化工原理简答题

《化工原理》简答题：1-9.伯努利方程的应用条件是什么？答：伯努利方程的应用条件是：（1）理想流体；（2）重力场；（3）不可压缩；（4）定态流动；1-12.层流与湍流的本质区别是什么？对圆形直管内的流体流动，当2000Re4000时，其流动类型是什么？答：（1）两种流型的本质区别在于：层流时，流体质点作直线运动，即流体分层流动，层次分明，彼此互不混杂；湍流时，流体在总体上是沿管道轴向流动，同时，还在各个方向作随机的脉动。（2）当2000Re4000时，其流动类型可能是层流，也可能是湍流，两者必居其一；即不是层流，就是湍流。1-13.雷诺数的物理意义是什么?答：物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。2-5.影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？答：主要影响因素有：（1）液体粘度：泵厂提供的特性曲线是用常温清水测定的，实际输送的液体粘度与清水粘度差别不大时可直接采用，若差别大时需重新测定；（2）转速：泵厂提供的特性曲线是在一定的转速下测定的，如转速变化不大（≤±20％）时，可依照流量与转速成正比换算，差别大时需要重新测定。2-6.离心泵的工作点是如何确定的？有哪些调节流量的方法？各有何优缺点？答：（1）离心泵的工作点，是指管路中泵的实际工作情况（流量、压头）。是由管路特性和泵的特性共同决定的，这两个特性曲线的交点即为泵的工作点。（2）流量调节方法：a、改变管路的特性：在泵出口管路上安装调节阀，改变阀门开度即改变管路阻力系数，进而改变了管路特性曲线。这种方法操作简单、灵活，对于调节幅度不大当需时常改变流量时尤为适用。缺点是在阀门关小时，管路阻力损失增加，泵的工作效率降低。b、改变泵的特性曲线：常见的是改变泵的转速。这种方法可使泵保持在高效率区工作，能量损失小，但只能在小范围内改变流量，对于非蒸汽机驱动的泵，改变转速操作不便c、泵的组合操作：当需要大幅度增加流量或压头时，可考虑并联（大幅度增加流量）或串联（大幅度增加压头）。2-8.什么是泵的汽蚀？汽蚀的发生对泵有何影响？如何避免“汽蚀”？答：（1）泵的汽蚀：a、液体汽化：泵在运行时，如果叶轮中心入口处的压强低于被输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压，则液体会汽化，产生大量汽泡；b、蒸汽液化：夹带大量汽泡的液体叶轮离心作用下，向叶轮边缘流动，随着通道截面变大，流速变慢，压强也不断增加，当压强大于饱和蒸汽压时，蒸汽液化，汽泡消失，形成局部真空，周围液体高速进入填补真空；c、撞击叶轮：流经叶轮表面的流体自然也会夹带汽泡，这些汽泡消失时，液体像无数小锤撞击叶轮，长期作用使叶轮易受损；d、溶解氧腐蚀：液体中溶解氧的存在，更使受损叶轮易于腐蚀。这种现象，称为泵的汽蚀。（2）汽蚀发生时，会导致泵震动，产生噪音，严重时泵的叶轮损坏；（3）降低泵的安装高度，确保泵内压强特别是叶轮中心入口处的压强高于液体的饱和蒸汽压。这样，就不会汽化产生汽泡，也就不会有汽蚀现象发生了。4-3,4-7.过滤速率与哪些因素有关？强化过滤速率的措施有哪些？答：影响因素：过滤速率与过滤的推动力成正比，与过滤的阻力成反比。过滤的推动力是指施加于滤饼两侧的压差；过滤的阻力包括：（1）悬浮液的性质（固含量）；（2）滤饼的性质（空隙率、比表面积、可压缩性等）；（3）滤液的性质（粘度）；（4）过滤介质的性质（当量单位滤液量）。强化措施：（1）改变滤饼结构：加入助滤剂使形成的滤饼多孔、不易压缩；（2）改变悬浮液中的颗粒聚集状态：使用絮凝剂使小颗粒成为大颗粒；（3）动态过滤：使滤饼厚度较小。4-4.过滤常数有哪两个？各与哪些因素有关？什么条件下才为常数？答：（1）过滤常数有K及qe。（2）a：qe与过滤介质有关，当介质一定时，qe可看作为常数。b：K=2ΔP/(rφμ),所以，它与操作条件-压差ΔP、滤饼特性-比阻r、滤液特性-粘度μ、悬浮液特性-固含量φ有关。当这四项为一定值时，K才为常数。5-1.曳力系数是如何定义的？它与哪些因素有关？答：定义：)2/uA/(F2pD。影响因素：Rep=/udp、有关5-2.斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何？应用的前提是什么？颗粒的加速阶段在什么条件下可忽略不计？答：（1）在斯托克斯定律区，沉降速度的计算公式为：Ut=gdP2(ρp-ρ)/18μ。可见，沉降速度与颗粒直径的平方成正比、与颗粒和流体的密度差成正比、与流体的粘度成反比。（2）应用的前提是颗粒雷诺数小于2。（3）对于小颗粒，沉降的加速阶段很短，加速段所经历的距离也很小，因此，小颗粒沉降的加速阶段可以忽略。5-3.重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关？降尘室的高度是否会影响气体处理量？答：对于重力降尘室的处理量Qv＝Ut×A，所以影响重力降尘室处理量的因素有：降尘室的底面积及颗粒沉降速度（颗粒大小、密度等）。降尘室的高度不影响气体处理量。6-4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿？答：流动对传热的贡献主要表现在：（1）流动导致流体边界层厚度变小，直接使得传热阻力减小，明显提高对流给热系数；2）流动导致壁面流体与流体主体间的质量传递速率加快，也直接导致了两者间的能量交换。6-9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体？答：（1）蒸汽是通过在固体壁面冷凝放热来加热工艺介质的，进入换热器的蒸汽总是难免夹带些诸如空气类的不凝性气体，这样的不凝性气体在换热器内积聚数量渐多；（2）不凝性气体必然会占据部分换热面积，尽管它的温度与蒸汽的温度相同，但由于无相变的气体与壁面的给热系数远小于有相变的蒸汽与壁面的给热系数，传热效果大打折扣，导致换热器内的换热能力下降；（3）不凝性气体必然会占据部分空间，增加了蒸汽向壁面扩散的阻力，导致蒸汽与壁面间的给热系数的下降。所以，定期排放不凝性气体，就是不让不凝性气体在换热器积聚太多，保证换热器的换热能力维持较高水平。6-16.为什么一般情况下，逆流总是优于并流？并流适用于哪些情况？答：（1）当冷、热流体进、出换热器的温度相同时，数学上可以证明，一般情况下，逆流时的传热推动力Δtm总是大于并流时的传热推动力Δtm。只有在特定条件下才有等于情况，任何情况下都不存在小于的可能。因此，对于一定的换热器，逆流传递的热量总是大于并流传递的热量；对于工艺要求的换热量，采用逆流时所需的换热器面积总是优于采用并流时的换热器面积。所以，一般情况下，逆流总是优于并流。（2）工业上尽量采用逆流换热，但对于下面情况，则应考虑并流换热：a、对于某些热敏性物料的加热过程，并流操作可避免出口温度过高而影响产品质量；b、在某些高温换热器中，并流操作可避免换热器一端的温度过高、另一端的温度过低，延长换热器的使用寿命。8-2.选择吸收溶剂的主要依据是什么？什么是溶剂的选择性？答：选择吸收溶剂的主要依据是：（1）选择性要好：即对溶质有较大的溶解度，对其他组分溶解度要小；（2）溶剂便于回收：即溶质在溶剂中的溶解度对温度敏感，低温时便于吸收，高温时易于解吸；（3）溶剂的蒸汽压低：损耗小、不污染气体；以下为次要依据：（4）其他方面：化学稳定性好、粘度低、不易起泡、价廉、易得、无毒、难燃等。溶剂的选择性：溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。8-10.传质过程中，什么情况是气相阻力控制？什么时侯液相阻力控制?如果过程是气相阻力控制，可采取什么措施来有效提高传质速率？答：（1）在气液吸收过程中，传质过程总阻力可以看成气相传质阻力与液相传质阻力这两部分之和。如果气相传质阻力远大于液相传质阻力，则传质过程总阻力就近似等于气相传质阻力，传质过程的速率就取决于气相传质阻力的大小，这种情形就是气相阻力控制。反之如果液相传质阻力远大于气相传质阻力，则传质过程总阻力就近似等于液相传质阻力，传质过程的速率就取决于液相传质阻力的大小，这种情形就是液相阻力控制。（2）如果过程是气相阻力控制，要想有效提高传质速率，就要采取措施降低气相传质阻力，通常的考虑是提高气相流速，因为气相流速增加，会导致气相传质系数增加，进而减少气相传质阻力。8-11.低含量气体吸收有哪些特点？对过程计算可作何简化？数学描述中为什么没有总物料的衡算式?答：低含量气体吸收的特点及其对过程计算的简化有：（1）流经全塔的气体流率G与液体流率L变化不大，过程计算时可视为常量。故数学描述中没有总物料的衡算式（2）因吸收量少，由溶解热而引起的液体温度的升高并不显著，过程计算时可认为吸收是在等温下进行。（3）因G、L几乎不变，因而过程计算时，传质系数ky、kx在全塔范围内可看作常数。（4）因溶质低含量，导致溶液低含量，过程计算时，y与x的关系可采用亨利定律，即y=mx。9-9.平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同？答：平衡蒸馏和简单蒸馏都是利用溶液中各组分的挥发度差异来进行分离的操作单元，它们之间的区别主要有：（1）平衡蒸馏是连续定态生产过程；而简单蒸馏则是间歇非定态的生产过程。（2）在蒸馏釜内，对于平衡蒸馏，溶液是闪蒸过程，相平衡状态不随时间变化；而对于简单蒸馏，则是瞬时平衡，相平衡状态会随时间变化；9-10.为什么说回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必要条件？答：精馏与蒸馏的区别就在于“回流”，也就是塔顶的液相回流与塔底的气相回流。回流液自塔顶逐板下降，蒸汽自塔底逐板上升，气液两相得以在塔板上进行接触，从而进行两相间的物质交换，达到轻重组分分离的目的。如果没有回流，塔内精馏段就不存在气液两相的接触，就成了简单蒸馏，所以说，“回流”是实现精馏的必要条件。9-12.恒摩尔流假设是指什么？其成立的主要条件是什么？答：恒摩尔流假设是指:（1）在精馏塔内，精馏段各塔板上上升的蒸汽摩尔流量均相等，下降的液体摩尔流量均相等；（2）提馏段内各塔板上上升的蒸汽摩尔流量均相等，下降的液体摩尔流量均相等；（3）但精馏段塔板上上升的蒸汽流量与提馏段塔板上上升的蒸汽流量不一定相等，精馏段塔板上下降的液体流量与提馏段塔板上下降的液体流量不一定相等。该假设成立的主要条件是：（1）混合物中各组分的摩尔汽化潜热相等；（2）不同塔板上温差造成的显热可忽略不计；（3）塔对环境的热损失可忽略不计。14-2.对流干燥过程的特点是什么?答：当温度较高的气流与史物料直接接触时，气固两相所发生的是热，质同时传递的过程。物料表面温度θi低于气体温度t，气体传热给固体。气体中水汽分压p水汽低于固体表面水的分压pi，水分汽化并进入气相，湿物料内部的水分仪液态或水汽的形式扩散至表面。因此，对流干燥是热，质同时传递的过程。14-4.通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何？何时三者相等？答：通常是干球温度湿球温度露点温度。对于饱和湿空气而言，这三者相等。14-5.何谓平衡含水量、自由含水量?答:平衡含水量:在指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，用X*表示自由含水量：所有能被指定状态的空气带走的水分称为自由含水量，用Xt-X*表示两者与空气状态有关