化工原理实验(思考题答案)

1实验1流体流动阻力测定1.启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。2.作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。3.流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程：21212211,,ZZppgpZgPZ时当4.怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。5.为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。6.你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。7.读转子流量计时应注意什么？为什么？2答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。8.假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。,2222222111gugpZgugPZ∵d1=d2∴u1=u2又∵z1=z2（水平管）∴P1=P29.本实验用水为工作介质做出的λ－Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化。10.本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到ΔPf的计算过程和公式是否与水平管完全相同？为什么？答：过程一样，公式（通式）相同，R值的计算结果不同。通式：gzgRppBBA)(21水平放置：z=0gRppBA)(21垂直放置：z=L（管长）gLgRppBA)(2111.影响流动型态的因素有哪些？用Re判断流动型态的意义何在？答：影响流动类型的因素有：内因：流动密度、粘度；外因：管径d、流速u,即duRe。用它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。12.直管摩擦阻力的来源是什么？答：来源于流体的粘性yuAF流体在流动时的内摩擦，是流体阻力的内因或依据。其外因或内部条件可表示为：内摩擦力F与两流体层的速度差Δ成正比；与两3层之间的垂直距离Δy成反比；与两层间的接触面积A与成正比。13.影响直管阻力的因素是什么？如何影响？答：根据dluhf22直管助力与管长l、管经d、速度u、磨擦系数有关系。它与、l、u2成正比，与d成反比。实验2离心泵特性曲线的测定1.为什么启动离心泵前要向泵内注水？如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。如果注水排完空气后还启动不起来。①可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。②电机坏了，无法正常工作。2.为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。3.为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其它方法调节泵的流量？答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。4.正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，为什么？答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大4这一段管路的阻力而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。5.为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？答：使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。6.离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？答：离心泵的特性曲线与管路无关。当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。7.为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？答：流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是一定的N=电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率，而轴功率N又为：102QHNNe，当N=恒量，Q与H之间关系为：Q↑H↓而gpH而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。8.离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？答：离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。9.离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？往复泵的送液能力是否采用同样的调节方法？为什么？答：离心泵用出口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，调整工作点。往复泵属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。若把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。10.试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200kg·m-3的盐水，（忽略粘度影响），在相同量下泵的扬程是否变化？同一温度下的离心泵的安装高度是5否变化？同一排量时的功率是否变化？答：本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式：gcuHT222cos可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大。即：102QHNNeρ↑N↑。又因为102112fagHgugppHgppa1其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。11.离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？在一定转速下测定离心泵的性能参数及特性曲线有何实际意义？为什么要在转速一定的条件下测量？答：离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。因为2121nnQQ，22121nnHH，32121nnNN根据以上比例定律，转速对Q、H、N均有影响。只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。12.扬程的物理意义是什么？答：它是指离心泵对单位重量（1N）的液体能提供的有效能量，其单位为m。即把1N重的流体从基准水平面升举的高度。13.泵的效率为什么达到最高值后又下降？答：由102QHNNeHQN不变时当当Q升高超过设计点后，Q与H的乘积就会减少所以效率会下降。实验3恒压过滤常的测定1.空气被抽入滤液瓶会导致什么后果？答：空气抽入滤液瓶会有许多气泡，这些气泡占据滤液瓶中一定量的体积，使滤液的计量不准。62.启动前，为什么先用手旋转一下搅拌轴？答：因为长久不用，怕搅拌轴粘连，或锈死，而损坏搅拌电机。3.如果空气从计量瓶下部漏入，如何处置？答：放出计量瓶中的液体，在旋塞上薄薄地涂一层凡士林，旋塞插入后，轻轻旋几下，即可。4.启动真空泵前，为什么先要打开放空阀7？关闭旋塞4及放液阀10？答：打开放空阀是为了排除系统中的空气，关闭旋塞4及放液阀10，防止提前抽滤，及把空气从放液阀抽入。当抽滤开始滤液瓶中有液体时，不提前关闭放液阀，液体会流光。5.怎样用放空阀调节系统内的真空度？旋塞顺时针旋转，是开还是关?系统内的真空度变大还是变小？答：旋塞顺时针旋转，关闭出口阀，系统内真空度变大。6.要降低真空表读数时，采取什么措施？答：打开放空阀至全开，真空表读数就可降低。7.停止抽滤后，为什么要利用系统内的压强把吸附在吸滤器上的滤饼反冲到滤浆槽中？答：吸附在吸滤器上的滤饼，用一般冲洗的方法不容易冲去，只有靠反冲才能将其冲到滤浆槽中。8.停止抽滤后，可否先放出计量瓶中的滤液，然后反冲？为什么？答：不能先放滤液，滤液放出后，系统容积增大，压强变小，反冲速度减慢。9.计算时，为什么要考虑系统内的存液量？答：系统存液量在零刻度以下，我们是从零刻度开始记时，在记时前，抽滤已经开始，当然应该考虑系统内的存液量。710.为什么q要取平均值q？作出q与q的关系线？答：因为随着过滤进行，滤饼加厚，阻力增大，单位面积通过的滤液体积是变数，所以应该取平均值。本处省略的关系线,~qq。11.计算K2时，在直线上取点的位置与计算结果有无关系？为什么？答：无关系。KqKqqe22是一条直线，斜率为K2直线确定后，该线斜率是定值。12.为什么q与q关系线画在方格纸上？而Δp～K的关系线却标绘在双对数坐标纸上？答：因为qq~的数值与Kp~比较不大，所以前者可在方格纸上标绘，后者应在双对数坐标纸上标绘。13.真空过滤时，过滤速度随真空度如何变化？为什么？答：过滤速度随真空度增大面增大。因真空度越大，绝压越小而压强差越大。即过滤的推动力越大，所以过滤速度随之增加。14.什么叫恒压过滤？它与真空有什么关系？答：恒压过滤是在恒定压强差下进行的过滤。恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，但因推动力作p恒定，因而过滤速率逐渐变小。恒压过滤，系统真空度不变，因只有这样压强差才能恒定。15.恒压过滤时，随着过滤时间的增加，过滤速率如何变化？答：因为随着时间的推移，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，因而过滤速率逐渐变小。16.过滤完毕，为什么必须把吸滤器冲洗干净？答：过滤完毕，吸滤器上的滤饼或残渣是湿的，还比较容易冲洗。如果隔一段时间，8滤渣干了既堵塞了介质的孔隙，又牢牢粘附在吸滤器内，影响下次操作。17.恒压过滤时，如何保证溶液的浓度不变？答：①把抽滤瓶中的水倒回滤浆槽中。②及时补充点清水。③滤渣（滤饼）必须倒回滤浆槽中。实验4气～汽对流传热实验1.为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？答：为使系统的换热充分恒定。2.为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？答：让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。3.为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？答：因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。4.什么情况下用双对数坐标系作图？答：（1）测量的数据范围大。（2）在双对数坐标系中函数关系为线性关系。5.气-汽换热的结果是什么？答：冷空气变成热空气；水蒸气变为冷凝水。6.为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？答：为使不凝性的气体排出。7.为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据？答：为使系统的换热充分恒定。98.本实验是由哪几大装置组成？答：空气鼓风系统，热交换器，温度控制与测量系统，流量测量系统。9.准数关联式Nu=ARemPr0.4应用范围？答：（1）流体无相变，（2）在圆形直管内流动，（3）作强制湍流实验5填料吸收塔流体力学特性实验1.流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时，填