化工原理实验思考题答
案
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
化工原理实验思考题
实验一：柏努利方程实验
1．关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题：
（1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这一现象说明了什么？这一高度的物
理意义是什么？
答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02
2==u H 动
，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度？为什么？
答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。
2．当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /
并回答以下问题：
（1） 各H /值的物理意义是什么？
答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。 （2） 对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析其原因。
答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。
（3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大？
（4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出
2
2
u d l H f ??=λ与管长l 呈正比。
3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度
H 2222d c u u =22
ab u ρcd p ρab p 2
2
u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。
答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m)
A 点半开时的流速：
135.00145
.036004
08.0360042
2=???=???=ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速：
269.00145.036004
16.0360042
2=???=???=ππd Vs u A 全 （m/s ）
C 点半开时的流速： 1965.0012
.036004
08.0360042
2=???=???=ππd Vs u c 半 （m/s ） C 点全开时的流速：
393.0012
.036004
16.0360042
2=???=???=
ππd Vs u c 全 （m/s ） 实验二：雷诺实验
1. 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象，列举层流和湍流临界雷诺准数的计算过程，并提供数据完整的原始数据表。
答：根据观察流态，层流临界状态时流量为90（ l/h ）
体积流量： )/(105.236001090353
s m V s --?=?=
流速： )/(1514.00145
.04105.225s m A V u s =???==-π 雷诺准数： 197310
111.173
.9981514.00145.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 根据观察流态，湍流临界状态时流量为174（ l/h ）
体积流量： )/(1083.4360010174353
s m V s --?=?=
流速： )/(29269.00145.041083.42
5s m A V u s =???==-π 雷诺准数： 381510111.173
.99829269.00145.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du
同理，根据雷诺实验测定的读数计算其余各点的流量、流速和雷诺准数如原始数据表所述。
2．根据实验观察到的流态，层流和湍流临界雷诺准数值与公认值有无差距？原因何在？
答：略有差距。主要原因在于实验设备测量精度和测量稳定性不高，其次是流态显色墨水的注入量控制不当以及人为干扰产生的震动等。
3．根据雷诺准数表示式，你认为在什么条件下可以只用流速来判断流动型态（如层流、湍流）？
答：根据雷诺准数的四个影响因素：d 、u 、ρ、μ可知，在同一台实验装置（即 管径d ，且管子不变），水的温度不变（即 水的密度和黏度不变）以及测试的人为环境不变时，可以依据前次的实验结果判断流态。
实验三 管道流体阻力的测定
1． 测得水银—水差压计的读数为R f （mHg ），证明R f 与阻力的关系为：H f =·g
（J/kg ）
答：设环境温度为20℃，水银的密度ρHg =13590（kg/m 3）水的密度ρH2O =（kg/m 3）
证明如下： g R g R g R H f f f B B A f ?=??-=??-=
6.122
.9982
.99813590ρρρ 2. 紧靠孔板流量计前后测得的压差，是否代表流体通过流量计的永久阻力损失？为
什么？
答：测得的压差不代表流体通过流量计的永久阻力损失。流量计测得的压差ΔP 一方面由流体流经孔板产生的永久阻力ΔP 1，另一方面由流体流经孔板的流速变化也将产生一定的阻力ΔP 2。
3. 实验装置各压差计上的“平衡阀”（旁通阀）有何作用？在什么状况下进行开启或关闭操作？
答：平衡阀用以调节压差计两臂液柱的平衡。在实验装置启动运行或结束实验时，平衡阀应该处在开启状态；在实验装置检验系统内空气是否排净或测量阻力数据是平衡阀应该处在关闭状态。
4. 根据管道流体阻力测定的读数，列举1米直管在某一流量下的阻力H f 和摩擦系数λ； 在某一流量下的局部阻力H f ’和局部阻力系数ζ的计算过程，并提供数据完整的实验结果表及用双对数坐标绘制一般湍流区内λ~Re 、u~R 关系曲线。
答： 计算条件 差压计指示液及水的密度：ρHg 13950 kg/m 3 ρCCl4 1596 kg/m 3
实验温度 20℃ ρH2O kg/m 3
实验装置提供的有关系数： a = n =
求 实验装置流量最大时一米直管的流体阻力H f ；摩擦系数 λ 值。
求 实验装置流量最大时两米直管内，截止阀的局部阻力H ／f ；局部阻力系数 ζ 值。
阻力实验结果图表 2007年10月25日
实验 条件
答：排空气操作后，在离心泵运行的状态下，关闭管路中的流量调节阀和各压差计上的平衡阀，观察各压差计上的读数为0是时，表示系统内的空气已经排净。
实验四 离心泵特性曲线的测定
1. 根据离心泵特性曲线实验所测定的读数，列举某一流量Q i （m 3/s ）下的实际扬程H ；轴功率N ；总效率η的计算过程，并提供数据完整的原始数据、计算结果表和绘制H —Q ；N —Q ；η—Q 特性曲线图。
答： 计算条件： 进出口压力、真空表间的垂直距离h O =（m ）； 按η传=1计
进出口管内径d 1 = （m ） d 2 = （m ）
根据电机编号1194的效率η与电机输入功率（W ）曲线图，查得电机效率η电（%）数据表你列如下。 计算示例：
a. 功率1=格数1×C=48×40=1920（W ） 计算结果表你列如下。
b 流速计算 ()2113334 2.304105.81671043.2/d u Q m s ππ--?=÷??=÷= ()
2
1243
34
9.61105.8167104
7.71/d u Q m s ππ--?=÷
??=?÷=
c.扬程计算
()
2
221
21105422
21.1510 2.5107.71 3.20.12510009.8129.81
16.9e P P u u H h g g
m ρ+-=++
?+?-=++??=
d.轴功率计算 ()1192079.9%1534.08N N W ηη==?=传
电机1电机1 e.总效率计算 3
1111016.99.81 5.8167
1534.08
62.86%e H g Q N ρη-?=
??=
=总 同理其他数据按以上公式计算得表内结果：
离心泵特性曲线实验原始数据记录及计算结果表 功率表常数 C=40 功率（W ）=格数×C
答：离心泵启动前引水灌泵，可避免泵腔产生气膊，也有利于泵进口的吸人真空度。倘若灌泵后仍不能正常运行，原因有几个方面：a 底阀锈蚀不能自动打开，b 进口管污物堵塞，c 水面上方至泵腔明显的空气泄漏点，d 泵的安装高度大于泵的实际吸入扬程。
3. 根据实验数据所知，泵的输送水量越大进口处的真空度越大，为什么？ 答：根据示意图按柏努利方程分析可知： a. 系统流体构成有效回路，形成稳态流动，两截面的位能z 0、z 1保持不变，大气压P 0不变，静压能0/()P g ρ不变。
b. 两截面间的动能g u 220和g
u
22
1将同步提
高。
c. 0-0、1-1两截面间无外功加入W e ，即无有效压头H e 。
由于流体的能量损失与动能成
正比，
流量越大2
2
u 越大，H f 响应增大，
因此
g
P ρ1
减 小，即P 1减小（真空度增大）。
4．能否在离心泵的进口管处安装
调节阀？为什么？
答：不能。因为在离心泵的进口管处安装调节阀，会增加吸入管路的压头损失，也有出现增加叶轮汽蚀可能性。
5．两台同型号的离心泵并联，其流量能否增加一倍？若两泵串联，其扬程能否增加一倍？
答：由于流量的增大使管路阻力增加，因此两台同型号的离心泵并联后的总流量必然低于原单台泵流量的两倍。两台泵串联操作的总压头必然低于单台泵压头的两倍。
实验五 板框压滤机过滤常数的测定
1．据板框压滤机实验所测定的数据，计算出两种过滤条件下的过滤常数K 1和K 2；过滤介质的当量滤液体积Ve 1和Ve 2；过滤介质的当量过滤时间θe 1和θe 2。并提供数据完整的原始数据表。 答：a.原始数据记录表
过滤介质（滤布）直径d=120mm ，数量2块。
总过滤面积：22
0.122 2.26210
4
A π-?=?
=? （m 2） A 2==×10-4
过滤常数计算： 100kPa 组 120kPa 组 K 1=2/S ·A 2=2/·×10-2)2 K 2=2/S ·A 2=2/·×10-4 = （m 3/s ） = （m 3/s ）
过滤介质的当量滤液体积：
V e =I/S=－= －（m 3） V e =I/S=－=－（m 3） 过滤介质的当量滤液时间：
θe =V e 2/K ·A 2=－·×10-4 θe =V e 2/K ·A 2=－·×10-4 =－ （S ） =－ （S ）
答：过滤介质中微孔通道的直径可能大于悬浮液中部分颗粒直径，因此，过滤初期会有一些小颗粒穿过而使滤液浑浊，但是颗粒会在孔道中迅速地发生“架桥”现象，使小于孔道直径的细小颗粒也能被拦截，并开始形成滤饼，由此滤液变清，过滤才有效进行。
3. 请阐述板框压滤机的优、缺点和适用场合。
答：板框压滤机优点：结构简单、制造方便、占地面积较小过滤面积较小，操作强度高，适应能力强。缺点；间歇操作，生产效率低，劳动强度大，滤布损耗也比较快。适应与中小规模的生产场合。
4. 实验板框压滤机的操作分哪几个阶段？
答:按实验要求配制滤浆 滤浆搅拌 开泵将滤浆打入衡压罐并搅拌 组装板
框压滤机 衡压罐加压将滤浆按实验设定的压力打入板框压滤机进行压滤 对设定的单位滤液量进行
计时并记录 过滤结束用衡压水罐的水对滤饼进行清洗 打开板框压滤机取出滤饼并对板框压滤机及管路进行清洗。
5. 若操作压力提高一倍，过滤效率是否增加一倍？
答: 不。根据单位过滤面积获得的滤液体积计算公式可知：
θθs p k K q -?==122，
k —滤浆特性常数，因此相同滤浆和时间 p q ?∝，结论：过滤效率与压力成正比但不成倍数。
实验六 管内强制对流传热膜系数的测定
1. 根据实验数据，列举某一设定的空气质量流量W 状态下，Re 、Nu 的计算过程。注：实验数据表tw 2为空气进口侧换热管壁温，tw 1为空气出口侧换热管壁温 答：计算条件 质量流量 W=（kg/s ）； 换热管内径 di =－2×=×10－3 m 换热管长度 l =; 换热管流通截面积 S=（×10－3）2×=×10－4
换热面积 A 1=π·di ·l=π××10－3×=（m 2）
进、出换热器的空气温度 T 1=80℃、T 2=℃；热空气进、出口的算术平均温度（定性温度）：
T 平均（80＋）÷2 =（℃）
查表得：空气黏度μ=×10－5（ Pa ·s ）比热Cp=kg.℃ 导热系数λ=×10-2 (W/m ·K) 空气进、出口侧对应的换热管管壁温度 t w1=℃、t w2=20℃
由于质量流速 S W
u =ρ 质量流量/流通截面，因此：
求：该流量状态下的雷诺值： 345
25.8100.023Re 556185.2310 2.0410
i i i d u d W S ρ
μ
μ---??=
===??? 该流量状态下的努塞尔准数：
()
12()0.0231008(8052.5)637.34Q W Cp T T W =?-=?-=
()
111
8033.546.5w o t T t C ?=-=-= 1212
46.533.5
39.6546.5
ln ln
32.5m t t t t t ?-?-?===??（℃) ()
222
052.52032.5w t T t C ?=-=-= 11637.34
136.820.117539.65
m Q A t α===?? （W/） 2．为何要把实验结果关联成Nu — Re 的准数方程式的形式，而不用α — W 来关联？
答：影响对流传热系数α的因素太多，如：流体的种类和相变化；流体的特性
（λ、μ、ρ、c p 、β）；流体温度；流体的流动状态；流体流动的原因；传热面的形状、位置和大小。因此要以质量流量W 来关联，建立一个通式来求各种条件下的α是很困难的，所以通过实验结果关联成Nu — Re 的准数间的关系形式，即可求得不同情况下的α的关联式。
3．分析强化传热过程有哪些途径？在不改变本系统中套管式换热器型式的前提下，如何提高其传热速率？
答：按照传热速率方程Q=KS Δt m （化原教材上册P229公式4-43）可知，强化传热的途径有：
1）增加传热面积S （既单位体积的传热面积）；2）增大传热温差Δt m （提高载热体的温度或降低冷流体的温度；若两流体温度一定时，尽量采用逆流）；3）主要提高传热系数K ，由K 值的计算公式可知（化原教材上册P227公式4-42）： 在上述各项热阻中，应重点降低主要热阻数值。
在不改变本系统中套管式换热器型式的前提下，强化传热速率途径可用螺纹管或翅片管代替原有的光滑管（化原教材上册P276）。本装置的主要热阻是空气的对流热阻，如此即可提高空气的湍流程度，也可增加管壁的传热面积，使空气侧传热系数α1增大（即主要热阻降低），从而使K 值有明显的提高。
实验七填料吸收塔的操作及体积吸收系数的测定
1．根据实验采集的数据提供原始数据表，列举某一状态下填料层压力降ΔP与气速u 的计算示例，表列完整的计算结果，并绘制ΔP~u的关系曲线图。
答：
原始数据记录表
大气压 1030 hPa 塔径 70 mm 填料层高度 39 cm 标准酸浓度 mol/l 环境温度 22 ℃
1）喷淋密度： 0 （l/h） 2）喷淋密度： 25 （l/h）
系统总压力，而流量计后空气温度却也相应的高于塔系统空气温度（塔系统且无温度监测），因此为计算方便，可用流量计显示的流量读数直接代入，计算空塔气速（本环节已经过验算误差小可忽略不计）。 数据处理：塔内流通截面 ()2220.78540.070.0038474
d m π
Ω=
=?=
填料层单位压降 ()0.00310009.81
0.39
75.46/R g P Z
Pa m ρ?=
??=
=水 同理各压降计算结果见上表1～2
空塔气速 ()
36005
36000.0038470.361/Q u m s =
Ω
=?= 同理各空塔气速计算结果
见表1～2
塔顶压力
()()0
227.722.91010009.81103000103470.88P R g P Pa ρ-=+=-???+=顶顶水 全塔压力
()()
227.325.61010009.81166.77P R g
Pa ρ-==-???=全全水 塔底压力 ()
103470.88166.77103637.65P P P Pa =+=+=顶底全 系统总压 ()103470.88103637.65
103554.322
P P P Pa ++=
==顶底 塔底溶液绝对温度 ()25.5273.15298.65T K =+=
求亨利系数
5.21237
1922
lg 11.648 5.21237
10163068.5E T
E =-===（Pa ）
求相平衡常数 163068.5 1.5747103554.3
E m P =
==总 空气压强
()()
022821.31015959.81103000104048P R g P
Pa ρ-=+=-???+=CCl4空气空气 根据流量计校正公式： 《化工工艺设计手册》上册P1139
空气的校正流量
()
036.56.5 1.01668836.6085/P T Q Q m h ===?=测
0流量计出厂时标定的绝对压力×105，绝对温度273+20=293K 。 注：上式Q 0=下式V 测
空气摩尔流量校正
()001022.46.6085293103554.3
22.4273381030000.279442/V T P V T P kmol h =???=
?+?=测测
测（）
氨气压强
()()
229.5201015959.81103000104486.5P R g P Pa ρ-=+
=-???+
=CCl4氨气氨气 氨气的校正流量
()
00
030.3250.325 1.0166883 1.30610.432/P T M Q Q T M m h =?==??=测A0测测
氨气摩尔流量校正
()010
22.40.432293103554.3
22.4273281030000.01848/A V T P V T P kmol h =
???=
?+?=A 测测A 测（）
进塔气相组成 ()1110.01848
0.06277/0.279442
A A
B V Y kmol kmol V =
==
1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。
2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 4、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 5、不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性 6、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：密度增大N增大，又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。 4、流体流动阻力的测定 1、是的，因为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、在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。
实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面 积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位 差可知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图
化工原理实验模拟试 题4
流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上？ A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体？ A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。
C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管？ A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力 不再减小的管子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA
化工原理实验课后思考 题 Revised as of 23 November 2020
5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用在什么情况下它是开 着的，又在什么情况下它应该关闭的 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘 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。 （3）涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；
（5）结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关 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。 而停泵时，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。 3、为什么用泵的出口阀门调节流量这种方法有什么优缺点还有其他方法调节流量 答：优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。确定损失能量，通过改变泵的转速，泵的串并联 （4）离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理为什么
化工原理实验课课后习 题答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
流体流动阻力的测定 1.如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。 行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验 3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 4．待测截止阀接近出水管口，即使在最大流量下，其引压管内的气体也不能完全排出。试分析原因，应该采取何种措施？答：待截止阀接近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大，致使引压管内气体很难排出。改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些。5．测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知，在一定u下，突然扩大ξ，Δp增大，则压差计读数变大；2u?反之，突然缩小ξ，例如：使ξ＝，Δp减小，则压差计读数变小。 6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象？答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。 7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。正如Re在3×103～105范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即λ= 8．在～Re曲线中，本实验装置所测Re在一定范围内变化，如何增大或减小Re的变化范围答：Redu，d为直管内径，m；u为流体平均速度，m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s。为流体的平均黏度，Pa · 8．本实验以水作为介质，作出～Re曲线，对其他流体是否适用为什么答：可以使用，因为在湍流区内λ=f（Re， ）。说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性，即说明用什么流体与-Re无关，所以只要是牛顿型流体，在相同管路中以同样的速度流动，就满足同一个-Re关系。 9．影响?值测量准确度的因素有哪些答：2dp，d为直管内径，m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度，m/s；p为两测压点之间的压强差，Pa。△p=p1-p2，p1为上游测压截面的压强，Pa；p2为下游测压截面的压强，Pa 离心泵特性曲线的测定 1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因 答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 3．什么情况下会出现气蚀现象？答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 5．正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。 6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？ 答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。 7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，Q、H、P随n的变化关系如下式所示 见课本81页当泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。8．为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小？答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。 过滤实验 1.为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过一段时间后滤液才转清？答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。
离心泵特性曲线原始数据 序号 水流量Q/m3/h 水温°C 出口压力/m 入口压力 /m 电机功率 /KW 1 0.00 27.70 21.50 0.00 0.49 2 1040.00 27.70 20.40 0.00 0.53 3 2170.00 27.70 19.20 0.00 0.58 4 3110.00 27.60 18.10 -0.30 0.64 5 3890.00 27.60 17.10 -0.40 0.69 6 4960.00 27.50 15.20 -0.70 0.75 7 5670.00 27.50 14.30 -1.00 0.80 8 6620.00 27.30 13.10 -1.20 0.85 9 7380.00 27.40 11.50 -1.50 0.88 10 8120.00 27.00 8.90 -1.70 0.90 11 8950.00 26.60 5.80 -2.10 0.93 已知 ΔZ=0.2m η电=0.9 η转=1.0 此温度下水的密度约为ρ=997.45kg/m3 以第 组数据为例计算 根据扬程Z g p g p H ?+-= ρρ12e 转电电轴ηη??=N N 102Q e e ρ??= H N 轴 N N e =η He= N 轴= e N = η=
离心泵特性曲线 序号 水流量 Q/m3/s He/m N 轴/KW Ne/KW η 1 0.00 21.70 0.44 0.00 0.00 2 0.29 20.60 0.48 0.06 0.12 3 0.60 19.40 0.52 0.11 0.22 4 0.86 18.60 0.58 0.16 0.27 5 1.08 17.70 0.62 0.19 0.30 6 1.38 16.10 0.68 0.22 0.32 7 1.58 15.50 0.72 0.24 0.33 8 1.84 14.50 0.77 0.26 0.34 9 2.05 13.20 0.79 0.26 0.33 10 2.26 10.80 0.81 0.24 0.29 11 2.49 8.10 0.84 0.20 0.24 2 0.00 0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.85Q （m3/s ） 离心泵 特 性曲线 η N E (K W ) 8 1012141618 2022 He-Q η-Q N 轴-Q He （m ）
离心泵特性曲线的测定 1.泵壳的作用是：汇集液体 2.轴封的作用是：减少高压液体漏出泵外 3.密封环的作用是：减免高压液体漏回吸入口 4.叶轮的作用是：传递机械能 5.离心泵是由：_叶轮、泵壳、密封环、轴封装置_、和_平衡盘装置五个主要部件所组 成的。 6.离心泵的流量又称为：送液能力 7.泵能给予（1牛顿）_液体的能量称为泵的扬程。 8.每秒钟泵对（输送液体）所作的功，称为有效功率。 9.泵若需自配电机，为防止电机超负荷，常按实际工作的最大流量计算轴功率N，取 （1.1-1.2）N作为选电机的依据。 10.离心泵性能的标定条件是：20℃，101.3kPa的清水 11.为了防止电机烧坏现象发生，启动离心泵时必须先关闭泵的出口阀。 12.由离心泵的特性曲线可知：流量增大则扬程_减少 13.对应于离心泵特性曲线_____的各种工况下数据值，一般都标注在铭牌上。效率最大。 14.根据生产任务选用离心泵时，一般以泵效率不低于最高____的90%为合理，以降低能 量消耗。效率 15.根据生产任务选用离心泵时，应尽可能使泵在____点附近工作。效率最大 孔板流量计校验实验 1.孔板流量计前后压力: 前>后 2.孔板流量计的孔流系数与流动形态的关系:随Re的减小而减小 3.下列关于孔板流量计的说法正确的是: 构造简单、制造安装方便 流体阻力实验 1.流体流过管件的局部阻力系数主要与下列哪些条件有关：管件的几何形状、流体的Re 数 2.同一直管分别按下列位置摆放 (1)垂直 (2)水平 (3)倾斜同样的流体流动状 态下摩擦阻力关系是：倾斜=水平=垂直 3.在本实验中必须保证高位水槽始终有溢流，其原因是：只有这样才能保证位压头的恒 定 4.本实验中首先需排除管路系统中的空气，是因为：空气的存在，使管路中的水成为不 连续的流体、测压管中存有空气，使测量数据不准确、管路中有空气则其中水的流动不再是单相的流动
1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？
答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。
《化工原理》（上册）模拟试卷 一、判断题（对的打√，错的打×，每题1分，共15分） 1. 因次分析的目的在于用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。 2. 边长为0.5m的正方形通风管道，其当量直径为0.5m。 3. 根据流体力学原理设计的流量计中，孔板流量计是恒压差流量计。 4. 当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时，公式中的流速应该取粗管中 的流速。 5. 离心泵的轴功率随流量的增大而增大。 6. 当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生气缚现象。 7. 对于低阻输送管路，并联优于串联组合。 8. 为了获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。 9. 间歇过滤机一个操作周期的时间就是指过滤时间。 10. 过滤介质应具备的一个特性是多孔性。 11. 过滤常数K与过滤压力无关。 12. 滴状冷凝的给热系数比膜状冷凝的给热系数大，所以工业冷凝器的设计都按 滴状冷凝考虑。 13. 多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差也最小。 14. 对于温度不宜超过某一值的热敏性流体，在与其他流体换热过程中宜采用逆 流操作。 15. 实际物体的辐射能力总是小于黑体的辐射能力。 二、选择题（每题1个正确答案，每题2分，共20分）
1. 当不可压缩流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径 缩小的地方，其静压力（）。 A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 不确定 2. 水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度升高 时，Re值将（）。 A.变小 B.变大 C.不变 D.不确定 3. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时，压差计中 的汞面将（）。 A. 左低右高 B. 等高 C. 左高右低 D. 无法确定 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（）。 A. 最高效率点对应值 B. 操作点对应值 C. 最大流量下对应值 D. 计算值 5. 操作中的离心泵，将水由水池送往敞口高位槽。若管路条件不变，水面下降（泵能正常工作）时，泵的压头、泵出口处压力表读数和泵入口处真空表读数将分别（）。 A. 变大，变小，变大 B. 变小，变大，变小 C. 不变，变大，变小 D. 不变，变小，变大 6. 在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（） A.粒子几何形状 B.粒子几何尺寸 C.粒子及流体密度 D.流体的流速 7. 当其他条件都保持不变时，提高回转真空过滤机的转速，则过滤机的生产能 力（）。 A.提高 B.降低 C.不变 D.不一定 8. 当间壁两侧流体的对流传热系数存在下列关系α1＜＜α2，则要提高总传热系 数K应采取的有效措施为（）。 A.提高α1 B.提高α2 C.提高α1，降低α2 D.不确定 9. 根据因次分析法，对于强制对流传热，其准数关联式可简化为（） A. Nu＝f（Re，Pr，Gr） B. Nu＝f（Re，Gr） C. Nu＝f（Pr，Re） D. Nu=f（Pr，Gr）
化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测 压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化这一现象说明了什么这一高度的物理意义是 什么 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度为什么 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /并回 答以下问题： （1） 各H /值的物理意义是什么 答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。
（2） 对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大 （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出2 2 u d l H f ??=λ与 管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u =22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145.036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145 .036004 16.0360042 2=???=???=ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 半 （m/s ）
化工原理实验习题答案 Prepared on 22 November 2020
1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一
（4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。在外管 最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。
北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔 板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则
需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是 一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m
实验一：流体流动形态的观察与测定 1、影响流体流动型态的因素有哪些 主要有流体的物理性质如密度、粘度、流速和流体的温度，管子的直径、形状和粗糙度等。 2、如果管子不是透明的，不能直接观察来判断管中的流体流动型态，你认为可以用什么办法来判断 可通过测试流体的流量求出其平均流速，然后求出Re，根据Re的大小范围来判断。 3、有人说可以只用流速来判断管中流体流动型态，流速低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否在什么条件下可以由流速的数值来判断流动型态 这种看法不确切，因为只有管子的尺寸和流体的基本形状确定不变的情况下，此时Re的大小只与流速有关，可以直接采用流速来判断。 实验二柏努利方程实验 1、关闭阀A，各测压管旋转时，液位高度有无变化这一现象说明什么这一高度的物理意义又是什么 关闭阀A，各测压管旋转时，液位高度无变化；液位高度代表各测压点的总能量，即位压头、静压头之和，这一现象说明，流速为0，各点总能量不变，守恒. 2、点4的静压头为什么比点3大 点3的位置较点4高一些，即H3位>H4位,两点的总压头相等, H3静
化工原理实验思考题(填空与简答) 一、填空题： 1.孔板流量计的C~Re关系曲线应在单对数坐标纸上标绘。 2.孔板流量计的V S ~ R关系曲线在双对数坐标上应为_直线—。 3.直管摩擦阻力测定实验是测定入与Re的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4.单相流动阻力测定实验是测定直管阻力和局部阻力。 5.启动离心泵时应关闭出口阀和功率开关。 6.流量增大时离心泵入口真空度增大出口压强将减小。 7 .在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是开循环冷却水。 8.在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是塔顶温度稳定 9.在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小。 10.在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是减小测量误差。 11.萃取实验中_水_为连续相，煤油为分散相。 12.萃取实验中水的出口浓度的计算公式为C E1=V R(C R1-C R2)/V E。 13.干燥过程可分为等速干燥和降速干燥。 14.干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15.过滤实验采用悬浮液的浓度为5% ,其过滤介质为帆布。 16.过滤实验的主要内容测定某一压强下的过滤常数。
17.在双对数坐标系上求取斜率的方法为：需用对数值来求算，或者直接用 尺子在坐标纸上量取线段长度求取。 18.在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为：先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源 19.实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20.在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是：要有一组数据处理的计 算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加 空气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定 进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa 如果达到0.008?0.01mPa可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互
化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为： 需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取 。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为： 先将手动旋钮旋
至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 29.在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管液柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。
中南大学考试试卷（A ） 2012 -- 2012 学年 2 学期 时间60分钟 化工原理实验 课程 48 学时 2 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 化工10级总分100分，占总评成绩 50 % 班级___________姓名__________ 学号_________ 成绩 一、多选题(共60分，每小题2分，正确的在最后页答题卡中填写T,错误的打F 。例如A,B,C,D 只有BC 正确，则在相应题号中填写FTTF, A,B,C,D 只有D 正确，则在相应题号中填写FFFT)1、柏努利实验中，测压管的测压孔正对水流方向时所出的液位高度表示该点的FFTF A . 动压头； B . 静压头；C . 动压头与静压头之和；D . 动压头、静压头、损失压头之和。2、当管径相同而两侧压孔方向也相同时,两测压管之间所测得液位差表示 FFTT A . 两截面之间的动压头之差; B . 两截面之间的静压头之差。C . 两截面之间的压强差; D . 两截面之间的损失压头。3、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时,其能量损失 FFT A . 增大；B . 减少； C . 不变。 4、U 型压差计可直接测出如下各值:TF A . 表压、真空度、压强差。 B. 表压、真空度、压强差和绝对压。 5、用量筒和秒表测定体积流量中,所算出的流速是 TFF A . 平均流速； B . 点流速；C . 最大点速度。 6、蒸馏操作能将混合液中组分分离的主要依据是:TFT A . 各组分的沸点不同； B . 各组分的含量不同； C . 各组分的挥发度不同 7、全回流操作的特点有TTT A . F = O, D = 0, W = 0； B . 在一定分离要求下N T 最少； C . 操作线和对角线重合； 8、本实验能否达到98% (质量)的塔顶乙醇产品?FTFT A . 若进料组成大于95.57%,塔顶不能可达到98% 以上 B . 若进料组成大于95.57%,塔釜可达到98% 以上 C . 若进料组成小于95.57%,塔顶可达到98% 以上 D . 若进料组成小于95.57%,塔顶不能达到98% 以上 9、冷料回流对精馏操作的影响为FTF 规范与