第一章流体流动
1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?
连续性假设：假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。
2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?
拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降? 粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
4、静压强有什么特性?
①静止流体中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力； ②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；
③压强各向传递。
7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?
由静力学方程可以导出)g -H(p 热冷ρρ=?，所以H 增加，压差增加，拔风量大。
8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?
均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。
9、伯努利方程的应用条件有哪些?
重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?
区别是否存在流体速度u 、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
13、雷诺数的物理意义是什么?
物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。
14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?
2
32d lu μ?=?应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。 15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?
当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re 很大，λ与Re 无关的区域，称为完全湍流粗糙管。
16、非圆形管的水力当量直径是如何定义的?能否按42
e d u π计算流量? 当量直径定义为∏=?=A 44d 浸润周边管道截面积e 。不能按该式4
2
e d u π计算流量。 17、在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，
是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?
因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。
20、是否在任何管路中,流量增大阻力损失就增大;流量减小阻力损失就减小?为什么?
不一定，具体要看管路状况是否变化。
1、系统与控制体
系统或物系是包含众多流体质点的集合。系统与辩解之间的分界面为系统的边界。系统与外界可以有力的作用与能量的交换，但没有质量交换，系统的边界随着流体一起运动，因而其形状和大小都可随时间而变化。（拉格朗日）
当划定一固定的空间体积来考察问题，该空间体积称为控制体。构成控制体空间界面称为控制面。控制面是封闭的固定界面，流体可以自由进出控制体，控制面上可以有力的作用与能量的交换（欧拉）
2、什么是流体流动的边界层？边界层分离的条件是什么？
答案：流速降为未受边壁影响流速（来流速度）的99%以内的区域为边界层，即边界影响未及的区域。
流道扩大造成逆压强梯度，逆压强梯度容易造成边界层的分离，边界层分离造成大量漩涡，大大增加机械能消耗。
3、动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时，二者关系如何？
当机械能守恒定律应用于实际流体时，由于流体的粘性导致机械能的耗损，在机械能恒算式中将出现Hf 项，但动量守恒只是将力和动量变化率联系起来，未涉及能量和消耗问题。
4、塑性流体
只有当施加的剪应力大于某一临界值（屈服应力）后才开始流动
5、涨塑性
在某一剪切范围内表现出剪切增稠现象，即粘度随剪切率增大而升高
6、假塑性
在某一剪切率范围内，粘度随剪切率增高而下降的剪切稀化现象
7、触变性，震凝性
随τ作用时间延续，du/dy 增大，粘度变小。当一定剪应力τ所作用的时间足够长后，粘度达到定态的平衡值，称触变性；反之，粘度随剪切力作用时间延长而增大的行为称震凝性。
8、粘弹性
爬捍效应，挤出胀大，无管虹吸
9、定态流动
运动空间个点的状态不随时间而变化
10、何谓轨线？何谓流线？为什么流线互不相交？
轨线是某一流体质点的运动轨迹，描述的是同一质点在不同时刻的位置（拉格朗日） 流线上各点的切线表示同一时刻各点的速度方向，描述的是同一瞬间不同质点的速度方向（欧拉）
同一点在指定某一时刻只有一个速度
11、动能校正系数α为什么总是大于，等于1？ 根据dA ?=?A 3
3u A u 1，可知流体界面速度分布越均匀，α越小。可认为湍流速度分布
是均匀的，代入上式，得α接近于1
12、流体流动过程中，稳定性是指什么？定态性是指什么？
稳定性是指系统对外界扰动的反应
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况
13、因次分析法规化试验的主要步骤
（1）析因实验——寻找影响过程的主要因素
（2）规划试验——减少实验工作量
（3）数据处理——实验结果的正确表达
14、平均流速
单位时间内流体在流动方向上流经的距离称为流速，在流体流动中通常按流量相等的原则来确定平均流速
15、伯努利方程的物理意义
在流体流动中，位能，压强能，动能可相互转换，但其和保持不变
16、理想流体与非理想流体
前者粘度为零，后者为粘性流体
17、局部阻力当量长度
近似地认为局部阻力损失可以相当于某个长度的直管
18、可压缩流体
有较大的压缩性，密度随压强变化
19、转子流量计的特点
恒流速，恒压差
第二章流体输送机械
1、什么是液体输送机械的压头或扬程？
流体输送机械向单位重量流体所提供的能量
2、离心泵的压头受哪些因素影响？
与流量，转速，叶片形状及直径大小有关
3、后弯叶片有什么优点？有什么缺点？
优点：后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高
缺点：产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大
4、何谓“气缚”现象？产生此现象的原因是什么？如何防止气缚？
因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象
原因是：离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。
措施：灌泵，排气
5、影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？
离心泵的特性曲线指He~qv，η~qv，Pa~qv。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小
6、离心泵的工作点是如何确定的？有哪些调节流量的方法？
离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的
调节出口阀，改变泵的转速
9、何谓泵的汽蚀？如何避免汽蚀？
泵的气蚀是指液体在泵的最低压强处（叶轮入口）气化形成气泡，又在叶轮中因压强升
高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象
规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度
10、什么是正位移特性？
流量由泵决定，与管路特性无关
11、往复泵有无汽蚀现象？
有，这是由液体气化压强所决定的
12、为什么离心泵启动前应关闭出口阀，而漩涡泵启动前应打开出口阀？
这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率符合最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而漩涡泵在大流量时功率负荷最小，所以启动时要开启出口阀，使电机负荷最小
13、通风机的全压，动风压各有什么含义？为什么离心泵的H与ρ无关，而风机的全压p T 与ρ有关？
通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。
因单位不同，压头为m，全风压为N/m2，按△P=ρgh可知h与ρ无关时，△P与ρ成正比
14、某离心通风机用于锅炉通风，通风机放在炉子前与放在炉子后比较，在实际通风的质量流量，电机所需功率上有何不同？为什么？
风机在前，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大
风机在后，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小
1、离心泵的主要构件
叶轮和蜗壳
2、离心泵与往复泵的比较
3、真空泵的主要特性
极限真空（残余压强），抽气速率（抽率）
4、简述往复泵的水锤现象。往复泵的流量调节方法有几种？
流量的不均匀时往复泵的严重缺点，它不仅是往复泵不能用于某些对流量均匀性要求较高的场所，而且使整个管路内的液体处于变速运动状态，不但增加了能量损失，且易产生冲击，造成水锤现象，并降低泵的吸入能力。
提高管路流量均运行有如下方法：（1）采用多缸往复泵（2）装置空气室
流量调节方法：（1）旁路调节（2）改变曲柄转速和活塞行程
第三章液体的搅拌
1、搅拌的目的是什么？
①. 加快互溶液体的混合
②. 使一种液体以液滴形式均匀分布于另一种不互溶的液体中
③. 使气体以气泡的形式分散于液体中
④. 使固体颗粒在液体中悬浮
⑤. 加强冷热液体之间的混合以及强化液体与器壁的传热
2、为什么要提出混合尺度的概念？
因调匀度与取样尺度有关，引入混合尺度反映更全面
3、搅拌器的两个功能是什么？改善搅拌效果的工程措施有哪些（？
（1）产生强大的总体流动（2）产生强烈的湍动或强剪切力场
4、旋桨式，涡轮式，大叶片低转速搅拌器，各有什么特长和缺陷？
旋桨式适用于宏观调匀，不适用于固体颗粒悬浮液；涡轮式适用于小尺度均匀，不适用于固体颗粒悬浮液；大叶片低速搅拌器适用于高粘度液体或固体颗粒悬浮液，不适用于低粘度液体混合
5、提高液流的湍动程度可采取哪些措施？
（1）提高转速（2）阻止液体圆周运动，加挡板，破坏对称性（3）装导流筒，消除短路，清除死区
6、大小不一的搅拌器能否适用同一条功率曲线？为什么？
只要几何相似就可以使用同一根功率曲线，因为无因次化之后，使用了这一条件
7、选择搅拌器放大准则的基本要求是什么？
混合效果与小式相符
1、宏观混合与微观混合
宏观混合是从设备尺度到微团尺度或最小漩涡尺度考察物系的均匀性；微观混合是从分子尺度上考察物系的均匀性
2、常用搅拌器的性能
旋桨式：直径比容器小，转速较高，适用于低粘度液体。主要形成大循环量的总体流动，但湍流程度不高。主要适用于大尺寸的调匀，尤其适用于要求容器上下均匀的场所。
涡轮式：直径为容器直径的0、3~0、5倍，转速较高，适用于低粘度或中等粘度（μ<50Pa·s）的液体。对于要求小尺度均匀的搅拌过程更为适用，对易于分层的物料（如含有较重固体颗粒的悬浮液）不甚合适。
大叶片低转速：桨叶尺寸大，转速低，旋转直径约为0、5~0、8倍的搅拌釜直径，可用于较高粘度液体的搅拌。
3、影响搅拌功率的因素
几何因素：搅拌器的直径d；搅拌器叶片数、形状以及叶片长度l和宽度B；容器直径D；容器中所装液体的高度h；搅拌器距离容器底部的距离h1；挡板的数目及宽度b 物理因素：液体的密度 、粘度μ、搅拌器转速n
4、搅拌功率的分配
等功率条件下，加大直径降低转速，更多的功率消耗于总体流动，有利于大尺度上的调匀；反之，减小直径提高转速，则更多的功率消耗于湍动，有利于微观混合。
5、简述搅拌釜中加挡板或导流筒的主要作用分别是什么
加挡板：有效地阻止容器内的圆周运动
导流筒：严格地控制流动方向，既消除了短路现象又有助于消除死区；抑制了圆周运动的扩展，对增加湍动程度，提高混合效果也有好处
6、搅拌器案工作原理可分为哪几类？各类搅拌器的特点是什么？
两大类：一类以旋桨式为代表，其工作原理与轴流泵叶轮相同，具有流量大，压头低的特点，液体在搅拌釜内主要作轴向和切向运动；一类以涡轮式为代表，其工作原理与离心泵叶轮相似，液体在搅拌釜内主要作径向和切向运动，与旋桨式相比具有流量较小，压头较高的特点。
7、搅拌器的放大准则
（1）保持搅拌雷诺数μρ2n d 不变，n 1d 12=n 2d 22
（2）保持单位体积能耗0/V P 不变，n 13d 12=n 23d 23
（3）保持叶片端部切向速度πnd 不变，n 1d 1=n 2d 2
（4）保持搅拌器的流量和压头之比值H /q V 不变，2211//n d n d = 第四章流体通过颗粒层的流动（过滤）
1、颗粒群的平均直径以何为基准？为什么？
颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准
因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关
2、数学模型法的主要步骤有哪些？
（1）简化物理模型
（2）建立数学模型
（3）模型检验，试验定模型参数
3、过滤速率与哪些因素有关？ 过滤速率)
q q (r u e +?==φμ?τd dq 中，u 与e q ,q ,,,r ,μφ??均有关 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？
K 、e q 。K 与压差，悬浮液浓度，滤饼比阻，滤液粘度有关；
e q 与过滤介质阻力有关。恒压下才为常数
5、opt τ对什么而言？
对生产能力（Q=V/τ∑）最大而言。Q 在V ～τ图上体现为斜率，切线处可获最大斜率，即为opt τ
6、过滤面积为什么用转鼓面积A 而不用A ?？该机的滤饼厚度是否与生产能力成正比？ 考察方法是跟踪法，所以过滤面积为A ，而?体现在过滤时间里
不，滤饼厚度δ与q=n K
q 2e ?+－q e 成正比，例如，转速越快，生产能力越大，滤饼
越薄
7、加快过滤速率的途径有哪些？
改变滤饼结构，改变悬浮液中的颗粒聚集状态，动态过滤
1、在表面过滤方式中，何谓架桥现象？
在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒浸入过滤介质网孔中，称为架桥现象
2、当量直径
通过试图将非球形颗粒以某种当量的球形颗粒代表，以使所考察的领域内非球形颗粒的特型与球形颗粒等效，这一球的直径成为当量直径d ev =3/V 6π
3、形状系数
非球形颗粒的表面积的球的表面积与非球形颗粒体积相等===2es
2ev 2es 2ev
d d d d ππψ 任何非球形颗粒的形状系数均小于1
4、分布函数
另某号筛子（尺寸为d pi ）的筛过量（该筛号以下的颗粒质量的总合）占试样总量的分率为Fi ，不同筛号的Fi 与其筛孔尺寸d pi 汇成的曲线，为分布函数
特性：对应于某一尺寸d pi 的Fi 值表示直径小于d pi 的颗粒占全部试样的质量分率；在该批颗粒的最大直径d p ，max 处，其分布函数为1
5、频率函数的特性
（1）在一定粒度范围内的颗粒占全部颗粒的质量分率等于该粒度范围内频率函数曲线下的面积；原则上讲，粒度为某一定值的颗粒的质量分率为零。
（2）频率函数曲线下的全部面积等于1
6、床层空隙率 描述床层中颗粒堆积的疏密程度床层体积
颗粒所占的体积床层体积-=ε，颗粒的形状，粒度分布都影响床层空隙的大小
7、床层比表面
单位床层体积（不是颗粒体积）具有的颗粒表面及为床层的比表面ａB =a （1-ε）
8、叶滤机、板框压滤机
叶滤机的主要构件是矩形或圆形滤液。操作密封，过滤面积较大（一般为20～100㎡），劳动条件较好，在需要洗涤时，洗涤液与滤液通过的途径相同，洗涤比较均匀。滤布不用装卸，一旦破损，更换较困难。密闭加压的叶滤机，结构比较复杂，造价较高。
板框压滤机优点是结构紧凑，过滤面积大，主要用于过滤含固量多的悬浮液，缺点是装卸、清洗大部分藉手工操作，劳动强度较大。
第五章颗粒的沉降和流态化
1．曳力系数是如何定义的？它与哪些因素有关？
)2/u A /(F 2p D ρζ=。与Rep=μρ/u d p 、ψ有关
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？颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？
)18/(g )(d u p 2t μρρ-=
Re<2
颗粒p d 很小，t u 很小
3、重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关？降尘室的高度是否影响气体处理量？
沉降室底面积和沉降速度
不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了
4、评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个？
分离效率，压降
5、为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的？锥底为何须有良好的密封？
低负荷时，没有足够的离心力
锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起
6、广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么？
狭义流态化指操作气速u 小于u t 的流化床，广义流化床则包括流化床，载流床和气力输送
7、提高流化质量的常用措施有哪几种？何谓内生不稳定？
增加分布板阻力，加内部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作
空穴的恶性循环
8、气力输送有哪些主要优点？
系统可密闭；输送管线设置比铺设道路更方便；设备紧凑，易连续化，自动化；同时可进行其他单元操作
1、表面曳力，形体曳力
剪力在流动方向上的分力延整个颗粒表面积分，得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合 压力在流动方向上的分力延整个颗粒表面积分，得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合
2、牛顿区
500 （44.0=ζ），曳力与流速的平方成正比，即服从平方定律 3、离心分离因数 同一颗粒所受离心力与重力之比，反映离心分离设备性能的重要指标gr u g r 2 2==ωα 4、总效率0η 被除下的颗粒占气体进口总的颗粒的质量分率，不能准确地代表旋风分离器的分离性能 5、流化床的特点 优点：很易获得均匀的温度；恒定的压降 缺点：不均匀的接触，对实际过程不利，可能导致腾涌或节涌，和沟流 6、流化床的压降与哪些因素有关？ g )(A m p p ρρρ-=??可知，流化床的压降等于单位界面床内固体的表观重量（即重 量浮力），它与气速无关而始终保持定值。 7、因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？原因何在？ 处于斯托克斯区时，含尘量升高；处于牛顿定律区时，含尘量降低 处于斯托克斯区时，温度改变主要通过粘度的变化而影响沉降速度。因为气体年度随温度升高而增加，所以温度升高时沉降速度减小；处于牛顿定律区时，沉降速度与粘度无关，与ρ有一定关系，温度升高，气体ρ降低，沉降速度增大。 8、简述旋风分离器性能指标中分割直径dpc 的概念 通常将经过旋风分离器后能被除下50%的颗粒直径称为分割直径dpc ，某些高效旋风分离器的分割直径可小至3～10m μ 9、什么是颗粒的自由沉降速度？ 当一个小颗粒在静止气流中降落时，颗粒受到重力、浮力和阻力的作用。如果重力大于浮力，颗粒就受到一个向下的合力（它等于重力与浮力之差）的作用而加速降落。随着降落速度的增加，颗粒与空气的摩擦阻力相应增大，当阻力增大到等于重力与浮力之差时，颗粒所受的合力为零，因而加速度为零，此后颗粒即以加速度为零时的瞬时速度等速降落，这时颗粒的降落速度称为自由沉降速度（Ut ） 10、实际流化现象有哪两种？通常，各自发生于什么系统？ 散式流化，发生于液-固系统；聚式流化，发生于气-固系统 11、对于非球形颗粒，当沉降处于斯托克斯定律区时，试写出颗粒的等沉降速度当量直径de 的计算式 g )(18u de p t ρρμ-= 12、在考虑流体通过固定床流动的压降时，颗粒群的平均直径是按什么原则定义的？ 以比表面积相等作为准则 流动阻力主要由颗粒层内固体表面积的大小决定，而颗粒的形状并不重要 13、气体中含有1～2微米直径的固体颗粒，应选用哪一种气固分离方法？ 第六章传热 1、传热过程有哪三种基本方式？ 直接接触式，间壁式，蓄热式 2、传热按机理分为哪几种？ 传导，固体内部的热传导是由于相邻分子在碰撞时传递振动能的结果；在流体特别是气体中，除上述原因之外，连续而不规则的分子运动更是导致传导的重要原因。此外，热传导也可因物体内部自由电子的转移而发生 对流，是流体流动载热与热传导联合作用的结果 热辐射，任何物体，只要其绝对温度不为零度，都会不停的以电磁波的形式向外界辐射能量，同时又不断吸收来自外界其他物体的辐射能。当向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体与外界产生热量的传递 3、物体的导热系数与哪些主要因素有关？ 与物态，温度有关 4、流动对传热的贡献主要表现在哪？ 流动流体的载热：增大了壁面处的温度梯度，使壁面热流密度较流体静止时为大 5、自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热？ 加热面在下，制冷面在上 6、液体沸腾的必要条件有哪两个？ 过热度、汽化核心 7、工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作？为什么？ 核状沸腾状态，以免设备烧毁 8、沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手？ 改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力 9、蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体？ 避免其积累，提高α 10、为什么低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式？ 因Q与温度四次方成正比，对温度很敏感 11、影响辐射传热的主要因素有哪些？ 温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质 12、为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数？ （1）相变热远大于显热 （2）沸腾时气泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄 13、有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银质的。将刚烧开的水同时充满两壶，实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，为什么？ 陶壶的黑度大，辐射散热快；银壶黑度小，辐射散热慢 14、若串联传热过程中存在某个控制步骤，其含义是什么？ 该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤决定 15、传热基本方程中，推倒得出对数平均推动力的前提条件有哪些？ K，q m1c p1，q m2c p2沿程不变；管，壳程均为单程 17、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？ ?大，载热体用量少 逆流推动力tm 热敏物料加热，控制壁温以免过高 18、解决非定态换热器问题的基本方程是那几个？ 传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式 19、在换热器设计计算时，为什么要限制ψ大于0、8 ?小，所需A变大，设备费用增加当ψ≤0、8时，温差推动力损失太大，tm 1、载热体 为将冷流体加热或热流体冷却，必须用另一种流体供给或取走热量，此流体为载热体2、间壁式传热过程的三个步骤 热流体给热于管壁内侧，热量自管壁内侧传导至管壁外侧，管壁外侧给热于冷流体 3、强制对流，自然对流 流体在外力（泵，风机或其他势能差）作用下产生的宏观流动 在传热过程中因流体冷热部分密度不同而引起的流动 4、雷诺数Re，努塞尔数Nu，格拉斯霍夫数Gr，普朗特数Pr的物理意义 雷诺数Re表征流体的运动状态 努塞尔数Nu 反映对流使给热系数增大的倍数 格拉斯霍夫数Gr 表征自然对流的流动状态 普朗特数Pr 反映物性对给热过程的影响 5、大容积自然对流的自动模化区 GrPr>2×107时，给热系数α与加热面的几何尺寸l 无关，此称为自动模化区 6、核状沸腾，膜状沸腾，临界点 △t>2、2℃，加热面上有气泡产生，给热系数α随△t 急剧上升，此阶段为核状沸腾；△t 增大到一定数值时，加热面上的汽化核心继续增多，旗袍在脱离加热面之前便相互连接，形成气膜，把加热面与液体隔开，随△t 的增大，给热系数下降，此阶段为不稳定膜状沸腾；从核状沸腾到膜状沸腾的转折点为临界点。 7、蒸汽冷凝的两种形式 膜状冷凝和滴状冷凝，后者给热系数比前者大5～10倍 8、黑度 实际物体与同温度黑体的辐射能力的比值0/E E =ε 9、冷、热流体流动通道的选择原则 （1）不洁净和易结垢的液体宜在管程 （2）腐蚀性流体宜在管程 （3）压强高的流体宜在管内 （4）饱和蒸汽宜走壳程 （5）被冷却的流体宜走壳程 （6）若两流体温差较大，对于刚性结构的换热器，宜将给热系数大的流体通入壳程 （7）流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜 10、简述辐射传热中黑体和灰体的概念 吸收率等于1的物体称为黑体；对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体称为灰体 第七章蒸发 1、蒸发操作不同于一般环热过程的主要点有哪些？ 溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其他单元操作相比节能更重要 2、提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪？循环型蒸发器中，降低单程气化率的目的是什么？ 不仅提高α，更重要在于降低单程气化率 减缓结垢现象 3、为什么要尽可能扩大管内沸腾时的汽液环状流动的区域 因为该区域的给热系数α最大 5、提高蒸发器生产强度的途径有哪些？ U 上升，降低单程气化率，K 上升；提高真空度，t 下降，增加传热推动力 6、分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度，温度，完成液浓度，加热蒸汽压强以及冷凝器操作压强均相等 单效间歇蒸发器?小，生产能力大 7、多效蒸发的效数受哪些限制 经济上限制：W/D 的上升达不到与效数成正比，W/A 的下降与效数成反比快；技术上限制： 必须小于0-T t ，而0-T t 是有限的 8、比较单效与多效蒸发之优缺点 单效蒸发生产强度高，设备费用低，经济性低。多效蒸发经济性高 1、蒸发操作节能的措施 除采用多效蒸发外，还可从下面三个方面入手：二次蒸汽的利用，冷凝水的利用，热泵蒸发。 第八章气体吸收 1、吸收的目的和基本依据是什么?吸收的主要操作费用花费在哪? 吸收的目的是分离气体混合物。 基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。 2、选择吸收溶剂的主要依据是什么?什么是溶剂的选择性? 溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。 溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。 3、E,m,H 三者各自与温度、总压有何关系? m=E/P=HCM/P ，m 、E 、H 均随温度上升而增大，E 、H 基本上与总压无关，m 反比于总压。 4、工业吸收过程气液接触的方式有哪两种? 级式接触和微分接触。 5、扩散流JA,净物流N,主体流动NM,传递速率NA 相互之间有什么联系和区别? N=NM+JA+JB,NA=JA+NMCA/CM 。 JA 、JB 浓度梯度引起；NM 微压力差引起；NA 溶质传递，考察所需。 6、漂流因子有什么含义?等分子反向扩散时有无漂流因子?为什么？ P/PBm 表示了主体流动对传质的贡献。 无漂流因子。因为没有主体流动。 7、气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系? D 气∝T1、81/P ，D 液∝T/μ。 8、修伍德数、施密特数的物理含义是什么? Sh=kd/D 表征对流传质速率与扩散传质速率之比。 Sc=μ/ρD 表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。 9、传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别? 表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从k ∝D 推进到k ∝D0、5。 10、传质过程中，什么时侯气相阻力控制?什么时侯液相阻力控制? mky< 11、低浓度气体吸收有哪些特点?数学描述中为什么没有总物料的衡算式? ①G 、L 为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。 12、吸收塔高度计算中，将NOG 与HOG 分开,有什么优点? 分离任务难易与设备效能高低相对分开，便于分析。 13、建立操作线方程的依据是什么? 塔段的物料衡算。 14、什么是返混? 返混是少量流体自身由下游返回至上游的现象。 15、何谓最小液气比?操作型计算中有无此类? 完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。无。 16、x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的?技术上的限制主要是指哪两个制约条件? 通常，x2max=y2/m，(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。 相平衡和物料衡算。 17、有哪几种NOG的计算方法?用对数平均推动力法和吸收因数法求NOG的条件各是什么? 对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。相平衡分别为直线和过原点直线。18、HOG的物理含义是什么?常用吸收设备的HOG约为多少? 气体流经这一单元高度塔段的浓度变化等于该单元内的平均推动力。0、15～1、5m。19、吸收剂的进塔条件有哪三个要素?操作中调节这三要素,分别对吸收结果有何影响? t、x2、L。t↓，x2↓，L↑均有利于吸收。 20、吸收过程的数学描述与传热过程的数学描述有什么联系与区别? 传热过程数学描述可视作m=1时的吸收过程的情况。 21、高浓度气体吸收的主要特点有哪些? ①G、L沿程变化，②非等温，③传质分系数与浓度有关。 22、化学吸收与物理吸收的本质区别是什么?化学吸收有何特点? 溶质是否与液相组分发生化学反应。 高的选择性，较高的吸收速率，降低平衡浓度ye。 23、化学吸收过程中，何时成为容积过程?何时成为表面过程? 快反应使吸收成表面过程；慢反应使吸收成容积过程。 第九章精馏 1、蒸馏的目的是什么?蒸馏操作的基本依据是什么? 分离液体混合物。 液体中各组分挥发度的不同。 2、蒸馏的主要操作费用花费在何处? 加热和冷却的费用。 3、双组份汽液两相平衡共存时自由度为多少? 自由度为F=2(P一定，t～x或y；t一定，P～x或y)；P一定后，F=1。 4、何谓泡点、露点?对于一定的组成和压力,两者大小关系如何? 泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。 对于一定的组成和压力，露点大于或等于泡点。 5、非理想物系何时出现最低恒沸点,何时出现最高恒沸点? 强正偏差出现最低恒沸点；强负偏差出现最高恒沸点。 6、常用的活度系数关联式有哪几个？ 范拉方程、马古斯方程。 7、总压对相对挥发度有何影响? P↑、α↓。 8、为什么α=1时不能用普通精馏的方法分离混合物? 因为此时y=x，没有实现相对分离。 9、平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同? 平衡蒸馏是连续操作且一级平衡；简单蒸馏是间歇操作且瞬时一级平衡。 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? 唯其如此，才能实现汽液两相充分接触、传质，实现高纯度分离，否则，仅为一级平衡。 11、什么是理论板?默弗里板效率有什么含义? 离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。 经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。 12、恒摩尔流假设指什么?其成立的主要条件是什么? 在没有加料、出料的情况下，塔段内的汽相或液相摩尔流量各自不变。 组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不计。 13、q值的含义是什么?根据q的取值范围,有哪几种加料热状态? 一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比。它表明加料热状态。 五种：过热蒸汽，饱和蒸汽，汽液混和物，饱和液体，冷液。 14、建立操作线的依据是什么?操作线为直线的条件是什么? 塔段物料衡算。 液汽比为常数（恒摩尔流）。 15、用芬斯克方程所求出的N是什么条件下的理论板数? 全回流条件下，塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板数。 16、何谓最小回流比?挟点恒浓区的特征是什么? 达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比，是设计型计算特有的。 气液两相浓度在恒浓区几乎不变。 17、最适宜回流比的选取须考虑哪些因素? 设备费、操作费之和最小。 18、精馏过程能否在填料塔内进行? 能。 19、何谓灵敏板? 塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板。 20、间歇精馏与连续精馏相比有何特点?适用于什么场合? 操作灵活。 适用于小批量物料分离。 21、恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点是什么? 相同点：都加入第三组份改变相对挥发度； 区别：①前者生成新的最低恒沸物，加入组分塔从塔顶出；后者不形成新恒沸物，加入组分从塔底出。②操作方式前者可间隙，较方便。③前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热，消耗热量较少。 22、如何选择多组分精馏的流程方案？ 选择多组分精馏的流程方案需考虑①经济上优化；②物性；③产品纯度。 23、何谓轻关键组分、重关键组分？何谓轻组分、重组分？ 对分离起控制作用的两个组分为关键组分，挥发度大的为轻关键组分；挥发度小的为重关键组分。 比轻关键组分更易挥发的为轻组分；比重关键组分更难挥发的为重组分。 24、清晰分割法、全回流近似法各有什么假定？ 清晰分割法假定轻组分在塔底的浓度为零，重组分在塔顶的浓度为零。 全回流近似法假定塔顶、塔底的浓度分布与全回流时相近。 25、芬斯克-恩德伍德-吉利兰捷算法的主要步骤有哪些？ ①全塔物料衡算，得塔顶、塔底浓度； ②确定平均α，用芬斯克方程算最少理论板数Nmin； ③用恩德伍德公式计算Rmin，R； ④查吉利兰图，算N； ⑤以加料组成、塔顶组成，用芬斯克方程、恩德伍德公式、吉利兰图，算加料位置。 第十章气液传质设备 1、板式塔的设计意图是什么?对传质过程最有利的理想流动条件是什么? ①气液两相在塔板上充分接触，②总体上气液逆流，提供最大推动力。 总体两相逆流，每块板上均匀错流。 2、鼓泡、泡沫、喷射这三种气液接触状态各有什么特点? 鼓泡状态：气量低，气泡数量少，液层清晰。泡沫状态：气量较大，液体大部分以液膜形式存在于气泡之间，但仍为连续相。喷射状态：气量很大，液体以液滴形式存在，气相为连续相。 3、何谓转相点? 由泡沫状态转为喷射状态的临界点。 4、板式塔内有哪些主要的非理想流动? 液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。 5、夹带液泛与溢流液泛有何区别? 是由过量液沫夹带引起还是由溢流管降液困难造成的。 6、板式塔的不正常操作现象有哪几种? 夹带液泛、溢流液泛、漏液。 7、为什么有时实际塔板的默弗里板效率会大于1? 因为实际塔板上液体并不是完全混和（返混）的，而理论板以板上液体完全混和（返混）为假定。 8、湿板效率与默弗里板效率的实际意义有何不同? 湿板效率与默弗里板效率的差别在于前者考虑了液沫夹带对板效的影响，可用表观操作线进行的图解求算，而后者没有。 9、为什么既使塔内各板效率相等,全塔效率在数值上也不等于板效率? 因两者定义基准不同。 10、筛板塔负荷性能图受哪几个条件约束?何谓操作弹性? ①过量液沫夹带；②漏液；③溢流液泛；④液量下限(how≥6mm)；⑤液量上限(HTAf/Lmax ≦3～5s)。上、下操作极限的气体流量之比。 11、评价塔板优劣的标准有哪些? ①通过能力；②板效率；③板压降；④操作弹性；⑤结构简单成本低。 12、什么系统喷射状态操作有利?什么系统泡沫状态操作有利? 用x表示重组分摩尔分率，且重组分从气相传至液相时，喷射状态对负系统(dσ/dx<0)有利，泡沫状态对正系统(dσ/dx>0)有利。 13、填料的主要特性可用哪些特征数字来表示?有哪些常用填料? ①比表面积ａ，②空隙率ε，③填料的几何形状。 拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填料，网体填料等。 14、何谓载点、泛点? 填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的操作状态为载点；气速进一步增大至出现压降陡增的转折点即为泛点。 15、何谓等板高度HETP? 分离效果相当于一块理论板的填料层高度。 16、填料塔、板式塔各适用于什么场合? 填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物料，不易中间换热，处理量较小，造价便宜，较宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料，能适应真空操作。板式塔适合于要求操作范围大，易聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的场合。 第十一章液液萃取 1、萃取的目的是什么?原理是什么? 分离液液混合物。 各组分溶解度的不同。 2、溶剂的必要条件是什么? ①与物料中的Ｂ组份不完全互溶，②对Ａ组份具有选择性的溶解度。 3、萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些? ①萃取中稀释剂B组分往往部分互溶，平衡线为曲线，使过程变得复杂； ②萃取Δρ，σ较小，使不易分相，设备变得复杂。 4、什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离? ①出现共沸，或α<1、06；②低浓度；③热敏性物料。 5、什么是临界混溶点?是否在溶解度曲线的最高点? 相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。不一定是。 6、分配系数等于1能否进行萃取分离操作?萃取液、萃余液各指什么? 能。萃取相、萃余相各自脱溶后为萃取液、萃余液。 7、何谓选择性系数?β=1意味着什么?β=∞意味着什么? β=(yA/yB)/(xA/xB)。 β=1不可用萃取方法分离。 β=∞为B、S完全不互溶物系。 8、萃取操作温度选高些好还是低些好? 温度低B、S互溶度小，相平衡有利些，但粘度等对操作不利，所以要适当选择。 9、多级逆流萃取中(S/F)min如何确定? 通过计算可以确定，当达到指定浓度所需理论级为无穷多时，相应的S/F为(S/F)min。 10、液液传质设备的主要技术性能有哪些?它们与设备尺寸有何关系? 两相极限通过能力；传质系数Kya或HETP。 前者决定了设备的直径D，后者决定了塔高。 11、什么是萃取塔设备的特性速度、临界滞液率、液泛、两相极限速度? 两相速度达到极大时，部分分散相液滴被连续相带走，而使分散相流量减少的状况称为液泛。此时的分散相滞液率为临界滞液率，两相的空塔速度为两相极限速度。 12、何谓界面骚动现象?它对液液传质过程有何影响? 因传质引起界面张力分布不均而造成的界面不规则运动。 ①提高传质系数；②影响液滴的合并、分散。 13、传质方向、界面张力随浓度变化的趋势对液滴合并与再分散有何影响? 当dσ/dx>0时，ｄ→ｃ（分散相向连续相传质）有利于液滴分散； 当dσ/dx<0时，ｃ→ｄ（连续相向分散相传质）有利于液滴分散。 14、分散相的选择应考虑哪些因素? 应考虑：dσ/dx的正负，两相流量比，粘度大小，润湿性，安全性等。 15．什么是超临界萃取？超临界萃取的基本流程是怎样的？ 用超临界流体作溶剂进行萃取。 等温变压，等压变温。 16．液膜萃取的基本原理是什么？液膜萃取按操作方式可分为哪两种类型？ 在液膜的两边同时进行萃取和反萃取。乳状液膜、支撑液膜。 第十二章其它传质分离方法 1．结晶有哪几种基本方法？溶液结晶操作的基本原理是什么？ 溶液结晶，熔融结晶，升华结晶，反应沉淀。 溶液的过饱和。 2．溶液结晶操作有哪几种方法造成过饱和度？ 冷却，蒸发浓缩。 3．与精馏操作相比，结晶操作有哪些特点？ 分离纯度高，温度低，相变热小。 4．什么是晶格、晶系、晶习？ 晶体微观粒子几何排列的最小单元。按晶格结构分类。形成不同晶体外形的习性。5．超溶解度曲线与溶解度曲线有什么关系？溶液有哪几种状态？什么是稳定区、介稳区、不稳区？ 在一定温度下，开始析出结晶的溶液浓度大于溶解度，所以，超溶解度曲线在溶解度曲线上面。 饱和，不饱和，过饱和状态。 当溶液浓度处于不饱和状态，属于稳定区。当溶液浓度介于超溶解度曲线和溶解度曲线之间，属于介稳区。当溶液浓度大于超溶解度曲线浓度时，属于不稳区。 6．溶液结晶要经历哪两个阶段？ 晶核生成，晶体成长。 7．晶核的生成有哪几种方式？ 初级均相成核，初级非均相成核，二次成核。 8．什么是再结晶现象？ 小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。 9．过饱和度对晶核生成速率与晶体成长速率各自有何影响？ 过饱和度ΔC大，有利于成核；过饱和度ΔC小，有利于晶体成长。 10．选择结晶设备时要考虑哪些因素？ 选择时要考虑溶解度曲线的斜率，能耗，物性，产品粒度，处理量等。 11．什么是吸附现象？吸附分离的基本原理是什么？ 流体中的吸附质借助于范德华力而富集于吸附剂固体表面的现象。 吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。 12．有哪几种常用的吸附解吸循环操作？ 变温，变压，变浓度，置换。 13．有哪几种常用的吸附剂？各有什么特点？什么是分子筛？ 活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。 活性炭亲有机物，硅胶极性、亲水，活性氧化铝极性、亲水，活性土极性，沸石分子筛极性可改变、筛选分子、选择性强，吸附树脂可引入不同的官能团。 分子筛是晶格结构一定，微孔大小均一，能起筛选分子作用的吸附剂。 14．工业吸附对吸附剂有哪些基本要求？ 内表面大，活性高，选择性高，有一定的机械强度、粒度，化学稳定性好。 15．有利的吸附等温线有什么特点？ 随着流体相浓度的增加，吸附等温线斜率降低。 16．如何用实验确定朗格缪尔模型参数？ 先将朗格缪尔模型线性化，然后实测p、x，确定参数xm、kL。 17．吸附床中的传质扩散可分为哪几种方式？ 分子扩散，努森扩散，表面扩散，固体(晶体)扩散。 18．吸附过程有哪几个传质步骤？ 外扩散，内扩散，吸附。 19．何谓负荷曲线、透过曲线？什么是透过点、饱和点？ 固定床吸附器中，固体相浓度随距离的变化曲线称为负荷曲线。出口浓度随时间的变化称为透过曲线。 透过曲线中，出口浓度达到5%进口浓度时，对应的点称为透过点；出口浓度达到95%进口浓度时，对应的点称为饱和点。 20．固定床吸附塔中吸附剂利用率与哪些因素有关？ 传质速率，流体流速，相平衡。 21．常用的吸附分离设备有哪几种类型 固定床，搅拌釜，流化床。 22．什么是膜分离？有哪几种常用的膜分离过程？ 利用固体膜对流体混合物各组分的选择性渗透，实现分离。 反渗透，超滤，电渗析，气体渗透分离。 23．膜分离有哪些特点？分离过程对膜有哪些基本要求？ 不发生相变化，能耗低，常温操作，适用范围广，装置简单。 截留率，透过速率，截留分子量。 24．常用的膜分离器有哪些类型？ 平板式，管式，螺旋卷式，中空纤维式。 25．反渗透的基本原理是什么？ 施加的压差大于溶液的渗透压差。 26．什么是浓差极化？ 溶质在膜表面被截留，形成高浓度区的现象。 27．超滤的分离机理是什么？ 膜孔的筛分作用，或各组分通过的速率不同。 28．电渗析的分离机理是什么？阴膜、阳膜各有什么特点？ 离子交换膜使电解质离子选择性透过。 阴膜带正电，只让阴离子通过；阳膜带负电，只让阳离子通过； 29．气体混合物膜分离的机理是什么？ 努森流的分离作用；均质膜的溶解、扩散、解吸。 第十三章热质同时传递 1、热质同时传递的过程可分为哪两类? ①以传热为主，如直接接触换热；②以传质为主，如增减湿。 2、传质方向或传热方向发生逆转的原因和条件是什么? 气相的独立变量有两个(t,p)，液相的独立变量只有一个(θ决定pe)。一个过程的继续打破另一过程的瞬时平衡。 3、热质同时传递的过程极限有什么新特点? 可以θ≠t，p≠pe(如:大量气，少量水)。 4、湿球温度tw受哪些因素影响?绝热饱和温度tas与tw在物理含义上有何差别? t、H、P。t↑,tw↑；H↑,tw↑；P↓,tw↓。tas由热量衡算和物料衡算导出，属于静力学；tW是传热传质速率均衡的结果，属动力学。 5、以焓差为推动力计算凉水塔高有什么条件? 忽略液量变化dL，且α/kH≈CH。 第十四章固体干燥 1、通常物料去湿的方法有哪些? 机械去湿、吸附或抽真空去湿、供热干燥等。 2、对流干燥过程的特点是什么? 热质同时传递。 3、对流干燥的操作费用主要在哪里? 空气预热。 4、通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何?什么时侯三者相等? td≤tW≤t。υ=100%时，td=tW=t。 5、结合水与非结合水有什么区别? 平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水，超出部分为非结合水。 6、何谓平衡含水量、自由含水量? 指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，超出的那部分含水为自由含水量。 7、何谓临界含水量?它受哪些因素影响? 由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量。 物料本身性质、结构、分散程度、干燥介质（u、t、H）。 结构松、颗粒小、u↓、t↓、H↑、都会使Xc↓。 8、干燥速率对产品物料的性质会有什么影响? 干燥速率太大会引起物料表面结壳，收缩变形，开裂等等。 9、连续干燥过程的热效率是如何定义的? 热效率η＝汽化水分、物料升温需热/供热。 10、理想干燥过程有哪些假定条件? ①预热段、升温段、热损失忽略不计；②水分都在表面汽化段除去。 11、为提高干燥热效率可采取有哪些措施? 提高进口气温t1，降低出口气温t2，采用中间加热，废气再循环。 12、评价干燥器技术性能的主要指标有哪些? ①对物料的适应性②设备的生产能力③能耗的经济性(热效率)。 下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出 t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无 实验五，填料塔 1.风机为什么要用旁通阀调节流量？ 答：因为如果不用旁通阀，在启动风机后，风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。 2. 根据实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制？ 答：实验数据表明，相平衡常数m很小，液相阻力m/kx也很小，导致总阻力1/k y 基本上为气相阻力1/k y 所决定，或说为1/k y 所控制，称为气膜控制。 3. 在填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？ 答：塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出，稳定塔内操作压力，保持液面高度。 填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封装置。 液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄。 U形管型液封装置是利用U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。 4. 要提高氨水浓度（不改变进气浓度）有什么方法？又会带来什么问题？ 答：要提高氨水浓度，可以提高流量L，降低温度T a 吸收液浓度提高，气-液平衡关系不服从亨利定律，只能用公式 进行计算。 5. 溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响？Y2如何变化（从推动力和阻力两方面分析其原因）？ 答：气体量增大，操作线AB的斜率LS/GB随之减小，传质推动力亦随之减小，出口气体组成上升，吸收率减小。 实验六精馏塔 （a）在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 答:馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 （b）在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？ 答:4种:液泛,液沫夹带,漏液 网上答案:5种 a、沸点气相Δ=0 b、沸点液相Δ=1 c、气-液相 0<Δ<1 d、冷液Δ>1 e、过热蒸汽Δ<0 （c）如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？答：1）看显示的温度是否正常 2）塔顶温度上升至设定的80摄氏度后，在一个较小的范围内波动，即处于稳定状态(d) 是否精馏塔越高，产量越大？ 答:否 （e）精馏塔加高能否得到无水酒精？ 答:`不能, （f）结合本实验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些？ 答:主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等 第二种答案:1.进料组份是否稳定2、塔釜加热器热源是否稳定键； 3、塔压控制是否稳定 （g）操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？ 答:加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率. 加大回流比能提高塔顶馏出液组成xD，但能耗也随之增加。 （h）精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的方法是什么？降低采出率，即减小采出量 答:降低采出率,即减少采出率. 降低回流比 (1)什么是全回流？特点？ 在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。显然全回流操作对实际生产是无意义的。但是全回流便于控制，因此在精馏塔的开工调试阶段及实验精馏塔中，常采用全回流操作。 (3)在精馏实验中如何判断塔的操作已达到稳定？ 当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。就可以测样液的折射率了。 (4)什么叫灵敏板？受哪些因素影响？ 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。 在一定总压下，塔顶温度是馏出液组成的直接反映。但在高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当高的一个塔段中温度变化极小，典型的温度分布曲线如图所示。这样，当塔顶温度有了可觉察的变化，馏出液组成的波动早已超出允许的范围。以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压 化工原理陈敏恒第三版上册答案 【篇一：化工原理答案第三版思考题陈敏恒】 lass=txt>传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。 3.在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理 论、表面更新理论。 5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和 气膜中，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将增大。 8、操作中精馏塔，保持f,q,xf,d不变，（1）若采用回流比r小于最小回流比rmin，则xd减小，xw增大（2）若r增大，则xd增大, xw减小 ,l/v增大。 9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态 f,xf,q不变，则l/v变小，xd变小，xw变小。 10、精馏塔设计时采用的参数f,q,xf,d,xd,r均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内 实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增 大，所需理论板数减小。 11、某精馏塔的设计任务：原料为f,xf，要求塔顶为xd，塔底为xw，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量v’不变，加料热状况由原来的 饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数nt 增加，精馏段上升蒸汽量v 减少，精馏段下降液体量l 减少，提馏段下降液体量l’ 不变。（增加、不变、减少） 不变，增大xf,，则：d 12、操作中的精馏塔，保持f,q，xd,xw,v’， 变大,r变小,l/v变小（变大、变小、不变、不确定） 1.何种情况下一般选择萃取分离而不选用蒸馏分离? 萃取原理: 原理利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度互不相溶的溶剂中的不同，用一种溶剂(溶解度大的）不同，用一种溶剂(溶解度大的）把溶质从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，从另一种溶剂（溶解度小的） 中提取出来，再用分液将它们分离开来。分液将它们分离开来再用分液将它们分离开来。萃取适用于微溶的物质跟溶剂分离, 蒸馏原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的 某一组分变成蒸气再给液体混合物加热，冷凝成液体，从而达到分 离提纯的目的。冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。蒸馏一般 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流 5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？ 答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答： 化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间 实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 ⑴ 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， 填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。 ⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关？ 答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 ⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么？ 答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面 流下，形成相际接触界面并进行传质。 ⑷ 填料的作用是什么？ 答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 ⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？ 答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率A N 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成2y 减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力m y ?的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力a k m a K y y = 1将随之减小，结果使吸收效果变好，2y 降低，而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力a k m a K y y = 1不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 ⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？ 答：水吸收氨气是气膜控制。 ⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？ 答：液封的目的是保证塔内的操作压强。 ⑻ 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？ 答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。 ⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？ 答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 ⑽ 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？ 答：流量计的刻度是以20℃，1atm 的空气为标准来标定。只要介质不是20℃， 第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么 答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么 答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。 问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行 答16．可行。 问题17.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17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。 问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个 答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于 答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。 第七章蒸发 问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些 答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。 问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么 答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。 问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域 答3.因该区域的给热系数α最大。 3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，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（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？ 6.1 复习笔记 一、概述 1．传热目的 （1）加热或冷却，使物料达到指定的温度； （2）换热，以回收利用热量或冷量； （3）保温，以减少热量或冷量的损失。 生产上最常遇到的是冷、热两种流体之间的热量交换。若加热和冷却同属一个生产过程，则可采用图6-1所示的换热流程以同时达到加热和冷却的目的。 图6-1 典型的换热流程 1-换热器；2-反应器 2．工业上的传热过程 （1）直接接触式传热 对某些传热过程，可使冷、热流体直接接触进行传热。这种接触方式，传热面积大，设备亦简单。由于冷、热流体直接接触，这种传热方式必伴有传质过程同时发生。因此，直接接触式传热在原理上与单纯传热过程有所不同。 （2）间壁式传热 工业上应用最多的是间壁式传热过程。间壁式换热器类型很多，其中最简单而又最典型的结构是套管式换热器。在套管式换热器中，冷、热流体分别通过环隙和内管，热量自热流体传给冷流体。这种热量传递过程包括三个步骤： ①热流体给热于管壁内侧； ②热量自管壁内侧传导至管壁外侧； ③管壁外侧给热于冷流体。 在冷、热流体之间进行的热量传递总过程通常称为传热（或换热）过程，而将流体与壁面之间的热量传递过程称为热过程，以示区别。 （3）蓄热式传热 这种传热方式是首先使热流体流过蓄热器中固体壁面，用热流体将固体填充物加热；然后停止热流体，使冷流体流过固体表面，用固体填充物所积蓄之热量加热冷流体。如此周而复始，冷、热流体交替流过壁面，达到冷热流体之间传热的目的。 蓄热式换热器又称蓄热器，是由热容量较大的蓄热室构成，室内可填充耐火砖等各种填料。 3．传热过程 （1）传热速率 ①热流量Q：即单位时间内热流体通过整个换热器的传热面传递给冷流体的热量，单位为W； ②热流密度（或热通量）q：单位时间、通过单位传热面积所传递的热量，单位为W/m2。即 与热流量Q不同，热流密度q与传热面积A大小无关，完全取决于冷、热流体之间的 化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速 过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。 第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力 流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中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。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，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 （2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 答：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）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？ 答：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 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？ 答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？ 答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。 答：答：壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。 4.什么是传质?简要说明传质有哪些方式? 传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。 3.在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。 5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和气膜中，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将增大。 8、操作中精馏塔，保持F,q,xF,D不变，（1）若采用回流比R小于最小回流比Rmin，则x D减小，xW增大（2）若R增大，则xD增大, xW减小,L/V增大。 9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态F,xF,q不变，则L/V变小，xD变小，xW变小。10、精馏塔设计时采用的参数F,q,xF,D,xD,R均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增大，所需理论板数减小。 11、某精馏塔的设计任务：原料为F,xF，要求塔顶为xD，塔底为xW，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量V’不变，加料热状况由原来的饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数NT 增加，精馏段上升蒸汽量V 减少，精馏段下降液体量L 减少，提馏段下降液体量L’不变。（增加、不变、减少） 12、操作中的精馏塔，保持F,q，xD,xW,V’,不变，增大xF,，则：D变大,R变小,L/V变小（变大、变小、不变、不确定） 1.何种情况下一般选择萃取分离而不选用蒸馏分离? 萃取原理: 原理利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度利用某溶质在互不相溶的溶剂 中的溶解度互不相溶的溶剂中的不同，用一种溶剂(溶解度大的）不同，用一种溶剂(溶解度大的）把溶质从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，再用分液将它们分离开来。分液将它们分离开来再用分液将它们分离开来。萃取适用于微溶的物质跟溶剂分离, 蒸馏原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再给液体混合物加热，冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。蒸馏一般用于分离沸点相差较大的液体混合物。也可用于除去水中或其他液体中的难挥发或物。2.蒸馏和蒸发有什么区别? 蒸馏：指利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。 蒸发：是液体在任何温度下发生在液体表面的一种缓慢的汽化现象。 即：前者分离液体混合物，后者则没这方面要求。 蒸馏与蒸发的原理相同，都是使液体加热挥发二者的目的不同，操作也有不同之处蒸馏是用于分离沸点差异显著的两种液体组成的混合物或提取溶液中的溶剂，蒸发是用于提取溶液中的溶质 第八章气体吸收 问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 答1．吸收的目的是分离气体混合物。 基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。 化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
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