化工原理实验思考题答案

实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定

⑴ 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法

答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。

⑵ 求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度

答：需用定性温度求解，即：2)(bFttt

⑶ 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么如何防止溶液瀑沸如何处理

答；① 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。

② 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。

…

③ 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。

⑷ 取样分析时，应注意什么

答：取样时，塔顶、塔底同步进行。分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

⑸ 写出本实验开始时的操作步骤。

答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。

②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。

③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V，整个实验过程保持保温电压不变。

④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。

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⑹ 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析

答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。温度恒定，则塔顶组成恒定。

⑺ 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列

答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。

⑻ 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因

答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

⑼ 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因

答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。

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. 一、流体阻力实验

思考题

1、不锈钢管、镀锌钢管实验测量的只是Re改变后的λ值，为什么判断λ受Re和ε/d共同影响？

答：分析实验结果，不锈钢管与镀锌钢管的摩擦阻力系数均随雷诺数的增大而减小，在Re相同的情况下，、镀锌钢管的摩擦阻力系数λ要高于不锈钢管的，由此说明λ受Re和ε/d共同影响。

2、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的λ-Re数据能否关联在一条曲线上？为什么？

答：只要ε/d相同，λ-Re数据就能关联在一条曲线上。

3、以水作工作流体所测得的λ-Re关系能否适用于其它种类的牛顿型流体？为什么？

答：对于其他牛顿型流体也适用。Re反应了流体的性质，其他的流体的密度和黏度都可以在Re上面反应出来。所以仍然适用。

4、以下测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？它们分别是多少？（管径、管长一样，管内走水，且R1=R2=R3）

uuu

答：无关，22udlPhf＝(gz1-gz2)＋2222121uupp,压差计高度差R反映了两个测压点截面位能和压强能综合变化值,即R=（gz1-gz2）＋21pp,因为R1=R2=R3,u1=u2,所以三种状态下的hf不变，推出λ不变。

5、柏努利方程的适用条件是什么？该条件与本实验有什么联系？

答：不可压缩的理想流体在稳定状态下恒温流动。本实验的流体满足柏努利方程，推导水平无变径直管道摩擦阻力系数λ的时候就采用了柏努利方程，满足柏努利方程是该实验的理论基础。

6、在测量前，为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速排净？

答：本实验所研究的对象为单一连续流体，排净气体是为了使流体连续流动，以达

到实验的条件要求。迅速排净的方法：主管路：开大流量调节阀，使流体迅速流过各直.

. 管，将气泡冲出；引压管：打开引压管控制阀，流体流过引压管，气泡被带出。排净标志为流量为零时，传感器示数为零。

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022uH动，流体没有运动就不存在阻力，即Σhf=0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既We=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Σhf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Σhf就越大，就直管阻力公式可以看出22udlHf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//并回答以下问题：

（1） 与阀门半开时相比，为什么各测压管内的液柱高度H//出现了变化？

答：从采集的数据可以看出，阀门全开时的静压头或冲压头与半开时相比，各对应点的压头均低于半开时的静压头或冲压头，因为直管阻力Hf与流速呈平方比（公式3-1）。

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λ~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λ~Re数据能否关联在同一条曲线上？

答:不能,因为Re=duρ/μ，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Δθ/Δq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。