化工原理实验思考题答案
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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022uH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。