化工原理实验

化⼯原理实验

⼀、填空1.化⼯实验过程中使⽤的弹簧式压⼒表有弹簧管压⼒表、膜式压⼒计，其测压量程选择应为最⼤量程的1/2~_2/3_。

2.单管型压差计要求Amax/Amin 200，其读数误差⽐U型管压差计减少⼀半。

3.数字化管路流体阻⼒实验中，排⽓时应将流体出⼝阀关闭，其作⽤是防⽌压⼒过⼤使流体冲出，计算机在线操作时流量的调节⽅式是计算机—交流电频率—电机转速—流量。4.传质系数测定实验中利⽤⽓相⾊谱仪仪器进⾏CO2含量测定，实验的关键是__严格控制吸收剂进⼝条件。

5.传质系数测定实验中，利⽤流量计、压⼒表、温度计仪器进⾏丙酮含量的测定，实验的关键是吸收传质平衡，性能取样，不掩塔_。6.⽓-⽓换热实验过程中，利⽤蒸汽对空⽓进⾏加热，实验测定的物理量是传热膜系数，蒸汽⾛管间，空⽓⾛管内_，两流体在换热器中属于间壁式换热。7.再进⾏湿样品和⼲样品称量时必须盖紧盖⼦_以防⽌失⽔或吸⽔。

8.⽓相⾊谱是对已知物质进⾏定量分析的仪器，仪器开启前必须先通载⽓，等仪器设定的柱温、热导池温度、进样器温度达到要求时再进样分析。9.流量计校正实验中平衡阀作⽤是：防⽌泵剧烈波动⽽使液体溅出；实验测量读数时该阀处于关闭状态。

10.⽬前测流量仪表⼤致分三类：速度法、体积法、质量流量法，涡轮流量计属于⼀种速度流量仪表.

11.倒U型管压差计指⽰剂为空⽓，⼀般⽤于测量压强较⼩的场合。

12.流量计标定和校验的⽅法⼀般为体积法、称重法、基准流量计法，流量计的校验实验我们要得出的参数是流量系数。

13.在萃取实验中，调节两界⾯的⽅法是⽤π型阀，当⽔-煤油的界⾯较低时应_关闭π型阀当⽔-煤油的界⾯较⾼时应_打开π型阀。14.流化⼲燥实验中⼲燥曲线是指C—I T—I N A—x 随着⼲燥温度的升⾼，⼲燥速率降低_。

15.离⼼泵的特性曲线是指_Q—He Q—Ne Q—η_其作⽤为选择离⼼泵的型号提供依据实验过程中，随着⽔流量由⼩变⼤，泵⼊⼝处的真空度增⼤，泵出⼝处的压强减⼩，根据实验结果，离⼼泵串联是为了增⼤压头，并联是为了增⼤流量_。16.机械能转换实验的理论依据是_机械能守恒_，h5和h6液位差的作⽤是计算_5处管路的中⼼点速度。

17评价填料分离能⼒的⽅法为_以⼀⽶⾼的填料层内所具有的理论板数表⽰____或等板⾼度HETP表⽰。实验开始时⾸先进⾏加热使混合液液泛，其⽬的是增加有效接触⾯积，利⽤阿贝折射仪器测定物质的折光率。18.⽓-液传热试验开始时应先通冷流体，然后使换热器慢慢预热_，并进⾏换热器内不凝性⽓体排放，冷、热流体在换热器中属于_逆流_换热，实验过程中达到平衡的标志是壁温稳定。19.孔板、⽂丘⾥流量计的设计原理为__流体动能与势能的相互转化_，阻⼒较⼤的是孔板流量计。

20.⼆氧化碳-⽔吸收过程属于_液膜_控制，该实验测定的物理量是_Kxa H0L，丙酮-⽔吸收过程成属于⽓膜_控制，该实验测定的物理量是Kya, H0L, N0L。21.流量计在出⼚前都进⾏标定，标定⽓相和液相流量计⽤到的介质分别是空⽓和清⽔，标定介质的温度和压⼒分别是20C和101.325KPa。

22.筛板精馏过程中，⽓相为间断相，液相为连续相，精馏达到平衡的标志是塔顶温度、回流量、塔釜温度稳定后，取样前应将残留液排净再进⾏取样。对于筛板精馏实验中，部分回

流操作时，塔内上升⽓相流量为V，下降液相流量为L，塔顶流出液为D，这三者关系为V=L+D。

⼆.简答题。1.离⼼泵有哪⼏部分组成？如何防⽌⽓缚现象发⽣？在开停泵时应注意什么？

答：(1)叶轮，泵壳和泵体，泵轴，轴承，密封环，底阀，吸⼊管，压出管。(2)在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封⼯作，灌⽔的阀门和莲蓬头不能漏⽔密封性要好。(3) 开停泵时都要关闭出⼝阀门。2.简述孔板、⽂丘⾥流量计的设计原理。并依据实验结果分析说明其优缺点。

答：孔板原理：利⽤流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增⼤，压强减⼩。在其上下游两侧产⽣静压⼒差，作为测量依据。优点：测量⽅便简单，精度⾼。缺点：能量损失较⼤，如果设计或安装不当甚⾄会堵塞管道。⽂丘⾥原理：是孔板的改进，使流量计的管径逐渐缩⼩，⼜逐渐扩⼤，减⼩涡流损失。优点：能量损失较⼩。缺点；对尺⼨要求严格，费⽤⾼。3.影响Co、Cv的因素是什么？

答：Co：孔板锐孔的形状、测压⼝位置、孔径、孔径与管径⽐及雷诺准数Re; Cv:雷诺准数Re、⽂丘⾥管的结构。4.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝⽓体，对传热有何影响？应采取什么措施？

答：这些不冷凝⽓体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不冷凝⽓体会滞留在冷凝器上部的管路内，致使实际冷凝⾯积减⼩，冷凝负荷增⼤，从⽽制冷量会降低。不冷凝⽓体存在会⼤⼤增加传热的热阻，恶化传热效果。

措施：在第⼀次实验测定前应每隔⼏分钟，操作排⽓阀把不冷凝⽓体排出。5.⽓—液对流传热实验中，冷凝⽔不及时排⾛，会产⽣什么影响？如何及时排⾛冷凝⽔？答：冷凝⽔不及时排⾛，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热效率。且夹带冷凝⽔的蒸汽会损坏压⼒表及压⼒变送器。排冷凝⽔⽅法：关闭蒸汽进⼝阀门，打开装置下⾯的排冷凝⽔阀门，让蒸汽压⼒把管道中的冷凝⽔带⾛，当听到蒸汽响时，关闭冷凝⽔排出阀，可进⾏实验。6.流体流动存在两种截然不同的形态，其主要决定因素为？

答：流体的密度和粘度，流体流动的速度，及设备的⼏何尺⼨在圆形管道中为管道内径。7.液体流量测定时，若管道内有⽓泡存在，如何进⾏排⽓操作？

答；打开平衡阀，渐渐开启进⽔阀门，直⾄全部打开，排除⼲净管路中⽓泡(不要⼀下⼦全开以免U型管中⽔银冲出)。8.液体流量测定中为什么保证体系管道内充满流体？

答：若管道中有⽓泡，会占⽤⼀定流体体积，使测量结果偏⼩。9.液体流量测定时若管道中有⽓泡存在，如何排⽓？

答：向管道中注⼊⼀定量的⽔，敲打，使⽓泡随⽔⼀起流出。10.流体流动阻⼒实验中在对装置做排⽓⼯作时，是否⼀定关闭流程全部出⼝阀门，为什么？答：关闭，要使管路充满流体，有流体循环流动条件下排⽓泡。11.精馏塔填料性能评⽐实验中取样为什么先上后下，否则有何影响？

答：若先取塔底会造成塔内压⼒变化，使塔顶⽓相成分变化，影响测定结果。12.填料性能评⽐实验中，何为液冷？其⽬的是？

答：⽓体速度增⼤，填料床层中液体积累，充满整个床层空隙。⽓体以⿎泡形式通过液体，⽓体的压降⼏乎成直线骤然增⼤，曲线斜率进⼀步增⼤，这种现象叫液冷。⽬的是：增加填料有效接触⾯积。.13.⽓—液对流传热实验中，刚开始通蒸汽时，应如何操作使仪器由冷态转变为热态？为什么这样操作？

答：刚开始通蒸汽时，要仔细调节进⼝阀开度，让蒸汽徐徐流⼊换热器中，逐渐加热，由冷态转变为热态，不得少于10分钟。防⽌玻璃管因突然受热、受压⽽爆裂。.14.试分析说明填料塔吸收实验中吸收剂、⽓体流量及温度改变对吸收效率有何影响？

答：(1)V(Y1-Y2)=L(X1-X2) 吸收剂L⽤量增加，Y1-Y2=L/V(X1-X2)增加，(Y1-Y2)/Y1增加，所以η增加。(2)⽓体流量V增加，Y1-Y2=L/V(X1-X2)降低，(Y1-Y2)/Y1降低，所以η降低。(3)温度增加，(Y1-Y2)/Y1降低，所以η降低。.15.简述流体流动形态，判断标准及实验现象？

答：(1)当雷诺准数⼩于2000为层流；现象：⽰踪剂(蓝墨⽔)在试管中为⼀平直蓝⾊细流。(2)Re=2000(下临界值)现象：实验导管内直线流动的蓝⾊细流刚刚出现波动。

(3)2000

(4)Re=4000(上临界值)现象：⽰踪剂在试验导管下部垂直的截⾯上颜⾊不均匀。(5)Re>4000，湍流，现象：⽰踪剂进⼊试验导管⽴刻被分散呈细雾状，且任两截⾯处颜⾊均匀。

.16.离⼼泵⽓缚现象原因及消除的⽅法。若离⼼泵正常运转但⽆法输送流体分析原因？

答：⽓缚：离⼼泵启动时，若泵内存在空⽓，由于空⽓密度很低，旋转后产⽣的离⼼⼒⼩，故叶轮中⼼区形成的低压不⾜以将储槽内的液体吸⼊泵内，虽启动离⼼泵但不能输送液体，此现象叫⽓缚。

消除法：启动前须向壳内灌满液体，灌泵过程中需打开闸阀，将泵内空⽓排出。

原因：出⼝阀关闭，⽓缚现象，底阀泄漏。.17.⽓-液传热实验中实验测定的物理量及求算物理量计算公式，并导出强制湍流传热时的传热系数关联式及公式中各项的标⽰式。

答：物理量：冷流体进⼝温度、冷流体出⼝温度、冷流体进⼝壁温、冷流体出⼝壁温、冷流体流量、蒸汽温度。

求算公式：(1)⽔蒸⽓对内管外壁的流量给热系数ao=(T-Tw)m=

(2)流体对内管内壁给热系数为ai=

(tw-t)w=

对于强对流传热实验操作，传热系数的关联式为Nu= 雷诺数Re=duρ/µ

努赛尔数Nu=ad/λ普兰特数Pr=Cpµ/λ.18.离⼼泵实验中为什么随流量增加，泵的出⼝压⼒表读数与⼊⼝真空表读数都发⽣变化，试⽤机械能衡算式分析说明。

答：如图(1)以液⾯为截⾯1，以吸⼊管路装有真空表处为截⾯2，列

机械能衡算式其中(2) 以液⾯为截⾯1，以泵出⼝压⼒表处为截⾯2，列机械能衡算式

.19.说明流体阻⼒实验操作过程中流量的控制⽅法及管路排⽓的具体操作⽅法。

答：⾃动或⼿动法；第⼀步：先将出⼝阀打开，再将压⼒变送器后的四个⼩阀门开启，利⽤流体将管路中⽓泡带出，3—5分钟后将出⼝阀及压⼒变送器后的四个⼩阀门关闭；

第⼆部：倒U型指⽰液界⾯调节⽅法：1.将倒U型管的底阀打开，2将倒U型管底侧的两个侧阀关闭，切断与流体管路的连通，3将定阀打开，引⼊空⽓指⽰剂，4将底部平衡阀打开，时倒U型管两玻璃管内全部充满指⽰剂空⽓，5将底阀和顶阀同时关闭，6倒U型管底侧的两个侧阀打开，7指⽰液的液⾯平衡后关闭平衡阀。.20.试分析影响萃取塔效率的因素及各因素的变化对萃取塔效率的影响。

答：转速增加—效率增加；萃取剂，萃余剂流量增加--效率增加；温度增加--效率增加

三、综合题1.请设计恒压过滤实验，写出简单的实验操作⽅法、实验测定的物理量，并指明S的物理意义和求算的⽅法。

答：⽅法：（1）配制含CaCO3的⽔悬浮液（2）开启空⽓压缩机，将压缩空⽓通⼊配料槽使CaCO3悬浮液搅拌均匀（3）正确安装滤板、滤框及滤布，滤布使⽤前⽤⽔浸湿，滤布要绷紧，不能起皱（4）在压⼒料槽排⽓阀打开的情况下，打开其⼊⼝阀门，使料浆⾃动由配料桶流⼊压⼒槽⾄其视镜的1/2~1/3处，关闭⼊⼝阀门。（5）通⼊压缩空⽓⾄压⼒槽，使容器内料浆不断搅拌，压⼒料槽的排⽓阀应不断排⽓，但⼜不能喷浆。（6）调节压⼒料槽的压⼒到需要的值，压⼒料槽的压⼒可以从控制台的压⼒显⽰仪读出（7）调节加压管路上的定值调节阀，使出⼝压⼒恒定，最⼤压⼒不要超过0.3MPa要考虑各T压⼒值的分布，从低压过滤开始做实验较好，打开控制柜上的电磁阀开关开始加压过滤。（8）每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候做开始时刻，每次V取600-800ml左右，滤液体积可由电⼦称读出，记录相应过滤时间、V及滤液量。（9）在压⼒为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa下各测量8-10个读数即可停⽌实验。（10）每次滤液及滤饼均收集在⼩桶内，滤饼重新倒⼊料浆桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应⽤清⽔清洗⼲净。

实验测定的物理量：

⽤秒表和量筒分别测定⼀系列时间间隔T 和对应的滤液体积V