简答题

流体流动部分1. 什么是流体连续稳定流动？流体流动的连续性方程的意义如何？答：流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。

流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择及其控制。

2. Z1＋p1/ρｇ＝Z2＋p2/ρｇ（1），ｐ＝ｐa＋ρｇh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？答：(1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等；(2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。

3.（6分）如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？答：p a/ρ+Zg=p2/ρ+Σh f ；当(p a/ρ+Zg)>p2/ρ时，由1流向2，当(p a/ρ+Zg)< p2/ρ时，由2流向1。

4. 用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示：根据以上实验数据，回答下列问题：(1) 第4点的位压头，静压头和动压头各为多少mmH2O？(2) 水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmH2O？(3) 第1点的速度为多少m/s?答：(1) Z4=21(mmH2O ) ，P4/(ρg)=H4-Z4=322-21=301(mm H2O)；h动4=u42/(2g)=376.5-322=54.5(H2O)(2) h f(2-3)=407.5-405.1=2.4(mm H2O)(3) ∵ u12/(2g)=435.5-389.5=46(mmH2O)；∴ u1=0.95m/s传热部分1. 试述对流传热的机理?答：热流体流过管道时, 在湍流主体中，流体剧烈拢动，形成漩涡，使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。

由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。

对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。

但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。

2. 强化传热过程应采取哪些途径?答：根据Q＝KA△t m方程，指任一个K、A、△t 都能提高强化传热(1) 增加传热面积,如在管内外壁装上翅片，采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△t m可采用逆流操作，因为当T1，T2，t1，t2四个温度一定时，逆流传热温差△t m 最大；(3)提高传热系数K由K＝1/（1/αo＋1/αi＋Σ（δ/λ））提高α1、α2降低δ ，都能强化传热，要提高α由单层改为多层，或在壳程中增设档板，对于蛇管中，加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可，还可采用导热系数大的流体作载热体。

3. 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?答：操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。

此外，逆流热流体出口温度T 可接近冷流流体进口温度t ，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度t 可接近热流体进口温度T ，对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。

4. 什么是稳定传热和不稳定传热?答：在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。

稳定传热时，传热速率为定值。

反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。

不稳定传热时，传热速率也随时间而变。

5.说明流体流动类型对给热系数的影响。

答：流体为层流时，传热是以导热方式进行的。

则此时给热系数较小。

当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。

所以流体的传热，多在湍流情况下进行。

6. 给热系数受哪些因素影响?答：流动类型：湍流时的给热系数大。

流体的物性：粘度μ、密度ρ、比热C p，导热系数λ均对给热系数有影响。

传热面的形状、大小和位置：管子的排列、折流都是为了提高给热系数。

流体的对流情况，强制对流比自然对流的给热系数大，流体在传热过程有无相变，有相变α大。

分析α＝0.023λ/dRe0.8Pr03~0.4也可以回答上列问题。

7. 提高传热系数时，为什么要着重提高给热系数小的这一侧?答：当忽略金属壁面的导热热阻时，1/K=1/α1+1/α2=(α1+α2)/(α1×α2)；若α1>>α2,则α1+α2≈α1∴K≈α2即K接近α小的数值。

8. 列管换热器由哪几个基本部分组成？各起什么作用？答：主要由壳体、管束、管板和顶盖（又称封头）等基部分组成。

壳体和管束作为冷热两流体的流动空间，通过管壁进行换热。

管束安装在管板上，通过管板使管束与壳体连成一体。

顶盖（封头）上有管程流体进出口，且有分程、密封，封头可拆卸，便于管子清洗等作用。

9. 简要指出换热器强化有那些途径？答：根据传热方程：Q=KA△t m可知强化换热器途径有：(1)增大传热平均温度差△t m，△t m的提高，应在工艺条件允许的范围内，尽可能增大，所以受到一定的限制。

(2)增大单位体积的传热面积A，增大A，往往会使投资费用增大，设备尺寸增大，占地面积增大，所以要从换热器结构上改进，使换热器的单位体积的传热面积增大。

(3)增大抟热系数K，增大K值是强化传热的主要途径。

主要设法提高对流传热系数小的值，其措施是增大该侧流体流动的湍动程度。

根据换热器工作的实际情况，可采取不同的措施，以提高K值。

10. 有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。

答：炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。

在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。

炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。

吸收部分1. 求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响?答：溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。

当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。

与解吸的分界线。

适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。

增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收2. 什么叫液泛现象？答：当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。

此现象叫液泛现象。

3. 双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。

答：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。

实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。

根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。

但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。

4. 欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？答：⑴降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；⑵在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；⑶适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度），可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X下降）；⑷喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；⑸可适当增加填料层高度。

5. 吸收有几种类型，各有什么特点。

6 .操作线方程推导的根据是什么?说明操作线方程的物理意义。

7. 吸收的最小液气比有什么意义?实际用的液气比应如何选择?8. 对溶解度不同的气体，吸收是属于气膜控制.液膜控制或双膜控制?9. 影响吸收系数的因素有哪些?10. 说明分吸收系数和总吸收系数的物理意义。

11.说明双膜理论的基本论点。

12. 说明亨利定律的适用范围，亨利定律中的E值与气体溶解度有何关系？13. 吸收的推动力是什么？有哪些表示方式？14. 简要说明吸收在化工生产中的应用。

15. 怎样提高吸收操作的吸收率？16. 简要说明吸收传质单元数的计算方法？精馏部分1. 精馏的基本原理是什么？2. 图解法如何计算理论塔板数？3. 全回流时为什么理论塔板数最少？4. 说明精馏操作线的物理意义。

5. 为什么精馏时必须有回流？6. 回流比对精馏如何影响？7. 相对挥发度的意义和作用。

8. 什么是理论塔板。

9. 比较填料塔和板式塔的优缺点。

10. 怎样在t-x-y相图表示部分汽化和部分冷凝的过程。