10化工原理复习提纲答案解析

化工原理复习提纲答案一、判断题（在你认为对的题目后面打“V” ，错的后面打“X” ）1、 流体在圆管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（V）2、 在定态流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。（X）3、 当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。（X ）4、流体在等径管中做定态流动时，由于有摩擦损失，因此流体的流速沿管长逐渐变小。（X）5、流体做层流流动时，摩擦系数 入只是Re的函数，而以管壁的粗糙度无关。（V）6、 在相同的设备条件下，密度越大、粘度越小的流体越容易形成湍流状态。（ V）7、实际流体在导管内做定态流动时， 各种形式的的压头可以互相转化， 但导管任一截面 的位压头、动压头与静压头之和为一常数。 （ X）8、 为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强，可采用微压差计。 当其中的两指示液密 度相差越大时，其灵敏度越高。 （X ）9、经过大量的实验得出，雷诺数 Re Qi（C）必有Q Q2（D）在忽略热损失和其他损失时 Q = Q 242、在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对 a的影响是 Ao（A）不凝气体的存在会使a大大降低（B）不凝气体的存在会使a升高。（C）不凝气体的存在对a无影响。43、 把列管换热器的管程由单程改为双程，目的是_B o（A）增大传热时间（B）提高传热系数(C)增大传热面积(D)使换热器的结构更紧凑44、常压下的饱和水蒸汽冷凝来加热空气 壁面温度约为 A 。(A) 100C(B) 30C45、 下列流体宜走壳程的是C 。(A)不清洁和易结垢的流体(C)饱和蒸汽,空气的进口温度为30C,出口温度为50C,则(C) 50r(D) 60C(B) 腐蚀性流体(D) 压力高的流体46、 多层平壁稳定热传导时，各层的温度降与各相应层的热阻_A。(A)成正比(B)成反比(C)没关系(D)不确定47、对由三层平壁组成的多层平壁稳定热传导而言， 若三层的传热推动力 tiA12 13则三层平壁的传热阻力 R、R、R之间的关系为_A。(A)R R2R(B)R R 3R2(D)艮 R 1 R 348、 由厚度相同的平壁组成的三层平壁而言，若I il 2l 3,则热阻Ri、R、R3之间的关系为 B。(A)R R2Rs(B)Ri R 3R2(D)R? R 1 R 349、某燃烧炉炉壁内外表面温度分别为ti、t2,今在炉壁外表面加一层保温层，炉壁内外表面温度变化为Ti、T2。下列的判断中正确的是_B。(A)Ti=T2，Ti-T2 ti-t 2(B)TiT2，Ti-T2t i-t 2( C)Titi-t 2(D) (I)、(2)、(3)以外的其他判断50、 在通常操作条件下的同类换热器中，设空气的对流传热系数为a i、水的对流传热系数为a 2，蒸汽冷凝的传热系数为a 3，则 C。(A)a i a 2 a 3( B)a 2 a3a i( C)a3 a 2 a i( D)a 2 a i a 351、 间壁两侧流体的传热过程a i、a 2值相差较大(a i tw t d ，（C） t tw tw= t d66、 在干燥实验中，提高空气的进口温度则干燥速率A若提高进口空气的湿度则干燥速率B。（A）提高（B）降低（C）不变（D）不确定三、填空题1、根据雷诺数的大小可将流体的流动所处的区域分为层流（滞流）区、过渡区和 湍流（紊流）区。2、 由实验确定直管摩擦系数 入与Re的关系。层流区摩擦系数 入与管壁 粗糙度 无 关，入和Re的关系为64/Re 。湍流区，摩擦系数入与 粗糙度 及 Re都有关。 而完全湍流区，摩擦系数 入与 Re 无关，仅与 粗糙度 有关。3、 水在管路中流动时，常用流速范围为1-3 m/s,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为8-15 m/s o4、 无论滞流或湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变， 管壁处速度为0 , 管中心出速度为 最大 。滞流时,圆管截面的平均速度为最大速度 Umaxd的0.5倍。5、 流体流动局部阻力的两种计算方法分别为阻力系数法和 当量长度法 。6、 测速管测量管道中流体的点速，而孔板流量计则用于测量管道中流体的 _平均速度 。7、 离心泵的工作点是泵的特性曲线与管道特性曲线的交点。&离心泵样本中标明允许吸上真空高度 Hs值，是指压力为10 mH 20,温度为20 C 时输送清水条件下的实测值。6、 离心泵常采用出口阀 调节流量；往复泵常采用旁路 调节流量。7、 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀 现象。&离心泵在启动前必须灌满液体，这是为了防止气缚 现象。9、 在离心泵工作时，调节流量的最方便方法是改变压出管路中阀门的开度。10、某一离心泵在运行一段时期后，发现吸入口真空表读数不断下降，管路中的流量也不断减少直至断流。经检查，电机、轴、叶轮都处在正常运转后，可以断定泵内发生_气缚 现象；应检查进口管路有否泄漏 。11、 被输送流体的温度提高，对提高泵的安装高度不利;提高上游容器的操作压强，则对安装高度有利 。12、 降尘室和沉降槽为气固或液固两相分离设备，他们的生产能力与该设备的长度和 宽度 有关，与 高度 无关。13、当旋风分离器切向进口速度相同时，随着旋风分离器的直径增大，其离心分离因素越 ;而离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因素越大 。14、离心机离心分离因素的大小是反映离心分离设备性能的重要指标，它是同一颗粒所受 离心 力与 重 力之比。假如u=rw为颗粒的切向速度，则离心分离 因数可写为 a=rw 2/g=u 2/gr。15、在流化床操作中，当气流速度 大于 颗粒的沉降速度时,这个气流速度叫带出速度。16、 旋风分离器的总效率是指全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率。17、 在讨论旋风分离器的分离性能时，临界直径是指旋风分离器能够100%分离出来的 最小颗粒直径 。18、 在一般过滤操作中，实际上起主要过滤作用的是。19、饱和蒸气冷凝时，传热分系数突然下降， 可能的原因是 蒸气中含不凝性气体，壁附近形成一层气膜，传热阻力加大，导致传热分系数急剧下降。20、 间壁两侧流体的传热过程a 0、a i值相差很大(a oVV a i)， K值接近 a o 。21、在一套管式换热器中，用水冷却空气，空气走管外，水走管内。为了强化传热，力卩翅片在管上，翅片应加在管的外侧 ，原因是外则的空气 a o VV a i ,A i/Ao V 1,贝U1/ a o X Ai/Ao V 1/ a i_ ，力卩翅片传热阻力减少，而空气侧的的传热面积大，有禾U于传热， 并且翅片可以增加空气侧的气流搅动，可以增大a o_。22、用饱和蒸气加热水，经过一段时间后，发现传热的阻力迅速加大，这可能是由于冷凝水未排出 、不凝性气体未排出所引起的。23、在一列管式换热器中用水来冷却某有机溶液。现希望有机溶液的出口温度降低一些(有机溶液的流量、进出口温度不变)，采取的措施有增加冷却水的流量或降低冷却水 的进口温度 。24、为了使蒸发器更适合用于蒸发粘度较大、易结晶或结垢严重的溶液，并提高溶液的 循环速度以延长操作周期和减少清洗次数，常用 列文蒸发和强制循环蒸发。25、多效蒸发中效数有一定的限制，这是由于 多效蒸发中各效引起的温差损失。当多效总温差损失等于或超过蒸气温度与冷凝室压力下的沸点温差时，侧平均温差为零，起不 到蒸发作用。26、对于某些热敏性物料的加热而言，为了避免出口温度过高而影响产品质量，冷流体采用 并流操作。27、 当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与温度及湿含量有关。28、 一定湿度的空气，总压升高，露点温度升高：而当空气的温度升高时，露点温度 不变 。29、 当气体的湿度一定时，气体的温度越高，干、湿球温度的差值越大。30、 空气被水蒸气饱和时，干球温度、露点温度、湿球温度和绝热饱和温度的关系为 等_。31、 已知在常压及25oC下水分在某湿物料与空气之间的平衡关系为： =100%寸平衡含 水量X*=0.02kg水/kg绝干物料； =40%F衡含水量X*=0.007。现在该物料水含量为0.23 kg水/kg绝干物料，令其与25oC, =40%勺空气接触，则该物料的自由含水量为 0.223 kg水/kg绝干料，结合含水量为 0.02 kg 水/kg绝干料，非结合含水量为 0.21 kg 水/kg绝干料。32、 干燥的两个干燥阶段是以湿物料中的临界 含水量来区分的。33、临界含水量与物料恒速阶段的干燥速率、物料层的厚度及物料的粒度有关。34、临界含水量Xc值大，会较早地使干燥转入 降速 阶段，使在相同的干燥任务下所 需的干燥时间 增加 。35、 在临界湿含量出现至物料干燥到很低的最终湿含量时，内部湿分迁移 成为控制因素。36、外部干燥条件在干燥的恒速阶段，即在非结合表面湿分时特别重要，是 控制 因素。37、湿空气的饱和蒸气压Ps随温度的升高而 增加，湿含量H不变；38、 提高湿空气的温度T,其相对湿度降低，气体的吸湿能力 增加，故空气用作 干燥介质应先预热。39、 物料含水量的 两 种表示方法，一种叫 湿基含水量，一种叫 干基含水量，它 们的关系可以用公式 X=W/（1-W） 表示。40、蒸发器是 将溶液加热，使其中部分溶剂气化并不断去除，以提高溶液中的溶质浓度 的单元操作，蒸发器主要由 加热室 和 蒸发室组成。41、 多效蒸发的流程主要有 并流加料蒸发 、逆流加料蒸发、平流加热蒸发 等。二、简述题1、在相同管径的的两条圆形管道中，同时分别流着油和清水（卩油卩水），假若雷诺数相同，且密度相近，试判断油的流速大还是水的流速大，为什么？答：油速大。P油Q p水（1分）u油 u水（2分）2、请简述离心泵的工作原理。答：先将液体注满泵壳，叶轮高速旋转，将液体甩向叶轮外缘，产生高的动压头u7（2g）， 由于泵壳液体通道设计成截面逐渐扩大的形状，高速流体逐渐减速，由动压头转变为静 压头P/（ p g），即流体出泵壳时，表现为具有高压的液体。在液体被甩向叶轮外缘的同 时，叶轮中心液体减少，出现负压（或真空），则常压液体不断补充至叶轮中心处。 于是, 离心泵叶轮源源不断输送着流体。3、离心泵启动或关闭时，为什么要先关闭出口阀门？ 答：关闭泵的出口阀门启动离心机是为了减少启动电流，以保护电机。停泵前关闭泵的 出口阀门是为了防止高压液体倒流，对泵造成损害。4、采用离心泵从地下贮槽中抽送原料液，原本操作正常的离心泵本身完好，但无法泵 送液体，请分析导致这一故障的原因有哪些？ 答：槽内液面下降；吸入管堵塞；液体温度上升；容器内压力下降；泵入口侧漏气。5、为什么离心泵可以用出口阀门调节流量？往复泵可否采用同样的方法调节流量？为 什么？ 答：由离心泵的工作点可知，改变离心泵的出口阀门的开度，使局部阻力改变，而管路 特性曲线改变，流量随之改变，此法虽然不经济，但对泵运转无其他影响；而往复泵是 容积式泵，压头与流量基本没有关系，假如关闭出口阀门，则因泵内压力升高，直到造 成泵体、管路和电机的损坏，所以不宜用出口阀门调节流量。6、请简述旋风分离器的工作原理。 答：含尘气体以较高的线速度切向进入旋风分离器内，在外筒与排气管之间形成旋转向 下的外螺旋流场，到达锥底后以相同旋向折转向上形成内螺旋流场直至达到上部排气管 流出。颗粒在内、外旋转流场中均会受离心力作用向器壁方向抛出，在重力作用下沿壁 面下落到排灰口被排出。气固便可得到分离。7、将一盘热水和一盘冷水同时放入冰箱，热水和冷水冷却速度哪个快？为什么？ 答：热水比冷水冷却速度快。 因为热水与冰箱的温差大，传热推动力大，传热速率就快。8、气温下降，在添加衣服时，从保暖的角度考虑，应把保暖性好的衣服穿在里面好， 还是穿在外面好？为什么？ 答：人体近似圆筒体，按照圆筒壁的热传导公式，导热系数小的保温材料放在内层，其 总体热损失小。由于保暖性好的衣服导热系数小，热阻大，所以应把保暖性好的衣服穿 在里面好。9、冬天，室外温度为2C,刮着风，晒在露天里的潮湿衣服有可能结冰吗？为什么？答：可能会结冰，因为潮湿的衣服上温度为空气的湿球温度，当湿球温度低于0C就会结冰。10、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：逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，对传递相同热负荷而言，需要较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度T2可接近冷流体进口温度tl,对相同的热负荷而言，需要加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流冷流体出口温度t2可以接 近热流体进口温度T1，对相同的热负荷而言，需要冷却剂少，所以对逆流就加热剂或冷 却剂用量考虑，逆流操作费用低。11、换热器的强化途径有哪些？答：所谓强化传热的途径，就是要想法提高式Q = KiA tm （i =1,2,m） 中的传热速率Q提高K, A, tm中的任何一个，都可以强化传热。可以分别进行讨论。1、 增大传热面积A，意味着提高设备费。但是换热器内部结构的改革，增大A，亦不失 为强化传热途径之一。其方向可以从改进传热面结构着手，比如在管子的外表面和内表 面装上各种形状的翅片；或者以各种螺纹管代替光滑管。这样不仅增加传热面积，同时 也增大流体流动的湍流程度，从而提高单位时间内传递的热量。特别在在对流传热系数 小的一侧采用翅片对提高总传热系数更是有效。2、增大 tm在两侧变温情况下，尽量采用逆流流动；提高加热剂的温度或降低冷却剂的温度都 可以有效地增大厶tm。3、提高总传热系数K因为丄=出+如+卫Ki id1dm aidi提高总传热系数K,主要是提高等，若忽略导热项，且不考虑基于内、外表面，贝U K丄1?1:r22*1 1*2:r2这说明为了提高K,就要提高：2，也就是增加传热系数较小一侧的:由于换热器中污垢的导热系数较小，使bdi增大，就降低了 K值。所以清理污垢,也能大大提高K值12、请简述物料衡算的步骤。答：对于物料衡算可按下列步骤进行：（1）首先根据题意画出各物流的流程示意图，物 料的流向用箭头表示，并标上已知数据与待求量；（2）圈出衡算的范围；（3）在写衡算 式之前，要计算基准，一般选用单位进料量或排料量、时间及设备的单位体积等作为计 算的基准；（4）列出衡算式，求解未知量。13、请热量衡算的步骤答：热量衡算可按下列步骤进行：（ 1）首先根据题意画出各热量的流向示意图， 热量的流向用箭头表示， 并标上已知数据 与待求量；（2）圈出衡算的范围；（3）在写衡算式之前，要计算基准，由于物料的焓值 常从0C算起，一般选用0C作为计算的基准；（4）列出衡算式，求解未知量。14、一位同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动水泵后，发现出水管不出水，但泵进 口处真空表指示真空度很高，请帮他分析可能的故障是什么？ 答：排出管路堵塞。因为，如果水温高可能造成汽蚀，出水管不出水，但泵出口处真空 表指示真空度很高，说明水温高不正确；如果是真空表坏了，不会导致水管不出水；吸 入管路堵塞与泵进口处真空表指示真空度很高相矛盾，所以，应该是排出管路堵塞。15、请简述干燥器的基本要求。答：干燥器的基本要求如下：（ 1）保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状等；（ 2）要求干燥速率快，干燥时间短，以减少干燥器尺寸，降低能耗，经济合理；（ 3）干燥器热效率高；（ 4）干燥系统的流体阻力要小；（ 5）操作控制方便。（重点） 17、请画出分别三效并流加料、三效逆流加料和三效平流加料的蒸发操作流程 图并简述他们的特点。（A）三效并流加料蒸发操作流程图加热蒸汽的温度T ,越来越低，即Tl T2 T3;蒸发室操作压力P，越来越低，即Pl P2 P3;由于蒸发室压力越来越低，则待蒸发溶液的沸点温度 t，也会越来越低，即tl t2 t3。 待蒸发的溶液浓度，会越来越高，即1 ：2 ： 3。待蒸发的溶液粘度，会越来越大，即J八3 o传热系数K，会越来越小，即K1 K2 K3 o并流加料的优点是：(1) 由于后一效蒸发室的压力较前一效为低， 故溶液在效间的输送不需用泵，就能自动 从前效进入后效。(2) 由于后一效溶液的沸点较前一效为低， 故前一效的溶液进入后一效时，会因过热自 行蒸发。因而可产生较多的二次蒸汽。(3) 由末效引出完成液，因其沸点最低，故带走的热量最少，减少了热量损失。 并流加料的缺点是：由于后一效溶液的浓度较前一效为大，且温度又较低，所以料液粘度沿流动方向逐效增 大，致使后效的传热系数降低。(B) 三效逆流加料蒸发操作流程图加热蒸汽的温度T ,越来越低，即Tl T2 T3 ；蒸发室操作压力P，越来越低，即P P2 P3由于蒸发室压力越来越低，则待蒸发溶液的沸点温度t，也会越来越低，即tl t2 t3待蒸发的溶液浓度C,是越来越低的，即1 2 3待蒸发的溶液粘度J，会越来越小，即 J3粘度大的一效，加热蒸汽温度高，所以各效的粘度值较为接近，传热系数也大致相 同，这样蒸发速率大致相同。这正是逆流的优点。当然，效与效之间需要有泵来输送， 增加了动力消耗。(C) 三效平流法蒸发流程图此法适用于在蒸发过程中同时有结晶析出的场合，因其可避去结晶体在效间输送时 堵塞管道。或用于对稀溶液稍加浓缩的场合。此法的缺点是每效皆处于最大浓度下进行 蒸发，所以溶液粘度大，致使传热损失较大；同时各效的温度差损失较大，故降低了蒸 发设备的生产能力。四、计算题1、上册 P48,（2）、（3）、（5）、（6）、（7）、（8）、（9）、（ 12）、（20）2、上册 P83,（2）、（4）、（5）3、上册 P193,、（3）、（ 5）、（ 9）、（ 11）4、上册 P242（ 1）、（2）5、下册 P230（1）、（ 2）计算部分的重点：1、 伯努利方程高位槽向喷头供应液体需要的高度计算熟练掌握压强单位的换算；2、 掌握第五章传热中多层平壁、多层圆筒壁的计算公式（特别要熟记），特别是布置的 作业一定要看；3、 一种冷流体与一种热流体进行热交换， 放出的热量等于得到的热量，并流和逆流的传 热温差的计算，需要的传热面积计算；4、考试时一定要带计算器、三角板和铅笔。