化工原理思考題及答案2

2024年2月21日發(作者：屎殼郎學名)

第一章流體流動

1、什么是連續性假定?質點的含義是什么?有什么條件?

連續性假設:假定流體是由大量質點組成的，彼此間沒有間隙，完全充滿所占空間的連續介質。質點指的是一個含有大量分子的流體微團，其尺寸遠小于設備尺寸，但比分子自由程卻要大得多。

2、描述流體運動的拉格朗日法和歐拉法有什么不同點?

拉格朗日法描述的是同一質點在不同時刻的狀態;歐拉法描述的是空間各點的狀態及其與時間的關系。

3、粘性的物理本質是什么?為什么溫度上升,氣體粘度上升,而液體粘度下降?

粘性的物理本質是分子間的引力和分子的運動與碰撞。

通常氣體的粘度隨溫度上升而增大，因為氣體分子間距離較大，以分子的熱運動為主，溫度上升，熱運動加劇，粘度上升。液體的粘度隨溫度增加而減小，因為液體分子間距離較小，以分子間的引力為主，溫度上升，分子間的引力下降，粘度下降。

4、靜壓強有什么特性?

靜止流體中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的壓力作用于某一點不同方向上的靜壓強在數值上是相等的;

8、什么叫均勻分布?什么叫均勻流段?

均勻分布指速度分布大小均勻;均勻流段指速度方向平行、無遷移加速度。

9、伯努利方程的應用條件有哪些?

重力場下、不可壓縮、理想流體作定態流動，流體微元與其它微元或環境沒有能量交換時，同一流線上的流體間能量的關系。

12、層流與湍流的本質區別是什么?

區別是否存在流體速度u、壓強p的脈動性，即是否存在流體質點的脈動性。

13、雷諾數的物理意義是什么?

物理意義是它表征了流動流體慣性力與粘性力之比。

14、何謂泊謖葉方程?其應用條件有哪些?

應用條件:不可壓縮流體在直圓管中作定態層流流動時的阻力損失計算。

15、何謂水力光滑管?何謂完全湍流粗糙管?

當壁面凸出物低于層流內層厚度，體現不出粗糙度過對阻力損失的影響時，稱為水力光滑管。在Re很大，λ與Re無關的區域，稱為完全湍流粗糙管。

16、非圓形管的水力當量直徑是如何定義的?能否按計算流量?

17、在滿流的條件下，水在垂直直管中向下流動，對同一瞬時沿管長不同位子的速度而言是否會因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?

因為質量守恒，直管內不同軸向位子的速度是一樣的，不會因為重力而加快，重力只體現在壓強的變化上。

第二章流體輸送機械

1、什么是液體輸送機械的壓頭或揚程,

流體輸送機械向單位重量流體所提供的能量

2、離心泵的壓頭受哪些因素影響,

與流量，轉速，葉片形狀及直徑大小有關

3、后彎葉片有什么優點,有什么缺點,

優點:后彎葉片的葉輪使流體勢能提高大于動能提高，動能在蝸殼中轉換成勢能時損失

小，泵的效率高

缺點:產生同樣理論壓頭所需泵體體積比前彎葉片的大

4、何謂“氣縛”現象,產生此現象的原因是什么,如何防止氣縛,

因泵內流體密度小而產生的壓差小，無法吸上液體的現象

原因是:離心泵產生的壓差與密度成正比，密度小，壓差小，吸不上液體。

措施:灌泵，排氣

5、影響離心泵特性曲線的主要因素有哪些,

離心泵的特性曲線指He~qv，η~qv，Pa~qv。影響這些曲線的主要因素有液體密度，粘

度，轉速，葉輪形狀及直徑大小

6、離心泵的工作點是如何確定的,有哪些調節流量的方法,

離心泵的工作點是由管路特性方程和泵的特性方程共同決定的

調節出口閥，改變泵的轉速

9、何謂泵的汽蝕,如何避免汽蝕,

泵的氣蝕是指液體在泵的最低壓強處(葉輪入口)氣化形成氣泡，又在葉輪中因壓強升高而潰滅，造成液體對泵設備的沖擊，引起振動和腐蝕的現象

規定泵的實際汽蝕余量必須大于允許汽蝕余量;通過計算，確定泵的實際安裝高度低于允許安裝高度

10、什么是正位移特性,

流量由泵決定，與管路特性無關

12、為什么離心泵啟動前應關閉出口閥，而漩渦泵啟動前應打開出口閥,

這與功率曲線的走向有關，離心泵在零流量時功率符合最小，所以在啟動時關閉出口閥，使電機負荷最小;而漩渦泵在大流量時功率負荷最小，所以啟動時要開啟出口閥，使電機負荷最小

13、通風機的全壓，動風壓各有什么含義,為什么離心泵的H與ρ無關，而風機的全壓pT與ρ有關,

通風機給每立方米氣體加入的能量為全壓，其中動能部分為動風壓。

因單位不同，壓頭為m，全風壓為N/m，按P=ρgh可知h與ρ無關時，P與ρ成正比

14、某離心通風機用于鍋爐通風，通風機放在爐子前與放在爐子后比較，在實際通風的質量流量，電機所需功率上有何不同,為什么,

風機在前，氣體密度大，質量流量大，電機功率負荷也大

風機在后，氣體密度小，質量流量小，電機功率負荷也小

第四章流體通過顆粒層的流動(過濾)

1、顆粒群的平均直徑以何為基準,為什么,

顆粒群的平均直徑以比表面積相等為基準

因為顆粒層內流體為爬流流動，流動阻力主要與顆粒表面積的大小有關

2、數學模型法的主要步驟有哪些,

(1)簡化物理模型

(2)建立數學模型

(3)模型檢驗，試驗定模型參數

3、過濾速率與哪些因素有關,

4、過濾常數有哪兩個,各與哪些因素有關,什么條件下才為常數,

K與壓差，懸浮液濃度，濾餅比阻，濾液粘度有關;與過濾介質阻力有關。qe

恒壓下才為常數

7、加快過濾速率的途徑有哪些,

改變濾餅結構，改變懸浮液中的顆粒聚集狀態，動態過濾

第五章顆粒的沉降和流態化

1(曳力系數是如何定義的,它與哪些因素有關,

2、斯托克斯定律區的沉降速度與各物理量的關系如何,應用的前提是什么,顆粒的加速段在什么條件下可忽略不計,

3、重力降塵室的氣體處理量與哪些因素有關,降塵室的高度是否影響氣體處理量,

沉降室底面積和沉降速度

不影響。高度小會使停留時間短，但沉降距離也短了

4、評價旋風分離器性能的主要指標有哪兩個,

分離效率，壓降

5、為什么旋風分離器處于低氣體負荷下操作是不適宜的,錐底為何須有良好的密封,

低負荷時，沒有足夠的離心力錐底往往負壓，若不密封會漏入氣體且將顆粒帶起

第六章傳熱

1、傳熱過程有哪三種基本方式,

直接接觸式，間壁式，蓄熱式

2、傳熱按機理分為哪幾種,

熱傳導，固體內部的熱傳導是由于相鄰分子在碰撞時傳遞振動能的結果;在流體特別是氣體中，除上述原因之外，連續而不規則的分子運動更是導致傳導的重要原因。此外，熱傳導也可因物體內部自由電子的轉移而發生對流，是流體流動載熱與熱傳導聯合作用的結果

熱輻射，任何物體，只要其絕對溫度不為零度，都會不停的以電磁波的形式向外界輻射能量，同時又不斷吸收來自外界其他物體的輻射能。當向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時，該物體與外界產生熱量的傳遞

3、物體的導熱系數與哪些主要因素有關,

與物態，溫度有關

14、若串聯傳熱過程中存在某個控制步驟，其含義是什么,

該步驟阻力遠大于其他各步驟的阻力之和，傳熱速率由該步驟決定

15、傳熱基本方程中，推倒得出對數平均推動力的前提條件有哪些,

K，qc，qc沿程不變;管，殼程均為單程 m1p1m2p2

17、為什么一般情況下，逆流總是優于并流,并流適用于哪些情況,

tm逆流推動力大，載熱體用量少

熱敏物料加熱，控制壁溫以免過高

第八章氣體吸收

1、吸收的目的和基本依據是什么?吸收的主要操作費用花費在哪?

吸收的目的是分離氣體混合物。

基本依據是氣體混合物中各組份在溶劑中的溶解度不同。

操作費用主要花費在溶劑再生，溶劑損失。

2、選擇吸收溶劑的主要依據是什么?什么是溶劑的選擇性?

溶解度大，選擇性高，再生方便，蒸汽壓低損失小。

溶劑對溶質溶解度大，對其他組份溶解度小。

3、E,m,H三者各自與溫度、總壓有何關系?

m=E/P=HCM/P，m、E、H均隨溫度上升而增大，E、H基本上與總壓無關，m反比于總壓。

4、工業吸收過程氣液接觸的方式有哪兩種?

級式接觸和微分接觸。

5、擴散流JA,凈物流N,主體流動NM,傳遞速率NA相互之間有什么聯系和區別?

N=NM+JA+JB,NA=JA+NMCA/CM。

JA、JB濃度梯度引起;NM微壓力差引起;NA溶質傳遞，考察所需。

6、漂流因子有什么含義?等分子反向擴散時有無漂流因子?為什么,

P/PBm表示了主體流動對傳質的貢獻。

無漂流因子。因為沒有主體流動。

7、氣體分子擴散系數與溫度、壓力有何關系?液體分子擴散系數與溫度、粘度有何關系?

9、傳質理論中，有效膜理論與表面更新理論有何主要區別?

表面更新理論考慮到微元傳質的非定態性，

10、傳質過程中，什么時侯氣相阻力控制?什么時侯液相阻力控制?

mky<>kx時，液相阻力控制。

11、低濃度氣體吸收有哪些特點?數學描述中為什么沒有總物料的衡算式?

G、L為常量，等溫過程，傳質系數沿塔高不變。

12、吸收塔高度計算中，將NOG與HOG分開,有什么優點?

分離任務難易與設備效能高低相對分開，便于分析。

13、建立操作線方程的依據是什么?

塔段的物料衡算。

14、什么是返混?

返混是少量流體自身由下游返回至上游的現象。

15、何謂最小液氣比?操作型計算中有無此類?

完成指定分離任務所需塔高為無窮大時的液氣比。無。

16、x2max與(L/G)min是如何受到技術上的限制的?技術上的限制主要是指哪兩個制約條件?

通常，x2max=y2/m，(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。

相平衡和物料衡算。

17、有哪幾種NOG的計算方法?用對數平均推動力法和吸收因數法求NOG的條件各是什么?

對數平均推動力法，吸收因數法，數值積分法。相平衡分別為直線和過原點直線。

18、HOG的物理含義是什么?常用吸收設備的HOG約為多少?

氣體流經這一單元高度塔段的濃度變化等于該單元內的平均推動力。0、15,1、5m。

19、吸收劑的進塔條件有哪三個要素?操作中調節這三要素,分別對吸收結果有何影響?

t、x2、L。

t，x2，L均有利于吸收。

第九章精餾

1、蒸餾的目的是什么?蒸餾操作的基本依據是什么?

分離液體混合物。

液體中各組分揮發度的不同。

2、蒸餾的主要操作費用花費在何處?

加熱和冷卻的費用。

4、何謂泡點、露點?對于一定的組成和壓力,兩者大小關系如何?

泡點指液相混合物加熱至出現第一個汽泡時的溫度

露點指氣相混合物冷卻至出現第一個液滴時的溫度。

對于一定的組成和壓力，露點大于或等于泡點。

7、總壓對相對揮發度有何影響?

8、為什么α=1時不能用普通精餾的方法分離混合物?

因為此時y=x，沒有實現相對分離。

9、平衡蒸餾與簡單蒸餾有何不同?

平衡蒸餾是連續操作且一級平衡;簡單蒸餾是間歇操作且瞬時一級平衡。

10、為什么說回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是實現精餾的必要條件?

唯其如此，才能實現汽液兩相充分接觸、傳質，實現高純度分離，否則，僅為一級平衡。

11、什么是理論板?默弗里板效率有什么含義?

離開該板的汽液兩相達到相平衡的理想化塔板。

經過一塊塔板之后的實際增濃與理想增濃之比。

12、恒摩爾流假設指什么?其成立的主要條件是什么?

在沒有加料、出料的情況下，塔段內的汽相或液相摩爾流量各自不變。

組分摩爾汽化熱相近，熱損失不計，顯熱差不計。

13、q值的含義是什么?根據q的取值范圍,有哪幾種加料熱狀態?

一摩爾加料加熱至飽和汽體所需熱量與摩爾汽化潛熱之比。它表明加料熱狀態。

五種:過熱蒸汽，飽和蒸汽，汽液混和物，飽和液體，冷液。

14、建立操作線的依據是什么?操作線為直線的條件是什么?

塔段物料衡算。

液汽比為常數(恒摩爾流)。

15、用芬斯克方程所求出的N是什么條件下的理論板數?

全回流條件下，塔頂塔低濃度達到要求時的最少理論板數。

16、何謂最小回流比?挾點恒濃區的特征是什么?

達到指定分離要求所需理論板數為無窮多時的回流比，是設計型計算特有的。

氣液兩相濃度在恒濃區幾乎不變。

17、最適宜回流比的選取須考慮哪些因素?

設備費、操作費之和最小。

18、精餾過程能否在填料塔內進行?

能。

19、何謂靈敏板?

塔板溫度對外界干擾反映最靈敏的塔板。

20、間歇精餾與連續精餾相比有何特點?適用于什么場合?

操作靈活。

適用于小批量物料分離。

21、恒沸精餾與萃取精餾的主要異同點是什么?

相同點:都加入第三組份改變相對揮發度;

區別:?前者生成新的最低恒沸物，加入組分塔從塔頂出;后者不形成新恒沸物，加入組分從塔底出。?操作方式前者可間隙，較方便。?前者消耗熱量在汽化潛熱，后者在顯熱，消耗熱量較少。

第十一章 液液萃取

1、萃取的目的是什么?原理是什么?

分離液液混合物。

各組分溶解度的不同。

3、萃取過程與吸收過程的主要差別有哪些?

萃取中稀釋劑B組分往往部分互溶，平衡線為曲線，使過程變得復雜;

萃取Δρ，σ較小，使不易分相，設備變得復雜。

4、什么情況下選擇萃取分離而不選擇精餾分離?

出現共沸，或α<1、06;?低濃度;?熱敏性物料。

5、什么是臨界混溶點?是否在溶解度曲線的最高點?

相平衡的兩相無限趨近變成一相時的組成所對應的點。不一定是。

6、分配系數等于1能否進行萃取分離操作?萃取液、萃余液各指什么?

能。萃取相、萃余相各自脫溶后為萃取液、萃余液。

7、何謂選擇性系數?β=1意味著什么?β= 意味著什么?

β=(yA/yB)/(xA/xB)。

β=1不可用萃取方法分離。

β= 為B、S完全不互溶物系。

第十四章 固體干燥

4、通常露點溫度、濕球溫度、干球溫度的大小關系如何?什么時侯三者相等?

5、結合水與非結合水有什么區別?

平衡水蒸汽壓開始小于飽和蒸汽壓的含水量為結合水，超出部分為非結合水。

6、何謂平衡含水量、自由含水量?

指定空氣條件下的被干燥極限為平衡含水量，超出的那部分含水為自由含水量。

7、何謂臨界含水量?它受哪些因素影響?

由恒速段向降速段轉折的對應含水量為臨界含水量。

物料本身性質、結構、分散程度、干燥介質(u、t、H)。

結構松、顆粒小、u?、t?、H?、都會使Xc?。

8、干燥速率對產品物料的性質會有什么影響?

干燥速率太大會引起物料表面結殼，收縮變形，開裂等等。

10、理想干燥過程有哪些假定條件?

預熱段、升溫段、熱損失忽略不計;水分都在表面汽化段除去。

11、為提高干燥熱效率可采取有哪些措施?

提高進口氣溫t1，降低出口氣溫t2，采用中間加熱，廢氣再循環。