化工原理实验思考题答案

1 1．雷诺数的物理意义是什么？

答：雷诺数的物理意义是表征惯性力与黏性力之比。惯性力加剧湍动，黏性力拟制湍动。若流体的流速大或黏度小，Re 便大，表示惯性力占主导地位；雷诺数愈大，湍动程度愈激烈。若流体的速度小或黏度大，Re 便小，小到临界值以下，则黏性力占主导地位。 2．有人说可以只用流体的速度来判断管中流体的流动形态，当流速低于某一具体数值是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否,在什么条件下可以用流速来判断流体的流动形态？ 答：不对。 ,,,Reudf ，仅通过流体的速度来判断流体流型是不合理的。 只有对某一确定的流体，在相同的条件下，在一定的管径内流动时，才可以用流速u 来判断流体的流动形态。

实验1 单项流动阻力测定

（1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。

（2）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。

（3）流量为零时，U 形管两支管液位水平吗？为什么？

答：水平，当u=0时 柏努利方程就变成流体静力学基本方21212211,,Z Z p p g p Z g P Z ==+=+时当ρρ

（4）怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内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。

（12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？

答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损坏。

（15）测试时为什么要取同一时刻下的瞬时数据？

答：流体流动时，由于诸种原因，各参数的值是波动的，为了减少误差，应取瞬时值、即同时读数。

（18）影响流动型态的因素有哪些？用Re 判断流动型态的意义何在？

答：影响流动类型的因素有：内因：流动密度ρ、粘度μ；外因：管径d 、流速u,即μρdu R e =。用

它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。

实验2 离心泵特性曲线的测定

⑴ 为什么启动离心泵前要向泵内注水？如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？ 答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。如果注水排完空气后还启动不起来。①可能是泵入口处的止

逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。②电机坏了，无法正常工作。

⑵ 为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？

答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N 。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N

最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。

⑶ 离心泵特性曲线测定过程中0=Q 点不可丢，为什么？

答：Q=0点是始点，它反映了初始状态，所以不可丢。丢了，做出来的图就有缺憾。

⑷ 启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮？

答：为了保护功率表。

⑸ 为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其它方法调节泵的流量？

答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。这种方

2 法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。 ⑹ 正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，为什么？

答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强

差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力 而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。

⑺ 为什么在离心泵进口管下安装底阀？从节能观点看，底阀的装设是否有利？你认为应如何

改进？

答：底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，目的是保持泵内

始终充满水，防止气缚现象发生。从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。

⑻为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？

答：使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。

⑼ 离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？

答：离心泵的特性曲线与管路无关。当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和

流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。

⑽ 为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？

答：流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不

变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N 是一定的N=电动机输出功率=

电动机输入功率×电动机效率，而轴功率N 又为： ()()ηρη102

QH N N e == ， 当N=恒量， Q ⒁ 离心泵采用蜗牛形泵壳，叶轮上叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。试定性解释以上两部 件采用此种结构的理由。

答：蜗牛形泵壳，既减少流体动能的损失，又将部分动能轴化为静压能。叶片弯曲方向

与叶轮旋转方向相反，是为了减轻叶片承受液体的冲击力，以免损坏。

⒂ 离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？在一定转速下测定离心泵的性能参数及特 性曲线有何实际意义？为什么要在转速一定的条件下测量？

答：离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。因为2121n n Q Q =，

()22121n n H H =，()32121n n N N =根据以上比例定律，转速对Q 、H 、N 均有影响。只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。

⒃ 扬程的物理意义是什么？

答：它是指离心泵对单位重量（1N ）的液体能提供的有效能量，其单位为m 。即把1N 重的流体从基

准水平面升举的高度。

⒄ 泵的效率为什么达到最高值后又下降？

答：由()()ηρη102

QH N N e ==↓↑H Q N 不变时当当Q 升高超过设计点后，Q 与H 的乘积就会减少所以效率会下降。

⒅ 离心泵特性曲线测定时，两转子流量计如何使用？为什么？

答：两转子流量计开一关一，轮流使用，因为大流量会把小转子冲击到最上面，损坏转子流量计。 ⒆ 启动泵前，为什么先切断排出管路测压口至压强表的通路？如何切断？

答：为保护压强表的指针，用夹子夹住通往压强表的管子。

⒇ 记录实验数据时，为什么同时取瞬时值？

答：因为流量在波动，各表上读数均在波动，为减少误差，必须同时读数取瞬时值。

实验5 板框压滤机过滤常数的测定

在恒压过滤中，你的实验数据第一点是否有偏高或偏低现象，原因如何，如何对待这异常数据？

答：有偏高现象。可能是因为仪器中有一定存液，或实验开始时数据记录出现偏差。

（数据处理时舍弃该数值，不确定对不对哦）

过滤过程中，搅拌可以停吗？为什么？

答：不可以。搅拌使滤液混合均匀，本身滤液粘度较大，若不搅拌，会滤液沉淀，影响过滤效果。

不可以，搅拌可使滤液混合均匀，有利于过滤。如果搅拌停止，颗粒沉降到搅拌釜会损坏仪器。

若操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样的滤液时，其过滤时间是否缩短了一半？

答：由K=2k△p1-s知，k为常数，操作压力增加一倍，K值增加幅度小于一倍。要得到同样的滤液时，其过滤时间大于原所需时间的一半。

过滤开始时，为什么滤液是浑浊的？

答：因为刚开始滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。一段时间后，待过滤液中的固体会填满滤布上的空隙，从而使固体颗粒不能通过滤布，此时液体就会变得清澈（即开始过滤是滤饼厚度不够）MgCO3微溶于水，其水溶液为乳浊液，故过滤开始时，滤液是浑浊的。

如果过滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？

答：增加过滤速度,可采取的措施有：添加助滤剂，控制过滤温度，选择合适的过滤介质，控制滤饼厚度。

（1）使用助滤剂，改善滤饼特性；（2）加热滤浆，降低滤液粘度；（3）使用絮凝剂，改变颗粒聚集状态；（4）限制滤饼厚度，降低过滤阻力

板框次序装错了，可能出现哪些后果？

答：可能会造成无法过滤，仪器损坏。

实验6 离心泵实验

离心泵的主要部件及其功能？

答: 主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。

叶轮：其作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能（主要是静压能）。

泵壳：其作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效的转化为静压能，泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。

轴封装置：其作用是防止泵壳内的液体沿轴漏出或外界气体漏入泵壳内。

为什么要先灌泵？

答：离心泵在启动前未充满液体，则泵内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小，此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。所以要灌泵。就是气缚嘛。

离心泵开启前为什么要关出口阀？

答：由于在系统启动时，管路常常为空管，没有管阻压力，会偏大流量运转，常常出现泵振动、噪声，甚至电机超负荷运转，将电机烧毁。

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。

离心泵流量的调节方式有那些？工业生产上常采用哪种方式进行流量调节？

答：泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到，工业生产上常采用的调节方式就是

增加变频装置。

（1）通过出口阀门的开度大小来进行调节。（2）通过泵出入口跨线开度大小来调节。（3）通过更换过流元件来调节。（4）安装电机变频器，通过变频器调节机泵转数，进行流量调节。工业生产上常采用通过控制阀来调节流体流量或者增加变频装置。

什么是离心泵的气蚀现象、气缚现象，怎样解决？

答：如果离心泵在启动之前未充满液体，则泵内一部分空间被空气充满，由于空气的密度小，叶轮旋转产生的离心力小，致使液体难以吸入，此时叶轮虽然在旋转，却不能输送液体，并产生噪声，这种现象称为“气缚” 。气蚀是指当离心泵入口处压强低于液体在当地条件下的饱和蒸汽压，被吸入的流体在泵的入口处被气化，从低压区进入高压区，出现局部真空。周围的液体以极大的速度填补气泡凝结后出现的空间，产生很大的冲击力，损毁泵

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壳和叶轮。

解决气缚现象的方法：（1）启泵前，对泵进行灌泵排气，排除泵壳内积存的空气。（2）定期清洗过滤网（3）做好壳体的密封工作

解决气蚀现象的方法：（1）降低泵进口温度，适当调节循环冷却水的开度（2）调节入口液位至正常范围（3）疏通入口管路（4）处理吸入管线泄漏点（5）清洗入口过滤器

实验7 干燥实验

在70~80℃的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？为什么？通常要获得绝干物料采取什么方法？答：不能，相当一部分时间后会达到平衡，即达到平衡含水量，而平衡含水量对应的湿度不为0；为得到绝干物料可以把物料磨成粉末增大干燥面积，也可以换用其他的干燥设备。

测定干燥速率曲线有何意义？它对设计干燥器及指导生产有什么帮助？

答：研究干燥速率曲线，可以据此使干燥速度控制在恒定干燥阶段，防止被干燥物裂开等不希望出现的情况发生。使用废气循环对干燥作业有什么好处？干燥热敏性物料或易变性、开裂的物料为什么多使用废气循环？怎么样调节新鲜空气和废气的比例？

答：节约能源，提高热效率，同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。在干燥热敏性物料或易变性、开裂的物料使用废气循环可以降低干燥介质的温度及提高干燥介质的湿度，降低干燥速率防止物料经过高的温度变质。

为什么在操作过程中要先开始开鼓风机送风后再开电热器。

答：干燥器内必须有空气流过才能开启加热，防止干烧损坏加热器，出现事故。

实验10 填料式精馏塔的操作

在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？

答：馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。

改变塔釜加热电压，对塔顶产品质量有何影响？

答:塔釜电压改变，会使上升蒸汽流温度发生改变，从而使塔顶产品的组成发生改变。

如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？

答：看显示的温度是否正常。

如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？

塔顶温度上升至设定的80摄氏度后，在一个较小的范围内波动，即处于稳定状态。另一种答案，若塔顶温度恒定，则塔内操作处于稳定状态，因为温度恒定，则塔顶组成恒定。

如果乙醇溶液中含有少量甲醇则会给比重法测定乙醇浓度带来何种影响？

答：甲醇的密度比乙醇大，若溶液中混有甲醇，则溶液的密度会变大，使测量的乙醇溶液的浓度变小。

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