化工思考题实验答案

55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程：

Z1?P1?g?Z2?p2?g,当p1?p2时,Z1?Z2

（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。

（5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？

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答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把

大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

（6）你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？

答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送

器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。

（7）读转子流量计时应注意什么？为什么？

答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或

俯视，则刻度不准，流量就全有误差。

（8）两个转子能同时开启吗？为什么？

答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。

（9）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？

答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的

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时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。

（10）使用直流数字电压表时应注意些什么？

答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），

新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。

（11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？

答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。

Z1?P1?g?u12g?Z2?p2?g?u22g,22

∵d1=d2 ∴u1=u2 又∵z1=z（水平管） ∴P1=P2 2

（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。

（13）本实验用水为工作介质做出的λ－Re曲线，对其它流

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体能否使用？为什么？

答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、?、变化。

（14）本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管

改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到ΔPf的计算过程和公式是否与水平管完全相同？为什么？

答：过程一样，公式（通式）相同，R值的计算结果不同。

通式：p1?p2?(?A??B)gR??Bgz

水平放置： z=0 p垂直放置： z=L（管长）p

11?p2?(?A??B)gR?p2?(?A??B)gR??gL（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。

（16）作λ－Re图时，依点画线用什么工具？点在线的一侧

还是两侧？怎样提高做图的精确度？做图最忌讳什么？

答：用曲线板或曲线尺画曲线，直尺画直线。点应在线的两侧，

以离线的距离最近为原则。最忌讳徒手描。

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（17）实验结果讨论中，应讨论什么？

答：（1）讨论异常现象发生的原因；（2）你做出来的结果（包

括整理后的数据、画的图等）与讲义中理论值产生误差的原因。（3）本实验应如何改进。

（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?、粘度?；外因：

管径d、流速u,即Re?du??。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。

（19）直管摩擦阻力的来源是什么？ 答：来源于流体的粘性F??A?u?y流体在流动时的内摩擦，是流体

阻力的内因或依据。其外因或内部条件可表示为：内摩擦力F与两流体层的速度差Δ?成正比；与两层之间的垂直距离Δy成反比；与两层间的接触面积A与成正比。

（20）影响直管阻力的因素是什么？如何影响？ 答：根据h?f??lu22d直管助力与管长l、管经d、速度u、磨擦系数

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有关系。它与?、l、u成正比，与d成反比。

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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Q?0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。

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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

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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： N?Ne????QH??102?? ， 当

?gN=恒量， Q与

H之间关系为：Q↑H↓而H?p出口处压强表的读数变小。

而H↓P↓所以流量增大，

⑾ 离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？ 答：离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。

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离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。

⑿ 离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？往复泵的送液能力是否采用同 样的调节方法？为什么？

答：离心泵用出口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，

调整工作点。往复泵属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。若把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。

⒀ 试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200 kg·m的盐水，（忽略粘度影响），在

相同量下泵的扬程是否变化？同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？同一排量时的功 率是否变化？

答：本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式：HT?-3

?u2c2cos??2?g可以看出离心泵的压头，流

量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大。即：N?Ne????QH??102?? ρ↑N↑。

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又因为Hg??pa?p1??g?u12g?H2f0?1 ???pa?p1??g? 其它因素不

变的情况下Hg↓而安装高度减小。

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Q1Q2?n1n2，H1H2??n1n2?2，N1N2??n1n2?3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。

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⒄ 泵的效率为什么达到最高值后又下降？ 答：由N?Ne????QH??102??当N不变时Q?H?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3 恒压过滤参数的测定

⑴过滤中，为什么要让过滤介质平行于液面？ 答：防止空气进入漏斗，影响真空抽滤。 ⑵ 空气被抽入滤液瓶会导致什么后果？

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答：空气抽入滤液瓶会有许多气泡，这些气泡占据滤液瓶中一定量的体积，使滤液的计量不准。

⑶ 启动前，为什么先用手旋转一下搅拌轴？

答：因为长久不用，怕搅拌轴粘连，或锈死，而损坏搅拌电机。 ⑷ 为什么不允许搅拌在高速档启动？

答：高速启动易损坏电机，如同骑自行车，开汽车，要逐渐提速。

⑸ 如果空气从计量瓶下部漏入，如何处置？

答：放出计量瓶中的液体，在旋塞上薄薄地涂一层凡士林，旋

塞插入后，轻轻旋几下，即可。

⑹ 启动真空泵前，为什么先要打开放空阀7？关闭旋塞4及放液阀10？

答：打开放空阀是为了排除系统中的空气，关闭旋塞4及放液

阀10，防止提前抽滤，及把空气从放液阀抽入。当抽滤开始滤液瓶中有液体时，不提前关闭放液阀，液体会流光。 ⑺ 怎样用放空阀调节系统内的真空度？旋塞顺时针旋转，是开还是关?系统内的真空度变大还

是变小？

答：旋塞顺时针旋转 ，关闭出口阀，系统内真空度变大。 ⑻ 要降低真空表读数时，采取什么措施？ 答：打开放空阀至全开，真空表读数就可降低。

⑼ 停止抽滤后，为什么要利用系统内的压强把吸附在吸滤器上的滤饼反冲到滤浆槽中？

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答：吸附在吸滤器上的滤饼，用一般冲洗的方法不容易冲去，

只有靠反冲才能将其冲到滤浆槽中。

⑽ 停止抽滤后，可否先放出计量瓶中的滤液，然后反冲？为什么？

答：不能先放滤液，滤液放出后，系统容积增大，压强变小，反冲速度减慢。

⑾ 计算时，为什么要考虑系统内的存液量？

答：系统存液量在零刻度以下，我们是从零刻度开始记时，在

记时前，抽滤已经开始，当然应该考虑系统内的存液量。 ⑿ 为什么q要取平均值q？作出q与???q的关系线？

答：因为随着过滤进行，滤饼加厚，阻力增大，单位面积通过

的滤液体积是变数，所以应该取平均值。

q~???q的关系线,本处省略。

⒀ 计算2K时，在直线上取点的位置与计算结果有无关系？为什么？ 答：无关系。???q?2qK?2qeK是一条直线，斜率为2K直线确定后，

该线斜率是定值。 ⒁ 为什么q与???q关系线画在方格纸上？而Δp～K的关系线

却标绘在双对数坐标纸上？ 答：因为q~???q的数值与?p~K比较不大，所以前者可在方格纸

上标绘，后者应在双对数坐标纸上标绘。

⒂ 讨论实验结果，应重点分析、解决什么问题？

答：（1）实验中不合常规的实验现象；（2）实验结论合不合理。

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找出原因；（3）产生误 差的原因，找出改进的的办法。 ⒃ 真空过滤时，过滤速度随真空度如何变化？为什么？ 答：过滤速度随真空度增大面增大。因真空度越大，绝压越小

而压强差越大。即过滤的推动力越大，所以过滤速度随之增加。

⒄ 什么叫恒压过滤？它与真空有什么关系？

答：恒压过滤是在恒定压强差下进行的过滤。恒压过滤时，滤

饼 不断变厚致使阻力逐渐增加，但因推动力作?p恒定，因而过滤速率逐渐变小。恒压过滤，系统真空度不变，因只有这样压强差才能恒定。

⒅ 恒压过滤时，随着过滤时间的增加，过滤速率如何变化？ 答：因为随着时间的推移，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，因而过滤速率逐渐变小。

⒆ 过滤完毕，为什么必须把吸滤器冲洗干净？

答：过滤完毕，吸滤器上的滤饼或残渣是湿的，还比较容易冲

洗。如果隔一段时间，滤渣干了既堵塞了介质的孔隙，又牢牢粘附在吸滤器内，影响下次操作。 ⒇ 恒压过滤时，如何保证溶液的浓度不变？

答：①把抽滤瓶中的水倒回滤浆槽中。②及时补充点清水。③

滤渣（滤饼）必须倒回滤浆槽中。

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实验4 气～汽对流传热实验

⑴ 为什么向电加热釜中加水至液位计上端红线以上？ 答：避免干烧，造成加热管损坏

⑵ 为什么一面向电加热釜中加水一面要观察液位计？ 答：防止水量不够或水量太多溢出。 ⑶ 为什么向保温瓶中加冰水混合物？ 答：保证冷端补偿热电偶恒为0摄氏度。 ⑷ 为什么将数字电压表预热？ 答：保证测量的准确性。

⑸ 为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？

答：为使系统的换热充分恒定。

⑹ 为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？ 答：让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。 ⑺ 为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？ 答：因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。

⑻ 什么情况下用双对数坐标系作图？

答：（1）测量的数据范围大。（2）在双对数坐标系中函数关系为线性关系。

⑼ 气-汽换热的结果是什么？

答：冷空气变成热空气；水蒸气变为冷凝水。 ⑽ 为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？

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答：为使不凝性的气体排出。

⑾ 实验中使用的孔板流量计的设计原理是什么？ 答：设计原理是柏努利方程。 ⑿ 使用孔板流量计时应注意什么？ 答：不要超出测量范围。

⒀ 对组成孔板流量计的U形管中的指示液有何要求? 答：不与被测流体反应，互溶。

⒁ 所测压差与U形管的粗细有无关系？ 答：没关系。

⒂ 所测压差与U形管中的指示液的密度有无关系？ 答：有关系。

⒃ 压差与U形管中的指示液的高度差有无关系？ 答：有关系。

⒄ 旁路阀中的空气流量与传热管中的空气流量的关系是什么？ 答：反比关系。

⒅ 为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据？ 答：为使系统的换热充分恒定。 ⒆ 本实验是由哪几大装置组成？

答：空气鼓风系统，热交换器，温度控制与测量系统，流量测量系统。

⒇ 准数关联式 Nu=ARePr应用范围？

答：（1）流体无相变，（2）在圆形直管内流动，（3）作强制湍

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m

0.4

流

实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定

⑴ 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？

答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。 ⑵ 求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度？ 答：需用定性温度求解，即：t?(tF?tb)2

⑶ 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？如何防止溶液瀑沸？如何处理？

答；① 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。

② 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加

大加热电压。

③ 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。 ⑷ 取样分析时，应注意什么？

答：取样时，塔顶、塔底同步进行。分析时，要先分析塔顶，

后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。 ⑸ 写出本实验开始时的操作步骤。

答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。

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②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开

始加热。

③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V，整个实验过程保持保温电压不变。

④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。

⑹ 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？ 答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。温度恒定，则塔顶组成恒定。

⑺ 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？

答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。

⑻ 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？ 答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

⑼ 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？ 答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。 ⑽ 操作过程中，若发生淹塔现象，是什么原因？怎样处理？

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⑾ 实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快？ 答：釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。

⑿ 在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立？ 答：精馏时，塔内的蒸汽从塔底上升，下层塔板有上升蒸汽但

无暇将液体；塔顶出现回流液体，从塔定下降，塔顶先建立液层，随下降液体通过各层塔板，板上液层液逐渐建立。

⒀ 如果操作过程中，进料浓度发生改变，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的 浓度如何改变？ 答：塔顶xD下降，xW上升

⒁ 如果加大回流比，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？ 答：塔顶xD上升，xW下降。

⒂ 如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果？ 答：塔顶产品不合格。

⒃ 为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行？

答：打开进料转子流量计，开启回流比控制器，塔顶出料，打

开塔底自动溢流口，塔底出料。

⒄ 如果在实验过程中，实验室里有较浓的乙醇气味，试分析原因？

答：原因可能是：塔顶冷凝器的冷却量不够，塔顶上升的乙醇蒸汽没有被完全冷却下来，散失于空气中。

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⒅ 在实验过程中，何时能观察到漏夜现象？

答：在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。 ⒆ 在操作过程中，若进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化？

答：塔顶xD下降，xW上升。

⒇ 用折光仪分析时，塔顶、塔底、进料应先分析哪一个？为什么？

答：先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

实验6 填料吸收塔流体力学特性实验

⑴ 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？ 答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时，

填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。

⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关？

答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。

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时间分布的反应器，器内未必一定有返混存在。 ⑽ 为什么可以通过测定停留时间分布来研究返混？ 答：在定常态下的连续流动的系统中，相对于某瞬间的流入反

应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了⊿t的流体的质点所占的分率。 ⑾ 模型参数与实验中反应釜的个数有何不同？ 答：多级全混流模型。

⑿ 模型参数与实验中反应釜的个数为什么不同？ 答：不同。模型参数N的数值可检验理想流动反应器和度量非

理想流动反应器的返混程度。当实验测得模型参数N值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全混流模型。若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数N值来定量表征返混程度。 ⒀ 如何保证各釜有效容积相等？ 答：要保持水的流量和釜内波面高度稳定。 ⒁ 本次实验用什么来测电导率？如何清理？ 答：铂黑电极。用丙酮清洗。

⒂ 实验过程中如何保持操作条件的恒定和测定仪器的稳定？

答：每次实验前，需检查校正电导率仪指针的零点和满量程；

保持电极插头洁净，用最好用丙酮擦拭干净；防止电极上气泡的形成，一旦有气泡必须及时清除(放水控

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干)。

⒃ 使用搅拌器时要注意什么？

答：搅拌器的起动和调速必须缓慢操作，切忌动作过猛，以防损坏设备。

⒄ 讨论一下如何限制或加大返混程度？ 答：

⒅ 若测三釜反应器停留时间分布如何注入示踪剂？ 答：测三釜反应器停留时间分布示踪剂从第1釜注入。： ⒆ 若测单釜反应器停留时间分布如何注入示踪剂？ 答：测单釜反应器停留时间分布示踪剂从第3釜注入。 ⒇ 实验中为什么要保证各釜有效容积要相等？ 答：为1。

实验2 填充管式反应器液体 停留时间分布及其流动模型参数的测定

⑴ 何谓返混？

答：返混是指不同的停留时间的微团之间的混合。 ⑵ 返混的起因是什么？

答：器内反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热性能等。

⑶ 限制返混的措施有那些？

答：器内反应流体的流动状态和混合状态的复杂性，反应流体

在反应器内浓度、温度和速度的分布造成返混。

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⑷ 测定停留时间分布的方法有那些？

答：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法。 ⑸ 本实验采用哪种方法？ 答：脉冲示踪法。 ⑹ 何谓示踪剂？ 答：平推流和理想混合流。 ⑺ 对于示踪剂有什么要求？

答：反应器出口的反应物料的各质点具有不同的停留时间。 ⑻ 本实验采用什么示踪剂？ 答：饱和KCL溶液。

⑼ 为什么说返混与停留时间分布不是一一对应的？ 答：器内物料的返混会导致各种不同的停留时间分布而有停留

时间分布的反应器，器内未必一定有返混存在。 ⑽ 为什么可以通过测定停留时间分布来研究返混

答：在定常态下的连续流动的系统中，相对于某瞬间的流入反

应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了⊿t的流体的质点所占的分率。 ⑾ 常用的流动模型有哪些？ 答：零。

⑿ 本次实验所采用是何种模型？ 答：分散活塞施模型

⒀ 模型参数的物理意义是什么？ 答：停留时间分布的数学期望、方差。

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⒁ 本次实验中所用的是什么模型参数，其定义式是什么？ 答：不同。模型参数N的数值可检验理想流动反应器和度量非

理想流动反应器的返混程度。当实验测得模型参数N值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全 混流模型。若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数N值来定量表征返混程度。 ⒂ 如何调节填料上方的水垫层高度？调至多高？ 答：Pe即为一维轴向分散模型的模型参数。uLDL?Pe

⒃ 实验过程中为什么一定要控制水流量，水垫层高度和测试仪器的稳定？

答：保证基准电压不飘移。

⒄ 填充的固体颗粒层要填充均匀是为了避免出现什么？ 答：避免出现“死区”或“短路”。： ⒅ 在注入示踪剂时要注意什么？

答：示踪剂注入量要适量，注射时动作要快速，同时又要保证示踪剂全部注入水垫层内，防止飞溅。

⒆ 比较本实验与连续搅拌釜式反应器液体停留时间分布及其流动模型的测定实验有何不同？ 答：采用的流动模型不同。

⒇ 从实验数据整理结果中，可做出那些判断和结论？ 答：反应器内液层高度由Π形管高度控制，并由器顶放空阀进

行微调。固体颗粒填充至示踪剂注人口的下沿，而液面

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调至以淹没示踪剂注人口为度，一般以高出填科层约15mm左右为宜。

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⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么？

答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，

液体则沿填料表面流下，形成相际接触界面并进行传质。 ⑷ 填料的作用是什么？

答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。

⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？

答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，

当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率N增加，

A溶质吸收量增加，则出口气体的组成y减小，回收率增大。

2当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力

?ym的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变

化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力1K2ya??mkya将随之减小，结果使吸收效果变

m好，y降低，而平均推动力?y或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力1K力增大，吸收效果同样将变好

⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？

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ya??mkya不变，但平均推动

答：水吸收氨气是气膜控制。

⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？ 答：液封的目的是保证塔内的操作压强。

⑻ 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？

答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。

⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？ 答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 ⑽ 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？

答：流量计的刻度是以20℃，1atm的空气为标准来标定。只要介质不是20℃，1atm 的空气，都需要校正流量。

⑾ 如果改变吸收剂的入口温度，操作线和平衡线将如何变化？

答：平衡常数m增大，平衡线的斜率增大，向上移动；操作线不变。

⑿ 实验过程中，是如何测定塔顶废气中氨的浓度？ 答：利用吸收瓶。在吸收瓶中装入一定量低浓度的硫酸，尾气

通过吸收瓶时，其中的氨气和硫酸发生中和反应，收集反应所需的尾气量即可。

⒀ 在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？为什么？

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答：可以。在操作温度和压力一定的条件下，到达平衡时，吸收液浓度和操作时间无关。

⒁ 如果从同一个取样瓶中，取样分析三组平行样，误差很大，试分析原因？

答：原因在于取样瓶取样后，没有及时密封，瓶内的氨气由于挥发而降低了浓度。

⒂ 控制和调节吸收效果由哪些主要因素，试作简单分析？ 答:吸收塔的气体进口条件是唯一确定的，控制和调节吸收操作

结果的是吸收剂的进口条件：流率L、温度t2、浓度x2。改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率N增加，溶

A质吸收量增加，则出口气体的组成y减小，回收率增大。

2对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力1Kya??mkya将随之减小，结果使吸收效果变好，y降低，

2m而平均推动力?y或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力1Kya??1kya不变，但平均推动力增大，

吸收效果同样将变好。总之，吸收级温度的降低，改变了平衡常数，对过程阻力和过程推动力都产生影响。吸收剂进口浓度x是控制和调节吸收效果的又一主要因素。吸收剂

2进口浓度x降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动

2力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的增加。 ⒃ 试说明精馏和吸收的相同点和不同点？

答：不同点：精馏利用组分挥发度的不同进行分离，操作时塔

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内必须有回流；吸收是利用组分溶解度的不同进行分离。相同点：都属于相际传质。

⒄ 若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸收液浓度如何改变？

答：尾气中氨的含量增加，吸收液中氨的含量增加。 ⒅ 吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？

答：尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。 ⒆ 如何确定液泛点气速？

答：在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变。当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面随之减少。所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降—气速曲线的斜率加大。当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。 ⒇ 实际操作选择气相流量的依据是什么？

答：通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气

体的流量选择在接近液泛点。在此点，气体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。

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实验 7 固体流态化的流动特性实验

——空气—硅胶颗粒系统

（1） 什么是固体流态化？流态化技术用于工业有什么优点？ 答：固体流态化：使颗粒状物料与流动的气体或液体相接触，并在后者的作用下呈现某种类似于流体的状态，这就是固体流态化。

优点：（1）操作易于实现连续化、自动化；

（2）床层温度均匀，便于调节和维持所需的温度； （3）颗粒之间传热、传质速率高，且流化床与传热壁

面间有较高的传热速率。

（2） 流化床的主要特性是什么？

答：流化床中的气固运动状态很象沸腾着的液体，并且在许多

方面表现出类似于流体的性质。 （3） 流化床的主要特性用于传热有何优点？

答：床层温度均匀，便于调节和维持所需的温度；颗粒之间传

热速率高，且流化床与传热壁面间有较高的传热速率。 （4） 什么是散式流化床？

答：固体颗粒均匀地分散在流化介质中。通常两相密度差小的系统趋向于散式流化。 （5） 什么是聚式流化床？

答：超过流化所需最小气量的那部分气体以气泡形式通过颗粒

层，上升至床层上界面时即行破裂。所以上界面是以某种频率上、下波动的不稳定界面，床层压降也随之作相

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应的波动。密度差较大的系统趋向于聚式流化。 （6） 散式流化床和聚式流化床有何区别？

答：散式流化床中固体颗粒均匀地分散在流化介质中，整个床

层均匀；聚式流化床中上界面是以某种频率上、下波动的不稳定界面，床层压降也随之作相应的波动。 （7） 试图示流态化现象的几个阶段，说明临界流态化特点，并在图中标出临界流态化速度。

答：临界流态化特点：当流速增至临界点时，床层中颗粒开始

松动，床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动。

lg△p （mm） B C

A

umf lgu0(m/s)

图1 △p～u关系图

（8） 理想流化床可分为哪两个阶段？ 答：固定床阶段和流化床阶段 （9） 固定床阶段特点？

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答：当流体速度较低时，流体是穿过静止颗粒之间的空隙而流动，此时，随流速增加，床层压降也增加。 （10） 流化床阶段特点？

答：流速升高，刚好全部颗粒悬浮在向上流动的流体中作随机运动，此时颗粒与流体之间的摩擦力恰与其净重力相平衡。此时，随流速增加，床层压降基本不变，但床层高度逐渐升高。 （11） 什么是腾涌现象？

答：如果床层高度与直径之比值过大，或气速过高时，大气泡

直径长大到与床径相等时。则将床层分为几段，形成相互间隔的气泡与颗粒层。颗粒层象活塞那样被气泡向上推动，在达到上部后气泡破裂。而颗粒则分散下落，这种现象称为腾涌现象。 （12） 什么是沟流现象？

答： 沟流现象是指气体通过床层时形成短路，大量气体没有能与固体粒子很好接触即穿过沟道上升。 （13） 流化床的不正常现象有哪些？ 答：腾涌现象和沟流现象

（14） 流化床中分布板的作用有哪些？

答：分布板的作用除了支承固体颗粒、防止漏料以及使气体得

到均匀分布外，还有分散气流，使气流在分散板上方产生较小的气泡的作用。 （15） 实验中注意事项是什么？

答：实验过程中要注意：空气放空阀切勿关闭，以防烧坏电机；

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调节流量

时要注意压差计中液柱变化情况，严防压差计中指示

液冲入设备。

实验8 板式塔流体流动性能的测定（筛板塔）

（1） 试说明筛板塔的特点？

答：结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差也小，

操作弹性小，筛孔小时易堵塞。

（2） 塔板上的总压降由几部分组成？

答：塔板本身的干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力）、

板上充气液层的静压强和液体的表面张力。

（3） 什么是错流塔板？

答：液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来

说，两相基本上成逆流流动。

（4） 试图示干板实验中干板压降和筛孔气速的关系？ 答： lg?Pd(Pa)

lgua(m/s)

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（5） 板式塔实验中，在固定喷淋密度下，试图示塔板压降

和空塔气速关系，标出转折点，并说明适宜操作范围。

答：

lg?P(Pa)

D B C A

lgu0(m/s)

A—拦液点； B—溢流点； C—泄露点； D—液泛点

图中CD段为塔的适宜操作范围

（6） 塔板压降过大，对吸收和精馏操作各有什么影响？ 答：对于吸收操作，送气压强高；对于精馏操作，则釜压要高，特别对真空精馏，便失去了真空操作的特点。

（7） 塔板上形成稳定液层后，塔板上气液两相的接触和混

合状态有几种？

答：鼓泡接触状态：当气速较小时，气体以鼓泡形式通过液层，

两相在气泡表面进行传质；泡沫接触状态：随气速增加，液面上形成泡沫层，两相在液膜表面进行传质； 喷射接触状态：当气速进一步增加，液体以不断更新的液滴形态分散在气相中，两相在液滴表面进行传质。

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（8） 试说明板式塔功能？

答：（1）每块塔板上的气液两相必须保持充分接触，为传质过

程提供足够大的、不断更新的传质表面，减少传质阻力； （2）在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。

（9） 在板式塔实验中，试说明从溢流点到泄漏点气速和压

降的关系？

答：当液体由溢流堰溢出时，称为溢流点，这时仍有部分液体从筛孔中泄露下去，自该点后，随气速增加，液体的泄露量不断减少，而塔板压降却变化不大。直到气速继续增大到某一值时，液体基本上停止泄露，则称该转折点为泄露点。 （10） 什么是液泛现象？液泛现象发生后有什么特点？ 答：液泛就是液体进塔量大于出塔量，其结果是塔内不断积液，

直至塔内充满液体，破坏塔的正常操作，工程上也称为淹塔；液泛发生后，塔板压降会随气速迅速增大。 （11） 什么是雾沫夹带？雾沫夹带对传质有什么影响？ 答：上升气流穿过塔板液层时，将板上液体带入上层塔板的现象称为雾沫夹带；雾沫生成可增大气液两相的传质面积，但过量的雾沫夹带造成液相在塔板间的返混，进而导致塔板效率下降。

（12） 试述影响雾沫夹带的因素？

答：空塔气速增高，雾沫夹带量增大；塔板间距增大，可使雾沫夹带量减少。

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（13） 什么是漏液现象？漏液现象对传质有什么影响？ 答：当上升气体流速减小，气体通过升气孔道的动压不足以阻

止板上液体经孔道下流时，会出现漏液现象；漏液现象影响气液在塔板上的充分接触，使塔板效率下降，严重的漏液会使塔板不能积液而无法操作。

（14） 造成漏液现象的原因有哪些？

答：气速太小或板面上的落差所引起的气流分布不均，在塔板

入口的厚液层往往出现漏液，所以常在塔板入口处流出一条不开口的安全区。

（15） 什么是液面落差？液面落差对传质有什么影响？ 答：当液体横向流过塔板时，为克服板面的摩擦阻力和板上部

件的局部阻力，需要一定的液位差，则在板面上形成液面落差；液层厚度的不均匀性将引起气流的不均匀分布，从而造成漏液，使塔板效率 严重降低。 （16） 造成液面落差的原因有哪些？

答：塔板结构；当塔径或液体流量很大时，也会造成较大的液面落差。

（17） 影响板式塔操作状况和分离效果的主要因素有哪些 答：物料性质、塔板结构及气液负荷 （18） 什么是总板效率？它有什么特点？

答：总板效率又称全塔效率，是指达到指定分离效果所需的理

论板层数与实际板层数的比值，它简单地反映了整个塔内的平均传质效果。

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（19） 什么是单板效率？它有什么特点？

答：单板效率又称为默弗里效率，是指气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该层塔板前后的理论组成变化的比值。可直接反映该层塔板的传质效果。 （20） 什么是点效率？它和单板效率有何关系？

答：点效率是指板上各点的局部效率。当板上液体完全混合时，

点效率与板效率具有相同数值。

实验9 流化床干燥实验讲义

⑴ 物料去湿的方法有哪些？本实验所用哪种方法？ 答：方法有机械去湿，吸附去湿，供热去湿。本实验所用方法供热去湿中的对流干燥。

⑵ 对流干燥过程的特点是什么？

答：当温度较高的气体与湿物料直接接触时，气固两相间所发

生的是热质同时传递的过程。

⑶ 空气的湿度是如何定义的

答：空气湿度的定义为每千克绝干空气所带有的水汽量，单位是㎏水/㎏绝干气。

⑷ 相对湿度是如何定义的？

答：空气中的水汽分压与一定总压及一定温度下空气中水汽分压可能达到的最大值之比定义为相对湿度。 ⑸ 湿球温度是指什么温度？跟什么有关？

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答：湿球温度是 大量空气与少量水长期接触后水面的温度，它是空气湿度和干球温度的函数。

⑹ 湿空气的比容如何定义的？计算式是什么？

答：湿空气的比容是指1kg干气及其所带的Hkg水所占的总体积。

?H（t+273） =（2.83×10+4.56×10H）

-3-3

⑺ 结合水与非结合水如何定义的？两者的基本区别是什么？

答：借化学力或物理力与固体相结合的水统称为结合水；非结

合水是指机械地附着与固体表面或颗粒堆积层中的大空隙中未与固体结合的那部分水。两者的基本区别是其表现的平衡蒸汽压不同。

⑻ 本实验中物料的含水量w是用何仪器测得的？如何使用该仪器？

答：本实验中物料的含水量w是用水分快速测定仪来测定的。 ⑼ 常用工业干燥器有哪几种？本实验所用哪种类型的干燥器？

答：常用工业干燥器有厢式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、

流化干燥器、转筒干燥器等。本实验所用是流化干燥器。 ⑽ 本实验中所用的被干燥物料是什么？有什么特点？ 答：变色硅胶。有颜色遇水由蓝变白的特点且耐热性比较好，有好的吸水性。

⑾ 实验中风机旁路阀应如何？放空阀又应如何

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答：实验中风机旁路阀一定不能全观、放空阀实验前后应全开，实验中应全关。

⑿ 实验操作中升压要注意什么？ 答：升压一定要缓慢升压，以免损坏装置 ⒀ 干燥器中的剩余物料用什么方法取出？ 答：用漩涡泵吸气方法取出干燥器内剩料、称量。 ⒁ 直流电机电压不能超过多少伏？ 答：12伏。

⒂ 实验操作中进料后注意维持哪三不变？

答：维持进口温度不变，保温电压不变，气体流量计读数不变。 ⒃ 干燥器外壁带电实验操作中要注意什么？

答：不要用手或身体的其他部位触及干燥器外壁，严防触电。 ⒄ 干燥过程的经济性主要取决于什么？ 答：鼓泡罩。

⒅ 热效率是如何定义的？分析本次实验结果中的热效率。 答：取决于热量的有效利用程度即热效率。

⒆ 为了使上升的热空气分布均匀在干燥器进气口出安有什么？

答：干燥过程蒸发所消耗的热量与向干燥器提供的热量之比。 ⒇ 流化干燥器为何能强化干燥？

答：湿基含水量w，干基含水量X。X=w/（1-w）

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反应工程实验

实验 1 连续搅拌釜式反应器 液体停留时间分布及其流动模型的测定

⑴ 何谓返混？

答：返混是指不同的停留时间的微团之间的混合。 ⑵ 返混的起因是什么？

答：器内反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热性能等。

⑶ 限制返混的措施有那些？

答：器内反应流体的流动状态和混合状态的复杂性，反应流体

在反应器内浓度、温度和速度的分布造成返混。

⑷ 测定停留时间分布的方法有那些？

答：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法

⑸ 本实验采用哪种方法？ 答：脉冲示踪法。

⑹ 何谓示踪剂？ 答：平推流和理想混合流。

⑺ 对于示踪剂有什么要求？

答：反应器出口的反应物料的各质点具有不同的停留时间。

⑻ 本实验采用什么示踪剂？ 答：饱和KCL溶液。

⑼ 为什么说返混与停留时间分布不是一一对应的？ 答：器内物料的返混会导致各种不同的停留时间分布而有停留

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