郑州大学化工原理实验讲义思考题答案

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。

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

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

实验一 流体流动阻力测定

1.在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？

答：是的。理由是：由离心泵特性曲线可知，流量为零时，轴功率最小，电机负荷最小，起到保护电机的作用。

2.如何检测管路中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。

3.以水做介质所测得的?-Re关系能否适用于其它流体？如何应用？

答：（1）适用其他种类的牛顿型流体。理由：从???(Re,?/d)可以看出，阻力系数与流体具体流动形态无关，只与管径、粗糙度等有关。

（2）那是一组接近平行的曲线，鉴于Re本身并不十分准确，建议选取中间段曲线，不宜用两边端数据。Re与流速、黏度和管径一次相关，黏度可查表。 4.在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?-Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答：只要?/d相同，?-Re的数据点就能关联在一条直线上。

5.如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？ 答：没有影响.静压是流体内部分子运动造成的.表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度

化工原理实验思考题（填空与简答）一、填空题：

1．孔板流量计的C~Re关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的VS~R关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。

3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。

6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。

7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。

10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。

12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 CE1?VR(CR1?CR2)/VE 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。

14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为

1.什么是判断流体流动类型的依据，它的计算式是什么？其在什么范围内为湍流，在什么范围内为层流？

答：判断流体流动类型的依据是雷诺数，它的计算式是Re

当Re>4000时，形成湍流，当Re≤2000时为层流。

2.在雷诺演示实验中，为什么要将顶上水槽内的液面维持恒定？

答：为了保持水压稳定从而使流速稳定。对于一定温度的流体，在特定的圆管内du , 流体在直圆管内流动时，流动，雷诺准数只与流速有关。本实验是改变水在管内的速度，观察不同雷诺准数下流体流型的变化。要想观察不同雷诺数下的流体类型，那么在某一雷诺准数下的流速要维持恒定。假如顶上水槽的液面不断变化，那么管中流体的流速也会不断改变，无法达到实验要求。所以，顶上水槽内的液面要维持恒定。

3.液液萃取实验的原理是什么？实验中塔高的计算方法是什么？

答：液液萃取实验的原理是利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度的差异而实现组分分离的单元操作。

萃取塔的有效接触高度H HOR NOR NOR xF xR

xm

4.测定全回流和部分回流总板效率与单板效率时各需测几个参数？取样位置在何处？

答：测定全回流总板效率要测定塔顶浓度和塔底浓度，分别在塔顶回流液处、塔底处取样；同时还应已知相平衡关系，全塔实

1.什么是判断流体流动类型的依据，它的计算式是什么？其在什么范围内为湍流，在什么范围内为层流？

答：判断流体流动类型的依据是雷诺数，它的计算式是Re

当Re>4000时，形成湍流，当Re≤2000时为层流。

2.在雷诺演示实验中，为什么要将顶上水槽内的液面维持恒定？

答：为了保持水压稳定从而使流速稳定。对于一定温度的流体，在特定的圆管内du , 流体在直圆管内流动时，流动，雷诺准数只与流速有关。本实验是改变水在管内的速度，观察不同雷诺准数下流体流型的变化。要想观察不同雷诺数下的流体类型，那么在某一雷诺准数下的流速要维持恒定。假如顶上水槽的液面不断变化，那么管中流体的流速也会不断改变，无法达到实验要求。所以，顶上水槽内的液面要维持恒定。

3.液液萃取实验的原理是什么？实验中塔高的计算方法是什么？

答：液液萃取实验的原理是利用混合物中各个组分在外加溶剂中的溶解度的差异而实现组分分离的单元操作。

萃取塔的有效接触高度H HOR NOR NOR xF xR

xm

4.测定全回流和部分回流总板效率与单板效率时各需测几个参数？取样位置在何处？

答：测定全回流总板效率要测定塔顶浓度和塔底浓度，分别在塔顶回流液处、塔底处取样；同时还应已知相平衡关系，全塔实

化工原理实验思考题

实验一：柏努利方程实验

1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测压管中

的液柱高度H并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H有无变化？这一现象说明了什么？这一高度的物理意义是什

么？

答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u=0时动压头H动u2??0，流体没有运动就不存在阻力，即Σhf=0，2由于流体保持静止状态也就无外功加入，既We=0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。

（2） A、B、C、D、E测压管内的液位是否同一高度？为什么？

答：A、B、C、D、E测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。

2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H/并回答以下问

题：

（1） 各H/值的物理意义是什么？

答：当测压管小孔转到正对流向时H/值指该测压点的冲压头H/冲；当测压管小孔转到垂直流向时H/值指该测压点的静压头H/静；两者之间的差值为动压头H/动=H/冲-H/静。 （2） 对同一测

1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定

（1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？

答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。

本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。

（2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？

答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。

②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介

质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。

（3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？

答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器；

②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球

温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。

实验一 流体流动阻力测定

1、倒∪型压差计的平衡旋塞和排气旋塞起什么作用? 怎样使用?

平衡旋塞是打开后，可以进水检查是否有气泡存在，而且能控制液体在U型管中的流量 而排气旋塞，主要用于液柱调零的时候使用的，使管内形成气-水柱

操作方法如下：

在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。

开大流量，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀，打开底部左右两端的放水阀，使液柱降至零点上下时马上关闭，管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差应为零。然后关闭上部两个放空阀。

2、如何检验测试系统内的空气已经排除干净？

在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两个进水阀。若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。知道，U型管高度差为零时，表示气泡已经排干净。 3、U型压差计的零位应如何调节？

操作方法如下：

在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀和回水阀，旋开倒置U型管底部中间的两

个人收集整理-ZQ

、进行测试系统地排气工作时，是否应关闭系统地出口阀门？为什么？

答：在进行测试系统地排气时，不应关闭系统地出口阀门，因为出口阀门是排气地通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体.文档收集自网络，仅用于个人学习

、如何检验系统内地空气已经被排除干净？

答：可通过观察离心泵进口处地真空表和出口处压力表地读数，在开机前若真空表和压力表地读数均为零，表明系统内地空气已排干净；若开机后真空表和压力表地读数为零，则表明，系统内地空气没排干净.文档收集自网络，仅用于个人学习

、在形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着地，又在什么情况下它应该关闭地？

答：用来改变流经阀门地流动阻力以达到调节流量地目地，其作用对象是系统地阻力，平衡阀能够将新地水量按照设计计算地比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下地部份负荷地流量需求，起到平衡地作用.平衡阀在投运时是打开地，正常运行时是关闭地.文档收集自网络，仅用于个人学习

、行压差计地零位应如何校正？

答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可行压差计进行零点校验.

、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？

答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把