化工原理课后思考题答案王志魁

4-1 根据传热机理的不同，有哪三种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？

答：根据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。 热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。在固体、液体和气体中都可以发生。 对流传热：由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，只能发生在有流体流动的场合。 热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。

4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？ 答：一般固体>液体>气体

4-13 答：一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。

4-20 答：能透过全部辐射能的物体，称为透热体；能全部反射辐射能的物体，称为白体；能全部吸收辐射能的物体，称为黑体或绝对黑体；能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体，称为灰体。

4-21 答：在同一温度下，实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比，定义为灰体的黑度。 影响固体表面黑度的主要因素有：物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度及氧化程度）。 4-29

答：根据公式可以采取如下措施：

提过对流换热系数，尤其是提高较小一层的对流换热

第六章传热

问题1.传热过程有哪三种基本方式?答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种?答2．传导、对流、热辐射。

问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关?答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿?答4．流动流体的载热。

问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热?答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个?答6．过热度、汽化核心。

问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作?为什么?答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。

问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手?答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。 问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体?答9．避免其积累，提高α。

问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式? 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。

问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些?答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数？ 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅

第二章流体输送机械

2-1 流体输送机械有何作用？

答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。

2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力

处于什么状体？

答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，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（气缚）；

启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的

通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐

渐扩大，大部分动能转变为静压能。

泵入口处于一定的真空状态（或负压）

2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？

1、流量 q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m 3/h.。

2、扬程 H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N， m

3、功率与效率：

轴功率 P：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。

有效功率P e：P e q v gH

效率：P e p

2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？

答：

第一章 流体流动

问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?

答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。 问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?

答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3．分子间的引力和分子的热运动。通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

问题4. 静压强有什么特性?

答4． 静压强的特性： ①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。 问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10m，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和

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