王志魁《化工原理》課后思考題參考答案.doc

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第二章 流體輸送機(jī)械 2-1 流體輸送機(jī)械有何作用？ 答：提高流體的位能、靜壓能、流速，克服管路阻力。 2-2 離心泵在啟動(dòng)前，為什么泵殼內(nèi)要灌滿液體？啟動(dòng)后，液體在泵內(nèi)是怎樣提高壓力的？泵入口的壓力處于什么狀體？ 答：離心泵在啟動(dòng)前未充滿液體，則泵殼內(nèi)存在空氣。由于空氣的密度很小，所產(chǎn)生的離心力也很小。此時(shí)，在吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動(dòng)離心泵，但不能輸送液體（氣縛）； 啟動(dòng)后泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片之間的液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體沿著葉片間的通道從葉輪中心進(jìn)口位置處被甩到葉輪外圍，以很高的速度流入泵殼，液體流到蝸形通道后，由于截面逐漸擴(kuò)大，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 泵入口處于一定的真空狀態(tài)（或負(fù)壓） 2-3 離心泵的主要特性參數(shù)有哪些？其定義與單位是什么？ 1、流量qv: 單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送到液體體積，m3/s, m3/min, m3/h.。 2、揚(yáng)程H：?jiǎn)挝恢亓恳后w流經(jīng)泵所獲得的能量，J/N，m 3、功率與效率： 軸功率P：泵軸所需的功率。或電動(dòng)機(jī)傳給泵軸的功率。 有效功率Pe： 效率： 2-4 離心泵的特性曲線有幾條？其曲線的形狀是什么樣子？離心泵啟動(dòng)時(shí)，為什么要關(guān)閉出口閥門？ 答：1、離心泵的H、P、與qv之間的關(guān)系曲線稱為特性曲線。共三條； 2、離心泵的壓頭H一般隨流量加大而下降 離心泵的軸功率P在流量為零時(shí)為最小，隨流量的增大而上升。 與qv先增大，后減小。額定流量下泵的效率最高。該最高效率點(diǎn)稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的值稱為最佳工況參數(shù)。 3、關(guān)閉出口閥，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流減至最小，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。 2-5 什么是液體輸送機(jī)械的揚(yáng)程？離心泵的揚(yáng)程與流量的關(guān)系是怎樣測(cè)定的？液體的流量、泵的轉(zhuǎn)速、液體的粘度對(duì)揚(yáng)程有何影響？ 答：1、單位重量液體流經(jīng)泵所獲得的能量 2、在泵的進(jìn)、出口管路處分別安裝真空表和壓力表，在這兩處管路截面1、2間列伯努利方程得： 3、離心泵的流量、壓頭均與液體密度無(wú)關(guān)，效率也不隨液體密度而改變，因而當(dāng)被輸送液體密度發(fā)生變化時(shí)，H-Q與η-Q曲線基本不變，但泵的軸功率與液體密度成正比。當(dāng)被輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時(shí)，泵內(nèi)液體的能量損失增大，導(dǎo)致泵的流量、揚(yáng)程減小，效率下降，但軸功率增加，泵的特性曲線均發(fā)生變化。 2-6 在測(cè)定離心泵的揚(yáng)程與流量的關(guān)系時(shí)，當(dāng)離心泵出口管路上的閥門開度增大后，泵出口壓力及進(jìn)口處的液體壓力將如何變化？ 答：泵出口壓力變小，進(jìn)口處真空度增加 2-7 離心泵操作系統(tǒng)的管路特性方程是怎樣推導(dǎo)的？它表示什么與什么之間的關(guān)系？ 答：當(dāng)離心泵安裝到特定的管路系統(tǒng)中操作時(shí)，若貯槽與受液槽兩液面保持恒定，則泵對(duì)單位重量(1N)流體所做的凈功為，忽略 令， 得管路特性方程 2-8 管路特性方程中的與k的大小，受哪些因素影響？ 答：與液面高度差和靜壓差有關(guān)。k與管路長(zhǎng)度、管徑、摩擦系數(shù)及局部阻力系數(shù)有關(guān)。 2-9 離心泵的工作點(diǎn)是怎樣確定的？流量的調(diào)節(jié)有哪幾種常用的方法？ 答：1、離心泵在管路中正常運(yùn)行時(shí)，泵所提供的流量和壓頭應(yīng)與管路系統(tǒng)所要求的數(shù)值一致。安裝于管路中的離心泵必須同時(shí)滿足管路特性方程與泵的特性方程，即管路特性方程和泵的特性方程 H =f(Q)，聯(lián)解上述兩方程所得到兩特性曲線的交點(diǎn)，即離心泵的工作點(diǎn)。 2、改變口閥開度（改變管路特性曲線）；改變泵的轉(zhuǎn)速（改變泵的特性曲線）；離心泵并聯(lián)操作；離心泵的串聯(lián)操作。 2-10 何謂離心泵的氣蝕現(xiàn)象？如何防止發(fā)生氣蝕？ 答：1、當(dāng)葉片入口附近的最低壓力等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體將在此處汽化或者是溶解在液體中的氣體析出并形成氣泡。含氣泡的液體進(jìn)入葉輪高壓區(qū)后，氣泡在高壓作用下急劇地縮小而破滅，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占據(jù)的空間，造成沖擊和振動(dòng)。金屬表面受到壓力大，頻率高的沖擊而剝蝕以及氣泡內(nèi)夾帶的少量氧氣等活潑氣體對(duì)金屬表面的電化學(xué)腐蝕等，使葉輪表面呈現(xiàn)海綿狀、魚鱗狀破壞。這種現(xiàn)象稱為汽蝕。 2、為了避免氣蝕的發(fā)生，泵的安裝高度不能太高，可用泵規(guī)格表中給出的氣蝕余量對(duì)泵的安裝高度加以限制。 2-11 影響離心泵最大允許安裝高度的因素有哪些？ 答：最大允許安裝高度；環(huán)境大氣壓，工作溫度下的液體飽和蒸氣壓，允許氣蝕余量，吸入管路的壓頭損失。 2-12 往復(fù)泵有沒有氣蝕現(xiàn)象？ 答：往復(fù)泵一樣有氣蝕問(wèn)題，只是相對(duì)較小，但在實(shí)際使用中一樣需要滿足入口壓力要求。 2-13 往復(fù)泵的流量由什么決定？與管路情況是否有關(guān)？ 答： ；往復(fù)泵的流量由泵缸尺寸、活塞行程及往復(fù)頻率所決定，(即單位時(shí)間內(nèi)活塞掃過(guò)的體積)。與管路情況（幾乎）無(wú)關(guān)。 2-14 往復(fù)泵的揚(yáng)程（對(duì)液體提供壓頭）與什么有關(guān)？最大允許揚(yáng)程是由什么決定的？ 答：1、 2、最大允許揚(yáng)程由泵的機(jī)械強(qiáng)度、密封性能及電動(dòng)機(jī)的功率等決定。 2-15 何謂通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓？其單位是什么？如何計(jì)算？ 答：全風(fēng)壓：?jiǎn)挝惑w積氣體流經(jīng)通風(fēng)機(jī)后所獲得的總機(jī)械能。單位是Pa， 2-16 通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓與靜風(fēng)壓及動(dòng)風(fēng)壓有什么關(guān)系？ 答：全風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動(dòng)風(fēng)壓之和。 2-17 為什么通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓與氣體密度有關(guān)？在選用通風(fēng)機(jī)之間，需要把操作條件下的全風(fēng)壓用密度換算成標(biāo)定條件下的全風(fēng)壓。但為什么離心泵的壓頭H與密度無(wú)關(guān)？ 答：因?yàn)橥L(fēng)機(jī)全壓，所以和密度有關(guān) 離心泵的理論壓力 第三章 沉降與分離 3-1 固體顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù)在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)）與湍流區(qū)（牛頓區(qū)）有何不同？ 答：10-4< Re <2的區(qū)域稱為層流區(qū)或斯托克斯定律區(qū)。； 湍流區(qū)或牛頓（Newton）定律區(qū)（500< Re<2x105） 3-2 球形顆粒在流體中從靜止開始沉降，經(jīng)歷哪兩個(gè)階段？何謂固體顆粒在流體中的沉降速度？沉降速度受哪些因素影響？ 答：1、加速階段和等速階段 2、勻速階段中顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度ut稱為沉降速度 3、影響因素由沉降公式可以確定。dp、 、及阻力系數(shù)有關(guān)。 重點(diǎn)掌握層流區(qū) 3-3 固體顆粒在流體中沉降，其雷諾數(shù)越大，流體粘度對(duì)沉降速度的影響如何？ 答：粘度越大沉降速度越小。 3-4 固體顆粒在流體中沉降，其沉降速度在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)）和湍流區(qū)（牛頓區(qū)）與顆粒直徑的關(guān)系有何不同？ 答：沉降速度在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)），與顆粒粒徑的平方成正比； 在湍流區(qū)（牛頓區(qū)），與顆粒粒徑的平方根成正比。 3-5 某微小顆粒在水中按斯托克斯定律沉降，試問(wèn)在50℃水中的沉降速度與在20℃水中的沉降速度比較，有何不同？ 答：按照沉降速度在層流層區(qū)（斯托克斯區(qū)），液體溫度升高，粘度降低，密度降低，所以沉降速度增加。 3-6 球形顆粒于靜止流體中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪些因素影響? 答：重力，浮力，阻力；沉降速度受dp、 、及阻力系數(shù)有關(guān) 3-7 利用重力降塵室分離含塵氣體中的顆粒，其分離條件是什么？ 答： 3-8 何謂臨界粒徑？何謂臨界沉降速度？ 答：臨界粒徑：能100%除去的最小粒徑；臨界沉降速度。 3-9 用重力降塵室分離含塵氣體中的塵粒，當(dāng)臨界粒徑與臨界沉降速度為一定值時(shí)，含塵氣體的體積流量與降塵室的底面積及高度有什么關(guān)系？ 答：成正比 3-10 當(dāng)含塵氣體的體積流量一定時(shí)，臨界粒徑及臨界沉降速度與降塵室的底面積WL有什么關(guān)系。 答：成反比 3-11 如果已知含塵氣體中的臨界沉降速度，如何計(jì)算多層隔板式降塵室的氣體處理量？ 答： 3-12 何謂離心分離因數(shù)？提高離心分離因數(shù)的途徑有哪些？ 答：離心分離因數(shù)：同一顆粒所受到離心力與重力之比； 3-13 離心沉降與重力沉降有何不同？ 答：在一定的條件下，重力沉降速度是一定的，而離心沉降速度隨著顆粒在半徑方向上的位置不同而變化。 3-14 對(duì)于旋風(fēng)分離器，提高離心分離因數(shù)的有效方法是什么？ 3-15 要提高過(guò)濾速率，可以采取哪些措施？ 答：過(guò)濾速率方程 3-16 恒壓過(guò)濾方程式中，操作方式的影響表現(xiàn)在哪里？ 答： 3-17 恒壓過(guò)濾的過(guò)濾常數(shù)K與哪些因素有關(guān)？ 答： 第四章 傳熱 4-1 根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，有哪三種基本傳熱方式？他們的傳熱機(jī)理有何不同？ 答：根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，熱的傳遞有三種基本方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱和輻射傳熱。 熱傳導(dǎo)（簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱）：熱量不依靠宏觀混合運(yùn)動(dòng)而從物體中的高溫區(qū)向低溫區(qū)移動(dòng)的過(guò)程。在固體、液體和氣體中都可以發(fā)生。 對(duì)流傳熱：由流體內(nèi)部各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞過(guò)程，只能發(fā)生在有流體流動(dòng)的場(chǎng)合。 熱輻射：因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞?？梢栽谕耆婵盏牡胤絺鬟f而無(wú)需任何介質(zhì)。 4-2 傅立葉定律中的負(fù)號(hào)表示什么意思？ 答：熱量傳遞的方向沿著溫度梯度下降的方向。 4-3 固體、液體、氣體三者的熱導(dǎo)率比較，哪個(gè)大，哪個(gè)??？ 答：一般固體>液體>氣體 4-4 純金屬與其合計(jì)比較，熱導(dǎo)率哪個(gè)大？ 答：純金屬大于合金 4-5 非金屬的保溫材料的熱導(dǎo)率為什么與密度有關(guān)？ 答：密度小，則所含的空氣越多，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)低于固體。 4-6 在厚度相同的兩層平壁中的熱傳導(dǎo)，有一層的溫度差較大，另一層較小。哪一層熱阻大。 答：溫差大的熱阻大，熱導(dǎo)率低。 4-7 在平壁熱傳導(dǎo)中，可以計(jì)算平壁總面積A的導(dǎo)熱速率Q，也可以計(jì)算單位面積的導(dǎo)熱速率（即熱流密度）。而圓筒壁熱傳導(dǎo)中，可以計(jì)算圓筒壁內(nèi)、外平均面積的導(dǎo)熱速率Q，也可以計(jì)算單位圓周長(zhǎng)度的壁面導(dǎo)熱速率ql，為什么不能計(jì)算熱流密度？ 答：圓筒壁的傳熱面積和熱流密度不再是常量，但傳熱速率在穩(wěn)態(tài)時(shí)是常量 4-8 輸送水蒸氣的圓管外包覆兩層厚度相同、熱導(dǎo)率不同的保溫材料。若改變兩層保溫材料的先后次序，其保溫效果是否改變？若被保溫的不是圓管而是平壁，保溫材料的先后順序?qū)Ρ匦Ч欠裼杏绊懀? 答：圓筒壁： 有影響 平壁 沒有影響 4-9 對(duì)流傳熱速率方程 中的對(duì)流傳熱系數(shù)α與哪些因素有關(guān) 答：流動(dòng)狀態(tài)（氣、液、蒸汽）、流體的性質(zhì)（熱導(dǎo)率、熱容、粘度、密度）、壁面形狀等 [流體有無(wú)相變化、流體流動(dòng)的原因、流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)物性和壁面情況（換熱器結(jié)構(gòu)）等都影響對(duì)流傳熱系數(shù)。] 4-10 流體在圓管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)對(duì)流換熱系數(shù)α的計(jì)算式中，Pr的指數(shù)n由什么決定？流體在管內(nèi)的流速及管徑對(duì)α的影響有多大？管長(zhǎng)、彎管的曲率對(duì)管內(nèi)對(duì)流傳熱有何影響？ 答：被加熱n=0.4;被冷卻n=0.3 在傳熱管的長(zhǎng)度小于進(jìn)口段以前，管子愈短，則邊界層愈薄，就愈大。曲率越大，就愈大。 4-11 水的對(duì)流傳熱系數(shù)一般比空氣大，為什么？ 答：按照強(qiáng)制對(duì)流公式 4-12 為什么滴狀冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)比膜狀冷凝的大？由于壁面不容易形成滴狀冷凝，蒸汽冷凝多為膜狀冷凝。影響膜狀冷凝的因素有哪些？ 答：在滴狀冷凝過(guò)程中，壁面的大部分面積直接暴露在蒸汽中，在這些部位沒有液膜阻礙著熱流，故滴狀冷凝的傳熱系數(shù)可比膜狀冷凝高十倍左右。 影響膜狀冷凝的因素有： （1）冷凝液膜兩側(cè)的溫度差當(dāng)液膜呈滯流流動(dòng)時(shí)，若溫度差加大，則蒸汽冷凝速率增加，因而液膜層厚度增加，使冷凝傳熱系數(shù)降低。 （2）流體物性由膜狀冷凝傳熱系數(shù)計(jì)算式可知，液膜的密度、粘度及導(dǎo)熱系數(shù)，蒸汽的冷凝潛熱，都影響冷凝傳熱系數(shù)。 （3）蒸汽的流速和流向蒸汽以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，和液膜間產(chǎn)生一定的摩擦力，若蒸汽和液膜同向流動(dòng)，則摩擦力將是液膜加速，厚度減薄，使傳熱系數(shù)增大；若逆向流動(dòng)，則相反。但這種力若超過(guò)液膜重力，液膜會(huì)被蒸汽吹離壁面，此時(shí)隨蒸汽流速的增加，對(duì)流傳熱系數(shù)急劇增大。 （4）蒸汽中不凝氣體含量的影響若蒸汽中含有空氣或其它不凝性氣體，則壁面可能為氣體（導(dǎo)熱系數(shù)很?。铀谏w，增加了一層附加熱阻，使對(duì)流傳熱系數(shù)急劇下降。因此在冷凝器的設(shè)計(jì)和操作中，都必須考慮排除不凝氣。含有大量不凝氣的蒸汽冷凝設(shè)備稱為冷卻冷凝器，其計(jì)算方法需參考有關(guān)資料。 （5）冷凝壁面的影響若沿冷凝液流動(dòng)方向積存的液體增多，則液膜增厚，使傳熱系數(shù)下降，故在設(shè)計(jì)和安裝冷凝器時(shí)，應(yīng)正確安放冷凝壁面。例如，對(duì)于管束，冷凝液面從上面各排流到下面各排，使液膜逐漸增厚，因此下面管子的傳熱系數(shù)比上排的要低。為了減薄下面管排上液膜的厚度，一般需減少垂直列上的管子數(shù)目，或把管子的排列旋轉(zhuǎn)一定的角度，使冷凝液沿下一根管子的切向流過(guò)， 4-13 液體沸騰的兩個(gè)基本條件是什么？ 答：一是液體的溫度要達(dá)到沸點(diǎn),二是需要從外部吸熱。 4-14 為什么核狀沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù)比膜狀沸騰的傳熱系數(shù)大？影響核狀沸騰的因素主要有哪些？ 答：核狀沸騰，氣泡的生成速度、成長(zhǎng)速度以及浮升速度都加快。氣泡的劇烈運(yùn)動(dòng)使液體受到劇烈的攪拌作用，增大。膜狀沸騰傳熱需要通過(guò)氣膜，所以其值比核狀沸騰小。 影響核狀沸騰的因素主要有：液體物性；溫度差；操作壓力；加熱面狀況；設(shè)備結(jié)構(gòu)、加熱面形狀和材料性質(zhì)以及液體深度等。 4-15 同一液體，為什么沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比無(wú)相變化時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大？ 答：因?yàn)橄嘧儫岜纫后w的熱容大很多，所以沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比無(wú)相變化時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大。 4-16 換熱器中冷熱流體在變溫條件下操作時(shí)，為什么多采用逆流操作？在什么情況下可以采用并流操作？ 答：逆流時(shí)的平均溫度差最大，并流時(shí)的平均溫度差最小，其它流向的平均溫度差介于逆流和并流兩者之間，因此就傳熱推動(dòng)力而言，逆流優(yōu)于并流和其它流動(dòng)型式。當(dāng)換熱器的傳熱量Q 即總傳熱系數(shù)K一定時(shí)，采用逆流操作，所需的換熱器傳熱面積較小。 在某些生產(chǎn)工藝要求下，若對(duì)流體的溫度有所限制，如冷流體被加熱時(shí)不得超過(guò)某一溫度，或熱流體被冷卻時(shí)不得低于某一溫度，則宜采用并流操作。 4-17 換熱器在折流或錯(cuò)流操作時(shí)的平均溫差如何計(jì)算？ 答： ①根據(jù)冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度，算出純逆流條件下的對(duì)數(shù)平均溫度差 ； ②按下式計(jì)算因數(shù) R 和 P： ③根據(jù)R 和P 的值，從算圖中查出溫度差校正系數(shù) ； ④將純逆流條件下的對(duì)數(shù)平均溫度差乘以溫度差校正系數(shù) ，即得所求的 。 4-18 換熱器的總傳熱系數(shù)的大小，受哪些因素影響？怎樣才能有效地提高總傳熱系數(shù)？ 答：取決于流體的物性、傳熱過(guò)程的操作條件及換熱器的類型等； K值總是接近于α小的流體的對(duì)流傳熱系數(shù)值，關(guān)鍵在于提高α小一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)；減慢污垢形成速率或及時(shí)清除污垢。 4-19 在換熱器中，用飽和蒸汽在換熱管外冷凝發(fā)熱，加熱管內(nèi)流動(dòng)的空氣?？倐鳠嵯禂?shù)接近哪種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)？壁溫接近哪種流體的溫度？忽略污垢和管壁熱阻。要想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大哪個(gè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)？ 答：總傳熱系數(shù)接近空氣一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)；壁溫接近飽和蒸汽的溫度；要想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。 4-20 何謂透熱體、白體、黑體、灰體？ 答：能透過(guò)全部輻射能的物體，稱為透熱體；能全部反射輻射能的物體，稱為白體；能全部吸收輻射能的物體，稱為黑體或絕對(duì)黑體；能夠以相等的吸收率吸收所有波長(zhǎng)輻射能的物體，稱為灰體。 4-21 何謂黑度？影響固體表面黑度的主要因素有哪些？ 答：在同一溫度下，實(shí)際物體的輻射能力與黑體的輻射能力之比，定義為灰體的黑度。 影響固體表面黑度的主要因素有：物體的性質(zhì)、溫度及表面情況（如表面粗糙度及氧化程度）。 4-22 黑度大的灰體對(duì)投射來(lái)的熱輻射能的反射率是大還是小？他的輻射能力是大還是小？ 答：??；大 4-23 保溫瓶的夾層玻璃表面為什么鍍一層反射率很高的材料？夾層抽真空的目的是什么？ 答：減少熱輻射；降低熱傳導(dǎo)； 4-24 兩個(gè)灰體表面間的輻射傳熱速率與哪些因素有關(guān)？ 答：它們的吸收率和反射率，形狀和大小以及相互間的位置和距離等因素。 4-25 常用的強(qiáng)化或削弱物體之間輻射傳熱的輻射有哪兩種？ 答：改變物體表面的黑度；采用遮熱板。 4-26 兩物體的溫度分別是200℃及100℃，若將溫度各提高300℃，維持其溫差不變，其輻射傳熱的熱流量是否變化？ 答：增大 4-27 有的列管式換熱器為什么做成多管程的？ 答：可以增大管程流速，提高對(duì)流換熱系數(shù)。 4-28 下列流體在列管換熱器中宜走管程還是殼程？ 答：（1）腐蝕性流體宜走管程，避免同時(shí)腐蝕管程和殼程 （2）高壓流體宜走管程，避免制造較厚的殼體 （3）飽和水蒸氣冷凝放熱宜走殼程，以利于排出冷凝液 (4) 溫度不太高，需要冷卻的流體宜走殼程，有利于散熱 （5）需要提高流速的無(wú)相變流體宜走管程 4-29 換熱器的強(qiáng)化傳熱中，最有效的途徑是增大總傳熱系數(shù)K，如何增大K值？ 答：根據(jù)公式可以采取如下措施： （1） 提過(guò)對(duì)流換熱系數(shù)，尤其是提高較小一層的對(duì)流換熱系數(shù) （2） 降低污垢熱阻，及時(shí)清洗換熱器， （3） 降低熱傳導(dǎo)熱阻，選擇導(dǎo)熱率大的材料，降低換熱壁的厚度。 第五章 吸收 5-1 選擇吸收劑時(shí)，應(yīng)從哪幾個(gè)方面考慮？ 答：(1) 溶解度 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少。 (2) 選擇性 吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)組分有較大的溶解度，而對(duì)混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。 (3) 揮發(fā)度 在吸收過(guò)程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。故在操作溫度下，吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小，以減少吸收劑的損失量。 (4) 粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。 (5) 其它 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 5-2 對(duì)于物理吸附，在一定溫度下，如何判斷氣體在水中的溶解的難與易？ 答：溶液濃度相同時(shí)，難溶氣體在溶液上方的平衡分壓大。 5-3 亨利定律中的E、H、m三者與溫度、壓力有什么關(guān)系？ 答：由；； 可得 5-4 氣液相平衡關(guān)系中，（1）若溫度升高，亨利常數(shù)將如何變化？（2）在一定溫度下，氣相總壓升高，相平衡常數(shù)m如何變化？若氣相組成y為一定值，總壓升高，液相x將如何變化？ 答：（1）溫度升高，亨利常數(shù)增加 （2）總壓增加，m減小；x增加 5-5 若溶質(zhì)分壓為p的氣體混合物與溶質(zhì)濃度為c的溶液接觸，如何判斷溶質(zhì)是從氣相向液向傳遞還是從液向向氣相傳遞？ 答：根據(jù)公式與的關(guān)系來(lái)判斷，如果>，從氣相向液相傳遞 5-6 氣體分子擴(kuò)散系數(shù)與溫度、壓力有何關(guān)系？液體分子擴(kuò)散系數(shù)與溫度、粘度有何關(guān)系？ 答：氣體分子擴(kuò)散系數(shù)與溫度的1.5次方成正比，總壓力成反比；液體的擴(kuò)散系數(shù)與溫度成正比，與粘度成反比。 5-7 何謂對(duì)流傳質(zhì)的有效膜理論？如何根據(jù)有效膜理論寫出傳質(zhì)速率方程式？ 答：?jiǎn)蜗鄬?duì)流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力全部集中在一層虛擬的膜層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴(kuò)散。有效膜厚zG由層流內(nèi)層濃度梯度線延長(zhǎng)線與流體主體濃度線相交于一點(diǎn)E，則厚度zG為E到相界面的垂直距離。 5-8 何謂兩相間傳質(zhì)的雙膜理論？其基本論點(diǎn)是什么？ 答：（1）氣液兩相存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)存在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，A以分子擴(kuò)散方式通過(guò)氣膜和液膜。（2）相界面處兩相達(dá)平衡，無(wú)擴(kuò)散阻力。（3）有效膜以外主體中，充分湍動(dòng)，溶質(zhì)主要以渦流擴(kuò)散的形式傳質(zhì)。 5-9 在穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)過(guò)程中，若氣液相平衡關(guān)系符合亨利定律，如何應(yīng)用雙膜理論推導(dǎo)出總傳質(zhì)速率方程式？氣相總傳質(zhì)系數(shù)KY（或液相總傳質(zhì)系數(shù)KX）與氣膜傳質(zhì)系數(shù)ky及液膜傳質(zhì)系數(shù)kx有何關(guān)系？ 答：氣相傳質(zhì)速率方程， 5-10在氣液兩相傳質(zhì)過(guò)程，什么情況下屬于氣膜阻力控制，什么情況下屬于液膜阻力控制？ 答：當(dāng)時(shí)屬于氣膜阻力控制；當(dāng)時(shí)屬于液膜阻力控制 5-11 在逆流操作的吸收塔中，當(dāng)進(jìn)塔氣體組成Y1及進(jìn)塔液體組成X2已定，最小液氣比與溶質(zhì)的吸收率有何關(guān)系？ 答：由可知，與吸收率成正比。 5-12 傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力有何關(guān)系?傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)阻力有何關(guān)系? 答：傳質(zhì)推動(dòng)力越小，則意味著過(guò)程的難度越大，此時(shí)所需的傳質(zhì)單元數(shù)也就越大。 傳質(zhì)阻力越大，填料層有效比表面越小，則每個(gè)傳質(zhì)單元所相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨染驮酱蟆? 5-13 氣相傳質(zhì)單元高度與氣相總壓力p有何關(guān)系?液相傳質(zhì)單元高度與液相總濃度c有何關(guān)系? 答： 5-14 吸收因數(shù)的大小對(duì)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)有何影響？如何說(shuō)明其原因？ 5-15 吸收率對(duì)有何影響？ 5-16 在一定的條件下，若L、G、溫度t、總壓p、吸收劑進(jìn)口組成X1等改變，對(duì)混合氣的出口組成Y2有何影響？ 答： 第六章 蒸餾 6-1 何謂拉烏爾定律？ 答：溶液中溶劑A的蒸汽分壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c其液相組成的乘積。 6-2 何謂理想溶液？ 答：在全部范圍內(nèi)符合拉烏爾定律的溶液 6-3 在一定總壓p下，理想溶液的氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，液相組成x與平衡溫度的關(guān)系式如何表示？氣相組成y與平衡溫度的關(guān)系式如何表示？ 答：； 6-4何為泡點(diǎn)、露點(diǎn)？對(duì)于一定的壓力與組成，二者大小關(guān)系如何？ 答：冷液恒壓加熱，溶液開始沸騰起泡的溫度稱為泡點(diǎn)；過(guò)熱蒸汽恒壓冷卻，開始冷凝而析出像露珠似的液滴對(duì)應(yīng)的溫度稱為露點(diǎn)。露點(diǎn)高于泡點(diǎn)。 6-5 雙組分理想溶液的氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，若已知平衡溫度t與液相組成x，如何計(jì)算氣相組成y？反之，若已知總壓p與氣相組成y，如何計(jì)算平衡溫度t與液相組成x？ 答：； 6-6 雙組分理想溶液的相對(duì)揮發(fā)度如何計(jì)算？與什么因素有關(guān)？的大小對(duì)兩組分的分離有何影響？ 答：；與組分種類、系統(tǒng)總壓有關(guān)；數(shù)值越大，兩組分就越容易分離。 6-7 如何應(yīng)用平均相對(duì)揮發(fā)度表示平衡條件下的液相組成x與氣相組成y之間的關(guān)系？ 答：， 6-8 在一定的總壓p下，雙組分理想溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度是如何計(jì)算的？ 答：取最低溫度的值與最高溫度的值之幾何平均值。 6-9 相對(duì)揮發(fā)度=1時(shí)，用普通精餾是否能分離混合物？ 答：不能 6-10 何謂非理想溶液？在什么條件下出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn)或最高恒沸點(diǎn)？ 答：各組分的蒸氣壓不服從拉烏爾定律； 當(dāng)組分蒸氣壓對(duì)拉烏爾定律有最大正偏差時(shí)，出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn)。 6-11 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾有何不同？ 答：簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程為不穩(wěn)定過(guò)程。平衡蒸餾為穩(wěn)定連續(xù)過(guò)程，生產(chǎn)能力大。 6-12 精餾塔的塔頂液相回流及塔底的氣相回流對(duì)溶液的精餾起什么作用？ 答：提供系統(tǒng)所需的熱量和冷量；改變產(chǎn)品的組分濃度。 6-13 在板式精餾塔的塔板上，氣液兩相是怎樣進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的？ 答：在板式精餾塔的塔板上，從上面板下來(lái)的液體與從下面板上來(lái)的氣體在該板上接觸，氣相溫度高于液相溫度，氣相發(fā)生部分冷凝，把熱量傳遞給液相，使液相部分氣化。難揮發(fā)組分B從氣相向液相傳遞。 6-14 何謂理論板？實(shí)際塔板上汽液兩相傳質(zhì)情況與理論板有何不同？ 答：使氣液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)的塔板稱為一塊理論板。實(shí)際塔板的分離程度要比理論板小。 6-15 精餾塔一般有精餾段與提餾段，他們的作用有什么不同？ 答：精餾段得到含輕組分較多的產(chǎn)品，提餾段得到含重組分較多的產(chǎn)品。 6-16 上下相鄰兩層塔板的溫度、液相組成與氣相組成有何不同？ 答：上板的溫度低于下面板；液相和氣相組成高于下面板。 6-17 精餾塔中氣相組成、液相組成及溫度沿塔高是如何變化的？ 答：精餾塔中氣相組成、液相組成下降；溫度升高。 6-18 ，，這3個(gè)物料衡算式中，各流量的摩爾比與各組成的差值之比有什么規(guī)律？如何記憶？ 答：等于另外兩個(gè)物料組成濃度差之比。 6-19 當(dāng)進(jìn)料流量F及組成一定時(shí)，若餾出液流量D增多而釜液流量W減少時(shí)，餾出液的組成及釜液的組成將如何變化？ 答：由可知，增加，減少。 6-20 當(dāng)一定時(shí)，若增大，將如何變化？及將如何變化？ 答：由可知，增加，增加。 6-21 何謂恒摩爾流量的假設(shè)？其成立的條件是什么？在精餾塔計(jì)算中有何意義？ 答：（1）恒摩爾汽流恒摩爾汽流是指在精餾塔內(nèi)，從精餾段或提餾段每層塔板上升的汽相摩爾流量各自相等，但兩段上升的汽相摩爾流量不一定相等。 即精餾段 提餾段 （2）恒摩爾液流恒摩爾液流是指在精餾塔內(nèi)，從精餾段或提餾段每層塔板下降的液相摩爾流量分別相等，但兩段下降的液相摩爾流量不一定相等。 即精餾段 提餾段 6-22 精餾塔的進(jìn)料狀態(tài)有幾種？他們對(duì)精餾段及提餾段的下降液體流量及上升蒸汽流量有什么影響？ 答：有五種：冷液進(jìn)料；飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料；汽液混合物進(jìn)料；飽和蒸汽（露點(diǎn)）進(jìn)料；過(guò)熱蒸汽進(jìn)料。 6-23 何謂進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)？不同的進(jìn)料熱狀態(tài)的q值有何不同？如何計(jì)算？ 答：?jiǎn)挝贿M(jìn)料流量所引起的提餾段與精餾段下降液體流量之差值。 冷液進(jìn)料 　　　　　　　　　　　 飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料　　　　　　q=1 汽液混合物進(jìn)料　　　　　　　　 飽和蒸汽（露點(diǎn)）進(jìn)料　　　　　　q =0 過(guò)熱蒸汽進(jìn)料　　　　　　　　　　q <0 6-24 若已知q值，如何從精餾段下降液體流量L計(jì)算提餾段下降液體流量L’？又如何從精餾段上升蒸汽流量V計(jì)算提餾段下降蒸汽流量V’？ 答：； 6-25 操作線是表示哪一層塔板的氣相組成與哪一層塔板的液相組成之間的關(guān)系？操作線為直線的條件是什么？ 答：相鄰兩層塔板之間的上升蒸汽組成與下降液體組成之間的關(guān)系。 6-26何謂塔頂液相回流比？何謂塔釜?dú)庀嗷亓鞅?？他們的大小有什么?lián)系？用什么關(guān)系式相互換算？ 答：， 6-27 精餾段操作線與提餾段操作線的斜率分別是用什么表示的，是大于1還是小于1，為什么？ 6-28 對(duì)正在操作的精餾塔，增大精餾段的液氣比對(duì)餾出液的組成有何影響？增大提餾段的氣液比對(duì)釜液的組成有何影響？如何增大精餾段的液氣比及提餾段的氣液比？ 答：增大精餾段的液氣比對(duì)餾出液的組成增加；增大提餾段的氣液比對(duì)釜液的組成降低； 增大冷凝器和加熱器的熱負(fù)荷。 6-29對(duì)正在操作的精餾塔，增大塔頂液相回流比對(duì)餾出液的組成有何影響？增大塔釜?dú)庀嗷亓鞅葘?duì)釜液的組成有何影響？怎樣操作才能增大塔頂液相回流比及塔釜?dú)庀嗷亓鞅龋? 答：增大塔頂液相回流比，餾出液組成增加；增大塔釜?dú)庀嗷亓鞅葘?duì)釜液的組成降低；增大冷凝器和加熱器的熱負(fù)荷。 6-30 何謂q線方程？5種進(jìn)料熱狀態(tài)下，q線在y-x圖上的方位如何表示？ 答： 6-31 如何在y-x圖上繪制精餾段操作線及提餾段操作線？需要已知哪些必要的數(shù)據(jù)？ 答：將精餾段操作線方程與對(duì)角線方程 聯(lián)解，可得出精餾段操作線與對(duì)角線的交點(diǎn)a（ 、 ）；再根據(jù)已知的 和 ，求出精餾段操作線在 軸的截距 ，依此值在 軸上標(biāo)出點(diǎn) ，直線 即為精餾段操作線。 6-32 如何用圖解法計(jì)算理論板數(shù)，如何確定進(jìn)料板位置？ 答：用圖解法求理論板層數(shù)時(shí)，需先在x–y圖上作出精餾段和提餾段的操作線。自對(duì)角線上的點(diǎn)開始，在精餾段操作線與平衡線之間作由水平線和鉛垂線構(gòu)成的階梯。當(dāng)階梯跨過(guò)兩操作線的交點(diǎn)d時(shí)，改在提餾段操作線與平衡線之間繪階梯，直至階梯的垂線達(dá)到或跨過(guò)點(diǎn)為止。 最優(yōu)進(jìn)料位置：塔內(nèi)汽相或液相組成與進(jìn)料組成相等或相近的塔板?？缭絻刹僮骶€交點(diǎn)的梯級(jí)，NT最少。 6-33 如何用逐板法計(jì)算理論板數(shù)，如何確定進(jìn)料板位置？ 答：精餾段：y1=xD 6-34 在進(jìn)料流量F與進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q為一定值條件下，若餾出液流量D一定，而增大塔頂液相回流比R，塔內(nèi)汽液兩相循環(huán)量如何變化？冷凝器熱負(fù)荷及蒸餾釜的熱負(fù)荷將如何變化？與如何計(jì)算？ 答：R’、V、V’、L、L’都增加；冷凝器熱負(fù)荷及蒸餾釜的熱負(fù)荷將增加；， 6-35當(dāng)餾出液及釜液的流量與組成為一定值，若塔頂液相回流比R一定時(shí)，進(jìn)入塔內(nèi)的熱量與蒸餾釜的熱負(fù)荷之和為一定值。在這種條件下，是進(jìn)料預(yù)熱好，還是增大蒸餾釜的熱負(fù)荷好呢？ 答：進(jìn)料預(yù)熱好。 6-36當(dāng)蒸餾釜的熱負(fù)荷為一定值，若進(jìn)料帶入塔內(nèi)的熱量增多，則塔頂液相回流比R將如何變化？冷凝器熱負(fù)荷將如何變化 答：液相回流比R增加，冷凝器熱負(fù)荷增加 6-37 在、、一定的條件下，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q值一定時(shí)，若塔頂液相回流比R增大，對(duì)一定分離要求所需理論板數(shù)將如何變化？對(duì)一定理論板數(shù)的精餾塔，若R增大，對(duì)餾出液的組成和釜液的組成有何影響？ 答： ，餾出液組成增加，釜液組成減少。 6-38 在、、一定的條件下，塔頂液相回流比R值一定時(shí)，若進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q增大，操作線的位置如何變化？對(duì)一定分離要求所需理論板數(shù)將如何變化？若R值一定，對(duì)于有一定理論板數(shù)的精餾塔，若q增大，產(chǎn)品的純度將如何變化？ 答： 6-39 在、、一定的條件下，當(dāng)塔釜?dú)庀嗷亓鞅萊’值一定時(shí)，若進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q減小，操作線的位置如何變化？對(duì)一定分離要求所需理論板數(shù)將如何變化？對(duì)于有一定理論板數(shù)的精餾塔，R’值一定，若q減小，產(chǎn)品的純度將如何變化？ 答： 6-40 何謂全回流？在什么情況下應(yīng)用全回流操作？ 答：若上升至塔頂?shù)恼羝?jīng)全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔內(nèi)，該回流方式稱為全回流；開工、實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)備異?；蛘{(diào)試時(shí)，便于控制。 6-41 何謂最小理論板數(shù)？如何計(jì)算？有何應(yīng)用？ 答：回流比愈大，完成一定的分離任務(wù)所需的理論板層數(shù)愈少。當(dāng)回流比為無(wú)限大，兩操作線與對(duì)角線重合，此時(shí)，操作線距平衡線最遠(yuǎn)，汽液兩相間的傳質(zhì)推動(dòng)力最大，因此所需的理論板層數(shù)最少，以N min表示。 6-42 什么是最小回流比？如何計(jì)算？ 答：對(duì)于某一物系，在一定的分離任務(wù)下，所需理論板為無(wú)窮多時(shí)所對(duì)應(yīng)的回流比。 6-43 適宜回流比的選取，應(yīng)考慮哪些因素？適宜回流比R通常為最小回流比Rmin的多少倍？ 答：對(duì)操作費(fèi)用的影響，對(duì)設(shè)備費(fèi)用的影響 1.1-2倍 6-44 精餾塔的操作計(jì)算與設(shè)計(jì)計(jì)算在已知條件和所需計(jì)算的項(xiàng)目有何不同？ 6-45 精餾塔操作計(jì)算中，若已知進(jìn)料組成，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q值，塔頂液相回流比R，總理論板數(shù)及進(jìn)料板位置，要求計(jì)算出餾出液組成與釜液組成時(shí)，如何逐板法進(jìn)行計(jì)算？ 6-46 間歇精餾主要有哪兩種操作方式？一般在什么情況下用間歇精餾？ 答：一是用不斷加大回流比來(lái)保持餾出液組成恒定；二是回流比保持恒定，餾出液組成逐漸減小。 精餾的原料液是由分批生產(chǎn)得到的，這時(shí)分離過(guò)程也要分批進(jìn)行；在實(shí)驗(yàn)室或科研室的精餾操作一般處理量較少，且原料的品種、組成及分離程度經(jīng)常變化，采用間歇精餾更為靈活方便；多組分混合液的初步分離，要求獲得不同餾分（組成范圍）的產(chǎn)品，這時(shí)也可采用間歇精餾。 6-47 何謂恒沸精餾？何謂萃取精餾？通常在什么情況下采用恒沸精餾或萃取精餾？ 答：若在兩組分恒沸液中加入第三組分（稱為夾帶劑），該組分能與原料液中的一個(gè)或兩個(gè)組分形成新的恒沸液，從而使原料液能用普通精餾方法予以分離，這種精餾操作稱為恒沸精餾。恒沸精餾可分離具有最低恒沸點(diǎn)的溶液、具有最高恒沸點(diǎn)的溶液以及揮發(fā)度相近的物系。 萃取精餾和恒沸精餾相似，也是向原料液中加入第三部分（稱為萃取劑或溶劑），以改變?cè)薪M分間的相對(duì)揮發(fā)度而達(dá)到分離要求的特殊精餾方法。但不同的是要求萃取劑的沸點(diǎn)較原料液中各組分的沸點(diǎn)高得多，且不與組分形成恒沸液，容易回收。 6-48 篩板塔上的汽液兩相接觸狀態(tài)主要有哪兩種？他們是在什么條件下形成的？ 答：噴射和泡沫接觸狀態(tài) 6-49 雙組分溶液中的易揮發(fā)組分的表面張力分別為，當(dāng)時(shí)，是指泡沫狀態(tài)下操作，塔板效率高；還是在噴射狀態(tài)操作塔板效率高？ 答：噴射狀態(tài)下塔板效率高。