化工原理实验习题答案

1、填料吸收实验思考题

(1)本实验中,为什么塔底要有液封?液封高度如何计算?

答:保证塔内液面,防止气体漏出,保持塔内压力.0.1 设置液封装置时,必须正确地确定液封所需高度,才能达到液封的目的。

U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)X10.2/Y一h-

式中

H.,- — 最小液封高度,m;

P1,— 系统内压力;

P2— 受液槽内压力;

Y— 液体相对密度;

h-— 管道压力降(液体回流道塔内的管线)

一般情况下,管道压力降(h-)值较小,可忽略不计,因此可简化为

H=(P1一P2)X10.2/Y

为保证液封效果,液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。

(2)测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义?

答:是确定最适宜操作气速的依据

(3)测定Kxa 有什么工程意义?

答:传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容,是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一

(4)为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制?

答:易溶气体的吸收过程是气膜控制,如HCl,NH3,吸收时的阻力主要在气相,反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了,应该属于液膜控制

(5)当气体温度和液体温度不同时,应用什么温度计算亨利系数? 答:液体温度。因为是液膜控制,液体影响比较大。

2对流给热系数测定

1. 答:冷流体和蒸汽是并流时,传热温度差小于逆流时传热温度差,在相同进出口温度下,逆流传热效果大于并流传热效果。

2.答:不凝性气体会减少制冷剂的循环量,使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内,致使实际冷凝面积减小,冷凝负荷增大,冷凝压力升高,从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高,还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入,和空气的质量。

3.答:冷凝水不及时排走,附着在管外壁上,增加了热阻,降低传热速率。

在外管最低处设置排水口,及时排走冷凝水。

4.答:靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。

5. 答:基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4,当蒸汽压强增加时,r 和△t均增加,其它参数不变,故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大,所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。

3、离心泵特性曲线测定

1、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。

2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气,导致泵空转而不能排水;泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的。

3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水,用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压,使叶轮氧化,腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置,很好用的。

4、当泵不被损坏时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。

5、不合理,安装阀门会增大摩擦阻力,影响流量的准确性

6、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:密度增大N增大,又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。

4、流体流动阻力的测定

1、是的,因为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、在流动测定中气体在管路中,对流动的压力测量产生偏差,在实验中一定要排出气体,让流体在管路中流动,这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。

3、可以用于牛顿流体的类比,牛顿流体的本构关系一致。应该是类似平行的曲线,但雷诺数本身并不是十分准确,建议取中间段曲线,不要用两边端数据。

4、一次改变一个变量,是可以关联出曲线的,一次改变多个变量时不可以的

5、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差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响.

5、液液萃取实验

1、水相是重相,是连续相

2、

3、轻相从塔底进入,作为分散相向上流动,经塔顶分离段分离后由塔顶流出;重相由塔顶进入,作为连续相向下流动至塔底经π形管流出。轻、重两相在塔内呈逆向环流状态。

4、

6、恒压过滤常数测定实验

1、是适用、用此模型能很好的描述这个过程且误差小

2、答:恒压过滤公式:q2+2qqe=Kτ (4-46)

当操作压强增加一倍,其K值也增加1倍。得到同样的滤液量,其过滤时间缩短了1半

3、压力、滤饼结构、悬浮液中颗粒的聚集状态、滤饼厚度增长

4、滤浆浓度越大,过滤常数K值越小。操作压强越大,过滤常数K值越大。

5、过滤之初,液体浑浊。悬浮液中部分固体颗粒的粒径可能会小于介质孔道的孔径,但颗粒会在孔道内很快发生“架桥”现象,开始形成滤饼层,滤液由浑浊变为清澈。

7、洞道干燥实验思考题

(1)毛毡含水是什么性质的水分?

答:结合水与物料结合能力很强的水分,存在于如细胞壁中、微孔

中,不易除去。

说明:这种结合能力包括:化学力和物理化学力等强结合力。

非结合水结合力较弱,包括机械附着于固体表面的水分,这种水分

容易由干燥操作去。

(2)实验过程中干、湿球温度计是否变化?为什么?

答:是变化的,当空气越干燥时,水分蒸发的越快,吸热越多,湿球温度计的示数越低,两支温度计的示数差别越大。如果空气的湿度越大,水分蒸发的越慢,两支温度计的示数差别越小。

(3)恒定干燥条件是指什么?

答: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。

(4)如何判断实验已经结束?

答:待毛毡质量稳定时,即为实验终了时

8、筛板精馏实验

1、测量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?

答:全回流:塔顶,塔底取样,用折光仪测得其组成。塔釜取样

部分回流:各板取样,用折光仪测得其组成。对其塔顶取样

EMVynyn1

*ynyn1 2、

3、查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值?

答:水和乙醇的最低恒沸温度。

4、若测得单板效率超过100%,做何解释?

答:在精馏操作中,液体沿精馏塔板面流动时,易挥发组分浓度逐渐降低,对n板而言,其上液相组成由Xn-1的高浓度降为Xn的低浓度,尤其塔板直径较

大、液体流径较长时,液体在板上的浓度差异更加明显,这就使得穿过板上液层而上升的气相有机会与浓度高于Xn的液体相接触,从而得到较大程度的增浓。Yn为离开第n板上各处液面的气相平均浓度,而yn*是与离开第n板的最终液相浓度Xn成平衡的气相浓度,yn有可能大于yn*,致使yn—yn+1,此时,单板效率

EMV就超过100%

5、这次实验,总的来说,做的不是很顺利。刚开始时不知道如何下手,整个团队都在那摸索,所以费时较多。到后来,因为有一台阿贝折射仪不能使用,

故而又要等着其他同学测完。但最后,得到的结果中,我们组的数据要优于其他组的,这让我们由衷的感到欣慰。觉得自己付出了还是有收获的。在这此实验中,刚开始对实际塔板数不会数,经过同学的指点才了解,原来那精馏塔柱的玻璃段的上下两层就是两块板。关于这次实验的数据处理,对我来说有点小难度,以后要多加复习这一章的内容才行。

误差分析

以下原因可能造成本次实验的结果不够理想:

① 读取数据的任意性;

② 回流尚不稳定;

③ 实验器材等本身存在的系统误差等;

实验时未等精馏完全即取液,未等液体冷却至室温即称量等都将造成一定误差。

安徽大学 高分子材料与工程

1、填料吸收实验思考题

(1)本实验中,为什么塔底要有液封?液封高度如何计算?

答:保证塔内液面,防止气体漏出,保持塔内压力.0.1 设置液封装置时,必须正确地确定液封所需高度,才能达到液封的目的。

U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)X10.2/Y一h-

式中

H.,- — 最小液封高度,m;

P1,— 系统内压力;

P2— 受液槽内压力;

Y— 液体相对密度;

h-— 管道压力降(液体回流道塔内的管线)

一般情况下,管道压力降(h-)值较小,可忽略不计,因此可简化为

H=(P1一P2)X10.2/Y

为保证液封效果,液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。

(2)测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义?

答:是确定最适宜操作气速的依据

(3)测定Kxa 有什么工程意义?

答:传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容,是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一

(4)为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制?

答:易溶气体的吸收过程是气膜控制,如HCl,NH3,吸收时的阻力主要在气相,反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了,应该属于液膜控制

(5)当气体温度和液体温度不同时,应用什么温度计算亨利系数? 答:液体温度。因为是液膜控制,液体影响比较大。

2对流给热系数测定

1. 答:冷流体和蒸汽是并流时,传热温度差小于逆流时传热温度差,在相同进出口温度下,逆流传热效果大于并流传热效果。

2.答:不凝性气体会减少制冷剂的循环量,使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内,致使实际冷凝面积减小,冷凝负荷增大,冷凝压力升高,从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高,还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入,和空气的质量。

3.答:冷凝水不及时排走,附着在管外壁上,增加了热阻,降低传热速率。

在外管最低处设置排水口,及时排走冷凝水。

4.答:靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。

5. 答:基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4,当蒸汽压强增加时,r 和△t均增加,其它参数不变,故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大,所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。

3、离心泵特性曲线测定

1、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。

2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气,导致泵空转而不能排水;泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的。

3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水,用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压,使叶轮氧化,腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置,很好用的。

4、当泵不被损坏时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。

5、不合理,安装阀门会增大摩擦阻力,影响流量的准确性

6、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:密度增大N增大,又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。

4、流体流动阻力的测定

1、是的,因为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、在流动测定中气体在管路中,对流动的压力测量产生偏差,在实验中一定要排出气体,让流体在管路中流动,这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。

3、可以用于牛顿流体的类比,牛顿流体的本构关系一致。应该是类似平行的曲线,但雷诺数本身并不是十分准确,建议取中间段曲线,不要用两边端数据。

4、一次改变一个变量,是可以关联出曲线的,一次改变多个变量时不可以的

5、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差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响.

5、液液萃取实验

1、水相是重相,是连续相

2、

3、轻相从塔底进入,作为分散相向上流动,经塔顶分离段分离后由塔顶流出;重相由塔顶进入,作为连续相向下流动至塔底经π形管流出。轻、重两相在塔内呈逆向环流状态。

4、

6、恒压过滤常数测定实验

1、是适用、用此模型能很好的描述这个过程且误差小

2、答:恒压过滤公式:q2+2qqe=Kτ (4-46)

当操作压强增加一倍,其K值也增加1倍。得到同样的滤液量,其过滤时间缩短了1半

3、压力、滤饼结构、悬浮液中颗粒的聚集状态、滤饼厚度增长

4、滤浆浓度越大,过滤常数K值越小。操作压强越大,过滤常数K值越大。

5、过滤之初,液体浑浊。悬浮液中部分固体颗粒的粒径可能会小于介质孔道的孔径,但颗粒会在孔道内很快发生“架桥”现象,开始形成滤饼层,滤液由浑浊变为清澈。

7、洞道干燥实验思考题

(1)毛毡含水是什么性质的水分?

答:结合水与物料结合能力很强的水分,存在于如细胞壁中、微孔

中,不易除去。

说明:这种结合能力包括:化学力和物理化学力等强结合力。

非结合水结合力较弱,包括机械附着于固体表面的水分,这种水分

容易由干燥操作去。

(2)实验过程中干、湿球温度计是否变化?为什么?

答:是变化的,当空气越干燥时,水分蒸发的越快,吸热越多,湿球温度计的示数越低,两支温度计的示数差别越大。如果空气的湿度越大,水分蒸发的越慢,两支温度计的示数差别越小。

(3)恒定干燥条件是指什么?

答: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。

(4)如何判断实验已经结束?

答:待毛毡质量稳定时,即为实验终了时

8、筛板精馏实验

1、测量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?

答:全回流:塔顶,塔底取样,用折光仪测得其组成。塔釜取样

部分回流:各板取样,用折光仪测得其组成。对其塔顶取样

EMVynyn1

*ynyn1 2、

3、查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值?

答:水和乙醇的最低恒沸温度。

4、若测得单板效率超过100%,做何解释?

答:在精馏操作中,液体沿精馏塔板面流动时,易挥发组分浓度逐渐降低,对n板而言,其上液相组成由Xn-1的高浓度降为Xn的低浓度,尤其塔板直径较

大、液体流径较长时,液体在板上的浓度差异更加明显,这就使得穿过板上液层而上升的气相有机会与浓度高于Xn的液体相接触,从而得到较大程度的增浓。Yn为离开第n板上各处液面的气相平均浓度,而yn*是与离开第n板的最终液相浓度Xn成平衡的气相浓度,yn有可能大于yn*,致使yn—yn+1,此时,单板效率

EMV就超过100%

5、这次实验,总的来说,做的不是很顺利。刚开始时不知道如何下手,整个团队都在那摸索,所以费时较多。到后来,因为有一台阿贝折射仪不能使用,

故而又要等着其他同学测完。但最后,得到的结果中,我们组的数据要优于其他组的,这让我们由衷的感到欣慰。觉得自己付出了还是有收获的。在这此实验中,刚开始对实际塔板数不会数,经过同学的指点才了解,原来那精馏塔柱的玻璃段的上下两层就是两块板。关于这次实验的数据处理,对我来说有点小难度,以后要多加复习这一章的内容才行。

误差分析

以下原因可能造成本次实验的结果不够理想:

① 读取数据的任意性;

② 回流尚不稳定;

③ 实验器材等本身存在的系统误差等;

实验时未等精馏完全即取液,未等液体冷却至室温即称量等都将造成一定误差。

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