化工原理思考题及答案2

2024年2月21日发(作者：屎壳郎学名)

第一章流体流动

1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?

连续性假设: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。质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。

2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?

拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态;欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。

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?

粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。

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。

4、静压强有什么特性?

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作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的;

8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?

均匀分布指速度分布大小均匀;均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。

9、伯努利方程的应用条件有哪些?

重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

12、层流与湍流的本质区别是什么?

区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

13、雷诺数的物理意义是什么?

物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。

14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?

应用条件:不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?

当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。

16、非圆形管的水力当量直径是如何定义的?能否按计算流量?

17、在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?

因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。

第二章流体输送机械

1、什么是液体输送机械的压头或扬程,

流体输送机械向单位重量流体所提供的能量

2、离心泵的压头受哪些因素影响,

与流量，转速，叶片形状及直径大小有关

3、后弯叶片有什么优点,有什么缺点,

优点:后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失

小，泵的效率高

缺点:产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大

4、何谓“气缚”现象,产生此现象的原因是什么,如何防止气缚,

因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象

原因是:离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。

措施:灌泵，排气

5、影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些,

离心泵的特性曲线指He~qv，η~qv，Pa~qv。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘

度，转速，叶轮形状及直径大小

6、离心泵的工作点是如何确定的,有哪些调节流量的方法,

离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的

调节出口阀，改变泵的转速

9、何谓泵的汽蚀,如何避免汽蚀,

泵的气蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)气化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象

规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量;通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度

10、什么是正位移特性,

流量由泵决定，与管路特性无关

12、为什么离心泵启动前应关闭出口阀，而漩涡泵启动前应打开出口阀,

这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率符合最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小;而漩涡泵在大流量时功率负荷最小，所以启动时要开启出口阀，使电机负荷最小

13、通风机的全压，动风压各有什么含义,为什么离心泵的H与ρ无关，而风机的全压pT与ρ有关,

通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。

因单位不同，压头为m，全风压为N/m，按P=ρgh可知h与ρ无关时，P与ρ成正比

14、某离心通风机用于锅炉通风，通风机放在炉子前与放在炉子后比较，在实际通风的质量流量，电机所需功率上有何不同,为什么,

风机在前，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大

风机在后，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小

第四章流体通过颗粒层的流动(过滤)

1、颗粒群的平均直径以何为基准,为什么,

颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准

因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力主要与颗粒表面积的大小有关

2、数学模型法的主要步骤有哪些,

(1)简化物理模型

(2)建立数学模型

(3)模型检验，试验定模型参数

3、过滤速率与哪些因素有关,

4、过滤常数有哪两个,各与哪些因素有关,什么条件下才为常数,

K与压差，悬浮液浓度，滤饼比阻，滤液粘度有关;与过滤介质阻力有关。qe

恒压下才为常数

7、加快过滤速率的途径有哪些,

改变滤饼结构，改变悬浮液中的颗粒聚集状态，动态过滤

第五章颗粒的沉降和流态化

1(曳力系数是如何定义的,它与哪些因素有关,

2、斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何,应用的前提是什么,颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计,

3、重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关,降尘室的高度是否影响气体处理量,

沉降室底面积和沉降速度

不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了

4、评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个,

分离效率，压降

5、为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的,锥底为何须有良好的密封,

低负荷时，没有足够的离心力锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起

第六章传热

1、传热过程有哪三种基本方式,

直接接触式，间壁式，蓄热式

2、传热按机理分为哪几种,

热传导，固体内部的热传导是由于相邻分子在碰撞时传递振动能的结果;在流体特别是气体中，除上述原因之外，连续而不规则的分子运动更是导致传导的重要原因。此外，热传导也可因物体内部自由电子的转移而发生对流，是流体流动载热与热传导联合作用的结果

热辐射，任何物体，只要其绝对温度不为零度，都会不停的以电磁波的形式向外界辐射能量，同时又不断吸收来自外界其他物体的辐射能。当向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时，该物体与外界产生热量的传递

3、物体的导热系数与哪些主要因素有关,

与物态，温度有关

14、若串联传热过程中存在某个控制步骤，其含义是什么,

该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤决定

15、传热基本方程中，推倒得出对数平均推动力的前提条件有哪些,

K，qc，qc沿程不变;管，壳程均为单程 m1p1m2p2

17、为什么一般情况下，逆流总是优于并流,并流适用于哪些情况,

tm逆流推动力大，载热体用量少

热敏物料加热，控制壁温以免过高

第八章气体吸收

1、吸收的目的和基本依据是什么?吸收的主要操作费用花费在哪?

吸收的目的是分离气体混合物。

基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。

操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。

2、选择吸收溶剂的主要依据是什么?什么是溶剂的选择性?

溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。

溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。

3、E,m,H三者各自与温度、总压有何关系?

m=E/P=HCM/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。

4、工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?

级式接触和微分接触。

5、扩散流JA,净物流N,主体流动NM,传递速率NA相互之间有什么联系和区别?

N=NM+JA+JB,NA=JA+NMCA/CM。

JA、JB浓度梯度引起;NM微压力差引起;NA溶质传递，考察所需。

6、漂流因子有什么含义?等分子反向扩散时有无漂流因子?为什么,

P/PBm表示了主体流动对传质的贡献。

无漂流因子。因为没有主体流动。

7、气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?

9、传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?

表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，

10、传质过程中，什么时侯气相阻力控制?什么时侯液相阻力控制?

mky<>kx时，液相阻力控制。

11、低浓度气体吸收有哪些特点?数学描述中为什么没有总物料的衡算式?

G、L为常量，等温过程，传质系数沿塔高不变。

12、吸收塔高度计算中，将NOG与HOG分开,有什么优点?

分离任务难易与设备效能高低相对分开，便于分析。

13、建立操作线方程的依据是什么?

塔段的物料衡算。

14、什么是返混?

返混是少量流体自身由下游返回至上游的现象。

15、何谓最小液气比?操作型计算中有无此类?

完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。无。

16、x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的?技术上的限制主要是指哪两个制约条件?

通常，x2max=y2/m，(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。

相平衡和物料衡算。

17、有哪几种NOG的计算方法?用对数平均推动力法和吸收因数法求NOG的条件各是什么?

对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。相平衡分别为直线和过原点直线。

18、HOG的物理含义是什么?常用吸收设备的HOG约为多少?

气体流经这一单元高度塔段的浓度变化等于该单元内的平均推动力。0、15,1、5m。

19、吸收剂的进塔条件有哪三个要素?操作中调节这三要素,分别对吸收结果有何影响?

t、x2、L。

t，x2，L均有利于吸收。

第九章精馏

1、蒸馏的目的是什么?蒸馏操作的基本依据是什么?

分离液体混合物。

液体中各组分挥发度的不同。

2、蒸馏的主要操作费用花费在何处?

加热和冷却的费用。

4、何谓泡点、露点?对于一定的组成和压力,两者大小关系如何?

泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度

露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。

对于一定的组成和压力，露点大于或等于泡点。

7、总压对相对挥发度有何影响?

8、为什么α=1时不能用普通精馏的方法分离混合物?

因为此时y=x，没有实现相对分离。

9、平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?

平衡蒸馏是连续操作且一级平衡;简单蒸馏是间歇操作且瞬时一级平衡。

10、为什么说回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必要条件?

唯其如此，才能实现汽液两相充分接触、传质，实现高纯度分离，否则，仅为一级平衡。

11、什么是理论板?默弗里板效率有什么含义?

离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。

经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。

12、恒摩尔流假设指什么?其成立的主要条件是什么?

在没有加料、出料的情况下，塔段内的汽相或液相摩尔流量各自不变。

组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不计。

13、q值的含义是什么?根据q的取值范围,有哪几种加料热状态?

一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比。它表明加料热状态。

五种:过热蒸汽，饱和蒸汽，汽液混和物，饱和液体，冷液。

14、建立操作线的依据是什么?操作线为直线的条件是什么?

塔段物料衡算。

液汽比为常数(恒摩尔流)。

15、用芬斯克方程所求出的N是什么条件下的理论板数?

全回流条件下，塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板数。

16、何谓最小回流比?挟点恒浓区的特征是什么?

达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比，是设计型计算特有的。

气液两相浓度在恒浓区几乎不变。

17、最适宜回流比的选取须考虑哪些因素?

设备费、操作费之和最小。

18、精馏过程能否在填料塔内进行?

能。

19、何谓灵敏板?

塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板。

20、间歇精馏与连续精馏相比有何特点?适用于什么场合?

操作灵活。

适用于小批量物料分离。

21、恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点是什么?

相同点:都加入第三组份改变相对挥发度;

区别:?前者生成新的最低恒沸物，加入组分塔从塔顶出;后者不形成新恒沸物，加入组分从塔底出。?操作方式前者可间隙，较方便。?前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热，消耗热量较少。

第十一章 液液萃取

1、萃取的目的是什么?原理是什么?

分离液液混合物。

各组分溶解度的不同。

3、萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些?

萃取中稀释剂B组分往往部分互溶，平衡线为曲线，使过程变得复杂;

萃取Δρ，σ较小，使不易分相，设备变得复杂。

4、什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离?

出现共沸，或α<1、06;?低浓度;?热敏性物料。

5、什么是临界混溶点?是否在溶解度曲线的最高点?

相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。不一定是。

6、分配系数等于1能否进行萃取分离操作?萃取液、萃余液各指什么?

能。萃取相、萃余相各自脱溶后为萃取液、萃余液。

7、何谓选择性系数?β=1意味着什么?β= 意味着什么?

β=(yA/yB)/(xA/xB)。

β=1不可用萃取方法分离。

β= 为B、S完全不互溶物系。

第十四章 固体干燥

4、通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何?什么时侯三者相等?

5、结合水与非结合水有什么区别?

平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水，超出部分为非结合水。

6、何谓平衡含水量、自由含水量?

指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，超出的那部分含水为自由含水量。

7、何谓临界含水量?它受哪些因素影响?

由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量。

物料本身性质、结构、分散程度、干燥介质(u、t、H)。

结构松、颗粒小、u?、t?、H?、都会使Xc?。

8、干燥速率对产品物料的性质会有什么影响?

干燥速率太大会引起物料表面结壳，收缩变形，开裂等等。

10、理想干燥过程有哪些假定条件?

预热段、升温段、热损失忽略不计;水分都在表面汽化段除去。

11、为提高干燥热效率可采取有哪些措施?

提高进口气温t1，降低出口气温t2，采用中间加热，废气再循环。