化工原理实验思考题

离心泵特性能曲线与串并联总特性曲线的测定

1、流体流经离心泵所获能量以何种方式存在：

1、动能2、位能3、静压能

2、开启离心泵有时候不出水，为什么？怎么办？

不能形成真空，发生气缚，打开所有开关，灌水排气。

3、试述离心泵并联线路及仪表作用。（对照装置）

4、试述离心泵并联线路及仪表作用。（对照装置）

5、离心泵并联时两泵相同的参数是什么？

扬程―出口压力

6、离心泵串联时两泵相同的参数是什么？

流量

7．为什么在启动时要关闭出口阀门？

离心泵在零载荷启动时功率最小，从而保护电机。

8．流量如何测得？

用体积法，见装置

9、阀门何方向为开启

逆时针

1、在进行测试系统排气时，是否应该关闭系统的出口的阀门？为什么？

在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，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。

2、如何检测测试系统内的空气已经被排除干净？

可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

5、用出口阀来调节流量的原理是什么？它有什么优缺点？

原理同“离心泵的流量为什么可以通过出口阀门的调节加以改变”。

它的优缺点：优点为调节流量快捷简便，且流量可连续变化，适合于化工连续生产的特点；缺点：当阀门关小时，因流动阻力加大，需要额外多消耗一部分能量，不经济。

6、正常工作的离心泵，在进口处设置阀门是否合理。为什么？

不合理，因为在离心泵启动前，若进口阀打开，泵内的流体会流回储液槽，启动离心泵后易发生气缚现象。

7、为什么在离心泵的进口管下安装底阀，安装底阀后，管路的阻力损失是否会加大？你可否能提出更好的方案？

离心泵的底阀是单向阀，可防止启动前灌入的液体从泵内流出，安装底阀后，管路的流动阻力将增大，可将离心泵安装在液面以下。

1、离心泵的启动过程：打开灌水阀和排气阀以灌水排气，关闭出口阀门并启动离心泵，调节出口阀门的开度即可控制流量

2.离心泵启动时,打不出水是什么原因?什么叫”气缚”?什么叫”气蚀”?如何避免这些现象的发生?

离心泵启动时,打不出水有如下原因：

（1）启动前没有灌水排气（2）排出管路阀门关闭（3）吸入管路阀门关闭

气缚：如果离心泵在启动前泵壳和吸入管道内未充满液体，即存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多，不能形成足够大的真空度，低位槽内液体不能被吸入泵内，这种现象叫气缚。可在启动离心泵前灌满被输送液体并排气以避免之。

气蚀：如果泵内真空度过高，被输送液体便会在叶轮中心处发生汽化，产生大量气泡，当气泡向周边运动时，由于压力增加而急剧凝结，产生局部真空，周围的液体以很高的流速冲向真空区域，产生非常大的冲击力，众多液滴犹如细小的高频水锤撞击叶片，这种现象叫气蚀。

避免方法：（1）安装高度小于允许安装高度（2）减小吸入管路的阻力。吸入管路应短而直，直径可稍大，减少不必要的管件（3）被输送液体的温度不能过高

4.什么是离心泵示性曲线中最高效率点?设计点?高效区?流量为零时,泵功率等于多少?

泵的功率先随着流量的增加而上升，达到一最大值，此最大值即为最高效率点。

最高效率点所对应的流量和压头即为设计点。效率高于最高效率点92%的区域称为高效区。

流量为零时，泵功率接近于零。

实验离心泵特性曲线的测定

3、离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关？

答：离心泵的特性曲线与管路无关。当离心

泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。4、离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值如何变化？为什么？

答：流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小。流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N一定是的N=电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率，而轴功率N又为：N=Ne/η=(ρQH)/(102η)，当N=恒量，Q与H之间关系为：Q↑H↓而H=ρ/gp而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

5、离心泵的流量可由泵的出口阀调节，为什么？

答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。

6、什么情况下会出现“汽蚀”现象？答：当泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“汽蚀”现象，7、离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理？为什么？

答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。

传热

1、在传热实验中，要提高数据的准确度，在实验操作中要注意哪些问题？

要注意的问题如下：

（1）、实验过程中应使蒸汽压力维持恒定。

（2）、流量的调节应从大到小，而且每次调节流量后应稳定5分钟后才开始读取数据。

（3）、在用电位差计测定温度时，每次读取数据应先调零。

（4）、在读取数据时，正确地使用有效数据的概念。

2、读取A’时，为什么不能取截距的真实值？

m由Nu=A’Re,可知要求A’和m应将其标绘在对数坐标中，可转化为logNu=logA’+mlogRe,当Re=1时，对数坐

44标中直线Nu-Re的截距(Nu)Re=1=A’,但在本实验中Re>>1,直线的原点为Re=1×10,由此求得的截距（Nu）Re=10＝A’,

A’应由下式求得：3、在用饱和水蒸汽加热空气的传热实验中，测得管壁面温度接近蒸汽温度，原因是。

A.蒸汽温度高B.换热管热阻小C.空气流量小D.蒸汽冷凝对流传热系数远大于空气对流传热系数4、换热器上疏水器的作用是排放冷凝液，截留蒸汽。当其发生阻塞，会导致

A.不凝性气体增多B.被加热流体的流量增大C.换热器的总传热系数减低D.冷流体出口温度上升1传热实验的启动和停机顺序是什么?

启动时，先开启鼓风机，通入空气，再将蒸汽通入套管换热器内。停机时，先关闭蒸汽进口阀停止通蒸汽，再切断鼓风机电源停止通空气。

2孔板流量计前的表压计有何作用?

其作用是测量流量计前空气的表压（mmHg），以用于空气密度、空气体积流量及总传热系数的计算

3排不凝性气体的意义和方法是什么?

不凝性气体的热导率很小，其存在相当于增加了一层热阻，使冷凝传热系数大为降低，故排除不凝性气体有利于提高冷凝传热系数，增强传热效果。其方法是：打开套管换热器的放气旋塞，使套管内空间与大气想通，开启蒸汽阀，向套管内缓慢通入蒸汽，使不凝性气体（空气）经放气管排到空气中，待看到放气管出口处有蒸汽出来时关闭放气旋塞即可。

4疏水器的作用是什么?

疏水器的作用是让蒸汽放热后冷凝而成的水经其排出，防止套管内的冷凝水越积越多而影响蒸汽传热。

5对于空气-水蒸气之间的间壁传热,采用什么强化传热方法?

空气—水蒸气之间的间壁传热属于蒸气冷凝传热，可采用如下强化传热的方法：（1）排除不凝性气体（2）采用翅片管或波纹管，以增大传热面积，提高空气湍流程度（3）提高空气流速和蒸气流速（4）使用过热蒸气作载热体

6、蒸汽和空气进入通道，在测K和α时为什么不同呢？

答：因为在测给热系数K时仅考虑间壁一侧的传热，而传热系数α则考虑了从热流体到冷流体的整个传

热过程。

给热系数的测定

1.给热系数的测定中冷水和蒸汽的流向，对传热效果有什么影响？要不要考虑它们的进出口位置？

冷水和蒸汽的流向为逆流时推动力较并流时大，传热效果好。需考虑进出口位置，进出口位置相距越近，传热效果越差。

2.给热系数的测定实验，在蒸汽冷凝是若存在不凝性气体，你认为会有什么变化？应采取什么措施？

存在不凝性气体，导致传热系数大大减小，热阻大大增加，导致传热效果很差。在蒸汽温度达到100℃时，打开蒸汽发生器上部的放空阀，排出不凝性气体30秒。

3.给热系数的测定实验，所测定的壁面温度是靠近蒸汽温度，还是接近水侧的温度？为什么？

壁面温度是靠近蒸汽温度。因为壁温接近于α大，热阻小侧流体的温度。本实验αh>αc,，故壁温接近于蒸汽温度。

4.给热系数的测定实验，热交换器中蒸汽为什么必须从上边进？

冷凝水借助重力作用便于排出。

5.给热系数的测定实验，热交换器中为什么要先进水后，才能开启蒸汽阀门？

如不充满水，蒸汽先进入热交换器，使装置内温度偏高，可能导致管壁温过高，烧毁内部元件。而且若先开启蒸汽阀，会对管壳内存有的冷水加热，致其蒸发很快，导致在管内壁形成不凝性气膜，影响传热效果。

六、传热

蒸汽走管间（套管环隙），内管走的是空气。

（1）实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有无影响？

答：有。逆流优于并流。

（2）蒸汽冷凝过程中，若存在不凝性气体，对传热有何影响？应采取什么措施？

答：增加了额外的热阻，使给热系数大为下降。为了增加给热系数，应定期排放不凝性气体。

（3）实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？

答：增加了额外的热阻，使给热系数大为下降。先排走冷凝水，再进行传热单元操作。

（4）实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧的温度还是靠近冷流体侧的温度？为什么?

答：壁温是靠近蒸汽侧的温度。P211

（1）如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对a关联式有何影响？

答：由实验发现，压强越大，a越大。coefficient.m

液-液套管换热器传热系数的测定

1、如何改变换热器的冷水流向：

四个换向阀同时到位（顺流或逆流）

2、冷水流量如何调节？

把流量计上的阀门开至最大，然后通过调节自来水龙头来调节流量。

3、试述操作步骤(开实验的顺序)

总电源――加热器（三个）――冷水――热水水泵开关

5、实验中需记录那些数据

热水流量、冷水流量、热水出口温度、冷水出口温度

9、为何冷水的流量要小而热水的流量要大

要使冷水的温升大，从而减少系统误差

液体流量的测定与流量计的校正

1、孔板式流量计特点？

变压差流量计，结构简单，阻力损失大。

2、变截面流量计的使用条件为（从雷诺数角度考虑）

雷诺数不能太小（4000），因为流动需要是湍流

3、孔板式流量计与文氏管流量计的各自流量系数哪个大：后者大

4、为何孔板式流量计的下游测压孔在小孔的后方而不在小孔处？

因为流速的最小截面积在小孔的下游处

5、试述实验中两种获得流量的方法

通过压强差计算，或在标准流量计上读数。

6、

7、文氏管流量计的特点？为什么流量计下游测得压力小

流管截面积小，有连续性方程知，流速增加，从而，由柏努利方程知其压力必然变小。

8、对照装置，说出测点如何分布

真对出口阀的五个开度，调整入口阀五个开度

9、试述伯努力方程：变压差流量计，结构精细，阻力损失小。

p12u12p2u2（忽略损耗项）+=+r2r2

实验五、流体流动形态测定实验

流体的流动类型与雷诺数的值有什么关系？

答：根据实验，流体在圆形直管内流动，Re≤2000（有的资料达到2300）时属于层流；Re＞4000时

则一般为湍流。Re在2000~4000之间时，流动处于一种过渡可能是层流，可能是湍流，或是二者交替出现，主要由外界条件所左右。

实验流体流动阻力的测定

1.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？它们在何时开着，何时关闭？

答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。

2.离心泵启动前哪些阀应该开着,哪些阀应该关闭?

答：离心泵启动前进口阀应该开着,出口阀应该关闭。

3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？

答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，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。

4.如何检验系统内的空气已经被排除干净？

答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

5.U行压差计的零点应如何校正？

答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。

1、进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？

答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，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。

2、如何检验系统内的空气已经被排除干净？

答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

3、在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？

因为流速的最小截面积在小孔的下游处

5、试述实验中两种获得流量的方法

通过压强差计算，或在标准流量计上读数。

6、

7、文氏管流量计的特点？为什么流量计下游测得压力小

流管截面积小，有连续性方程知，流速增加，从而，由柏努利方程知其压力必然变小。

8、对照装置，说出测点如何分布

真对出口阀的五个开度，调整入口阀五个开度

9、试述伯努力方程：变压差流量计，结构精细，阻力损失小。

p12u12p2u2（忽略损耗项）+=+r2r2

实验五、流体流动形态测定实验

流体的流动类型与雷诺数的值有什么关系？

答：根据实验，流体在圆形直管内流动，Re≤2000（有的资料达到2300）时属于层流；Re＞4000时

则一般为湍流。Re在2000~4000之间时，流动处于一种过渡可能是层流，可能是湍流，或是二者交替出现，主要由外界条件所左右。

实验流体流动阻力的测定

1.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？它们在何时开着，何时关闭？

答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。

2.离心泵启动前哪些阀应该开着,哪些阀应该关闭?

答：离心泵启动前进口阀应该开着,出口阀应该关闭。

3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？

答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，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。

4.如何检验系统内的空气已经被排除干净？

答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

5.U行压差计的零点应如何校正？

答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。

1、进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？

答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，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。

2、如何检验系统内的空气已经被排除干净？

答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

3、在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？

答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。

4、U行压差计的零位应如何校正？

答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。

5、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？

答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

6、你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们各有什么特点？

答：测流量用转子流量计、测压强用U形管

压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。

步骤

1.检查水箱水量，液面处于距离水箱上缘约15cm高度

2.打开水箱与泵连接管路间的阀门，关闭待测管路进水阀门，打开水泵电源

3.选择实验管路1，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流动5－10min

4.压差计排气

a.关闭出口阀，此时为零流量高扬程状态

b.打开两个球阀（管和线之间的阀门）

c.关闭压差计阀门3,4,5，打开阀门1和2，使水流经压差计

d.关闭阀门1和2，打开阀门5,4,3，使压差计中的水在1atm下流出压差计

e.关闭阀门5,4，3，打开阀门1和2，水重新流入压差计。此时压差计中液面相平

5.调节出口阀，让流量从0.8到4m3/h范围内变化，建议每次实验变化0.5m3/h左右。由小到大或由大到小调节管路

总出口阀，每次改变流量，待流动达到稳定后，读取各项数据，共作10组实验点。主要获取实验参数为：流量Q、测量段压差P，及流体温度t。

6.打开管路2的进口阀，关闭管路1的进口阀。对

管路2重复步骤3，4,5

实验伯努利方程验证实验

1、操作时特别要注重排除管内的空气泡，否则会干扰实验现象，为什么？如何排除？

答：管内含有气泡会使高度差减小，影响伯

努利方程的验证。若空气泡在测压管中出现，可用手轻拍几下测压管赶走气泡。若空气泡在流体流动的导管中出现，则将出口阀慢慢关小是流速减小，在迅速将出口阀调大，赶走气泡。2、试对实验中的阻力损失作出说明（是由哪些原因产生的，是直管阻力还是局部阻力）。

答：由于本实验中的水，为不可压缩的实际

流体，存在着摩擦导致的沿程阻力损失以及突然扩大、缩小和拐弯导致的局部阻力损失。

：实验二对流干燥实验

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，固定蝶阀使流速固定在120m3/h；密封干燥厢并利用加热保持温度恒定在75℃；湿料铺平湿毛毡后，干燥介质与湿料的接触方式也恒定。

2.控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素又是什么？

答：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。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：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。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。湿毛毡恒重时，即为实验结束。

4.若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率、临界湿含量又如何变化？为什么？答：若加大热空气流量，干燥曲线的起始点将上升，下降幅度变大，并且到达临界点的时间缩短，临界湿含量降

1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。

答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。

（1）毛毡含水是什么性质的水分？

毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水

。

（2）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？

实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。

理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。

绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。

（3）恒定干燥条件是指什么？

本实验用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。见《化工原理下》p242.

（4）如何判断实验已经结束？

待毛毡恒重时，即为实验终了时。