化工原理答疑

1.什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？2.流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别，且分子间是不连续的。因此，提出连续介质模型的意义是什么？(P7)3.流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡量粘性大小的物理量，流体静止时是否具有粘度？第一章流体流动1.1基本概念5.量纲分析（因次分析）可以减少变量，减少实验工作量，减少实验设备，减少实验流体种类。由无量纲数群（无因次数群）表示的关联式可推广应用于其他设备和其它流体，条件是什么？（P30）7.局部阻力产生的原因和实质是什么？6.分析U形管压差计受力平衡的重要依据是什么？4.什么叫速度边界层？产生的原因是什么？8.如何计算非圆形截面管道的当量直径？1.U形压差计12()mmippgR2.机械能守恒方程2211221222fpupugzgzh1.2基本公式3.阻力计算22fe[()/]/2[(/)]/2hLLduLdu4.Re计算)d/(W)d/(V/dG/duRe441.3计算举例密度是1000kg/m3、粘度是1cP的水以10m3/h的流量在Φ51×3mm的水平管内流过，在管路上某处流体静压强1.5kgf/cm（表压），若管路的局部阻力略去不计，间距该处100m下游处流体静压强为多少Pa？（或者求压差）（Re=3×103～1×105时，λ=0.3164/Re0.25）解：p21122513245dmm430.0451.7471000Re7.861510110dug0.250.31640.0189(78615)210/36001.747/(0.045)4ums321110/cpNsm221122fpppulhd421.59.811010001.7470.018910000.045214701564.09283.058/Jkg2211221222fpupugzgzh422a8.305810p0.8467/()pKgfcm（）表5.IS50-32-125型号意义什么？第二章流体输送机械2.1基本概念1.离心泵中，叶轮和泵壳分别起什么作用？2.离心泵叶轮有哪几种类型？3.离心泵出厂时三条性能曲线是在什么条件下测定的？4.离心泵扬程的定义是什么？211222kKffkupPHgHHggg6.离心泵产生气蚀现象过程，产生的原因是什么？如何避免气蚀现象产生？（76）7.对一台特定的泵，由20℃清水测出的Δh允与V的曲线关系，是否可以通用于其它不同温度下的任何一种流体？1.管路特性曲线20'HeHKV2HeABV泵特性曲线2.泵的最安装高度2f,1v11maxg,HhgpgpzzHK允环境大气压工质温度由流量查附录吸入管路阻力2.2基本公式22111122211122222KKKffKKKKffKpupuZZHHggggppuHgZZHHggg22max12,2SfuHgHHg允1～K截面以允许吸上真空高度[HS]计算Hg,max[例]有一精馏塔，操作压力P塔=560mmHg(真空度)，釜内液体处于沸腾状态，塔釜连续出料，泵放在低于液面4.2m处,ρL=950Kg/m3,吸入管阻力ΣHf1-2=0.92m,Δh允=4.0m.问：泵能否正常操作？P塔4.2mF1122.3计算举例[解]2f,1v1maxg,HhgpgpH允P1为液体上方环境压力，故P1即为塔内的操作压力，塔内的绝压为：P1=P塔=P0-P真=760-560=200mmHg∵塔内液体处于沸腾状态，PV=P塔，即操作压力等于液体的饱和蒸汽压mHhH92.492.00.42f,1maxg,允因此，把泵放在低于液面4.2m处不能正常工作，会发生汽蚀应放在液面以下4.92m处（理论上越低越好）1.颗粒的比表面积a，床层的孔隙率为ε，则床层的比表面积是多少？2.固定床结构的一维简化模型有哪些特点？第三章过滤沉降流态化3.1基本概念6.什么是临界粒径？旋风分离器性能好坏的标志是什么？3.流体流过滤饼即为流过一固体颗粒的固定床，因液体通过滤饼的流速较低，属层流，过滤速率就是流体通过固定床的空速，是采用欧拉公式还是柯士尼公式？（P100）4.颗粒的沉降速度的定义是什么？5.降尘室气体处理能力跟哪些因素有关？2dv2()eKAdVVdq2()eKdqq102()SmPKr22eqqqK222eVVVKA1.过滤速率计算式2.恒压过滤方程3.2基本公式某板框压滤机恒压下操作,经1h过滤,得滤液2m3，过滤介质阻力可略。试问:①若操作条件不变,再过滤1h,共得多少滤液?②在原条件下过滤1h后即把压差提高一倍,再过滤1h,已知滤饼压缩性指数s=0.24,共可得多少滤液?3.3计算举例(1)∵Ve=0,V2=KA2τ即22=KA2×1∴KA2=4m6/h又(V2)2=4×τ2=4×2,得V2=2.828m3(2)过滤1小时后,压差提高一倍由K∝Δp(1-S)得K'A2=(Δp'/Δp)(1-S)KA2=2(1-0.24)×4=6.774m6/h则(V')2-V2=K'A2(τ'-τ)即(V')2-22=6.774×1∴V'=3.282m33.钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热系数（热导率）的大小比较。它们随温度如何变化？1.传热的三种基本方式是什么？2.对流传热的特点是什么？第四章传热与换热器4.1基本概念7.折流板有哪两种类型？折流板的作用6.冷热流体换热时，逆流与并流的优缺点比较4.纯净蒸汽膜状层流冷凝给热时，实验测定的给热系数为什么会比努塞尔公式理论计算要高出20%左右？5.影响沸腾给热的因素有哪些？1.流体在管内强制对流给热0.80.30.40.023PCdud或流速或流量加倍'0.822.串联传热1221()()()mhphcpcQKAtWCTTWCttw4.2基本公式3.传热系数11oooioomiibddRRKdd（看清题目给的条件，有些热阻项可忽略不计）欲设计一列管式换热器,用110℃的饱和水蒸气将1400kg/h的常压空气由20℃预热到95℃。(1)若初步选定采用单管程换热器,空气走管程,管束由120根φ25×2.5mm的铜管组成。试确定所需的管束长度。(2)若选用双管程浮头式列管换热器。管子总数、管长及直径同上。空气流量及进口温度不变。则空气的出口温度有无变化?试计算之。在计算中,冷凝液膜的热阻、管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计,其空气平均温度下的物性可取:黏度μ=0.02cP,比热:Cp=1.0kJ/(kg·℃),导热率λ=0.029W/(m·℃),密度ρ=1.076kg/m3。4.3计算举例解：（1）L=?Gi=(1400/3600)/[(120π/4)×0.022]=10.32kg/(m2·s)Re=diGi/μ=0.02×10.32/(0.02×10-3)=1.032×104104Pr=Cpμ/λ=1000×0.02×10-3/0.029=0.69αi=0.023λRe0.8Pr0.4/di=0.023×0.029×(1.032×104)0.8×0.690.4/0.02=46.7W/(m2·K)∴Ki=αi∴Q=WCCpCΔt=AiαiΔtmAi=WCCpC(t2–t1)/(αiΔtm)Δtm=(90-15)/Ln(90/15)=41.86℃Ai=[1400×103×(95-20)/3600]/(46.7×41.86)=14.92m2∴Ai=nπdiLL=Ai/(nπdi)=14.92/(120π×0.02)=1.98m≈2m（2）t2’=?∵Ln((T-t1)/(T-t2’))=Ki’Ai/(WCCpC)(1)Ln((T-t1)/(T-t2))=KiAi/(WCCpC)(2)∵K‘/K=α’/α=(Np’/Np)0.8=20.8(Np---管子数量）由(1)/(2)∴Ln((T-t1)/(T-t2’))=20.8Ln((T-t1)/(T-t2))∴Ln((110-20)/(110-t2’))=20.8Ln((110-20)/(110-95))∴t2’=106℃1.分子扩散速率即菲克定律只适用于什么体系？第五章气体吸收5.1基本概念2.双膜理论的要点是什么？4.用水吸收空气的CO2属于气膜控制还是液膜控制？3.表面更新模型对溶质渗透模型作了哪些修正？6.某一填料塔进行逆流吸收操作，当吸收因子A＜1且填料为无穷高时，气液两相将在塔顶还是塔底达到平衡？A1又如何？5.降低体系的压力、升高操作温度有利于解吸还是吸收？1222111ln1,11OGOGOLOLOGHNHNHymxLNAAymxAmGAOGyGHKa12OGmyyNy1212lnmyyyyy12min12yyLGxx5.2基本公式5.3计算举例有一填料层高度为3m的逆流操作吸收塔，操作压力为101.3kPa，温度为23°C，用清水吸收空气中的氨气，混合气体流率G为18kmol/(m2h)，其中含氨6%（体积%），回收率为99%，清水的流率L为43kmol/(m2h)，平衡关系为y=0.9x，气相总体积传质系数Kya与气相质量流率的0.8次方成正比，而受液体质量流率的影响甚小。试估算在塔径及其他操作条件不变的情况下，气体流率增加一倍时，出塔气体浓度变为多少？0006.0%99106.0112yy377.043189.01LmGAAyyANAOG111ln1121164.6377.00006.006.0377.01ln377.011属低浓气体吸收原状况下：mNHHOGOG45.064.63871.02122.02.02.0OGOGOGOGyyOGOGHHNNGGaKaKGGHH78.564.6871.0OGN气体流率增加一倍时：753.0432189.01'LGmA753.006.0753.01ln753.01178.52y220043.0yy第六章流体蒸馏6.1基本概念1精馏原理是什么？蒸馏与精馏的区别在哪里？2恒摩尔流假设的要点是什么？什么样的体系基本符合恒摩尔假设？3操作压力对体系的相对挥发度、塔顶温度、塔底温度有何影响？4如何根据体系的总压和体系各组份的饱和蒸汽压来计算体系的液相和汽相组成？5在化工生产中全回流用于什么场合？全回流时操作线方程是什么？6芬斯克方程的推导及应用它计算全回流时最少理论板数的基本条件是什么？7回流比恒定时，增大塔釜再沸器蒸发量和塔顶冷凝器冷凝量对XD和XW有何影响？8萃取精馏与共沸精馏相同点和不同点是什么？FDWFxDWFDxWxDFDxFx回收率11xyxy11DxRxRRywWxLxVVLLqF(1)VVqF6.2计算公式11fqZxqqy6.3计算举例测定某一精馏塔测实际理论板数为5块,F=100kmol/h,xF=0.5,泡点进料,在某一回流比下得到D=20kmol/h,xD=0.9,xw=0.4。现要求在进料不变及xD≥0.9条件下,增大塔顶产量,有人认为,由于本塔的冷凝器冷凝量和塔釜再沸器的加热量均有富裕,因此,完全可以采取操作措施,提高塔顶产量,并有可能达到D=56kmol/h,你认为:（1）此种说法有无根据?可采取的操作措施是什么?馏出量理论上能达多少?（2）提高馏出量在实际上受到的限制因素有那些?（1）在一定范围内