化工原理实验思考题答案

1实验1单项流动阻力测定（1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：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）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。（3）流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程：21212211,,ZZppgpZgPZ时当（4）怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。（5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？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。（7）读转子流量计时应注意什么？为什么？答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。（8）两个转子能同时开启吗？为什么？答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。（9）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。（10）使用直流数字电压表时应注意些什么？答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。（11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。,2222222111gugpZgugPZ∵d1=d2∴u1=u2又∵z1=z2（水平管）∴P1=P2（12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损2坏。（13）本实验用水为工作介质做出的λ－Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化。（14）本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到ΔPf的计算过程和公式是否与水平管完全相同？为什么？答：过程一样，公式（通式）相同，R值的计算结果不同。通式：gzgRppBBA)(21水平放置：z=0gRppBA)(21垂直放置：z=L（管长）gLgRppBA)(21（15）测试时为什么要取同一时刻下的瞬时数据？答：流体流动时，由于诸种原因，各参数的值是波动的，为了减少误差，应取瞬时值、即同时读数。（16）作λ－Re图时，依点画线用什么工具？点在线的一侧还是两侧？怎样提高做图的精确度？做图最忌讳什么？答：用曲线板或曲线尺画曲线，直尺画直线。点应在线的两侧，以离线的距离最近为原则。最忌讳徒手描。（17）实验结果讨论中，应讨论什么？答：（1）讨论异常现象发生的原因；（2）你做出来的结果（包括整理后的数据、画的图等）与讲义中理论值产生误差的原因。（3）本实验应如何改进。（18）影响流动型态的因素有哪些？用Re判断流动型态的意义何在？答：影响流动类型的因素有：内因：流动密度、粘度；外因：管径d、流速u,即duRe。用它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。（19）直管摩擦阻力的来源是什么？答：来源于流体的粘性yuAF流体在流动时的内摩擦，是流体阻力的内因或依据。其外因或内部条件可表示为：内摩擦力F与两流体层的速度差Δ成正比；与两层之间的垂直距离Δy成反比；与两层间的接触面积A与成正比。（20）影响直管阻力的因素是什么？如何影响？答：根据dluhf22直管助力与管长l、管经d、速度u、磨擦系数有关系。它与、l、u2成正比，与d成反比。实验2离心泵特性曲线的测定⑴为什么启动离心泵前要向泵内注水？如果注水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。如果注水排完空气后还启动不起来。①可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。②电机坏了，无法正常工作。⑵为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。⑶离心泵特性曲线测定过程中0Q点不可丢，为什么？答：Q=0点是始点，它反映了初始状态，所以不可丢。丢了，做出来的图就有缺憾。3⑷启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮？答：为了保护功率表。⑸为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其它方法调节泵的流量？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。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。⑹正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，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。⑺为什么在离心泵进口管下安装底阀？从节能观点看，底阀的装设是否有利？你认为应如何改进？答：底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。⑻为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？答：使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。⑼离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？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。⑽为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？答：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是一定的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：102QHNNe，当N=恒量，Q与H之间关系为：Q↑H↓而gpH而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。⑾离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？答：离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。离心泵在设计点时工作最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。⑿离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？往复泵的送液能力是否采用同样的调节方法？为什么？答：离心泵用出口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，调整工作点。往复泵属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。若把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。⒀试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200kg·m-3的盐水，（忽略粘度影响），在相同量下泵的扬程是否变化？同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？同一排量时的功率是否变化？答：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：4gcuHT222cos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：102QHNNeρ↑N↑。又因为102112fagHgugppHgppa1其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。⒁离心泵采用蜗牛形泵壳，叶轮上叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。试定性解释以上两部件采用此种结构的理由。答：蜗牛形泵壳，既减少流体动能的损失，又将部分动能轴化为静压能。叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，是为了减轻叶片承受液体的冲击力，以免损坏。⒂离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？在一定转速下测定离心泵的性能参数及特性曲线有何实际意义？为什么要在转速一定的条件下测量？答：离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。因为2121nnQQ，22121nnHH，32121nnNN根据以上比例定律，转速对Q、H、N均有影响。只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。⒃扬程的物理意义是什么？答：它是指离心泵对单位重量（1N）的液体能提供的有效能量，其单位为m。即把1N重的流体从基准水平面升举的高度。⒄泵的效率为什么达到最高值后又下降？答：由102QHNNeHQN不变时当当Q升高超过设计点后，Q与H的乘积就会减少所以效率会下降。⒅离心泵特性曲线测定时，两转子流量计如何使用？为什么？答：两转子流量计开一关一，轮流使用，因为大流量会把小转子冲击到最上面，损坏转子流量计。⒆启动泵前，为什么先切断排出管路测压口至压强表的通路？如何切断？答：为保护压强表的指针，用夹子夹住通往压强表的管子。⒇记录实验数据时，为什么同时取瞬时值？答：因为流量在波动，各表上读数均在波动，为减少误差，必须同时读数取瞬时值。实验4空气～水蒸汽对流传热实验⑴为什么向电加热釜中加水至液位计上端红线以上？答：避免干烧，造成加热管损坏⑵为什么一面向电加热釜中加水一面要观察液位计？答：防止水量不够或水量太多溢出。⑶为什么向保温瓶中加冰水混合物？答：保证冷端补偿热电偶恒为0摄氏度。⑷为什么将数字电压表预热？答：保证测量的准确性。⑸为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？答：为使系统的换热充分恒定。⑹为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？答：让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。5⑺为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？答：因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。⑻什么情况下用双对数坐标系作图？答：（1）测量的数据范围大。（2）在双对数坐标系中函数关系为线性关系。⑼气-汽换热的结果是什么？答：冷空气变成热空气；水蒸气变为冷凝水。⑽为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？答：为使不凝性的气体排出。⑾实验中使用的孔板流量计的设计原理是什么？答：设计原理是柏努利方程。⑿使用孔板流量计时应注意什么？答：不要超出测量范围。⒀对组成孔板流量计的U形管中的指示液有何要求?答：不与被测流体反应，互溶。⒁所测压差与U形管的粗细有无关系？答：没关系。⒂所测压差与U形管中的指示液的密度有无关系？答：有关系。⒃压差与U形管中的指示液的高度差有无关系？答：有关系。⒄旁路阀中的空气流量与传热管中的空气流量的关系是什么？答：反比关系。⒅为什么每改变一次流量