化工原理实验答案

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实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向,对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△tm,不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动,由 于蒸汽的温度不变,故△tm不变,而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响, 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中,若存在不冷凝气体,对传热有何影响、应采取什么 措施? 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻,降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口,以排除不冷凝气体。 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? 冷凝水不及时排走,附着在管外壁上,增加了一项热阻,降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口,及时排走冷凝水。 4.实验中,所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度?为什么?传热系数 k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数,而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度,所以壁温是靠近蒸汽侧温 度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验,对α关联式有何影响? 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。 实验五 固体流态化实验 1.从观察到的现象,判断属于何种流化? 2.实际流化时,p 为什么会波动? 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合,为什么? 4 流体分布板的作用是什么? 实验六 精馏 1.精馏塔操作中,塔釜压力为什么是一个重要操作参数,塔釜压力与哪些因素 有关? 答(1)因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通 道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起, 因而塔板 压力降与气体流量(即塔内蒸汽量)有很大关系。气体流量过大时,会造成过量 液沫夹带以致产生液泛,这时塔板压力降会急剧加大,塔釜压力随之升高,因此 本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。(2)塔釜温度、 流体的粘度、进料组成、回流量。 2.板式塔气液两相的流动特点是什么? 答:液相为连续相,气相为分散相。 3.操作中增加回流比的方法是什么,能否采用减少塔顶出料量 D 的方法? 答:(1)减少成品酒精的采出量或增大进料量,以增大回流比;(2)加大蒸 气量,增加塔顶冷凝水量,以提高凝液量,增大回流比。
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5.本实验中进料状态为冷态进料,当进料量太大时,为什么会出现精馏段干板, 甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象,应如何调节? 答:进料量太大时,塔内的温度较低,组分达不到足够的温度,没有上升蒸汽, 故精馏段干板,甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象。 (1)减小进料量;(2)升高塔釜温度 6.在部分回流操作时,你是如何根据全回流的数据,选择一个合适的回流比和 进料位置的? 答:通过全回流,可以通过作图法求得全回流理论板数 NT,再根据总板效率, 粗略算出塔板数,从而根据生产要求,确定回流比和进料位置。

7 若进料浓度下降,进料口下降还是上升

进料组成的变化,直接影响精馏操作,当进料中重组分的浓 度增加时,精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔 来说,将造成重组份带到塔顶,使塔顶产品质量不合格。若 进料中的轻组分的浓度增加时,提馏段的负荷增加。对于固 定了提馏段塔板数的塔来说,将造成提馏段的轻组分蒸出不 完全,釜液中轻组分的损失加大。同时,进料组成的变化还 将引起全塔物料平衡和工艺条件的变化。组份变轻,则塔顶 馏分增加,釜液排出量减少。同时,全塔温度下降,塔压升 高。组份变重,情况相反。 进料组成变化时,可采取如下措施。 (1)改进料口。组份变重时,进料口往下改;组份变轻时, 进料口往上改。 (2)改变回流比。组份变重时,加大回流比;组份变轻时, 减少回流比。 (3)调节冷剂和热剂量。根据组成变动的情况,相应地调 节塔顶冷剂和塔釜热剂量,维持顶、釜的产品质量不变。
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8 若测得单板效率超过 100%作何解释
在进行精馏操作时,在塔板上由于液体流径长,造成塔板上有明显的浓度差异,使气体分布不 均匀而可能使塔板的单板效率超过 100%.

吸收
1.水吸收空气中的二氧化碳属于气膜吸收还是液膜控制? 答:因为二氧化碳极不容易溶于水中,所以为液膜控制。 2.吸收过程的影响因素有哪些? 答: (1)吸收剂的流量、种类; (2)被吸收气体的流量; (3)吸收温度; (4)填料分布的均 匀性; (5)吸收塔的压差; (6)吸收塔的液位。 3.气体温度与液体温度不同时,应按哪个温度计算相平衡常数? 答:按气体和液体温度的对数平均值计算。 4.当进气浓度不变时,欲提高溶液出口浓度,可采用哪些措施? 答: (1)降低温度; (2)降低进气的流量; (3)降低吸收剂的流量

5 填料吸收塔塔底为什么有液封装置?采用了什么原理 这时采用液封装置是防止塔内气体(一般为有毒有害或者本来就是产品)外漏,造 成污染环境或者浪费。还有稳定塔的气压。原理是利用一定高度液体产生的压力 抵消塔内产生的压力产生平衡,隔离塔内外气体。

6 填料吸收塔传质系数测定实验中测定 kxa 有什么工程意义
传质系数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

7 能否用自来水代替高位槽水?为什么
不能。因为自来水水压不稳,使整个体系成为不稳定体系

8 填料塔的液泛和哪些因素有关?
直径一定的塔,可供气、液两相自由流动的截面是有限的。二者之一的流量若增 大到某个限度, 降液管内的液体便不能顺畅地流下;当管内的液体满到上层板的 溢流堰顶时,便要漫到上层板,产生不正常积液,最后可导致两层板之间被泡沫 液充满。这种现象,称为液泛。液泛开始时,塔的压降急剧上升,效率急剧下降。 随后塔的操作遭到破坏。主要原因:降液管内液体倒流回上层板. 过量液沫夹带 到上层板 防止产生液泛的措施是: (1)按规定的进料量操作; (2)按规定的回流量操作。

实验八 干燥 1、为什么在操作中要先开鼓风机送气,而后通电加热? 答:防止损坏风机。 2、某些物料在热气流中干燥,希望热气流相对湿度要小;某些要在
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相对湿度较大的热气流中干燥,为什么? 3 物料厚度不同时,干燥速率曲线又如何变化? 4、湿物料在 70℃~80℃的空气流中经过相当长时间的干燥,能否得 到绝干物料? 5 实验过程中干、湿球温度计是否变化?为什么? 6 如何判断实验已经结束? 答:当物料恒重时,可判断实验已经结束。 7 恒定干燥条件是指什么? 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

流化床干燥 1、固体流态化的过程包括 固定床 流化床 气力输送 2、 下列叙述正确的是 固体颗粒层用气体进行的流态化的形式为聚式 流 l 化 固体颗粒层用液体进行的流态化的形式为散式流 l 化 3、聚式流 o 床的不正常操作现象主要有沟流与节涌 l 其中沟流产生 的原因 颗粒粒度小 气流速度小 分布板开孔率小 4、聚式流 o 床的不正常操作现象主要有沟流与节涌 l 其中节涌产生 的原因为 颗粒粒度大 气流速度大 床层高径比大 5、在实验过程中 l 空气 m 过预热器后,未发生变化的参数为 湿度 6、在实验过程中 l 测得的床层温度与物料表面温度较为近似,在恒 速干燥阶段,其值与下列选项中的哪些参数相同: 湿球温度 绝热饱

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和湿度 7、在干燥过程中 l 若增加干燥介质空气的流速,则有 气速增加,物 料的干燥速度变大 气速增加,临界湿含量的值变大 气速增加,平衡 湿含量的值不变 8、在实验过程中 l 若进口空气的性质恒定,预热器的出口温度越高, 则 干燥速度越高 临界湿含量越高 9、在降速干燥阶段,若空气的干球温度为 t,湿球温度为 tW,露点 为 td,物料表面温度为 tm,则有 tm > tw 10、在干燥过程中 l 若待干燥物料一定,改变干燥介质空气的性质, 下列参数不发生变化的是 结合水分

气体扩散系数 1、下面操作正确的是。开始测量数据后,不要改变水浴温度。 测量 过程中泵要一直开启。 2、实验中使用的游标卡尺的精度为。 0.1mm

吸收系数 1、下列关于体积传质系数与液泛的关系正确的是:Kya 随液泛程度 先增加后减少 2、正确应用亨利定律与拉乌尔定律计算的过程是: 吸收计算应用亨 利定律 精馏计算应用拉乌尔定律 3、判别填料塔压降Δ p 与气速 u 和喷淋量 l 的关系:u 越大,Δ p 越
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l 越大,Δ p 越大

4、判断下列诸命题是否正确?喷淋密度是指单位时间通过单位面积 填料层的液体体积 5、干填料及湿填料压降-气速曲线的特征:对干填料 u 增大△P/Z 增 大 对湿填料 u 增大△P/Z 增大

6、测定压降-气速曲线的意义在于:选择适当的风机 7、测定传质系数 kya 的意义在于:计算填料塔的高度 确定填料层高 度 8、为测取压降-气速曲线需测下列哪组数据?测塔压降、空气转子流 量计读数、空气温度、空气压力和大气压 9、传质单元数的物理意义为:反映了物系分离的难易程序 它反映相 平衡关系和进出口浓度状况 10、HoG 的物理意义为: 它仅反映设备效能的好坏(高低) 11、 温度和压力对吸收的影响为: T 增高 P 减小, Y2 增大 X1 减小 降低 P 增大,Y2 减小 X1 增大 12、气体流速 U 增大对 KYa 影响为:U 增大,KYa 增大 一、精馏(乙醇—水)实验 1、 2、 3、 4、 精馏操作回流比: 越大越好 越小越好 精馏段与提馏段的理论板: 不一定 精馏段比提馏段多或少 当采用冷液进料时,进料热状况 q 值: q>1 全回流在生产中的意义在于:用于开车阶段采用全回流操作 T

产品质量达不到要求时采用全回流操作 用于测定全塔效率
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5、 6、 7、

精馏塔塔身伴热的目的在于:防止塔的内回流 全回流操作的特点有:F=0,D=0,W=0 本实验全回流稳定操作中, 温度分布与哪些因素有关?当压力

不变时,温度分布仅与组成的分布有关 8、 判断全回流操作达到工艺要求的标志有: 浓度分布基本上不随

时间改变而改变 温度分布基本上不随时间改变而改变 9、 塔压降变化与下列因素有关:气速 塔板型式不同

10、如果实验采用酒精-水系统塔顶能否达到 98%(重量)的乙醇产 品?(注:95.57%酒精-水系统的共沸组成 ) 塔釜可达到 98%以上的酒精 到 98%以上的酒精 11、冷料回流对精馏操作的影响为: XD 增加,塔顶 T 降低 12、当回流比 R<Rmin 时,精馏塔能否进行操作?能操作,但塔顶得 不到合格产品 13、在正常操作下,影响精馏塔全效率的因素是:物系,设备与操作 条件 14、精馏塔的常压操作是怎样实现的?塔顶成品受槽顶部连通大气 15、全回流操作时,回流量的多少受哪些因素的影响?受塔釜加热量 的影响 16、为什么要控制塔釜液面高度?为了防止加热装置被烧坏 为了使 精馏塔的操作稳定 为了使釜液在釜内有足够的停留时间 17、 塔内上升气速对精馏操作有什么影响?上升气速过大会引起液泛
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若进料组成大于 95.57%

若进料组成大于 95.57% 塔顶不能达

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上升气速过大会造成过量的液沫夹带 上升气速过大会使塔板效率下 降 18、板压降的大小与什么因素有关?与上升蒸气速度有关 与塔釜加 热量有关
实验 9 流化床干燥实验讲义 ⑴ 物料去湿的方法有哪些?本实验所用哪种方法? 答:方法有机械去湿,吸附去湿,供热去湿。本实验所用方法供热去湿中的对 流干燥。 ⑵ 对流干燥过程的特点是什么? 答: 当温度较高的气体与湿物料直接接触时,气固两相间所发生的是热质同时传 递的过程。 ⑶ 空气的湿度是如何定义的 答: 空气湿度的定义为每千克绝干空气所带有的水汽量,单位是㎏水/㎏绝干气。 ⑷ 相对湿度是如何定义的? 答: 空气中的水汽分压与一定总压及一定温度下空气中水汽分压可能达到的最大 值之比定义为相对湿度。 ⑸ 湿球温度是指什么温度?跟什么有关? 答:湿球温度是 大量空气与少量水长期接触后水面的温度,它是空气湿度和干 球温度的函数。 ⑹ 湿空气的比容如何定义的?计算式是什么? 答:湿空气的比容是指 1kg 干气及其所带的 Hkg 水所占的总体积。
? H =(2.83×10 +4.56×10 H) (t+273)
-3 -3

⑺ 结合水与非结合水如何定义的?两者的基本区别是什么? 答: 借化学力或物理力与固体相结合的水统称为结合水;非结合水是指机械地附 着与固体表面或颗粒堆积层中的大空隙中未与固体结合的那部分水。 两者 的基本区别是其表现的平衡蒸汽压不同。 ⑻ 本实验中物料的含水量 w 是用何仪器测得的?如何使用该仪器? 答:本实验中物料的含水量 w 是用水分快速测定仪来测定的。 ⑼ 常用工业干燥器有哪几种?本实验所用哪种类型的干燥器? 答:常用工业干燥器有厢式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化干燥器、转 筒干燥器等。本实验所用是流化干燥器。 ⑽ 本实验中所用的被干燥物料是什么?有什么特点? 答:变色硅胶。有颜色遇水由蓝变白的特点且耐热性比较好,有好的吸水性。 ⑾ 实验中风机旁路阀应如何?放空阀又应如何 答:实验中风机旁路阀一定不能全观、放空阀实验前后应全开,实验中应全关。 ⑿ 实验操作中升压要注意什么? 答:升压一定要缓慢升压,以免损坏装置 ⒀ 干燥器中的剩余物料用什么方法取出?
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答:用漩涡泵吸气方法取出干燥器内剩料、称量。 ⒁ 直流电机电压不能超过多少伏? 答:12 伏。 ⒂ 实验操作中进料后注意维持哪三不变? 答:维持进口温度不变,保温电压不变,气体流量计读数不变。 ⒃ 干燥器外壁带电实验操作中要注意什么? 答:不要用手或身体的其他部位触及干燥器外壁,严防触电。 ⒄ 干燥过程的经济性主要取决于什么? 答:鼓泡罩。 ⒅ 热效率是如何定义的?分析本次实验结果中的热效率。

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