1、化工 原理（ 少学时 ）思考 题答案 第一 章 流体 流动 与 输送 机械 问题 1. 1. 1. 1. 什么是 连续性假 定 ? 质点的 含义是什 么 ? 有什么 条件 ? 答 1 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 。 质点是 含有大量 分子的流 体微团， 其尺寸远 小于设备 尺寸，但 比起分子 自由程却 要大得 多。 问题 2 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 ? 答 2 分子间 的引力和 分子的热 运动。 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
2、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。 问题 3 静压强 有什么特 性 ? 答 3 静压强 的特性 ： 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 任意点所 有不同方 位的静压 强在数值 上 是 相等的 ；压强各 向传递。 问题 4 . 图 示 一 玻 璃 容 器 内 装 有 水 ， 容 器 底 面 积 为 8 10 -3 m 2 ， 水 和 容 器 总 重 1 0
3、 N 。 ( 1 ) 试 画 出 容 器 内 部 受 力 示 意 图 ( 用 箭 头 的 长 短 和 方 向 表 示 受 力 大 小 和 方 向 )； (2 ) 试 估 计 容 器 底 部 内 侧 、 外 侧 所 受 的 压 力 分 别 为 多 少 ？ 哪 一 侧 的 压 力 大 ？ 为 什 么 ？ 题 4 附 图 题 5 附 图 答 4 1）图略 ，受力箭 头垂直于 壁面、上 小下大。 2）内部 压强 p= gh=1000 9.81 0.5=4.91 kPa ； 外部压 强 p=F/A=10 /0.008=1 .25kPa 内部压 强 4.91kPa 。 因为容 器内壁给 了流体向 下的力，
4、 使内部压 强大于外 部压强。 问题 5 . 图 示 两 密 闭 容 器 内 盛 有 同 种 液 体 ， 各 接 一 U 形 压 差 计 ， 读 数 分 别 为 R 1 、 R 2 ， 两 压 差 计 间 用 一 橡 皮 管 相 连 接 ， 现 将 容 器 A 连 同 U 形 压 差 计 一 起 向 下 移 动 一 段 距 离 ， 试 问 读 数 R 1 与 R 2 有 何 变 化 ？ ( 说 明 理 由 ) 答 5 容器 A 的液体 势能下降 ，使它与 容器 B 的液体 势能差减 小，从而 R 2 减小。 R 1 不变 ， 因 为该 U 形管两 边同时降 低，势能 差不变。 问题 6 . .
5、 . . 伯努利 方程的应 用条件有 哪些 ? 答 6 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。 问题 7 . 如 图 所 示 ， 水 从 小 管 流 至 大 管 ， 当 流 量 V 、 管 径 D 、 d 及 指 示 剂 均 相 同 时 ， 试 问 水 平 放 置 时 压 差 计 读 数 R 与 垂 直 放 置 时 读 数 R 的 大 小 关 系 如 何 ？ 为 什 么 ？ . ( 可 忽 略 粘 性 阻 力 损 失 )答 7 R=R ，因为 U 形管指 示的是总 势能差， 与水平放
6、还是垂直 放没有关 系。 题 7 附 图 题 8 附 图 问题 8 . 理 想 液 体 从 高 位 槽 经 过 等 直 径 管 流 出 。 考 虑 A 点 压 强 与 B 点 压 强 的 关 系 ， 在 下 列 三 个 关 系 中 选 择 出 正 确 的 ： (1 ) p Bp A 答 8 选（1）p B p A ；因为管道出口通大气，出口压力等于 p A ，而 B 处的位置比出口处高， 所以， 压力较低 。 问题 9 . . . . 层流与 湍流的本 质区别是 什么 ? 答 9 流动是 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。 问题 10 . . . .
7、 雷诺数 的物理意 义是什么 ? 答 10 惯性力 与 黏 性力之 比。 问题 1 1 1 1 1. 1. 1. 1. 何谓泊 谡叶方程 ? 其应用 条件有哪 些 ? 答 11 P=32 uL/d 2 。其应用条件为： 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。 问题 1 2 . 如 附 图 所 示 管 路 ， 试 问 ： ( 1 ) B 阀 不 动 ( 半 开 着 ) ， A 阀 由 全 开 逐 渐 关 小 ， 则 h 1 ， h 2 ， ( h 1 h 2 ) 如 何 变 化 ？ ( 2 ) A 阀 不 动 ( 半 开 着 ) ， B 阀 由 全 开 逐 渐 关 小 ， 则
8、 h 1 ， h 2 ， ( h 1 h 2 ) 如 何 变 化 ？ 题 1 2 附 图 题 1 3 附 图 答 12 (1)h 1 下降， h 2 下降， (h 1 -h 2 )下降； (2)h 1 上升，h 2 上升， (h 1 -h 2 )下降。 问题 1 3 . 图 示 的 管 路 系 统 中 ， 原 1 , 2 ,3 阀 全 部 全 开 ， 现 关 小 1 阀 开 度 ， 则 总 流 量 V 和 各 支 管 流 量 V 1 , V 2 , V 3 将 如 何 变 化 ？ 答 13 q V 、 q V1 下降， q V2 、 q V3 上升。 问题 14. 什么是 液体输送 机械的压
9、头或扬程 ? 答 14 流体输 送机械向 单位重量 流体所提 供的能量 (J/N) 。 问题 15. 离心泵 的压头受 哪些因素 影响 ?答 15 离心泵 的压头与 流量，转 速，叶片 形状及直 径大小有 关。 问题 16. 后弯叶 片有什么 优点 ? 有什么 缺点 ? 答 16 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。这 是它的优 点。 它的缺 点是产生 同样理论 压头所需 泵体体积 比前弯叶 片的大。 问题 17. 影响离 心泵特性 曲线的主 要因素有 哪些 ? 答 17 离心泵 的特性曲 线指 H q V ， q V
10、 ， P q V 。 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 。 问题 18. 离心泵 的工作点 是由如何 确定的 ? 有哪些 调节流量 的方法 ? 答 18. 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。 问题 19. 一离心 泵将江水 送至敞口 高位槽 , 若管路 条件不变 , 随着江 面的上升 ,泵的压 头 He, 管路总 阻力损失 H f , 泵入口 处真空表 读数、泵 出口处压 力表读数 将分别作 何变化？ 答 1 9 随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压
11、头下降，阻 力损失 增加；随 着江面的 上升，管 路压力均 上升，所 以真空表 读数减小 ，压力表 读数增加 。 问题 20. 何谓泵 的汽蚀 ? 如何避 免 “ 汽蚀“ ? 答 2 0 泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处 ( 叶轮入口 )汽化形成气泡，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。 问题 21. 什么是 正位移特 性 ? 答 21 流量 大小仅 取决于泵 ，与管 路特性无 关。 问题 22. 往复泵 有无 “ 汽蚀
12、 “ 现象？ 答 22 往复泵 同样有汽 蚀问题。 这取决 于 液体汽 化压强 的高低。 问题 23. 为什么 离心泵启 动前应关 闭出口阀 , 而旋涡 泵启动前 应打开出 口阀？ 答 2 3 这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出 口阀， 使电机负 荷最小； 而旋涡泵 在大流量 时功率负 荷最小， 所以在启 动时要开 启出口阀 ， 使电机 负荷最小 。 问题 24. 通风机 的全风压 、 动风压 各有什么 含义 ? 为什么 离心泵的 H 与 无关, 而风机 的 全风压 P T 与 有关 ? 答 24 通风机 施给每立方米气体的能量 称 为全压，其中动能部分
13、称为动风压。 离心泵 的丫头单位是 J/ N（米液柱 ） ，全风压 的单位是 为 N/m 2 ，两者单位不同，若 按P= 表 示，可 知高度 与 密度 无关时 ， 压差P 与密度 成正比 。 第二 章 传热 问题 1. 传热过 程有哪三 种基本方 式 ? 答 1直接 接触式、 间壁式、 蓄热式。 问题 2 . 传热按 机理分为 哪几种 ? 答 2传导 、对流、 热辐射。 问题 3. 物体的 导热系数 与哪些主 要因素有 关 ? 答 3与 物质聚 集状 态、温 度有关。问题 4. 流动对 传热的贡 献主要表 现在哪儿 ? 答 4流动 流体的 载热。 问题 5 . 自然对 流中的加 热面与冷 却面
14、的位 置应如何 放才有利 于充分传 热 ? 答 5加热 面在下， 制冷面在 上。 问题 6. 液体沸 腾的必要 条件有哪 两个 ? 答 6过热 度、汽化 核心。 问题 7. 工业沸 腾装置应 在什么沸 腾状态下 操作 ? 为什么? 答 7核状 沸腾状态 。 此时， 对流给热 系数大， 壁温低。 问题 8. 沸腾给 热的强化 可以从哪 两个方面 着手 ? 答 8改善 加热表面 ，提供更 多的汽化 核心；沸 腾液体加 添加剂， 降低表面 张力。 问题 9. 蒸汽冷 凝时为什 么要定期 排放不凝 性气体 ? 答 9避免 不凝性 气体 积累， 防止给 热系数降 低 。 问题 10. 为什么 低温时热
15、辐射往往 可以忽略 , 而高温 时热辐射 则往往成 为主要的 传热方式 ? 答 10因 Q 与温度 四次方成 正比，它 对温度很 敏感。 问题 1 1 . 影响辐 射传热的 主要因素 有哪些 ? 答 11温度 、黑度、 辐射 面积、 中间介质 。 问题 12. 为什么 有相变时 的对流给 热系数大 于无相变 时的对流 给热系数 ？ 答 12 相变热 远大于显 热；沸腾 时汽泡 的搅动 加速对 流 ；蒸汽 冷凝时液 膜很薄。 问题 1 3 传热基 本方程中 , 推导得 出对数平 均推动力 的前提条 件有哪些 ? 答 13 传热系 数 K、q m1 Cp 1 、q m2 Cp 2 沿程不 变；管、
16、 壳程均为 单程。 问题 1 4 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 ? 答 14逆流 对数平 均 推动力 tm 大，载 热体用量 少。 并流主 要用于 热敏性物料 的加热， 控 制壁温 以免过高 。 第三 章 非均 相机 械分 离过 程 问题 1. 曳力系 数是如何 定义的 ? 它与哪 些因素有 关 ? 答 1 曳力系 数 =F D /(A p u 2 /2 )， 它与 颗粒雷 诺数 Rep(= d p u /)、 颗粒的 球形度 有关 。 问题 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
17、 什么条件 下可忽略 不计？ 答 2 u t =d 2 ( p - )g/(18 )。 应用前提 Re2。 当颗粒 直径 d p 很小时 ， 加速阶 段忽略不 计 。 问题 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 ? 答 3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。 问题 4 . 沉降过 程的强化 措施有哪 些？ 答 4 主要有 三种方法 ：加大颗 粒直径； 提高重力 加速度； 降低流体 黏度。 问题 5. 过滤速 率与哪些 因素有关 ? 答 5.过滤速 率 u=dq/d = P/r (q+q
18、e) 中，u 与 P、r、 、q 、qe 均有关 。 问题 6 . 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 ? 答 6 K、qe 为 过滤常 数 。 K 与压差 、悬浮液 浓度、滤 饼比阻、 滤液粘度 有关； qe 与过滤 介质阻力 有关。 恒压下 才为常 数 。问题 7 . 回转真空过滤机的生产能力计算时 , 过滤面积为什么用而不用 ？该机的滤饼 厚度是 否与生产 能力成正 比？ 答 7考察 方法是跟 踪法，所 以过滤面 积为， 而 体现在 过滤时间 里。 此 类 过 滤 机 的 滤 饼 厚 度 不 与 生 产 能 力 成 正 比 ， 这 是 因 为 滤
19、饼 厚 度 与 e e q q n K q + = 2 成正 比例关 系 ，例如， 转速愈快 ，生产能 力愈大， 而滤饼愈 薄。 第 四章 吸收 问题 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 ? 答 1 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。 问题 2. 选择吸 收溶剂的 主要依据 是什么 ? 什么是 溶剂的选 择性 ? 答 2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 。 问题
20、3. E , m , H 三者各 自与温度 、总压有 何关系 ? 答 3 m=E/P=HC M /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 。 问题 4 . 工业吸 收过程气 液接触的 方式有哪 两种 ? 答 4级式 接触和微 分接触。 问题 5. 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? 答 5 D 气 T 1.81 /P，D 液 T/。 问题 6 . 传质理 论中，有 效膜理论 与表面更 新理论有 何主要区 别 ? 答 6 表面更 新理论 考虑到 微元传质 的非定态 性
21、，从 kD 推进到 k D 0.5 。 问题 7 . 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 ? 答 7 mkykx 时，液相阻 力控制 。 问题 8 . 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 ? 答 8 G、L 为常量 ， 等温过 程， 传质系 数沿塔高 不变。 问题 9 . 吸收塔 高度计算 中，将 N O G 与 H O G 分开 , 有什么 优点 ? 答 9分离 任务难易 与设备效 能高低相 对分开， 便于分析 。 问题 1 0. 建立操 作线方程 的依据是 什么 ? 答 10塔段 的物料衡 算。 问题 1 1
22、何谓最 小液气比 ? 操作型 计算中有 无此类问 题 ? 答 11完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比 即最小液气比，其值大小取决于相 平衡和 物料衡算 。无。 问 题 12. 有哪几种 N O G 的计算方法 ? 用对数平均推动力法和吸收因数法求 N O G 的条件各是 什么 ? 答 12 一般有 三种方法 ： 对数平 均推动力 法，吸收 因数法， 数值积分 法。 前两种 方法的应 用条件是 相平衡 线是直线和 过原点 的直线。 问题 1 3. H O G 的物理 含义是什 么 ? 常用吸 收设备的 H O G 约为多 少 ?答 1 3 气 体 流 经 这 一 单 元 高 度 塔 段
23、的 浓 度 变 化 等 于 该 单 元 内 的 平 均 推 动 力 。 常 用 设 备 的 H O G =0.151.5 m。 问 题 1 4. 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? 答 14 t、x 2 、 L。 t， x 2 ，L 均有利 于吸收。 问题 1 5. 填料的 主要特性 可用哪些 特征数字 来表示 ? 有哪些 常用填料 ? 答 15 比表面 积， 空隙率 ， 填料的 几何形状 。 拉西环 ，鲍尔环 ，弧鞍形 填料，矩 鞍形填料 ，阶梯形 填料，网 体填料等 。 问题 1 6. 何谓载 点、泛点 ?
24、答 16填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的 操作状 态为载点 ；气速进 一步增大 至出现压 降陡增的 转折点即 为泛点。 问题 1 7. 填料塔 有哪些附 件 ? 各自有 何作用 ? 答 17 填料塔各种附件及其作用是：支承板，主要作用是支承塔内填料；液体分布器，主 要作用 是均匀分 布流速； 液体再分 布器，主 要作用是 改善向壁 偏流所造 成液体分 布不均 ； 除 沫器， 主要作用 是除去填 料顶部逸 出气体中 的液滴。 第 五章 精馏 问题 1. 蒸馏的 目的是什 么 ? 蒸馏操 作的基本 依据是什 么 ? 答 1 分离液 体混合物 。液体中 各组分
25、挥 发度的不 同。 问题 2. 蒸馏的 主要操作 费用花费 在何处 ? 答 2加热 和冷却的 费用。 问题 3. 双组份 汽液两相 平衡共存 时自由度 为多少 ? 答 3自由 度为 F=2(P 一定， tx 或 y；t 一定，P x 或 y)； P 一定后 ， F=1。 问题 4 . 总压对 相对挥发 度有何影 响 ? 答 4 P、 。 问题 5 . 为什么 = 1 时不能 用普通精 馏的方法 分离混合 物 ? 答 5因为 此时 y=x，没有 实现相对 分离。 问题 6 . 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 ? 答 6 只有如此 ， 才能实 现汽液两 相
26、充分接 触 、 传质， 实现高 纯度分离 ， 否则 ， 仅为一 级平 衡。 问题 7 什么是 理论板 ? 答 7离开 该板的汽 液两相达 到相平衡 的理想化 塔板。 问题 8 . 恒摩尔 流假设指 什么 ? 其成立 的主要条 件是什么 ? 答 8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。 问题 9 . 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 ? 答 9 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
27、 汽，汽液 混和物， 饱和液体 ，冷液。 问题 1 0. 建立操 作线的依 据是什么 ? 操作线 为直线的 条件是什 么 ?答 10塔段 物料衡算 。液汽比 为常数（ 恒摩尔流 ） 。 问题 1 1. 用芬斯 克方程所 求出的 N 是什么 条件下的 理论板数 ? 答 1 1全回流 条件下， 塔顶塔低 浓度达到 要求时的 最少理论 板数。 问题 1 2. 何谓最 小回流比 ? 挟点恒 浓区的特 征是什么 ? 答 12 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 有的问题 。 气液两 相浓度在 恒浓区几 乎不变。 问题 1 3. 最适宜 回流比的 选取须考 虑哪些
28、因 素 ? 答 13 设备费 、操作费 之和最小 。 问题 1 4. 精馏过 程能否在 填料塔内 进行 ? 答 14能。 问题 1 5 何谓灵 敏板 ? 答 15塔板 温度对外 界干扰反 映最灵敏 的塔板。 问题 1 6. 板式塔 的设计意 图是什么 ? 对传质 过程最有 利的理想 流动条件 是什么 ? 答 16 气液两 相在塔板 上充分接 触， 总体上 气液逆流 ，提供最 大推动力 。 总体两 相逆流， 每块板上 均匀错流 。 问题 17 . 鼓泡、 泡沫、喷 射这三种 气液接触 状态各有 什么特点 ? 答 17鼓泡状态：气量低，气泡数量少，液层清晰。泡沫状态：气量较大，液体大部分以 液膜形
29、 式存在于 气泡之间 ，但仍为 连续相。 喷射状态 ：气量很 大，液体 以液滴形 式存在 ， 气 相为连 续相。 问题 18 . 板式塔 内有哪些 主要的非 理想流动 ? 答 18液沫 夹带、气 泡夹带、 气体的不 均匀流动 、液体的 不均匀流 动。 问题 19 . 夹带液 泛与溢流 液泛有何 区别 ? 答 19是由 过量液沫 夹带引起 还是由溢 流管降液 困难造成 的。 问题 20 . 板式塔 的不正常 操作现象 有哪几种 ? 答 20夹带 液泛、溢 流液泛、 漏液。 问题 21 . 筛板塔 负荷性能 图受哪几 个条件约 束 ? 何谓操 作弹性 ? 答 21 过量液 沫夹带 ； 漏液； 溢流液 泛 ； 液量下 限 (how6mm) ； 液量上 限 (H T A f /L max 35 s )。 上、下 操作极限 的气体流 量之比。 问题 22 . 评价塔 板优劣的 标准有哪 些 ? 答 22 通过能 力； 板效率 ； 板压降 ； 操作弹 性； 结构简 单成本低 。 B y A l e x O ( _) O
