四川大学化工考研 复试面试化工原理面试题库答案

1.用化工原理解释“开水不响，响水不开”的现象。

水中能溶有少量空气，容器壁的表面小空穴中也吸附着空气，这些小气泡起气化核的作用。水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少，当水被加热时，气泡首先在受热面的器壁上生成。气泡生成之后,由于水继续被加热，在受热面附近形成过热水层，它将不断地向小气泡内蒸发水蒸汽,使泡内的压强（空气压与蒸汽压之和）不断增大，结果使气泡的体积不断膨胀，气泡所受的浮力也随之增大，当气泡所受的浮力大于气泡与壁间的附着力时，气泡便离开器壁开始上浮。

在沸腾前，窗口里各水层的温度不同,受热面附近水层的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强P。随水温的降低而降低，泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强亦在减小，而外界压强基本不变，此时，泡外压强大于内压强，于是上浮的气泡在上升过程中体积将缩小，当水温接近沸点时，有大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由大变小，使水剧烈振荡，产生"嗡,嗡"

的响声，这就是"响水不开"的道理。

对水继续加热，由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层 ,使整个溶器的水温趋于一致，此时，气泡脱离器壁上浮，其内部的饱和水蒸汽将不会凝结，饱和蒸汽压趋于一个稳定值。气泡在上浮过程中，液体对气泡的静压强随着水的深度变小而减小，因此气泡壁所受的外压强与其内压强相比也在逐渐减小，气泡液--气分界面上的力学平衡遭破坏，气泡迅速膨胀加速上浮，直至水面释出蒸汽和空气，水开始沸腾了，也就是人们常说的"水开了"，由于此时气泡上升至水面破裂，对水的振荡减

弱,几乎听不到"嗡嗡声"，这就是"开水不响"的原因。

2.试举例说明分子动量扩散、热量扩散和质量扩散现象，并阐述三个过程的物理本质

和共性特征。

动量传递——在垂直于实际流体流动方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。

如：流体输送，过滤，沉降。

热量传递——热量由高温度区向低温度区的转移。如：干燥，换热，蒸发。

质量传递——物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。如：吸收，精馏，萃取，吸附、膜分离。传质和传热：结晶、干燥。

由此可见，动量、热量与质量传递之所以发生，是由于物系内部存在着速度、温度和浓度梯度的缘故。可以用类似的数学模型来描述，都可用传递方程遵维象方程：物理量的传递速率=推动力/阻力。牛顿粘性定律、傅里叶定律、费克扩散定律都是描述分子运动引起传递的现象定律，通量与梯度成正比。

3.简要阐述通过圆管内流体流动实验测定摩擦系数的方法。

4.试分析流量增大时，泵入口真空表与出口压力表的读数会如何变化？

根据离心泵的特征曲线和管路特性曲线，泵出口阀开大或泵转速减小，管路的流量都会增加，扬程降低。在液面和泵入口截面列伯努利方程，Pa/ρ+u^2/2 + gZ1 = P1/ρ+u2^2/2 + gZ2+hf, 流速u2增加，阻力hf增加，则进口压力P1降低，P1=Pa-P 真空，所以真空表增加。P1/ρ+u2^2/2 + gZ2+he= P2/ρ+u2^2/2 + gZ3+hf, P1

降低,he降低，P2降低，即出口的压力表读数降低。

5.试从性能参数、操作方式、适用范围等方面对离心泵和往复泵作比较。

6.流体在管径不变的直管中作稳定流动，由于流动流体有摩擦阻力损失，所以流体的

流速沿管长变小，此说法对否？解释原因。

不对，不可压缩流体在连续定态流动中，连续性方程式，qv=uA=常数，管径d不变，则流速u不变，由伯努利方程，Pa/ρ+u^2/2 + gZ1 = P1/ρ+u2^2/2 + gZ2+hf，位能、动能不变，管道有阻力损失，则静压能减少。

7.在对流传热实验中，热空气的放热量和冷却水的吸收量，哪个用于估算总的传热量

更合理？

用热空气侧的放热量，此实验是固定冷却水的流量，调节变频器改变风机的转速来改变蒸汽热空气的质量流量，空气侧的传热系数远小于冷却水侧，所以传热阻力主要在于空气侧，总传热系数K约等于h1空气侧的传热系数。水侧的流速较大，进出口温度变化很小，误差较大；空气侧进出口温度变化大，误差小，W*Cp(T1-T2)=KA △tm，所以用放热量估算更合理。传热系数影响因素：流动状况，类型，流体性质，传热面因素。

8.两台规格相同的单程列管式换热器，分别采用串联和并联操作，试定性分析哪种操

作的传热速率更快，如果都能完成传热任务，采用哪种操作更好？98页对于并联主要有以下几种情况：1.一台设备时若直径、面积很大2.防止换热

器出现故障系统停车

对于串联主要有以下几种情况：

1.管壳程流速选择合理，但传热温差太小所需要的换热面积很大，即直径一

定时所需管长太长

2.多管程结构，采用一台时温差修正掉太多，解决温差校正系数过低的问题

（一般要求>0.8）可采用串联结构

3.介质完全冷凝后还需要过冷很多，一般需要在冷凝器后串联一台冷却器

这种情况下两台换热器的规格一般不一样

串联优点：可以防止偏流，流速高，传热系数大，能提高换热器的工作效率

缺点：处理量小，压降较大

并联优点：处理量大，压降较小

缺点：容易产生偏流，流速较低，传热系数较小，降低换热效率。

以上分析，串联操作能够在较小的换热面积下达到同样的加热效果，并联会使单列流量减少总传热系数也会减少。所以串联好。

9.如果要安排一个沉降室和一个旋风分离器出去含尘气体中的灰尘，上述两个设备如

何安排？为什么？

先是是降尘室然后再经过旋风分离器。因为降尘室结构简单，流动阻力小体积大，分离效率低，生产能力只与沉降面积BL和颗粒沉降速度ut有关，与高度H无关，通常适合分离直径大于50微米的粗颗粒，一般做预除尘用。旋风分离是利用离心沉降的原理使颗粒从气固非均相混合物中分离出来，主要指标：分离效率和气体压降。

10.影响颗粒沉降速度的因素有哪些？

颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；

介质的因素：流体的状态（气体还是液体）、密度、黏度等；

环境的因素：温度（t升高，密度降低，黏度升高）、压力、颗粒的浓度；

设备的因素：壁效应。

11.分离液体会何物常见的单元操作有哪些？各自的操作原理、适用范围？

精馏：利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热驱动和相平衡关系约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离。

适用范围：组分的相对挥发度大。也可采用加入第三组份共沸剂与原溶液一种或两种组分形成恒沸物，和萃取剂来改变组分间的挥发度，并采用恒沸精馏和萃取精馏分离。