北京化工大学化工原理实验思考题答案汇编DHX

一、流体阻力实验

思考题

1、不锈钢管、镀锌钢管实验测量的只是Re改变后的λ值，为什么判断λ受Re和ε/d共同影响？

答：分析实验结果，不锈钢管与镀锌钢管的摩擦阻力系数均随雷诺数的增大而减小，在Re相同的情况下，、镀锌钢管的摩擦阻力系数λ要高于不锈钢管的，由此说明λ受Re 和ε/d共同影响。

2、在不同设备（包括相对粗糙度相同而管径不同）、不同温度下测定的λ-Re数据能否关联在一条曲线上？为什么？

答：只要ε/d相同，λ-Re数据就能关联在一条曲线上。

3、以水作工作流体所测得的λ-Re关系能否适用于其它种类的牛顿型流体？为什么？

答：对于其他牛顿型流体也适用。Re反应了流体的性质，其他的流体的密度和黏度都可以在Re上面反应出来。所以仍然适用。

4、以下测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关吗？它们分别是多少？（管径、管长一样，管走水，且R1=R2=R3）

答：无关，

2

2

u

d

l

P

h

f

⋅

⋅

=

∆

=λ

ρ

＝(gz1-gz2)＋⋅

-

+

-

2

2

2

2

1

2

1

u

u

p

p

ρ

,压差计高度差R 反映了两个测压点截面位能和压强能综合变化值,即R=（gz1-gz2）＋⋅

-

ρ

2

1

p

p

,因为

R

1

=R

2

=R

3

,u

1

=u

2

,所以三种状态下的hf不变，推出λ不变。

5、柏努利方程的适用条件是什么？该条件与本实验有什么联系？

答：不可压缩的理想流体在稳定状态下恒温流动。本实验的流体满足柏努利方程，推导水平无变径直管道摩擦阻力系数λ的时候就采用了柏努利方程，满足柏努利方程是该实验的理论基础。

6、在测量前，为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速排净？

答：本实验所研究的对象为单一连续流体，排净气体是为了使流体连续流动，以达

到实验的条件要求。迅速排净的方法：主管路：开大流量调节阀，使流体迅速流过各直管，将气泡冲出；引压管：打开引压管控制阀，流体流过引压管，气泡被带出。排净标志为流量为零时，传感器示数为零。

二、离心泵实验

思考题

1，根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵？在启动前为何要关闭调节阀？

离心泵是靠叶轮旋转产生的离心力把水排出，泵的水排出后形成真空，又把水吸进泵中，依次循环工作。由于管道形不成真空，且离心泵精度低，需要将部空气排出，所以启动前要灌泵。

启动前关闭调节阀可以避免启动电流过大，保护电机。

2，当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？

当流量调节阀开度增大时，压力表读数减小，真空表读数增大。

3，用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？

根据管路流量围选择孔口尺寸和压差计的量程。

4，分析气缚现象与气蚀现象的区别。

气缚现象是在离心泵启动时发生的，由于泵存有空气，空气密度相对于输送液体很低，旋转后产生的离心力小，叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽的液体吸入泵，虽启动离心泵也不能输送液体。

气蚀现象是由于离心泵安装高度过高，导致泵压力降低，液体发生汽化，泵压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近，生成的蒸汽泡随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝。使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，破坏叶轮。

5，根据什么条件来选择离心泵

1），根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型；

2），根据具体管路对泵提出的流量和压头要求确定泵的类型。

6，用交频器调节f来改变流量大小是否比调节阀门大小省电？

改变f，从而改变转速n，可使轴功率改变，从而达到调节流量的目的。在此过程中，离心泵提供多少能量，管路就接受多少能量，在低流量时，轴功率较小，可以节省电。

7，使用φ32×3mm的不锈钢管输送20℃的水，流量围为0.6~6m3/h,试设计一孔板流量计，求d0为多少？量程压差计的围为多少？

t=20o C时，ρ=998.2kg/m3 , μ=1.005mPa.s

d=32-3×2=26mm=0.026m，

u=q v/A=q V/ 3600/[π×(0.026/2)2] =0.3139~3.139 m/s

Re=duρ/μ=0.026×u×998.2/ (1.005×10-3) =8106.2~81062

取m=0.20，则d*d=0.201/2*0.026=0.01163m，

查《化工原理》教材图1-52，可知 C 0=0.612

由0Vs C S = △p = (ρ/2)* [V S

/(C 0*S 0)]2= 998.2/2*[ q v / 0.612/π/(0.0263/2)2]2=131.3~13130Pa

则量程为0.1313~13.13kPa

三、传热实验

一， 思考题

1， 本实验中管壁温度应接近蒸汽温度还是空气温度，为什么？

答：接近蒸汽温度，因为蒸汽冷凝传热膜系数α（蒸汽）>>α（空气）。

2， 管空气流速对传热膜系数有何影响？当空气流速增大时，空气离开热交换器时的温度将

升高还是降低？为什么？

答：传热系数α正比与流速，故当空气流速增大时传热系数亦增大，由()

()

212136003600p S p W c t t V c t t Q ρ--== ，当Vs 增大且Q 恒定时，温差随着减小，即出口温度

降低。

3， 如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α的关联有无影响？

答：由Re Pr m n Nu A =，其变量均与压强值无关，故采用不通蒸汽压做实验时对α的关联没有影响。

4， 试估算空气一侧的热阻占总热阻的百分数。

答：忽略污垢热阻后，热阻计算式为1111K αα

=+，则空气的热阻比例为1

11000.9911110010000

K α=

=+，即热阻主要表现为空气热阻。 5， 本实验可采取哪些措施强化传热？

答：提高空气流速，管加入填充物或采用螺纹管。

6， 以空气为介质的传热实验中雷诺数Re 应如何计算？

答：以空气为介质的传热实验中，雷诺数Re=du ρ/μ，d 为管径，u 为空气流速，ρ为空气密度，μ为空气黏度。

7， 若实现计算机在线测控，应该如何选用传感器及仪表？

答：应当选用传感器并且仪表具有能达到实验要求的精度。