化工原理课后思考题答案 王志魁

第二章流体输送机械
2-1流体输送机械有何作用？
答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。
2-2离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？
泵入口的压力处于什么状体？
答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心
力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能
冷凝多为膜状冷凝。影响膜状冷凝的因素有哪些？
答：在滴状冷凝过程中，壁面的大部分面积直接暴露在蒸汽中，在这些部位没有液膜阻碍着
热流，故滴状冷凝的传热系数可比膜状冷凝高十倍左右。
影响膜状冷凝的因素有：
（1）冷凝液膜两侧的温度差当液膜呈滞流流动时，若温度差加大，则蒸汽冷凝速率增加，
因而液膜层厚度增加，使冷凝传热系数降低。
1、流量qv:单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。
2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m
3、功率与效率：
轴功率P：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。
有效功率Pe：
效率：
2-4离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出
2-9离心泵的工作点是怎样确定的？流量的调节有哪几种常用的方法？
答：1、离心泵在管路中正常运行时，泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致。
安装于管路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程，即管路特性方程和泵的
特性方程H =f(Q)，联解上述两方程所得到两特性曲线的交点，即离心泵的工作点。
答：泵出口压力变小，进口处真空度增加
2-7离心泵操作系统的管路特性方程是怎样推导的？它表示什么与什么之间的关系？
答：当离心泵安装到特定的管路系统中操作时，若贮槽与受液槽两液面保持恒定，则泵对单
位重量(1N)流体所做的净功为，忽略
令，
得管路特性方程
2-8管路特性方程中的与k的大小，受哪些因素影响？
答：与液面高度差和静压差有关。k与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻力系数有关。
在固体、液体和气体中都可以发生。
对流传热：由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，只能发生在有
流体流动的场合。
热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需
任何介质。
4-2傅立叶定律中的负号表示什么意思？
答：热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。
4-3固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？
2、改变口阀开度（改变管路特性曲线）；改变泵的转速（改变泵的特性曲线）；离心泵并
联操作；离心泵的串联操作。
2-10何谓离心泵的气蚀现象？如何防止发生气蚀？
答：1、当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将
在此处汽化或者是溶解在液体中的气体析出并形成气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后，
答：
3-12何谓离心分离因数？提高离心分离因数的途径有哪些？
答：离心分离因数：同一颗粒所受到离心力与重力之比；
3-13离心沉降与重力沉降有何不同？
答：在一定的条件下，重力沉降速度是一定的，而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位
置不同而变化。
3-14对于旋风分离器，提高离心分离因数的有效方法是什么？
3-15要提高过滤速率，可以采取哪些措施？
颗粒直径的关系有何不同？
答：沉降速度在层流层区（斯托克斯区），与颗粒粒径的平方成正比；
在湍流区（牛顿区），与颗粒粒径的平方根成正比。
3-5某微小颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，试问在50℃水中的沉降速度与在20℃水中的沉
降速度比较，有何不同？
答：按照沉降速度在层流层区（斯托克斯区），液体温度升高，粘度降低，密度降低，所以沉
答：全风压：单位体积气体流经通风机后所获得的总机械能。单位是Pa，
2-16通风机的全风压与静风压及动风压有什么关系？
答：全风压为静风压和动风压之和。
2-17为什么通风机的全风压与气体密度有关？在选用通风机之间，需要把操作条件下的全风
压用密度换算成标定条件下的全风压。但为什么离心泵的压头H与密度无关？
系数急剧增大。
（4）蒸汽中不凝气体含量的影响若蒸汽中含有空气或其它不凝性气体，则壁面可能为气
体（导热系数很小）层所遮盖，增加了一层附加热阻，使对流传热系数急剧下降。因此在冷
凝器的设计和操作中，都必须考虑排除不凝气。含有大量不凝气的蒸汽冷凝设备称为冷却冷
凝器，其计算方法需参考有关资料。
（5）冷凝壁面的影响若沿冷凝液流动方向积存的液体增多，则液膜增厚，使传热系数下
2-5什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、
泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？
答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量
2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努
利方程得：
3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送
答：因为通风机全压，所以和密度有关
离心泵的理论压力
第三章沉降与分离
3-1固体颗粒与流体相对运动时的阻力系数在层流层区（斯托克斯区）与湍流区（牛顿区）
有何不同？
答：10-4< Re <2的区域称为层流区或斯托克斯定律区。；
湍流区或牛顿（Newton）定律区（500< Re<2x105）
3-2球形颗粒在流体中从静止开始沉降，经历哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速
降速度增加。
3-6球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪
些因素影响?
答：重力，浮力，阻力；沉降速度受dp、、及阻力系数有关
3-7利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒，其分离条件是什么？
答：
3-8何谓临界粒径？何谓临界沉降速度？
答：临界粒径：能100%除去的最小粒径；临界沉降速度。
答：过滤速率方程
3-16恒压过滤方程式中，操作方式的影响表现在哪里？
答：
3-17恒压过滤的过滤常数K与哪些因素有关？
答：
第四章传热
4-1根据传热机理的不同，有哪三种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？
答：根据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。
热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。
答：一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。
4-14为什么核状沸腾的对流传热系数比膜状沸腾的传热系数大？影响核状沸腾的因素主要
有哪些？
答：核状沸腾，气泡的生成速度、成长速度以及浮升速度都加快。气泡的剧烈运动使液体受
到剧烈的搅拌作用，增大。膜状沸腾传热需要通过气膜，所以其值比核状沸腾小。
3-9用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，当临界粒径与临界沉降速度为一定值时，含尘气
体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系？
答：成正比
3-10当含尘气体的体积流量一定时，临界粒径及临界沉降速度与降尘室的底面积WL有什么
关系。
答：成反比
3-11如果已知含尘气体中的临界沉降速度，如何计算多层隔板式降尘室的气体处理量？
气泡在高压作用下急剧地缩小而破灭，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极高的速度
冲向原气泡所占据的空间，造成冲击和振动。金属表面受到压力大，频率高的冲击而剥蚀以
及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、
鱼鳞状破坏。这种现象称为汽蚀。
2、为了避免气蚀的发生，泵的安装高度不能太高，可用泵规格表中给出的气蚀余量对泵
保温效果是否有影响？
答：圆筒壁：有影响
平壁没有影响
4-9对流传热速率方程中的对流传热系数α与哪些因素有关
答：流动状态（气、液、蒸汽）、流体的性质（热导率、热容、粘度、密度）、壁面形状
等
[流体有无相变化、流体流动的原因、流动状态、流动物性和壁面情况（换热器结构）等都影
响对流传热系数。]
4-10流体在圆管内强制对流时对流换热系数α的计算式中，Pr的指数n由什么决定？流体
在管内的流速及管径对α的影响有多大？管长、弯管的曲率对管内对流传热有何影响？
答：被加热n=0.4;被冷却n=0.3
在传热管的长度小于进口段以前，管子愈短，则边界层愈薄，就愈大。曲率越大，就愈
大。
4-11水的对流传热系数一般比空气大，为什么？
答：按照强制对流公式
4-12为什么滴状冷凝的对流传热系数比膜状冷凝的大？由于壁面不容易形成滴状冷凝，蒸汽
度？沉降速度受哪些因素影响？
答：1、加速阶段和等速阶段
2、匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称为沉降速度
3、影响因素由沉降公式可以确定。dp、、及阻力系数有关。
重点掌握层流区
3-3固体颗粒在流体中沉降，其雷诺数越大，流体粘度对沉降速度的影响如何？
答：粘度越大沉降速度越小。
3-4固体颗粒在流体中沉降，其沉降速度在层流层区（斯托克斯区）和湍流区（牛顿区）与
降，故在设计和安装冷凝器时，应正确安放冷凝壁面。例如，对于管束，冷凝液面从上面各
排流到下面各排，使液膜逐渐增厚，因此下面管子的传热系数比上排的要低。为了减薄下面
管排上液膜的厚度，一般需减少垂直列上的管子数目，或把管子的排列旋转一定的角度，使
冷凝液沿下一根管子的切向流过，4-13液体沸腾的两个基本条件是什么？
率（即热流密度）。而圆筒壁热传导中，可以计算圆筒壁内、外平均面积的导热速率Q，也可
以计算单位圆周长度的壁面导热速率ql，为什么不能计算热流密度？
答：圆筒壁的传热面积和热流密度不再是常量，但传热速率在稳态时是常量