化工简答题知识点

1.流体流动时有哪些流动形态？如何判别？
答：流体充满导管作定态流动时基本上有两种流动形态：滞流（也称为层流）和湍流。

判别流动形态的依据是雷诺数（Re）。

Re＜2000 为滞流；Re＞4000为湍流；2000＜Re＜4000 过渡态
2.分别说明滞流和湍流时影响流体流动阻力的因素，并说明两者区别。

滞流也称为层流，其特征是：当流体在圆管中作滞流流动时，流体的质点作一层滑过一层的位移，层与层之间没有明显的干扰。

各层间分子只因扩散而转移。

流体的流速沿断面按抛物线分布；紧靠管壁的流体流速等于零，管中央的流速最大，管中流体的平均流速为最大流速的1/2.
湍流的特征是：流体在流动时，流体的质点有剧烈的骚扰涡动，一层滑过一层的粘性流动情况基本消失，只是靠近管壁处还保留滞流的形态。

湍流时，靠近管壁一定距离的流体，其流速沿管壁至管心方向逐步增大，接近管中央相当大范围内的流体流速接近于最大流速；管内流体的平均流速为管中央最大流速的0.8左右。

3.离心泵有什么特点？有哪些主要指标？
离心泵是利用快速旋转的叶轮向液体作功使液体获得离心力并转化成静压能和动能，从而使液体能克服流动时的摩擦阻力及外压力而被输送。

离心泵的特点是输出液的压头不高，但有较大的输送量。

有很大的操作机动性，能在相当广泛的流量范围内操作，流量可用排出口的阀门控制。

离心泵的主要性能参数有转速n、流量q
v
、扬程H、功率P和效率η。

4.何谓平推流反应器？它有什么特点？
理想的管式反应器也称作平推流反应器。

1）如反应在等温、定态的条件下进行，则反应器应具有以下的特点：
在反应器轴向不同位置上，物料浓度、反应速率、转化率等均不相等；2)在轴向的每一个截面上，物料浓度、反应速率、转化率均相等，且不随时间而变化；
3)在径向不存在浓度差。

5.“平推流流动模型”与“管式反应器”是否是同一概念？试说明理由。

不是同一概念。

流体在管内流动时，其径向的流速分布是不均匀的。

管中心处的流速最大，靠近管壁处流速最小。

但当流速较高时，则管内流速分布趋于一致。

平推流模型是对流体在管道内流动状态的一种简化和理想化。

在实际反应器中，当管式反应器的长度远大于管径时，其中的流动情况就很接近平推流。

理想的管式反应器也称作平推流反应器。

6.试比较平推流反应器与间歇搅拌釜的结构形式，操作方法和生产能力的异同? 结构形式：平推流反应器是管式反应器；间歇搅拌釜是反应釜式反应器
操作方法：平推流反应器是连续操作；间歇搅拌釜是间歇操作
生产能力：平推流反应器中浓度和转化率随管长而变，而间歇反应器中这两个变量则随时间而变。

它们的变迁史却是相同的，反应的推动力也是一致的。

7.全混流反应器有何操作特点？如何应用物料衡算关系导出全混流反应器的特性方程式？
操作特点：1）物料连续地流入和流出反应器，操作为定态过程。

2）由于充分的搅拌，反应釜内物料的浓度、温度处处相等并且等于反应器的出口物料的浓度和温度。

物料衡算关系：进入量=引出量+反应量+积累量
整理得：q
V ×c
A,0
x
A
=r
A
V
R
或 V
R
/q
v
=（c
A,0
-c
A
）/r
A
或 V
R
/q
V
=c
A,0
x
A
/r
A
8.对于同一反应在相同条件下达到同样的转化率，为什么全混流反应器所需有效容积往往最大？
在全混流反应器中，因为釜内反应物料与出口物料浓度相同，反应物料浓度始终处在最低值。

反应物浓度的下降必定导致反应速率的下降，因此要完成同样的任务，达到相同的最终转化率，全混流反应器就要用更长的时间或需要更大的反应器容积。

9.沸腾炉的优缺点
优点：气固接触良好；沸腾炉是一种恒温反应器，它可以避免局部过热，而且可以再仅仅略低于矿渣熔点的温度，获得很快的反应速率。

沸腾炉的生产强度很大，容易回收热量，设备简单，投资少。

缺点：沸腾炉运行时要求有较高的风压，因而动力费用较大；矿粉进口与烧渣出口太近，容易降低硫的烧出率；另外，炉气含矿尘较高等。

10.水洗法和酸洗法的优缺点
水洗法优点：净化效果好，而且设备简单，投资少，易上马。

缺点：产生大量废水需要进行处理，从整体讲，这一方法经济效益和环境效益都不太好。

酸洗法优点：不产生废水，酸雾清除也比较彻底，而且所产生的废酸有一定的浓度，便于处理或出售。

缺点：设备庞杂、投资较大。

11.什么是氢氮比 ?
根据化学计量方程式，合成氨原料气中的氢氮比应为3，然而使用铁催化剂的化学动力学指出，氮的活性吸附是合成反应过程的控制阶段，氮的含量对反应速率的影响较大，氢氮比略低于3时可以加快反应速率。

实验证明，在32MPa，450℃，催化剂粒度为1.2-2.5mm，空速为24000h-1的条件下，氢氮比为2.5时，出口氨浓度最大。

生产上为了追求高效率，同时又要保持气体组成稳定，采取的方法是：新鲜原料气的氢氮比等于3，混合后的循环气在合成塔进口处的氢氮比约2.8，以实现在合成塔出口处的氢氮比约2.5。

12.合成氨工业降低能耗的措施
1)利用反应热和反应产物的冷却来副产高温高压水蒸气，高压水蒸气可用来驱动压缩机和风机，驱动后的尾气，也可作为工艺用水蒸气。

2)采用径向合成塔。

在相同压力（20MPa）、相同数量催化剂（46.1m3）的合成塔中，轴向塔的阻力为
3.4MPa，而径向塔阻力仅为0.06MPa。

3)采用新的工艺流程
4)从驰放气中回收氢
a.低温液化法先将气体液化，然后通过蒸馏进行分离。

b.变压吸附法利用分子筛在高压下吸附氢，但惰性气体因极性弱而不被吸附，然后减压的条件下将氢解吸出来。

c.膜分离法利用氢透过膜的速率高于其他分子的特性，通过多级膜进行分离，而获得纯度较高的氢。