化工原理实验200706B(附答案)[1]

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《 化工原理实验 》试卷

1. 考前请将密封线内填写清楚； 所有答案请直接答在试卷上； ．考试形式：闭卷；

填空题：（30分，每题3分）

、 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换

、 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液

柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。

、测量流体体积流量的流量计有 转子流量计 、 孔板流量计 和 涡轮流量计。 、精馏实验过程中，要密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa ，若超过0.01mPa ，应减少加热电流，调节无效，可能出现液泛现象，应停止加热，将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。

、 在精馏实验中，确定进料状态参数q 需要测定 进料温度 ， 进料浓度 参数。 、 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为 饱和水蒸汽 ，可

通过增加 空气 流量达到提高传热系数的目的。

、 在干燥实验中，要先开 风机 ，而后再打开 加热 以免 烧坏加热丝 。 、 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变__流量__。 、 (1)离心泵最常用的调节方法是 出口阀门调节 （2）容积式泵常用的调节方法是 旁路调节。

、 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在 双对数 坐标系中，

当有液体喷淋时，随气速的进一步增加出现 载点 ，这时填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，当气速继续增大，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现 液泛现象，此点称 泛点 。

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二、简答题：（每题5分，共30分）

1．在精馏实验中，你认为塔釜加热量主要消耗在何处？你有何节能措施？

塔釜加热量主要消耗在将物料轻组分汽化及塔顶组分冷凝，热损失等方面。

采用热泵技术、尽量用较小的回流比，选择适宜的进料状态，采用中间再沸器及中间冷凝器等。 2．在本实验室的离心泵特性曲线的测试中，启动离心泵时应注意那些事项？ 应先灌水排气，然后在出口阀门关闭的情况下启动泵

3．在传热实验中，为什么要稳定一段时间才能开始进行实验？需要稳定的参数有那些？

传热实验的原理是根据热量恒算式和传热速率方程式：KA t m = W c ρc C pc (t 2-t 1) 测定传热系数，实验条件的稳定才能保证热量衡算的成立；此外换热器工作时，空气流速、水蒸汽温度的变化对传热系数K 都有影响，其中空气流速影响较大。

实验时，控制阀门开度维持稳定的空气流量，控制水蒸汽的压力不变。 4．写出三种填料的名称 拉西环、鲍尔环、阶梯环等

5．使用废气循环对干燥作业有什么好处？干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环？

节约能源，提高热效率，同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。在干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料使用废气循环可以降低干燥介质的温度及提高干燥介质的湿度，降低干燥速率防止物料经历过高的温度变质。

6．在化工原理实验中多次使用转子流量计，在转子流量计的使用过程中应注意那些事项？ 气体转子流量计的刻度是使用20℃下1atm 的空气进行标定的，液体流量计采用20℃的水进行标定的，因此在使用时要同时测定使用状态下的压力和温度进行校核。 三、改错题（20分）

下图是吸收实验装置，现发现共存在5处错误或遗漏，试指出并加以改正，并简要说明原因。尾气的浓度由尾气取样用气相色谱进行分析。

1.水流量调节阀

2.水转子流量计

3.氨气钢瓶

4.减压阀

5.氨缓冲器

6.氨气流量调节阀

7.氨气转子流量计

8.气泵

9.空气缓冲器 10.空气流量调节阀 11空气转子流量计 12.吸收

塔 13.塔底排液管 14.压差计 15.压力表 16,17,排污阀

吸收实验装置流程图

将无法调节流量。

（2）氨气转子流量计安装错误，转子流量

计不能水平安装应垂直安装。

（3）空气流量计前缺少压力表，无法测定

空气的压强，无法校核空气的流量，如图

所示添加压力表

（4）风机的流量调节采用出口阀门，无法调节，应用旁路阀调节

（5）填料塔塔底液体的出口没有设置液封，这样塔内的气体会溢出，应设置液封装置。

（如图所示，红色为错误，绿色为更正的）

四:设计题（20分）

某工厂要分离乙醇－水混合物，进料中易挥发组分的含量为40％（体积分率，下同），现要求将易挥发组分提浓至93％，而残液中易挥发组分不高于3％，请提出实施方案完成上述任务，要求简述所采用的主要设备及其操作原理，需要控制的主要工艺参数，所使用的测量仪表，并绘出简单工艺流程示意图（要标注）。

若要得到无水乙醇，采用你所设计的流程是否可行，为什么？试举几种你所了解的工业上用来生产无水乙醇的方法。

答案、由于乙醇与水的挥发度不同，可采用精馏法分离该混合物。精馏塔的原理是：将由挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中进行多次部分汽化和多次部分冷凝，使其分离成为几乎纯态组分的过程。

采用的设备是精馏塔，其结构可以是板式塔或填料塔，提供分离的场所。

再沸器提供上升蒸汽；冷凝器提供回流液体。

需要控制的主要参数：塔顶的温度和压力，回流量，产品量，进料量，塔釜加热温度和压力，冷凝液的量（冷却剂的进出口温度），产品和残液的浓度。

使用的仪表：流量计，温度测量仪表、压力计，酒度计等。

操作流程示意图如下：

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