化工原理实验(思考题答案)

流动阻力、离心泵、过滤常数、对流传热、吸收、精馏、干燥

实验1 流体流动阻力测定

1. 启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？

答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧

毁线圈。

2. 作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力

实验对泵灌水却无要求，为什么？

答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，

所以不需要灌水。

3. 流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？

答：水平，当u=0时 柏努利方程就变成流体静力学基本方程：

Z1 P1 g Z2 p2 g,当p1 p2时,Z1 Z2

4. 怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开

U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。

5. 为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？

答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可

以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

6. 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随

流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。

流动阻力、离心泵、过滤常数、对流传热、吸收、精馏、干燥

7. 读转子流量计时应注意什么？为什么？

答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，

流量就全有误差。

8. 假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为

什么？

答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。 2 Z1 P1 g u122g Z2 p2 g u22g,

∵d1=d2 ∴u1=u2 又∵z1=z2（水平管） ∴P1=P2

9. 本实验用水为工作介质做出的λ－Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、 、变化。

10. 本实验是测定等径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动

的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到ΔPf的计算过程和

公式是否与水平管完全相同？为什么？

答：过程一样，公式（通式）相同，R值的计算结果不同。

通式：p1 p2 ( A B)gR Bgz

水平放置： z=0 p1 p2 ( A B)gR

垂直放置： z=L（管长）p1 p2 ( A B)gR gL

11. 影响流动型态的因素有哪些？用Re判断流动型态的意义何在？

答：影响流动类型的因素有：内因：流动密度 、粘度 ；外因：管径d、流速u,即

Re du 。用它判断流动类型，什么样的流体、什么样的管子，流速等均适用，这样，就把复杂问题简单化了，规律化了，易学、易用易于推广。

12. 直管摩擦阻力的来源是什么？

答：来源于流体的粘性F A u y流体在流动时的内摩擦，是流体阻力的内因或依据。

流动阻力、离心泵、过滤常数、对流传热、吸收、精馏、干燥

其外因或内部条件可表示为：内摩擦力F与两流体层的速度差Δ 成正比；与两层之间的垂直距离Δy成反比；与两层间的接触面积A与成正比。

13. 影响直管阻力的因素是什么？如何影响？

答：根据hf lu2d直管助力与管长l、管经d、速度u、磨擦系数 有关系。它与 、

l、u2成正比，与d成反比。

实验2 离心泵特性曲线的测定

1. 为什么启动离心泵前要向泵内注水？如果注水排气后泵仍启动不起来，你认

为可能是什么原因？

答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。如果注水排完空气后还启动不起来。①

可能是泵入口处的止逆阀坏了，水从管子又漏回水箱。②电机坏了，无法正常工作。

2. 为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？

答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲

线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。

3. 为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种方法有什么优缺点？是否

还有其它方

法调节泵的流量？

答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节

其流量。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。

4. 正常工作的离心泵，在其进口管上设置阀门是否合理，为什么？

答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真

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空度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力 而使流体无足够的压强差实现这一流动过程。

5. 为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？

答：使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。

6. 离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？

答：离心泵的特性曲线与管路无关。当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实

际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关。

7. 为什么流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？ 答：流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就

越大。大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是一定的N=电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率，而轴功率N又为： N Ne QH 102 ， 当N=恒量， Q与H之间关系为：Q↑H↓而H p g而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

8. 离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？

答：离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。离心泵在设计点时工作

最经济，由于种种因素，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。

9. 离心泵的送液能力为什么可以通过出口阀的调节来改变？往复泵的送液能力

是否采用同样的调节方法？为什么？

答：离心泵用出口阀门的开、关来调节流量改变管路特性曲线，调整工作点。往复泵

属正位移泵，流量与扬程无关，单位时间排液量为恒定值。若把出口阀关小，或关闭，泵内压强便会急剧升高，造成泵体、管路和电机的损坏。所以往泵不能用排出管路上的阀门来调节流量，一定采用回路调节装置。

10. 试从理论上分析，实验用的这台泵输送密度为1200 kg·m-3的盐水，（忽略粘

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