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四川大学化工考研 复试面试化工原理面试题库答案

来源:用户分享 时间:2025/5/29 9:45:08 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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1. 用化工原理解释“开水不响,响水不开”的现象。

水中能溶有少量空气,容器壁的表面小空穴中也吸附着空气,这些小气泡起气化核的作用。水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少,当水被加热时,气泡首先在受热面的器壁上生成。气泡生成之后,由于水继续被加热,在受热面附近形成过热水层,它将不断地向小气泡内蒸发水蒸汽,使泡内的压强(空气压与蒸汽压之和)不断增大,结果使气泡的体积不断膨胀,气泡所受的浮力也随之增大,当气泡所受的浮力大于气泡与壁间的附着力时,气泡便离开器壁开始上浮。

在沸腾前,窗口里各水层的温度不同,受热面附近水层的温度较高,水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强P。随水温的降低而降低,泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强亦在减小,而外界压强基本不变,此时,泡外压强大于内压强,于是上浮的气泡在上升过程中体积将缩小,当水温接近沸点时,有大量的气泡涌现,接连不断地上升,并迅速地由大变小,使水剧烈振荡,产生\嗡,嗡\的响声,这就是\响水不开\的道理。

对水继续加热,由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层 ,使整个溶器的水温趋于一致,此时,气泡脱离器壁上浮,其内部的饱和水蒸汽将不会凝结,饱和蒸汽压趋于一个稳定值。气泡在上浮过程中,液体对气泡的静压强随着水的深度变小而减小,因此气泡壁所受的外压强与其内压强相比也在逐渐减小,气泡液--气分界面上的力学平衡遭破坏,气泡迅速膨胀加速上浮,直至水面释出蒸汽和空气,水开始沸腾了,也就是人们常说的\水开了\,由于此时气泡上升至水面破裂,对水的振荡减

弱,几乎听不到\嗡嗡声\,这就是\开水不响\的原因。

2. 试举例说明分子动量扩散、热量扩散和质量扩散现象,并阐述三个过程的物理本质和共性特征。

动量传递——在垂直于实际流体流动方向上,动量由高速度区向低速度区的转移。如:流体输送,过滤,沉降。

热量传递——热量由高温度区向低温度区的转移。如:干燥,换热,蒸发。

质量传递——物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。如:吸收,精馏,萃取,吸附、膜分离。 传质和传热:结晶、干燥。

由此可见,动量、热量与质量传递之所以发生,是由于物系内部存在着速度、温度和浓度梯度的缘故。可以用类似的数学模型来描述,都可用传递方程遵维象方程:物理量的传递速率=推动力/阻力。牛顿粘性定律、傅里叶定律、费克扩散定律都是描述分子运动引起传递的现象定律,通量与梯度成正比。

3. 简要阐述通过圆管内流体流动实验测定摩擦系数的方法。

4. 试分析流量增大时,泵入口真空表与出口压力表的读数会如何变化?

根据离心泵的特征曲线和管路特性曲线,泵出口阀开大或泵转速减小,管路的流量都会增加,扬程降低。在液面和泵入口截面列伯努利方程,Pa/ρ+u^2/2 + gZ1 = P1/ρ+u2^2/2 + gZ2+hf, 流速u2增加,阻力hf增加,则进口压力P1降低,P1=Pa-P真空,所以真空表增加。P1/ρ+u2^2/2 + gZ2+he= P2/ρ+u2^2/2 + gZ3+hf, P1

降低,he降低,P2降低,即出口的压力表读数降低。

5. 试从性能参数、操作方式、适用范围等方面对离心泵和往复泵作比较。

6. 流体在管径不变的直管中作稳定流动,由于流动流体有摩擦阻力损失,所以流体的流速沿管长变小,此说法对否?解释原因。

不对,不可压缩流体在连续定态流动中,连续性方程式,qv=uA=常数,管径d不变,则流速u不变,由伯努利方程,Pa/ρ+u^2/2 + gZ1 = P1/ρ+u2^2/2 + gZ2+hf,位能、动能不变,管道有阻力损失,则静压能减少。

7. 在对流传热实验中,热空气的放热量和冷却水的吸收量,哪个用于估算总的传热量更合理?

用热空气侧的放热量,此实验是固定冷却水的流量,调节变频器改变风机的转速来改变蒸汽热空气的质量流量,空气侧的传热系数远小于冷却水侧,所以传热阻力主要在于空气侧,总传热系数K约等于h1空气侧的传热系数。水侧的流速较大,进出口温度变化很小,误差较大;空气侧进出口温度变化大,误差小,W*Cp(T1-T2)=KA△tm,所以用放热量估算更合理。传热系数影响因素:流动状况,类型,流体性质,传热面因素。

8. 两台规格相同的单程列管式换热器,分别采用串联和并联操作,试定性分析哪种操作的传热速率更快,如果都能完成传热任务,采用哪种操作更好?98页

对于并联主要有以下几种情况:1.一台设备时若直径、面积很大2.防止换热

器出现故障系统停车

对于串联主要有以下几种情况:

1.管壳程流速选择合理,但传热温差太小所需要的换热面积很大,即直径一定时所需管长太长

2.多管程结构,采用一台时温差修正掉太多,解决温差校正系数过低的问题(一般要求>0.8)可采用串联结构

3.介质完全冷凝后还需要过冷很多,一般需要在冷凝器后串联一台冷却器

这种情况下两台换热器的规格一般不一样

串联优点:可以防止偏流,流速高,传热系数大,能提高换热器的工作效率

缺点:处理量小,压降较大

并联优点:处理量大,压降较小

缺点:容易产生偏流,流速较低,传热系数较小,降低换热效率。

以上分析,串联操作能够在较小的换热面积下达到同样的加热效果,并联会使单列流量减少总传热系数也会减少。所以串联好。

9. 如果要安排一个沉降室和一个旋风分离器出去含尘气体中的灰尘,上述两个设备如何安排?为什么?

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