实验6 填料吸收塔流体力学特性实验

⑴ 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？

答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时，

填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。

⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关？

答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 ⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么？

答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面

流下，形成相际接触界面并进行传质。

⑷ 填料的作用是什么？

答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 ⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？

答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率NA增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成y2减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力?ym的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低?mkya将随之减小，结果使吸收效果变好，操作温度，吸收过程的阻力Kya?

y2降低，而平均推动力?ym或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温?mkya不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 度，过程阻力Kya?

⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？ 答：水吸收氨气是气膜控制。

⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？

答：液封的目的是保证塔内的操作压强。

⑻ 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？

答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。

⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？

答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。

⑽ 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？ 答：流量计的刻度是以20℃，1atm的空气为标准来标定。只要介质不是20℃，

1atm 的空气，都需要校正流量。

⑾ 如果改变吸收剂的入口温度，操作线和平衡线将如何变化？

答：平衡常数m增大，平衡线的斜率增大，向上移动；操作线不变。 ⑿ 实验过程中，是如何测定塔顶废气中氨的浓度？

答：利用吸收瓶。在吸收瓶中装入一定量低浓度的硫酸，尾气通过吸收瓶时，其

中的氨气和硫酸发生中和反应，收集反应所需的尾气量即可。

⒀ 在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？为什么？ 答：可以。在操作温度和压力一定的条件下，到达平衡时，吸收液浓度和操作时间无关。

⒁ 如果从同一个取样瓶中，取样分析三组平行样，误差很大，试分析原因？ 答：原因在于取样瓶取样后，没有及时密封，瓶内的氨气由于挥发而降低了浓度。

⒂ 控制和调节吸收效果由哪些主要因素，试作简单分析？

答:吸收塔的气体进口条件是唯一确定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂

的进口条件：流率L、温度t2、浓度x2。改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率NA增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成y2减小，回收率增大。对于液?kya将随之减膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力Kya?

小，结果使吸收效果变好，y2降低，而平均推动力?ym或许会减小。对于气?kya不变，但平均推动力膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力Kya?

增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收级温度的降低，改变了平衡常数，对过程阻力和过程推动力都产生影响。吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收效果的又一主要因素。吸收剂进口浓度x2降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的增加。

⒃ 试说明精馏和吸收的相同点和不同点？

答：不同点：精馏利用组分挥发度的不同进行分离，操作时塔内必须有回流；吸

收是利用组分溶解度的不同进行分离。相同点：都属于相际传质。 ⒄ 若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸收液浓度如何改变？

答：尾气中氨的含量增加，吸收液中氨的含量增加。

⒅ 吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？

答：尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。

⒆ 如何确定液泛点气速？

答：在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变。当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加

而增加，气流通道截面随之减少。所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降—气速曲线的斜率加大。当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。 ⒇ 实际操作选择气相流量的依据是什么？

答：通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气体的流量选择在接近液泛点。在此点，气体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。

第二篇：化工原理实验课后思考题答案

实验流体流动阻力的测定

1、      进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？

答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。

2、      如何检验系统内的空气已经被排除干净？

答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。

3、      在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？

答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。

4、      U行压差计的零位应如何校正？

答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。

5、      为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？

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。

                       实验离心泵特性曲线的测定

1、      离心泵启动前为什么要先灌水排气？本实验装置中的离心泵在安装上有何特点?

答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。

2、      启动泵前为什么要先关闭出口阀，待启动后，再逐渐开大？而停泵时，也要先关闭出口阀？

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。

而停泵时，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。

3、      离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关？

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。

4、      离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值如何变化？为什么？

答：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。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：   ，当N=恒量， Q与H之间关系为：Q↑H↓而而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

5、      离心泵的流量可由泵的出口阀调节，为什么？

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。

6、      什么情况下会出现“汽蚀”现象？

答：当泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“汽蚀”现象，

7、      离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理？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。

  实验流量计的标定

1、      Co与哪些因素有关？

答：孔流系数由孔板的形状、测压口位置、孔径与管径之比d0/d1和雷洛系数Re所决定。

2、      如何检查系统的排气是否完全？

答：直到排气阀指导系统中无气泡为止。

3、      离心泵启动时应注意什么？

答：（1）泵入口阀全开，出口阀全关，启动电机，全面检查机泵的运转情况。
（2）当泵出口压力高于操作压力时，逐步打开出口阀，控制泵的流量、压力。
（3）检查电机电流是否在额定值以内，如泵在额定流量运转而电机超负荷时应停泵检查。

实验伯努利方程验证实验

1、      操作时特别要注重排除管内的空气泡，否则会干扰实验现象，为什么？如何排除？

答：管内含有气泡会使高度差减小，影响伯努利方程的验证。若空气泡在测压管中出现，可用手轻拍几下测压管赶走气泡。若空气泡在流体流动的导管中出现，则将出口阀慢慢关小是流速减小，在迅速将出口阀调大，赶走气泡。

2、      试对实验中的阻力损失作出说明（是由哪些原因产生的，是直管阻力还是局部阻力）。

答：由于本实验中的水，为不可压缩的实际流体，存在着摩擦导致的沿程阻力损失以及突然扩大、缩小和拐弯导致的局部阻力损失。

实验流体流动形态测定~雷洛实验

流体的流动类型与雷诺数的值有什么关系？

答：根据实验，流体在圆形直管内流动，Re≤20##（有的资料达到2300）时属于层流；Re＞4000时则一般为湍流。Re在2000~4000之间时，流动处于一种过渡可能是层流，可能是湍流，或是二者交替出现，主要由外界条件所左右。

实验过滤实验

1、      过滤刚开始时，为什么滤液经常是浑浊的？

答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。

2、      在恒定过滤中，初始阶段为什么不采取恒定操作？

答：因为刚开始时要生成滤饼，等滤饼有一定厚度之后才能开始等压过滤。

3、      如果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？

答：（1）使用助滤剂，改善滤饼特性；（2）加热滤浆，降低滤液粘度；（3）使用絮凝剂，改变颗粒聚集状态；（4）限制滤饼厚度，降低过滤阻力

4、      当操作压强增大一倍时，其K值是否也增大一倍，是得到同样的过滤量时，其过滤时间是否缩短一半？

答：不是的，dv/dθ=A2ΔP/μrv(v+ve), dv/dθ是代表过滤速率，它随着过滤的进行，它是一个逐渐减少的过程，虽然ΔP增大一倍，表面上是时间减少一倍，单过滤速率减少，所以过滤得到相同的滤液，所需的时间不是原来的一半，比一半要多。

 实验蒸汽—空气总传热系数K的测定

1、      在测定传热系数K时，按现试验流程，用管内冷凝液测定传热速率与用管外冷却水测定传热速率哪种方法更准确？为什么？如果改变流程，是蒸汽走环隙，冷却水走管内，用哪种方法更准确？

答：

2、      汽包上装有不凝气排放口和冷凝液排放口，注意两口的安装位置特点并分析其作用？

答：，冷凝器上须备有不凝气体的排放口，操作时定期排放，以保持良好的传热效果

实验气-汽对流传热综合实验

1、      蒸汽和空气进入通道，在测K和α时为什么不同呢？

答：因为在测给热系数K时仅考虑间壁一侧的传热，而传热系数α则考虑了从热流体到冷流体的整个传热过程。

2、      在现有α的基础上如何改进就能测定总传热系数K？并说明所需测定的参数及仪表。

答：

      实验珍珠岩粉导热系数λ的测定

1、      比较三根传热管的传热速率，说明原因。

答：

2、      通过实验归纳强化传热的途径有哪些？

答：1、降低滞留内层的厚度；2、增大湍动程度，即采用插入螺旋线圈的方法来强化传热。

实验全回流精馏总板效率的测定

1、      什么是全回流，全回流时的操作特征是什么？如何测定全回流是的总板效率？

答：在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。

2、      如何判断塔的操作已达到稳定？影响精馏操作稳定的因素有哪些？

答：当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等。

3、      影响板式效率的因素有哪些？

答：物质的物理性质的影响，流体力学状态和塔板结构的影响。

4、      进料量对塔板层有无影响？为什么？

答：无影响。因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是xF，x D，xw，R和q。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。

5、      回流温度对塔的操作有何影响？

答：馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。

6、      板式塔有哪些不正常操作状况，针对本实验装置，如何处理液泛或塔板漏液?

答：夹带液泛，溢流液泛，漏液。

实验部分回流精馏塔塔板数的确定

1、      是否精馏塔越高，产量越大？

答：否

2、      将精馏塔加高能否得到无水酒精？

答：不能

3、      影响精馏塔操作稳定的因素有哪些？结合本实验说明。

答：主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等。

4、      操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？

答：加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率.

加大回流比能提高塔顶馏出液组成xD，但能耗也随之增加。

5、      精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的办法是什么？

答：降低采出率,即减少采出率. 降低回流比。

实验填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

1、      分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？

答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好

2、      从进出口温度实验数据分析水吸收丙酮属于哪种吸收？水用量增大后溶液出口温度如何变化？为什么？

答：

3、      填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何让设计的？

答：塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出，稳定塔内操作压力，保持液面高度。

填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封装置。

液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄。U形管型液封装置是利用U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。