化工原理实验思考题答案

实验1 单项流动阻力测定

（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？

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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。

（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）两个转子能同时开启吗？为什么？

答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。

（9）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？

答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。

（10）使用直流数字电压表时应注意些什么？

答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零点。如

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果有波动，取平均值。

（11）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。

22Z1P1gu12gZ2p2gu22g,

∵d1=d2 ∴u1=u2 又∵z1=z2（水平管） ∴P1=P2

（12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？

答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损坏。

（13）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。

（14）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。

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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

（15）测试时为什么要取同一时刻下的瞬时数据？

答：流体流动时，由于诸种原因，各参数的值是波动的，为了减少误差，应取瞬时值、即同时读数。

（16）作λ－Re图时，依点画线用什么工具？点在线的一侧还是两侧？怎样提高做图的精确度？做图最忌讳什么？

答：用曲线板或曲线尺画曲线，直尺画直线。点应在线的两侧，以离线的距离最近为原则。最忌讳徒手描。

（17）实验结果讨论中，应讨论什么？

答：（1）讨论异常现象发生的原因；（2）你做出来的结果（包括整理后的数据、画的图等）与讲义中理论值产生误差的原因。（3）本实验应如何改进。

（18）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？

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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。

（19）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。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。

（20）影响直管阻力的因素是什么？如何影响？

hflu22d答：根据直管助力与管长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

⑴ 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。

⑵ 为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？

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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。

⑶ 离心泵特性曲线测定过程中Q0点不可丢，为什么？

答：Q=0点是始点，它反映了初始状态，所以不可丢。丢了，做出来的图就有缺憾。

⑷ 启动离心泵时，为什么先要按下功率表分流开关绿色按钮？

答：为了保护功率表。

⑸ 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。

⑹ 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。

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⑺ 为什么在离心泵进口管下安装底阀？从节能观点看，底阀的装设是否有利？你认为应如何

改进？

答：底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。既不耗能，又能防止水倒流，这是最好不过的了。

⑻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。

⑼ 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。

⑽ 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： 恒量， Q与H之间关系为：Q↑H↓而Hp小。

g而

NNeQH102 ， 当

N=

H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变

⑾ 离心泵应选择在高效率区操作，你对此如何理解？

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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。

⑿ 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。

⒀ 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，（忽略粘度影响），在

相同量下泵的扬程是否变化？同一温度下的离心泵的安装高度是否变化？同一排量时的功

率是否变化？

答：本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式：

HTu2c2cos2g可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流

QH102 ρ↑N↑。

体密度增大而增大。即：NNe又因为

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2Hgpap1gu12gHf01

pap1g 其它因素不变的情况下

Hg↓而安装高度减小。

⒁ 离心泵采用蜗牛形泵壳，叶轮上叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。试定性解释以上两部

件采用此种结构的理由。

答：蜗牛形泵壳，既减少流体动能的损失，又将部分动能轴化为静压能。叶片弯曲方向

与叶轮旋转方向相反，是为了减轻叶片承受液体的冲击力，以免损坏。

⒂ 离心泵铭牌上标的参数是什么条件下的参数？在一定转速下测定离心泵的性能参数及特

性曲线有何实际意义？为什么要在转速一定的条件下测量？

答：离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。因为

Q1Q2n1n2，

H1H2n1n22，

N1N2n1n23根据以上比例定律，转速对Q、H、N均有影响。

只有转速一定，离心泵性能曲线才能确定。

⒃ 扬程的物理意义是什么？

答：它是指离心泵对单位重量（1N）的液体能提供的有效能量，其单位为m。即把1N重的流体从基准水平面升举的高度。

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⒄ 泵的效率为什么达到最高值后又下降？

QH102当N不变时QH当

答：由NNeQ升高超过设计点后，Q与H的乘积就会减少

所以效率会下降。

⒅ 离心泵特性曲线测定时，两转子流量计如何使用？为什么？

答：两转子流量计开一关一，轮流使用，因为大流量会把小转子冲击到最上面，损坏转子流量计。

⒆ 启动泵前，为什么先切断排出管路测压口至压强表的通路？如何切断？

答：为保护压强表的指针，用夹子夹住通往压强表的管子。

⒇ 记录实验数据时，为什么同时取瞬时值？

答：因为流量在波动，各表上读数均在波动，为减少误差，必须同时读数取瞬时值。

实验4 空气～水蒸汽对流传热实验

⑴ 为什么向电加热釜中加水至液位计上端红线以上？

答：避免干烧，造成加热管损坏

⑵ 为什么一面向电加热釜中加水一面要观察液位计？

答：防止水量不够或水量太多溢出。

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⑶ 为什么向保温瓶中加冰水混合物？

答：保证冷端补偿热电偶恒为0摄氏度。

⑷ 为什么将数字电压表预热？

答：保证测量的准确性。

⑸ 为什么待水沸腾5分钟后，才可调节空气流量旁路阀的开度？

答：为使系统的换热充分恒定。

⑹ 为什么实验结束先关电压表，5分钟后再关鼓风机？

答：让鼓风机输送的冷气将系统中的热量尽快带走，恢复常温。

⑺ 为什么在双对数坐标系中准数关联式近似为一条直线？

答：因为只有在双对数坐标系中才能将非线性的准数关联式转化为线性关系。⑻ 什么情况下用双对数坐标系作图？

答：（1）测量的数据范围大。（2）在双对数坐标系中函数关系为线性关系。

⑼ 气-汽换热的结果是什么？

答：冷空气变成热空气；水蒸气变为冷凝水。

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⑽ 为什么在套管换热器上安装有一通大气的管子？

答：为使不凝性的气体排出。

⑾ 实验中使用的孔板流量计的设计原理是什么？

答：设计原理是柏努利方程。

⑿ 使用孔板流量计时应注意什么？

答：不要超出测量范围。

⒀ 对组成孔板流量计的U形管中的指示液有何要求?

答：不与被测流体反应，互溶。

⒁ 所测压差与U形管的粗细有无关系？

答：没关系。

⒂ 所测压差与U形管中的指示液的密度有无关系？

答：有关系。

⒃ 压差与U形管中的指示液的高度差有无关系？

答：有关系。

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⒄ 旁路阀中的空气流量与传热管中的空气流量的关系是什么？

答：反比关系。

⒅ 为什么每改变一次流量都要等5-6分钟才能读取数据？

答：为使系统的换热充分恒定。

⒆ 本实验是由哪几大装置组成？

答：空气鼓风系统，热交换器，温度控制与测量系统，流量测量系统。

⒇ 准数关联式 Nu=ARemPr0.4应用范围？

答：（1）流体无相变，（2）在圆形直管内流动，（3）作强制湍流

实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定

⑴ 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？

答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。

⑵ 求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度？ 答：需用定性温度求解，即：t(tFtb)2

⑶ 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？如何防止溶液瀑沸？如何处理？

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答；① 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。

② 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。

③ 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。

⑷ 取样分析时，应注意什么？

答：取样时，塔顶、塔底同步进行。分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

⑸ 写出本实验开始时的操作步骤。

答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。

②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。

③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V，整个实验过程保持保温电压不变。

④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。

⑹ 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？

答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。温度恒定，则塔顶组成恒定。

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⑺ 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？

答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。

⑻ 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？

答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

⑼ 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？

答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。

⑽ 操作过程中，若发生淹塔现象，是什么原因？怎样处理？

⑾ 实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快？

答：釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。

⑿ 在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立？

答：精馏时，塔内的蒸汽从塔底上升，下层塔板有上升蒸汽但无暇将液体；塔顶出现回流液体，从塔定下降，塔顶先建立液层，随下降液体通过各层塔板，板上液层液逐渐建立。

⒀ 如果操作过程中，进料浓度发生改变，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的

浓度如何改变？

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答：塔顶xD下降，xW上升

⒁ 如果加大回流比，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？ 答：塔顶xD上升，xW下降。

⒂ 如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果？

答：塔顶产品不合格。

⒃ 为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行？

答：打开进料转子流量计，开启回流比控制器，塔顶出料，打开塔底自动溢流口，塔底出料。

⒄ 如果在实验过程中，实验室里有较浓的乙醇气味，试分析原因？

答：原因可能是：塔顶冷凝器的冷却量不够，塔顶上升的乙醇蒸汽没有被完全冷却下来，散失于空气中。

⒅ 在实验过程中，何时能观察到漏夜现象？

答：在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。

⒆ 在操作过程中，若进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化？ 答：塔顶xD下降，xW上升。

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⒇ 用折光仪分析时，塔顶、塔底、进料应先分析哪一个？为什么？

答：先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

精馏实验

一、简答题

1、电加热开关何时开启？精馏过程如何调节电压？

待塔釜料液加好后，将加热电压调节旋钮全关，再开电加热开关，以免启动功率过大，烧坏电加热管。刚开始加热电压可高些如200~220V，等塔釜温度稳定在九十几度也即釜温达泡点时，电压降至100~120V左右，注意加热电压不能太高，否则会出现淹塔现象。

2、其他条件都不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？

3、进料板位置是否可以任意选择，它对塔的性能有何影响？

4、为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏？

5、将本塔适当加高，是否可以得到无水酒精？为什么？

6、为什么精馏开车时，常先采用全回流操作？

精馏塔要保持稳定高效操作，首先必须使精馏塔从下到上建立起一整套与给定操作条件对应的逐板递升的浓度梯度和逐板递降的温度梯度。即使全塔的浓度梯度和温度梯度按需要渐变。所以，在精馏塔开车时，常先采用全回流操作，待塔内情况基本稳定后，再开始逐渐增大

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进料流量，逐渐减小回流比，同时逐渐增大塔顶塔底产品流量。

7、精馏塔操作时，若精馏段的高度已不能改变，要提高塔顶产品易挥发组分的浓度，则采用什么方法？

影响塔顶产品质量的诸因素中，影响最大而且最容易调节的是回流比。所以若需提高塔顶产品易挥发组分的浓度，常采用增大回流比的办法。

8、精馏塔操作时，若提馏段的高度已不能改变，要提高塔底产品中难挥发组分的浓度，则采用什么办法？

最简便的办法是增大再沸器上升蒸汽的流量与塔底产品的流量之比。

（由7、8题可见，在精馏塔操作中，产品的浓度要求和产量要求是相互矛盾的，为此必须统筹兼顾，不能盲目地追求高浓度或高产量。一般是在保证产品浓度能满足要求以及能稳定操作的前提下，尽可能提高产量。此时提高产量的办法是在允许的范围内采用尽可能小的回流比和尽可能大的再沸器加热量。）

9、精馏操作稳定的必要条件是什么？

精馏操作中的传质过程是否稳定与塔内流体流动过程是否稳定有关。因为精馏操作中有热交换和相变化，所以传质过程是否稳定还与塔内传热过程是否稳定有关，因此精馏操作稳定的必要条件是：①维持进出系统的总物料量和各组分的物料平衡且稳定；②回流比稳定；③再沸器的加热蒸汽压或加热电压稳定，维持塔顶冷凝器的冷却水流量和进口温度稳定；④使塔系统与环境之间的散热情况稳定；⑤使进料的热状态稳定。

10、如何判断精馏操作是否已经稳定？

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通常是观测监视塔顶产品质量用的塔顶温度计读数是否稳定，塔釜温度及回流流量（部分回流时回流比）是否稳定。

11、开停工时冷凝器和再沸器操作顺序如何？

开工时，务必先向冷凝器中通冷却水，然后再对再沸器加热。停工时，则先停止再沸器的加热再停止向冷凝器通冷却水。

12、精馏实验结束时，何时关冷却水阀？为什么？

待塔内无液体回流时即可管冷却水阀，以避免塔内的物料蒸汽外逸，造成环境污染、火灾或浪费。

13、精馏塔顶全凝器冷却水的流量控制到何程度？为什么？

塔顶全凝器冷却水的流量不宜过大，控制到使物料蒸汽能够全部冷凝且全凝器出口水温<45℃以防结垢为宜。其目的一是为了节约用水，二是为了避免塔顶回流液的温度过低，造成实际的回流比偏离设计值或测量值。

14、为什么填料精馏塔操作需要让塔达到液泛状态？

目的是充分润湿填料，提高填料表面的利用率。

15、测定全回流和部分回流总板效率或等板高度时各需测几个参数？取样位置在何处？

测定全回流总板效率或等板高度时需要测塔顶及塔釜中易挥发组分的含量，即xD,xW,及塔顶、塔釜温度。测定部分回流总板效率或等板高度时需要测xF,xD,xW,进料温度、塔顶温度、塔

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釜温度及进料流量F、回流流量L、塔顶产品流量D。全回流在塔顶和塔釜取样，部分回流在塔顶、塔釜和进料口三处取样。

16、在本实验室的精馏实验过程，打开回流阀，却没有回流，试分析原因并提出解决的方法。

（1） 可能回流阀开得太大，而冷凝回流液不足：应关小回流阀，检查冷却水是否正常，适当开大冷却水阀。

（2） 可能是回流管存在不凝性气体，应作排不凝性气体处理。

17、精馏塔顶为何需要放空？

排放出不凝气，以保证为常压精馏；另外也为了设备安全。

18、塔身为何需要保温?

因为塔内温度大于环境温度，塔体热损失造成塔内气相的冷凝，这种现象称为内回流，内回流轻则导致塔效率下降，重则塔顶将无产品，所以保温以减轻内回流。

19、塔顶回流管为何使用U形管？

塔顶回流管为正U形管，是防止塔顶蒸汽直接串入塔顶产品贮罐。

20、全回流操作转为部分回流操作时，为何需要增加电加热功率？

由全回流转为部分回流时，塔顶、塔釜均匀热物料采出，且加料板有冷物料加入，这样一

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定会破坏原来的热平衡，使上升气量下降，轻则导致漏液及板效率下降，重则塔顶将无产品。所以必须提高塔釜的加入功率，以保证有正常的上升蒸汽量。

21、塔板效率受哪些因素影响？

22、精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关？

23、板式塔气液两相的流动特点是什么？

24、操作中增加回流比的方法是什么？能否采用减少塔顶出料量D的方法？

25、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，恢复正常的最快、最有效的方法是什么？

26、本实验中，进料状况为冷进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节？

27、其他条件不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？

28、进料位置是否可以任意选择, 它对塔性能会产生什么影响？

29、为什么酒精～水系统精馏采用常压操作而不采用加压精馏或真空精馏？

30、什么叫回流比？精馏中为什么要引入回流比？试说明回流的作用。能否根据实验装置情况，确定和控制回流比？全回流、最小回流比、实际回流比关系及特点？

31、板效率是什么？

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32、精馏能采用填料塔做生产和实验设备吗？

33．塔釜加热对精馏塔的操作参数有何影响？你认为塔釜加热量主要消耗在何处？你有何节能措施？

34、精馏塔内气液接触不正常现象有哪些？如何影响板效率？

气液接触不正常现象有漏液、液泡夹带、液泛等。塔板上的气、液流量是板效率的主要影响因素，在精馏塔内，液体与气体应有错流接触，但当气速较小时，上升气量不够，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，塔板上建立不了液层，使塔板上气液两相不能充分接触，板效率下降；若上升气速太大，又会产生严重液沫夹带甚至于液泛，这样减少了气、液两相接触时间而使塔板效率下降，严重时不能正常运行。

35、什么是灵敏板？如何确定灵敏板?

随生产条件发生变化，某块或某几块塔板的温度或组成变化较大，这些塔板称为灵敏板。

通常情况下，加料板上面一块板或下面一块板为灵敏板，上面一块板更多些。

同一个塔，随着操作条件变化，灵敏板也可能变的。比如：回流比变小，灵敏板位置可能上移的。

确定灵敏板，对精馏塔操作及控制是相当有帮助的。通常可以灵敏板温度的变化，预判精馏塔操作状态的变化，并作出相应的调整。

36、何谓全回流？为什么精馏操作一开始总是采用全回流？

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37、由全回流该为部分回流操作时理论板数如何变化？全塔效率如何变化？

38、塔釜加热情况对精馏的操作有什么影响？怎样保持正常操作？

39、当回流比 RRmin时精馏塔是否还能进行操作？这时塔顶产品将发生什么变化？

能进行操作，但不能达到分离要求。

40、本实验是冷液进料，它与沸点进料相比，对精馏操作有什么影响？

41、为什么要稳定塔釜液面？

42、冷液进料对精馏操作有何影响？进料口如何确定？

冷液进料有利于精馏操作，使塔顶轻组分浓度更高，塔底液相轻组分浓度更低。进料口应在塔内组成与进料组分最接近的地方。

精馏实验问题2：

1. 查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？

答：定性温度为进料液的泡点温度。

2. 如何判断塔的操作已达到稳定?

答：回流比及塔顶温度稳定时，认为塔的操作已达到稳定。

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3.什么是全回流?全回流操作有哪些特点，在生产中有什么实际意义?

答：塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流到塔内，这种方式称为全回流。此时塔顶产品D为零，F和W也均为零，即不向塔内进料，也不从塔内取出产品。无精馏段和提馏段之分，两段的操作线合二为一，R=∞。由于这种情况下得不到精馏产品，即生产能力为零，因此对正常生产无实际意义。但在精馏的开工阶段或实验研究时，多采用全回流操作，以便于过程的稳定或控制。

4．压力对气液平衡有何影响？

答：提高压力，则气液平衡温度随之升高，相对挥发度减小，反之亦然。所以一般在低压下平衡曲线偏离对角线愈远，即愈容易分离，可见低温有助于分离。

5.如何确定精馏塔的操作压强？

答：精馏按操作压强可分为常压精馏、减压精馏、加压精馏，工业生产中多采用常压蒸馏。对在常压下物系的沸点较高，或在高温下易发生分解、聚合等现象的物系（即热敏性物系），常采用减压精馏；物系的沸点较低，室温下物系为气态混合物，常采用加压蒸馏。

6.比较精馏塔冷凝方式（全凝器冷凝和分凝器冷凝），它们有何特点和适用场合？

答：全凝器冷凝：塔顶上升蒸汽进入冷凝器被全部冷凝成饱和液体，部分液体作为回流，其余液体作为塔顶产品。特点：便于调节回流比，但较难保持回流温度。因此该法流程较简单，工业上大多采用这种方式。

分凝器冷凝：塔顶上升蒸汽先进入一个或几个分凝器，冷凝的液体作为回流或部分初馏产品；从分凝器出来的蒸汽进入全凝器，冷凝液作为塔顶产品。特点：便于控制冷凝温度，可提取不同组成的塔顶产品，但该法流程较复杂。

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7.进料量对精馏塔板层数有无影响？为什么？

答：没有影响。由图解法很容易得到，影响理论板的直接因素有气液平衡关系、进料轻组分含量及进料热状态、回流比和塔顶塔底组分含量，而与进料量无关。

8. 通常，精馏操作回流比R=(1.1~2.0)Rmin，试分析根据哪些因素确定倍数的大小。

答：适宜的R应通过经济衡算确定。操作费用和投资费用最小的回流比为最佳回流比。设计中回流比为最小回流比的倍数由设计者选定，从能耗考虑取下限，难分离物系宜选上限。精馏中R时重要的调控参数，其值与产品质量和生产能力密切相关。

9.影响精馏操作的主要因素由哪些?它们遵循哪些基本关系？

答（1）物系特性和操作压强；（2）生产能力和产品质量；（3）回流比和进料热状态；（4）塔设备情况，包括实际板数、加料位置、全塔效率；（5）再沸器和冷凝器的热状态。

遵循的基本关系：（1）相平衡关系；（2）物料衡算关系；（3）理论板数关系；（4）塔效率关系；（5）热负荷关系。

10.比较精馏塔加热方式（直接蒸汽加热和间接蒸汽加热），它们有何特点和适用场合？

答：精馏的加热方式可分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热两种，工业上多采用前者。当F、

xF、q、R、xD、D相同时，两种加热方式的精馏段操作线位置相同，提馏段操作线也是斜率

相同的直线，但两者端点不同。对于间接蒸汽加热，端点在对角线上对直接蒸汽加热，端点在x轴上，直接蒸汽加热法较间接蒸汽加热法理论板数稍多。当欲分离的物系为水和易挥发组分的混合液时，宜采用直接蒸汽加热方式，这样可节省再沸器，提高传热速率，但由于精馏中加入水蒸汽，使从塔底排出的水量增加，若馏出液组分一定，则随釜液损失的易挥发组分增多，

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使其回收率减少，若保持相同的回收率，必须降低塔釜组成，这样提馏段理论塔板数就会相应增加。

精馏实验问题3：

⑴ 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？

答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。

⑵ 求解q线方程时，Cp，m，γm需用何温度？

答：需用定性温度求解，即：Cp，m的定性温度为原料温度与原料组成下泡点温度的平均值，γm的定性温度为原料组成下泡点温度。

⑶ 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？如何防止溶液瀑沸？如何处理？

答；① 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。

② 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。

③ 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。

⑷ 取样分析时，应注意什么？

答：取样时，塔顶、塔底同步进行。分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。

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⑸ 写出本实验开始时的操作步骤。

答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。

②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。

③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V，整个实验过程保持保温电压不变。

④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。

⑹ 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？

答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。温度恒定，则塔顶组成恒定。

⑺ 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？

答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。

⑻ 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？

答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。

⑼ 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？

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答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。

⑽ 操作过程中，若发生淹塔现象，是什么原因？怎样处理？

⑾ 实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快？

答：釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。

⑿ 在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立？

答：精馏时，塔内的蒸汽从塔底上升，下层塔板有上升蒸汽但无下降液体；塔顶出现回流液体，从塔顶下降，塔顶先建立液层，随下降液体通过各层塔板，板上液层液逐渐建立。

⒀ 如果操作过程中，进料浓度发生改变，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？

答：塔顶 下降，塔釜上升

⒁ 如果加大回流比，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？

答：塔顶 上升，塔釜下降。

⒂ 如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果？

答：塔顶产品不合格。

⒃ 为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行？

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答：打开进料转子流量计，开启回流比控制器，塔顶出料，打开塔底自动溢流口，塔底出料。

⒄ 如果在实验过程中，实验室里有较浓的乙醇气味，试分析原因？

答：原因可能是：塔顶冷凝器的冷却量不够，塔顶上升的乙醇蒸汽没有被完全冷却下来，散失于空气中。

⒅ 在实验过程中，何时能观察到漏夜现象？

答：在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。

⒆ 在操作过程中，若进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化？

答：塔顶 下降，塔釜上升。

精馏实验问题4：

1.在精馏操作中,塔釜压力为什么是一个重要的参数?塔釜压力与什么因素有关?

精馏的原理是根据各物质在一定的温度下蒸汽分压不同，通过层层塔板液气交换而达到精馏（分离）的目的。各物质在不同压力下其蒸汽分压是不同的，所以其操作压力是很重要的参数。塔釜压力与各物质的物理性质有关，与操作温度和要求的精馏纯度相关。

2.板式塔气液两相的流动特点是什么

板式塔上气液两相发生错流运动

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3.操作中增加回流比的方法是什么?能否采用减少塔顶出料量D的方法

操作中增加回流比的方法是增加再沸器的蒸汽，增加上升气流量。可以通过减少塔顶采出，但进料量也要相应减小，否则塔釜轻组分将增多

4.板式精馏操作中由于塔顶采出率太大而造成产品不合格，恢复正常的最快，最有效的方法是什么？

对于此种D/F过大的情况，可保持塔釜加热负荷不变，增大进料量和塔釜出料量，减小塔顶采出量，使得精馏塔在塔顶采出量<进料量-塔釜出料量的条件下操作一段时间，以迅速弥补塔内的轻组分量，使之尽快达到正常的浓度分布。待塔顶温度迅速下降至正常值时，再将进料量和塔顶、塔釜出料量调节至正常操作数值。

5.本实验中进料状态为冷态进料,当进料太大时,为什么会出现精馏段的干板,甚至出现塔顶既没有回流又没有出料的现象？应如何调节？

进料量太大，在提馏段的塔板上，蒸发量太小或者没了，自然就干了

6.在实验中，当进料量从4L/h增加到6L/h时，塔顶回流量减少，出料量也减少了，试分析解释这一现象。

7.在连续精馏实验中，塔釜出料管没有安装流量计，如何判断和保持全塔物料平衡？

二、 填空题

1、精馏实验中，回流比通过 转子流量计 调节，全回流时，D= 0 。

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2、精馏实验中所用筛板塔实际塔板数为 16 块，填料塔所用填料为 θ环散装填料 。

3、精馏实验装置中，塔釜加热采用 电加热 ，塔顶冷凝器为 列管换热器 。

4、全塔效率ET= NT/NP ，等板高度HTEP= Z/NT 。

5、精馏实验配制原料时，用 酒精比重计 测浓度，全塔稳定后取塔顶、塔底及原料样品，用 气相色谱 分析含量。

6、 在本实验室的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在2-3kPa，如果达到5～8kPa，可能出现 液泛 ，应_减少加热电流_（或停止加热，将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。

三、选择题：

1、 精馏实验开工时采用哪种Ｒ？（C）

Ａ.最小回流比 Ｂ.某个确定的回流比 Ｃ.全回流 Ｄ.以上各条均可

2、 在塔内什么位置上必须设置测温点？(B)

Ａ.在塔顶必须设置测温点 Ｂ.在灵敏板上必须设置测温点

Ｃ.在塔底必须设置测温点 Ｄ.在加料板处必须设置测温点

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