成型原理课堂思考题 final
第一章绪论
1-1 通用高分子材料主要有哪几大类？P1
纤维、塑料、橡胶、胶黏剂、涂料。
1-2 “高分子材料加工”和“高分子合成”的主要区别是什么？
高分子材料加工：经过加工，材料化学成分基本不变，而形状或状态有所变化。即：原料和产品都是高分子，形状性质等发生变化，化学性质基本不变。
高分子合成：采用气态、液态或固态的各种低分子原料经过一定途径得到化学上不同于原材料的过程。即：原料为低分子，产物为高分子，化学性质发生变化。
1-3讲出两种高性能纤维的名字？P5
碳纤维、高强高模聚乙烯UHMWPE、陶瓷高性能纤维、芳纶。
1-4 判断：经过加工过程，高分子材料在物理上处于和原材料相同的状态。（X）
原因：加工过程中化学状态不变，物理性质发生变化。
1-5选择：高强高模聚乙烯纤维材料和Lyocell纤维材料分别属于________
A. 生态高分子材料和智能高分子材料
B. 智能高分子材料和功能高分子材料
C. 高性能高分子材料和生态高分子材料
D. 功能高分子材料和高性能高分子材料
新型高分子材料的主要种类：——及对应的常见物质
1. 高性能高分子材料
（1）特种工程塑料（高性能塑料）
（2）特种合成橡胶
（3）高性能纤维：高强高模合成纤维及其他特种合成纤维
①碳纤维：纤维素基碳纤维（洲际导弹关键部位唯一的特种耐烧灼部位材料之一）、
聚丙烯腈基碳纤维、碳沥青基碳纤维
②高弹高模聚乙烯：防弹服、防割手套
③芳纶：航空、消防服、卫星对接
2. 功能高分子材料
（1）结构型（2）复合型——从组成和结构上分类
3. 智能高分子材料
（1）人造肌肉（2）高分子凝胶（3）形状记忆合金
4. 生态高分子材料
（1）Lyocell纤维（2）聚乳酸纤维（PLA）
5. 复合高分子材料
6. 低维高分子材料
7. 仿生高分子材料
第二章聚合物流体的制备
2-1 聚合物熔融有几类主要方法？——分别对应不同聚合物P17-18
（1）无熔体移走的传导熔融，如滚塑过程
（2）有强制熔体移走（由拖曳或压力引起）的传导熔融，如螺杆挤出机的熔融挤出过程（3）压缩熔融
（4）耗散混合熔融，如双辊开炼
（5）利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法
（6）振动诱导挤出熔融——不要求
2-2 聚合物在螺杆挤出机中的熔融属于哪种熔融方法？其热量来源有几种？
聚合物在螺杆挤出机中的熔融属于有强制熔体移走的传导熔融，其热量来源有机筒外壁的加热器所产生的传导热和由剪切产生的剪切热两种。
2-3 填空：聚合物的溶解过程可分为溶胀和溶解两个阶段，未经修正的“溶度参数相近原则”适用于估计非极性溶剂与非极性聚合物体系的互溶性。
溶胀：溶剂分子渗入到聚合物的内部，使聚合物体积膨胀
溶解：高分子均匀分散到溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系
2-4 具有UCST的聚合物-溶剂体系由不相溶转变为互溶的方法有哪些？P34
（1）在恒温下改变聚合物-溶剂体系的组成
（2）升高温度，使之超出相图中的不互溶区域
（3）改变溶剂的组成，使聚合物能溶解为某一浓度的浓溶液
2-5 粘胶纤维生产中，为使纤维素黄酸酯在NaOH水体系中的溶解度提高，应如何控制温度？P34
纤维素黄酸酯-氢氧化钠水溶液体系为具有下临界混溶温度即具有LCST的体系。随着温度的下降，有利于纤维素黄酸酯溶解度提高。
实际生产中：纤维素黄酸酯的溶解过程通常在低温下（一般5-15℃）进行。
作业题请阐述选择聚合物溶剂的几种实用方法及其适用范围P24
（1）根据极性相近规律，即极性的聚合物易溶于极性溶剂，非极性的聚合物易溶于非极性或弱极性溶剂的规律来初步选择溶剂。
（2）根据溶度参数理论，按照溶剂与聚合物的内聚能密度或溶度参数尽可能接近的规则来选择溶剂。
①对于非极性分子体系（即非极性聚合物与非极性溶剂体系），可直接利用该规则
选择溶剂。一般而言，所选溶剂与聚合物间的溶度参数之差绝对值应小于
1.7-
2.0。
②非极性混合溶剂的选择一般也可利用该方法。其中，混合溶剂的溶度参数δmix
在混合前后无体积变化时可按计算。（其中xi—i(i=1,2)为组分
的摩尔数，vi—摩尔体积，δi—溶度参数）
③对于极性分子或易形成氢键的体系，必须对溶度参数理论修正。应利用三维溶
度参数(δd,δp,δh)，由聚合物的三维溶度参数为球心通过做三维溶度参数图来预测
选择溶剂。该方法对非极性聚合物/溶剂体系和极性聚合物/溶剂体系均适用。
（3）根据高分子-溶剂相互作用参数（哈金斯参数）χ1来半定量地判断溶剂对聚合物的溶解性。一般而言，χ1<0.5为良溶剂。
课堂思考题：为什么纤维素材料的加工不能采用先熔融再成型的方法？
纤维素大分子中含有大量的-OH基团，由于氢键的作用，使大分子间作用力较大，这将导致熔融热焓△H较大。另一方面，纤维素大分子中存在环状结构，使分子链刚性较大，导致熔融熵变△S较小。这两方面的原因使得熔融纤维素的温度（△H/△S）将变得较高，而纤维素的分解温度又相对较低。因此当加热纤维素至一定温度时，会出现纤维素未开始熔融就已被分解的现象。因此纤维素材料的加工不能采用先熔融再成型的方法。
第三章混合
3-1 按混合形式分，混合可以分为哪几类？各有什么特点？
混合可分为分散混合和非分散混合。
分散混合：即有粒度的变化，又有位置的变化。
非分散混合：位置变化，粒度不变。
3-2 按照Brodkey混合理论，混合涉及到扩散的哪几种基本运动形式？在聚合物加工中，以哪种形式为主？
混合涉及扩散的三种基本运动形式：
（1）分子扩散。在聚合物加工中，熔体与熔体间分子扩散可以忽略。
（2）涡旋扩散/絮流扩散。在聚合物加工中，很少发生涡旋扩散。
（3）体积扩散/对流混合。体积扩散占主导地位。
在聚合物加工中，以体积扩散为主。
3-3混合过程中发生的主要作用包括哪些？
（1）剪切
（2）分流、合并和置换
（3）挤压(压缩)
（4）拉伸
（5）聚集
3-4 判断：将低粘度的少组分混合到高粘度的多组分中比将高粘度的少组分混合到低粘度的多组分中更困难。（X）
分析：高粘度的少组分混合到低粘度的多组分中比较困难
低粘度的少组分混合到高粘度的多组分中比较容易
3-5 分散混合过程是通过哪些物理-力学和化学作用来实现的？P61-4-(2)
（1）大块固体添加剂破碎为较小的粒子
（2）聚合物熔融塑化
（3）较小粒子渗入到聚合物内
（4）较小粒子减小粒径至最终粒子
（5）最终粒子产生分布混合
（6）聚合物和活性添加剂之间产生力-化学作用
第四章 聚合物流体的流变性
4-1 判断：剪切流动流体质点的运动速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。 (√) P64
原因：剪切流动：流体质点的运动速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。
拉伸流动：流体质点的运动速度仅沿着与流动方向一致的方向发生变化。
4-2 聚合物熔体切力变稀的可能原因有哪些？ P71 熔体：（1）（2） （1）大分子链间缠结点的解除
拟网络结构理论：聚合物流体中的缠结点具有瞬变性, 可不断拆散和重建，并在某一特定条件下达到动态平衡，因此，此种流体可看成瞬变网络体系。 剪切速率?
γ增加，缠结点浓度下降，导致表观粘度a η下降。 （2）大分子链段取向效应
剪切速率?γ上升，链段取向增加，流层间牵拽力下降，导致表观黏度a η下降。
作业题 聚合物流体切力变稀的可能原因有哪些？ P71 流体：（1）（2）（3） （1）大分子链间缠结点的解除
剪切速率?γ增加，缠结点浓度下降，导致表观粘度a η下降。 （2）大分子链段取向效应
剪切速率?γ上升，链段取向增加，流层间牵拽力下降，导致表观黏度a η下降。 （3）大分子链的脱溶剂化(浓溶液情况)
聚合物浓溶液的剪切应力σ上升，脱溶剂化上升，大分子链有效尺寸下降，导致表观黏度a η下降。
4-3 判断：切力变稀流体的极限牛顿粘度大于其零切粘度。（X ） 原因：切力变稀流体：零切粘度>极限牛顿粘度
不同黏度的定义：
表观粘度a η：聚合物流体剪切应力12σ与剪切速率?
γ的比值12σ/?
γ称为表观黏度a η，非牛顿流体的表观黏度随剪切速率?
γ而变。112
-?==n a K γγση
零切粘度0η：在流动曲线中，聚合物流体在?
γ→0时的流动是牛顿型的，对应的表观黏度a η与?
γ无关且趋于常数，称为零切黏度0η。
极限牛顿粘度∞η：在流动曲线中，聚合物流体在?
γ较大时的流动通常为非牛顿型的，提高剪切速率即?
γ→∞时，流体表现为牛顿流动，相应的表观黏度a η与剪切速率无关，称为极
限牛顿粘度。
拉伸粘度：用来表示流体对拉伸流动的阻力。在稳态简单拉伸流动中，拉伸粘度可表示为
εση 11
=
e 。其中11
σ为聚合物横截面上的拉伸应力；ε 为拉伸应变速率。 结构粘度指数△η ：结构黏度指数η?定义为：22
/110lg ?-≡??γ
ηηd d a ，该值可用以表征聚
合物浓溶液结构化的程度。
4-4 判断：切力变稀流体的lg σ-lg ?
γ/ log(应力)-log （剪切速率）曲线的斜率即为非牛顿指数n 。（√）
流体流动行为的表征：幂律定律 σ
12 = K
?
γ n
= a η?
γ
lg σ12 = lgK + nlg
?
γ lg σ
12 = lg
a η+ lg ?
γ
——注意是lg σ
12与谁的曲线
1
12
a -?==n K γγση
lg a η=lgK+(n-1)lg ?
γ 各种流体的流动曲线 其中K 为黏度系数（Pa ·s ），n 为非牛顿指数，表征流体偏离牛顿型流动的程度。n 值偏离整数1越远，非牛顿性越强。 n<1 假塑性(切力变稀) n=1 牛顿流
n>1 胀流性(切力增稠
)
lg σ
12 = lgK + nlg
?
γ
lg a η=lgK+(n-1)lg ?
γ
切力变稀流体的流动曲线
4-5 当聚合物相对分子质量及其分布、浓度、温度变大或变高时，对应聚合物流体的剪切粘
度一般是增大还是减小？
相对分子质量↑：剪切粘度↑
相对分子质量分布↑：剪切粘度↓
溶液浓度↑：剪切粘度↑
温度↑：剪切粘度↓
其他影响因素：
增塑剂↑：剪切粘度↓
固体填料↑：剪切粘度↑
流体静压↑：剪切粘度↑
剪切速率↑：剪切粘度↓
总结：八个因素：各因素对聚合物体系剪切粘度的影响示意图上升：压力，平均分子量，固体填料，溶液浓度1-温度2-压力3-平均分子量4-填料5-增塑剂
下降：温度，增塑剂，剪切速率，分子量分布或添加剂6- 7-溶液浓度8-分子量分布
思考切入点：①聚合物流体内的自由体积大小：自由体积增加，大分子运动增加，黏性下降
②大分子链之间缠结程度：缠结作用下降，大分子运动上升，黏性下降
+样卷中四.1的：试述聚合物分子结构对聚合物流体剪切粘性的影响。
4-6 影响聚合物流体拉伸粘度的因素主要有哪些？
（1）拉伸应变速率：关系较复杂
（2）温度：聚合物流体的拉伸黏度随温度的提高而降低
（3）相对分子质量及其分布：聚合物的相对分子质量越大，拉伸黏度越大；相对分子质量分布与拉伸黏度关系规律不一致
（4）混合：关系较复杂
4-7 聚合物流体弹性主要是由体系内能变化所致的么？
不是。
既有内能变化的贡献，又有构象变化的贡献（熵弹性）。
4-8 当聚合物相对分子质量及其分布、溶液浓度、温度、剪切速率、口模长径比变大或变高
时，对应聚合物流体的弹性一般是增大还是减小？P97-100
相对分子质量↑：弹性↑
相对分子质量分布↑：弹性↑
溶液浓度↑：弹性↑
温度↑：弹性↓
剪切速率↑：弹性↑
口模长径比V/D↑：弹性↓
混合对弹性的影响：当加入固体填料时，添加量增加，体系弹性降低。
4-9 填空：聚合物流体流过直径为D、长度为L的圆形口模时，若测定出的口模两端压力将为△p，则圆形口模壁处（距圆形口模轴心D/2处）的剪切应力（σ12）w为D△p/4L。若考虑末端效应，该值将变小。
聚合物流体在圆形管道中的流动：P104
剪切应力基本式：
流动线速度基本式：
其中r=0：管道轴心处r=R：管壁处
入口效应与末端修正P109-111
入口效应：被挤出的聚合物熔体通过一个狭窄的口模，即使口模很短，也会有很大的压力降。压力降：△P= △P en+ △P c+ △P exit
其中△P en为流体从毛细管前的大直径积液区进入毛细孔的入口压力降，△P c为流经整个毛细孔的粘性损失压力降，△P exit为流体出毛细孔时还保留的出口压力降。
末端修正：由于实际剪切应力的减小与毛细孔有效长度的延长是等效的，可假想一段管长（虚拟长度为(n en+n exit)R）加到毛细孔的长度L上，即经毛细孔长度修正后：
其中末端修正系数：n cor= n en+n exit，包括入口和出口修正两部分
常规规律：
流量↑剪切速率↑
管直径↓剪切速率↑
管长↑压力降↓
4-10实际生活中，若原料性质及喷丝板尺寸已固定，可通过调整哪些工艺条件来减弱孔口胀大效应？——本质：降低弹性
（1）适当提高纺丝温度
（2）降低泵供量(剪切速率）。
若未固定原料性质及喷丝板尺寸：
还可选择适宜分子量的原料（控制M）或适当加大口模直径及长径比
第五章化学纤维成型加工原理
5-1 计算：一根450米长的纤维重0.1g，将其进行拉伸性能分析，得知纤维的断裂强力为0.098N。求该纤维线密度（分别以特和旦表示）及相对强度（分别以N/tex和cN/dtex表示）。纤维线密度：0.1*1000/450=0.22特=0.22特*9旦/特=1.98旦
相对强度：0.098N/0.22tex=0.44N/tex
0.98*100cN/(0.22*10dtex)=4.41cN/dtex
纤维的品质指标P123-125
（1）线密度（纤度或细度）：反映纤维细度的物理指标，表征单位长度的纤维质量。
对同一根纤维，线密度换算关系：
1 tex=1mg/m；1 tex=10 dtex；N=100cN；1旦=1mg/9m；1特=9 旦；1公支=1m/g （2）断裂强度和断裂伸长率：
相对强度：试样单位线密度的纤维或纱线的断裂强力，可由绝对强力与线密度之比求得，单位为牛顿/特（N/tex）或厘牛顿/分特（cN/dtex）。
（3）初始模量（强度模量或杨氏模量）：
纤维的初始模量表示试样在小负荷下变形的难易程度，反映了纤维的刚性。普通纤维的初始模量一般通过测其伸长1%时的负荷求出，单位为N/tex或cN/dtex。
（4）断裂比功：
单位线密度和单位长度的试样拉伸至断裂时外力所做的功，亦即应力—应变曲线下的面积。Wd=W/(Tt·L)。单位为N/tex，与相对强度的单位相同。
纺丝过程的基本规律：
在纺丝线（纺程）的任何一点上，聚合物的流动是稳态的和连续的。
稳态：指纺丝线上任何一点都具有各自恒定的状态参数，参数是依位置而变化，不随时间而变化。
连续：在稳态纺丝条件下，纺程上各点每一瞬时所流经的聚合物质量相等，即服从流动连续性纺程所描写的规律。
纺丝线上的主要成型区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸。
5-2 根据Ziabicki的可纺性理论，决定最大丝条长度x*的断裂机理至少有哪几种？
断裂机理至少有两种：
（1）内聚破坏（内聚断裂、脆性断裂）
（2）毛细破坏
5-3 湿法纺丝时，上述两种机理中哪种是纺丝线丝条断裂的主要机理？
湿法纺丝：内聚破坏
原因：液体表面张力比较小
5-4 实际纺丝过程中，纺丝流体从口模中挤出时，可采取哪些措施来调整流体挤出类型由液滴型向漫流型转变？
（1）增大泵供量（平均速度v0↑）——改变纺丝条件
（2）温度T↓（黏度η↑）——改变纺丝条件
5-5 纺丝流体挤出细流类型通常有哪几种？其中的哪一种属于正常的类型？ （1） 液滴型
流体性质的影响：α/η↑，液滴的可能性↑ 喷丝孔尺寸的影响：R 0↓，液滴的可能性↑ 挤出条件的影响：V 0↓，液滴的可能性↑
（2） 漫流型
当α/η ↓ (α↓，η↑)、R 0 ↑、V 0↑和T ↓，由液滴型到漫流型细流过渡
（3） 胀大型
当α/η ↓↓ (α↓↓，η↑↑)、R 0 ↑↑、V 0↑↑（V 0> V cr ），由漫流型到胀大型细流转化
（4） 破裂型
当γ （V 0）↑↑，由胀大型到破裂型细流转化
其中胀大型是正常类型
5-6 实际纺丝过程中，纺丝流体从口模中挤出时，可采取哪些措施来调整流体挤出类型由漫流型向胀大型转变？
（1） 增大泵供量（平均速度v 0↑）——改变纺丝条件 （2） 温度T ↓（黏度η↑）——改变纺丝条件 （3） 喷硅油（表面张力α↓） （4） 改变喷丝头的材料性质
熔体纺丝中可根据拉伸应变速率的不同将整个纺丝线分成三个区域： ——三个区域对丝条结构的影响
熔纺过程中拉伸应变速率分布示意图
（1） 挤出胀大区
x v 沿纺程减小，)(x ?
ε为负值。
（2） 形变细化区
熔体细流向初生纤维转化的重要过渡阶段，发生拉伸流动和形成纤维最初结构的区
域。)(x ?
ε有最大值，将II 区分成两部分，II a 区（拉伸流动的主要区域，对纤维的均匀性影响很大）和II b 区（结构形成的主要区域）。
x v 不变，)(x ?
ε=0。纤维的初生结构继续完成：拉伸形变取向↑，结晶，形态结构
形成。
其中拉伸应变速率（轴向速度梯度）
dx dv x x
=
?
)(ε，速度分布x v
5-7 熔纺中从喷丝头（x=0）至距喷丝头x 处的一段纺丝线上（暴露于空气介质）受到哪些轴向力？ P137
（1） 在x=x 处丝条所受到的流变阻力F r (x)
（2） 细流在喷丝孔出口处作轴向拉伸流动时所克服的流变阻力F r (0) （3） 纺丝线在纺程中需克服的表面张力F s
仅在液态区域内起作用；熔纺中一般很小，除了纺低分子量物料外可忽略
（4） 使纺丝线作轴向加速运动所需克服的惯性力F i
F i 与vL 的平方成正比。因此高速纺丝中，Fi 的重要性大大增加。纺丝速度超过6000m/min 时，F i 和F f 达到了使纤维在纺丝线上进行全拉伸。
（5） 空气对运动着的纺丝线表面所产生的摩擦阻力F f
F f 受纺速影响较大，对流变贡献大，重要
（6） 重力场对纺丝线的作用力F g
很小，在高速纺丝中可忽略，但低速纺制高线密度纤维时较重要
熔体纺丝：从喷丝头(x=0)到离喷丝头x 处的力平衡方程式：
F r (x)=F r (0)+F s +F i +F f -F g
5-8 熔纺中横向吹风时丝条的传热系数是否与纵向吹风时相同？ P143 不相同。在横向吹风时的传热系数为纵向吹风时的两倍。
传热系数的两个重要结论： P143
（1）在横吹风时（V x =0， V y =a ）的传热系数为纵向吹风（V x =a ，V y =0）时的两倍 （2）在纺丝线上丝条冷却的控制因素是变化的
5-9 在熔纺且恒速横向吹风时，上段和下段纺丝线冷却过程分别受那种主要因素控制？ （1）在上段纺丝线，冷却过程受冷却吹风速度Vy 控制 （2）在下段纺丝线，冷却过程决定于丝条速度Vx
5-10 影响熔体纺丝线上冷却长度L k 的最重要因素是什么（限无相变热时）？ P144 （1） 冷却吹风时丝条的传热系数*
α——影响最大 （2） 环境介质温度T s （3） 熔体的等压热容C p
（5）丝条的速度v
（6）熔体的挤出温度T0
冷却长度：喷丝板到丝条固化点（x=x e）之间的距离。
5-11 熔纺过程中有哪几种取向机理？卷绕丝的取向度主要是由哪种取向贡献的？
（1）喷丝孔中的剪切流动取向
T较小、取向度小，即使有流动取向，在挤出胀大区域中将松弛殆尽，所以喷丝孔中流动取向的贡献很小。
（2）纺丝线上的拉伸流动取向
? 和τ均较大，取向度大，解取向小。
（3）纺丝线上的拉伸形变取向
橡胶状网络拉伸取向对卷绕丝的取向度也有贡献。
卷绕丝的取向度主要是纺丝线上拉伸流动的贡献。
5-12 熔纺过程中，对于纺程上发生结晶的聚合物，可以将取向度△n沿纺程的分布划分为哪几个区？各区的△n有何特征？——要与熔纺拉伸应变速率分类的三个区域区分开
以超高速纺PET为例：
（1）近喷头的流动形变区：△n较小
（2）距喷头一定距离的结晶取向区：△n陡增，取向诱导结晶
（3）近固化区的塑性形变区：△n略增后趋于饱和
对于纺程上基本不发生结晶的聚合物：——结晶与不结晶的特点对比
（1）接近喷头区：Δn增加有限
（2）离喷头稍远区：Δn相对增加迅速
（3）固化区附近：Δn趋于饱和
5-13 湿法纺丝中，原液细流在凝固浴中的双扩散过程指哪两种扩散？
（1）凝固浴中凝固剂向原液细流内部的扩散
（2）原液中的溶剂向凝固浴扩散
5-14 湿法成型一般是采用较大的喷丝头正拉伸吗？其丝条的主要断裂机理是哪一种？
不是。
湿法纺丝中，当纺丝原液从喷丝孔挤出时，原液尚未固化，纺丝线的抗张强度很低，不能承受过大的喷丝头拉伸，故湿法成型通常采用喷丝头负拉伸、零拉伸或不大的正拉伸。
内聚断裂是湿纺丝条的主要断裂机理。
5-15分析具有水平凝固浴的湿法纺丝线上的力平衡时，哪些力的特点与熔纺时有所不同？（1）重力F g
熔纺中在喷丝头附近对纤维张力有明显影响。但在湿纺中，由于纺丝线的密度与凝固浴的密度相差甚小，而且往往采用水平方式成型，因此F g项在纺程上任意处均可忽略。
（2）表面张力F s
Fs=2π(R0-R x) λ，虽然熔纺和湿纺中的表面张力F s均可忽略，但湿纺中纺丝线与周围介质的界面张力λ沿纺程有变化。
（3）惯性力F i
溶液纺丝时，由于纺丝线和周围介质之间的质量交换F i还包含有附加项△Fi。
F i=F i理论+ΔF i 当净质量通量由内向外时，ΔFi>0，即Fi ↑（同干纺）
当净质量通量由外向内时，ΔFi<0，即Fi ↓
在湿纺中，由于采用喷丝头负拉伸、零拉伸或不大的正拉伸，因此F i项一般可忽略。
但在采用高速纺丝成型时，F i项应作适当考虑。
除高速纺外，普通的湿纺F i可忽略
（4）介质摩擦阻力F f
决定摩擦阻力Ff的表皮摩擦系数，在溶液纺时通常与熔纺有所不同。从边界层理论所导出的一些表皮摩擦方程，对于解释在液体浴中复丝的纺丝不适用。
（5）流变力F r
忽略纺丝线上某些力的作用时：F r (x) = F f + F r (0)
湿法纺丝：从喷丝头(x=0)到离喷丝头x处的力平衡方程式：
F r(x)=F r(0)+F s+F i+F f-F g ——力平衡方程与熔纺相似但几个力有较大差别
5-16 湿法纺丝线上丝条皮层的取向度大还是芯层的取向度大？简述理由。——皮芯模型丝条皮层的取向度大。
施加于湿法纺丝线上的张力主要集中于皮层上，皮层上产生单轴拉伸形变，导致皮层的取向度>>芯层（由单轴拉伸流动所致）的取向度。
所有施加于纺丝线上的张力，实际上完全由皮层所承受和传递，而尚处于流动状态的芯层，则几乎是松弛的。大部分拉伸张力导致皮层产生单轴拉伸形变，只有极小部分张力致使芯层发生单轴拉伸流动。虽然湿纺形成中的张力并不大，但由于集中于不厚的皮层上，该张力已足以使皮层中的大分子和链段沿纤维轴取向，使皮层的取向度比芯层的高得多。——课本上
皮芯模型：F r(x)=F皮+F芯=π?(x)[(ηe)s(R x2-εx* )+ (ηe)c εx* ]≈π?(x)[(ηe)s(R x2-εx* )] （1）x=x处皮层内拉伸应力
其中，ξ*=R (即靠近喷丝头)时，σxx,s=max
（2）沿纺程皮层厚(R- ξ *) ↑，σxx,s(x)↓
（3）F r(L) ↑，则ξ * (L)↓
5-17 表征湿法成型中扩散过程（速率）的基本物理量有哪三个？
（1）传质通量J
（2）扩散系数D
（3）固化速率参数Sr
5-18 Ziabicki三元相图中，大致可分为四个区域。从热力学可能性而言，其中的哪些区纺丝细流是可以固化成丝条的？通常的湿法纺丝以哪一区居多？
从热力学可能性而言：
在①区是不能纺制成纤维的，在②、③和④区的原液细流能够固化。
从纤维结构的均匀性和机械性能看：
以④区成形的纤维最为优良
通常的湿法纺丝以③区为多。
Ziabicki三元相图的四个区域：
①区：
－∞≤J S/J N≤u* (下限为- ，上限第一临界切线u*)
沿纺丝线组成变化路径，聚合物浓度下降，即溶剂扩散速度小于凝固剂的扩散速度。
无相分离，原液处于均相状态而不固化。
②区：
u*< J S/J N≤1 (切割相分离线，上限为1，即溶剂与凝固剂的扩散速度相等)
沿纺丝线途径聚合物含量下降
有相分离（凝固剂浓度增加到一定值后），均相体系变为两相体系，使体系固化，形成疏松的不均匀结构——稀释凝固成形机理
③区：
1< J S/J N≤u** (第二临界切线u**)
沿纺丝线途径聚合物浓度增加，所有路径都进入两相区
有相分离，固化是由于相变和聚合物含量增加的结果，形成的结构较均匀——浓缩凝固成形机理
④区：
u**< J S/J N≤∞ (在两相区的外缘，上限为干法纺丝)
无相分离，聚合物含量增加
纺丝溶液发生冻胶化、液晶法溶致性聚合物液晶发生取向结晶，从而发生固化，形成致密而均匀的结构
湿法成形中，初生纤维的结构不仅取决于平均组成，而且取决于达到这个组成的途径。
相分离法中，浓缩凝固形成的结构比稀释凝固形成的结构较为均匀。
5-19 湿法纺丝中影响丝条横截面形状的主要因素？
（1）传质通量比(J s/J N)
（2）固化表面层硬度
（3）喷丝孔形状
5-20&作业题采用圆形喷丝孔进行湿法纺丝时，可能形成非圆形横截面纤维吗？为什么？可能。
这是由于湿法纺丝中丝条横截面形状除受喷丝孔形状影响外，还受溶剂的通量J S和沉淀剂的通量J N的比值（即传质通量比J S / J N）和固化表面层硬度等因素影响，当J S / J N >1并具有坚硬的皮层时，皮层和芯层变形性的差异将导致横截面崩溃形成非圆形。
J S / J N和固化表面层硬度对溶液纺初生纤维横截面形状的影响：
（1）当溶剂向外的通量小于凝固剂向里的通量（J S/ J N<1）时，丝条就溶胀，纤维的横截面是圆形的。
（2）当溶剂离开丝条的速率比沉淀剂进入丝条的速率高（J S / J N >1）时，则横截面的形状取决于固化层的力学行为：
柔软而可变形的表层收缩的结果导致形成圆形的横截面；
具有坚硬的皮层时，皮层和芯层变形性的差异将导致横截面崩溃形成非圆形。
5-21 上述问题中，以选择不同溶剂的PAN纤维生产为例，进一步展开说明。
PAN纤维生产时，若采用无机溶剂，由于其固化速率参数Sr一般小于有机溶剂，通常传质通量比J S / J N<1，因此纤维横截面形状为圆形。
若采用有机溶剂，J S / J N>1，且皮层的凝固程度高于芯层，芯层收缩时皮层相应的收缩较小，因此纤维的横截面形状易呈现非圆形。
5-22 溶剂从干法纺丝线上除去有哪几种机理？
（1）溶剂闪蒸（快速大量挥发）
（2）溶剂纺丝线内部的扩散
（3）溶剂从纺丝线表面向周围介质的对流传质
5-23干法纺丝条截面形状的结构特征可用哪个值来表征？其大小与截面形状一般有何对应关系？
溶剂从丝条表面蒸发的速度（E）和溶剂从丝条中心扩散到表面的速度（v）的比值，即E/v。
干法纺丝：从喷丝头(x=0)到离喷丝头x处的力平衡方程式：
F r(x)=F r(0)+F s+F i+F f-F g ——力平衡方程与熔纺相同
F f对纺程张力的贡献最重要
F r 主要由介质摩擦阻力F f决定
F i的贡献很小，与湿纺相同，也包含附加项
Fg通常较小，总是正的（向下纺）
Fs可忽略
作业题：试阐述干纺纺丝线三个区域传热传质的特点及其脱除溶剂的机理
干纺成型时沿纺程温度和溶剂的浓度分布图
I区（起始蒸发区）：
细液的组成和温度发生急剧变化。在高温下从喷丝孔挤出的细流主要依靠自身的潜热和来自热风的传热，从溶液表面急剧蒸发，这时溶剂的蒸发潜热被夺取，使细流表面温度急剧下降到湿球温度直至达到平衡为止，而细流内部温度则比细流表面高。细流表层溶剂浓度较高，主要以对流的方式进行热交换。该区域溶剂迅速大量挥发，除去机理以闪蒸为主。
II区（恒速蒸发区）：
热风的传热与丝条溶剂蒸发平衡，丝条温度保持在湿球温度不变，且沿纤维截面的温度近乎是均匀一致的。此时溶剂恒速挥发，溶剂的脱除为从纺丝线表面向周围介质的对流传质控制机理。
III区（降速蒸发区）：
溶剂从丝条内部向表层扩散的速度低于表面溶剂蒸发速度，溶剂降速蒸发，使丝条表面温度上升并接近热风温度。溶剂的脱除为从纺丝线内部向表面的扩散控制机理。
干法纺丝与其他纺丝方法相比的特点：
（1）纺丝溶液的浓度比湿纺高，能承受的喷丝头拉伸更大，易制得比湿纺更细的纤维（2）纺速比湿纺高，比熔纺低（受到溶剂挥发速度的限制）
（3）喷丝头孔数远比湿纺少，单个纺丝位的生产能力远低于湿纺，更适用于生产长丝
熔纺、湿纺、干纺的比较：
5-24 通常情况下，如何调整出生纤维结构和拉伸条件有望使应力-应变曲线发生由b型向c 型甚至a型（或d型）的转变？——拉伸曲线沿“b” →“c” → a”型变化P208
（1）提高初生纤维的结晶度
（2）降低初生纤维的预取向度
（3）增大初生纤维的线密度
（4）降低初生纤维中大分子的活动性（如增加溶剂或其他起增塑作用的小分子物质含量）（5）降低拉伸温度
（6）提高拉伸速度（形变速率）
初生纤维结构影响：（1）-（4）
拉伸条件影响：（5）-（6）
作业题：试指出塑料、涤纶熔纺卷绕丝（Tg附近）、湿纺凝固丝拉伸时的应力-应变曲线类型和形状，及其对应材料拉伸过程的特点。
塑料拉伸：
a型，曲线形状为凸形，对应材料在拉伸过程中会出现应力集中而迅速断裂（脆性断裂），呈现出不可拉伸性。
涤纶熔纺卷绕丝（Tg附近）拉伸：
c型，曲线形状为先凸后凹形，对应材料在拉伸过程中会出现细颈现象，当实际拉伸倍数大于自然拉伸比而小于最大拉伸比时，可拉伸性好。
湿纺凝固丝拉伸：
b型，曲线形状为凹形，对应材料在拉伸过程中会发生自增强作用，不会出现应力集中，属于均匀拉伸，且拉伸性好。
5-25 选择：定长热定型的是指是在纤维长度和细度不变的情况下，。
A.让高弹形变全部松弛回复，并消除内应力——自由收缩/松弛热定型
B.发展新的高弹形变——控制张力热定型
C.让高弹形变转变为塑性形变，并松弛内应力——定长热定型
D.发展新的塑性形变
按纤维的收缩状态分有4种热定型方式：
（1）控制张力热定型：纤维不收缩而略有伸长，并产生新的高弹形变
（2）定长热定型：纤维长度和线密度不变，让高弹形变转变为塑性形变，并松弛内应力
（3）部分收缩/控制收缩热定型：纤维有一定收缩，但保留部分高弹形变
（4）自由收缩/松弛热定型：纤维收缩，纤维变粗，高弹形变几乎全部松弛回复，内应力消除
其中控制张力热定型和定长热定型统称无收缩或紧张热定型
湿纺初生纤维空隙的形成机理：
（1）与相分离速率有关
两种双扩散类型：
①当聚合物溶液浸入凝固浴后，溶剂与沉淀剂的双扩散迅速引发沉淀路径越过双
节线并形成两相，称为瞬时分相；
②而当聚合物溶液与凝固浴接触后，一段时间内沉淀路径不越过双节线，称为豫
迟分相。
如果整个凝固过程受豫迟分相控制，初生纤维便会形成非常致密的结构。
在绝大多数情况下，凝固初期表层的厚度还比较薄，双扩散速度往往比较快，形成大孔结构。
（2）与相分离机理有关
①纺丝溶液中聚合物浓度低于临界浓度：
首先在细流表面出现皮层，然后通过双扩散，纺丝液体积发生变化，内部进行
凝固。由于皮层较硬，聚合物粒子的合并使内部体系收缩时，皮层不能按比例
发生形变，内部形成空隙.
②纺丝液中聚合物浓度高于临界点浓度:
聚合物粒子的聚集均匀地形成纤维结构，不产生皮层，双扩散移动很流畅，使
纤维结构均匀，从而不形成空洞.
湿纺初生纤维空隙的影响因素：
（1）溶剂
比表面积较大，说明初生纤维空隙的尺寸较小。
采用无机溶剂纺制腈纶，一般不形成大空洞，这是由于无机溶剂Sr小于有机溶剂，凝固比较缓和。
（2）聚合物的结构
丙烯腈均聚物纺丝，均聚物中缺乏亲水性基团，凝固过程十分激烈，初生纤维中有大量的大空洞产生。
共聚第三单体具有亲水性，因此共聚物在含水凝固浴中的凝固要比均聚物温和，解决了纤维的原纤化问题。
（3）凝固浴浓度
当凝固浴浓度较低时，因凝固能力过强，易产生空隙。
（4）凝固浴温度
降低凝固浴温度，可减小空隙尺寸——由于扩散和相分离速率降低
（5）丝溶液聚合物含量
在纺丝溶液中增加聚合物的含量，可减小空隙尺寸——由于扩散和相分离速率降低（6）喷丝头拉伸
空隙随喷丝头拉伸率降低而减小，其后处理条件可较温和。
但在初生纤维经拉伸、干燥致密化和松弛热定型后，喷丝头拉伸对品纤维机械性能的影响不再明显。
第六章塑料成型加工原理
PPT上课堂练习+重点内容：
6-1 举例说明通用塑料与工程塑料是如何分类的？
从应用的角度，按材料的性能特点和应用范围可分为通用塑料与工程塑料。
通用塑料：
产量大、应用面广、性能多样化，且加工性能好、成本低，主要用于生产日用品或一般的工农业用品。如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、酚醛塑料——五大通用塑料
工程塑料：
产量不大、成本较高，但具有优良的机械强度，耐摩擦、耐热、耐化学腐蚀，可以代替金属等作为工程材料使用。如，聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)聚酯(PBT、PET)、ABS、聚苯醚、聚苯硫醚、氟塑料、聚砜、聚酰亚胺
6-2从受热时的行为特点和聚合物的分子结构上说明热塑性塑料与热固性塑料有何不同？
热塑性塑料：
热塑性塑料中高分子的链结构是线型或低支化度的，粘流温度低于热分解温度，成型加工时，一般只有物理变化而无明显的化学变化。
热固性塑料：
热固性塑料中高分子的链结构最初亦是线型或支链型的，加热初期，具有可塑性，可成型为一定的形状。但其分子链上通常带有可反应的官能团，继续加热时，线型分子之间（或线型分子与加入的固化剂分子）发生化学键结合（即交联），形成网状体型结构，变得既不能熔融，也不能溶解，形状被固定下来不再能变化。
塑料的性能指标：
（1）物理机械性能
拉伸性能：拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率
弯曲性能：材料抵抗弯曲应力发生形变的能力（弯曲强度、弯曲模量
压缩性能：压缩强度、压缩模量
硬度：抵抗硬物压入的能力（洛氏硬度、布氏硬度、邵氏硬度）
冲击强度：抵抗高速冲击作用发生断裂的能力，反应材料的韧性
（2）热性能：玻璃化转变温度、软化点、熔点、热变形温度、分解温度、导热系数（3）光学性能：透光率、雾度
（4）阻燃性能：由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增（美国UL94标准）
高分子材料的熔融和冷却：
聚合物热传导速率很小，冷却和加热都不很容易。α塑料<< α金属、玻璃
高分子材料的熔融方法：
（1）无熔体移走的传导熔融，如滚塑过程
（2）有强制熔体移走（由拖曳或压力引起）的传导熔融，如螺杆挤出机的熔融挤出过程（3）压缩熔融
（4）耗散混合熔融，如双辊开炼
（5）利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法
高分子材料的流变行为：
（1）粘性行为：非牛顿流体，如切力变稀流体
——剪切速率对粘度影响：对应第四章中流体的流动曲线图
可以通过调节温度、剪切应力或剪切速率来改变流动性，从而改善塑料的加工性。（2）弹性行为：如鲨鱼皮、熔体破裂
聚合物的力学三态与对应的加工方法：
玻璃态：车、铣、削、刨等机械加工
高弹态：中空吹塑、热成型、薄膜及纤维的后拉伸
粘流态：纺丝、注射、挤出、吹塑、贴合
一次成型：挤出成型、注射成型是在高分子材料的粘流态下，利用塑料的塑性变形而进行的成型
二次成型：中空吹塑、热成型是在塑料处于弹性状态下进行的成型，利用的是塑料的推迟变形（即高弹形变）
二次成型只适用于T g比室温高得多的热塑性聚合物
6-3 简述二次成型的粘弹性原理
利用聚合物高弹形变的松弛时间对温度的依赖性，在T g以上T f附近，使聚合物半成品（板材、片材、管等）快速变形，然后保持形变，在较短的时间内冷却到玻璃化或结晶温度以下，使成型物的形变被冻结下来。
高分子材料的取向：
（1）流动取向：分子链、链段和纤维填料沿流动方向的取向。
（2）拉伸取向：分子链、链段、片晶、晶带等结构单元在拉伸应力作用下沿受力方向的取向。
①单轴拉伸
②双轴拉伸
塑料的成型加工基本过程：
原料准备和配制、成型、后处理及制品的后加工
成型方法：
挤出成型/口模成型、注塑成型、模压、铸塑、压延、中空吹塑成型、热成型
挤出成型/口模成型：
物料从挤出机中通过加热、混合、加压，以流动状态连续通过口模成型的方法。
单螺杆挤出机结构：——五部分
传动装置、加料装置、机筒、螺杆、机头与口模
表示螺杆结构特征的基本参数：
D-螺杆直径（外径），长径比L/D，压缩比，d-螺杆根径，t-螺距，W-螺槽宽度，e-螺棱宽度，h-螺槽深度，φ-螺旋角，L-螺杆长度，δ-螺杆与机筒的间隙，螺头结构
化工原理实验思考题答案
化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对 流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这一现象说明了什 么？这一高度的物理意义是什么？ 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度？为什么？ 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观 察其的液位高度H / 并回答以下问题： （1） 各H / 值的物理意义是什么？ 答：当测压管小孔转到正对流向时H / 值指该测压点的冲压头H / 冲；当测压管小孔转到垂直流向时H / 值指该测压点的静压头H / 静；两者之间的差值为动压头H / 动=H / 冲-H / 静。 （2） 对同一测压点比较H 与H / 各值之差，并分析其原因。
答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H / 值均大于下游相邻测压点H / 值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H / 差值越大？ （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可 以看出2 2 u d l H f ? ?=λ与管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u = 22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和 全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???=ππd Vs u c 半 （m/s ） C 点全开时的流速： 393.0012.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 全 （m/s ） 实验二：雷诺实验 1. 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象，列举层流和湍流临界雷诺准数的计算过程，并提供数据完整的原始数据表。 答：根据观察流态，层流临界状态时流量为90（ l/h ）
注塑结构及工作原理
（一）注塑机结构分析及其工作原理 0…… 一、注塑机的工作原理 注塑成型机简称注塑机。 注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，然后，螺杆在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。 注塑机作业循环流程如图1所示。 图1 注塑机工作程序框图 二、注塑机的分类 按合模部件与注射部件配置的型式有卧式、立式、角式三种 （1）卧式注塑机：卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致，并平行于安装地面。它的优点是重心低、工作平稳、模具安装、操作及维修均较方便，模具开档大，占用空间高度小；但占地面积大，大、中、小型机均有广泛应用。 （2）立式注塑机：其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面垂直。具有占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容易，自料斗落入物料能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出制品不易自动脱落，常需人工或其它方法取出，不易实现全自动化操作和大型制品注射；机身高，加料、维修不便。 （3）角式注塑机：注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总成中心线与安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分：①卧立式，注射总成线与基面平行，而合模总成中心线与基面垂直；②立卧式，注射总成中心线与基面垂直，而合模总成中心线与基面平行。角式注射机的优点是兼备有卧式与立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模具。
化工原理思考题汇总
实验五，填料塔 1.风机为什么要用旁通阀调节流量？ 答：因为如果不用旁通阀，在启动风机后，风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。 2. 根据实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制？ 答：实验数据表明，相平衡常数m很小，液相阻力m/kx也很小，导致总阻力1/k y 基本上为气相阻力1/k y 所决定，或说为1/k y 所控制，称为气膜控制。 3. 在填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？ 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。 4. 要提高氨水浓度（不改变进气浓度）有什么方法？又会带来什么问题？ 答：要提高氨水浓度，可以提高流量L，降低温度T a 吸收液浓度提高，气-液平衡关系不服从亨利定律，只能用公式 进行计算。 5. 溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响？Y2如何变化（从推动力和阻力两方面分析其原因）？ 答：气体量增大，操作线AB的斜率LS/GB随之减小，传质推动力亦随之减小，出口气体组成上升，吸收率减小。
实验六精馏塔 （a）在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 答:馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 （b）在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？ 答:4种:液泛,液沫夹带,漏液 网上答案:5种 a、沸点气相Δ=0 b、沸点液相Δ=1 c、气-液相 0<Δ<1 d、冷液Δ>1 e、过热蒸汽Δ<0 （c）如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？答：1）看显示的温度是否正常 2）塔顶温度上升至设定的80摄氏度后，在一个较小的范围内波动，即处于稳定状态(d) 是否精馏塔越高，产量越大？ 答:否 （e）精馏塔加高能否得到无水酒精？ 答:`不能, （f）结合本实验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些？ 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 第二种答案:1.进料组份是否稳定2、塔釜加热器热源是否稳定键； 3、塔压控制是否稳定 （g）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。 （h）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方法是什么？降低采出率，即减小采出量 答:降低采出率,即减少采出率. 降低回流比 (1)什么是全回流？特点？ 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。显然全回流操作对实际生产是无意义的。但是全回流便于控制，因此在精馏塔的开工调试阶段及实验精馏塔中，常采用全回流操作。 (3)在精馏实验中如何判断塔的操作已达到稳定？ 当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。就可以测样液的折射率了。 (4)什么叫灵敏板？受哪些因素影响？ 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。 在一定总压下，塔顶温度是馏出液组成的直接反映。但在高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当高的一个塔段中温度变化极小，典型的温度分布曲线如图所示。这样，当塔顶温度有了可觉察的变化，馏出液组成的波动早已超出允许的范围。以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压
塑料挤出成型过程中存在的质量问题及解决方法
塑料挤出存在问题及解决方法 第一节塑料挤出的基本原理 塑料加工业是一项综合性很强的技术型产业。它涉及到高分子化学，高分子物理，界面理论，塑料机械，塑料加工模具，配方设计原理及工艺控制等方面。挤出理论主要研究塑料在挤出机内的运动情况与变化规律。挤出机中塑料在一定外力作用下，于不同温度范围内出现的高聚物的三种物理状态，与螺杆结构，塑料性能，加工条件之间的关系。从而进行合理工艺控制。以达到提高塑料制品产量与质量的目的。塑料高分子材料，在恒定的压力下受热时，于不同温度范围内，出现玻璃态，高弹态，粘流态三种物理状态。一般塑料的成型温度在粘流温度以上。 第二节聚烯烃管道挤出成型工艺控制 挤出成型工艺的控制参数包括成型温度，挤出机工作压力，螺杆转速，挤出速度和牵引速度，加料速度，冷却定型等。 1．原材料的预处理 聚烯烃是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以满足挤出的需要，但当聚烯烃含吸水性颜料，如炭黑时，对湿度敏感。另外，在使用回料及填充料时，含水量会增大。水分不但导致管材内外表面粗糙，而且可能导致熔体中出现气泡。通常应对原料进行预处理。一般采用干燥处理，也可加相应的具有除湿功能的助剂。如消泡剂等。PE的干温度一般在60-90度。在此温度下，产量可提高10%--25%。 2．温度控制 挤出成型温度是促使成型物料塑化和塑料熔体流动的必要条件。对物料的
塑化及制品的质量和产量有着十分重要的影响。塑料挤出理论温度窗口是在粘流温度和降解温度之间。对于聚烯烃来说温度范围较宽。通常在熔点以上，280度以下均可加工。要正确控制挤出成型温度，必先了解被加工物料的承温限度与其物理性能的相互关系。找出其特点和规律，才能选择一个较佳的温度范围进行挤出成型。因此，在各段温度设定应考虑以下几个方面：一是聚合物本身的性能，如熔点，分子量大小和分布，熔体指数等。其次考虑设备的性能。有的设备，进料段的温度对主机电流的影响很大。再次，通过观察管模头挤出管坯表面是否光滑。有无气泡等现象来判断。 挤出温度包括加热器的设定温度和熔体温度。加热温度是指外加热器所提供的温度。熔体温度是指螺杆前段与机头连接间物料的温度。 机筒温度分布，从喂料区到模头可能是平坦分布，递增分布，递减分布及混合分布。主要取决于材料物点和挤出机的结构。 机头设置温度，为了获得较好的外观及力学性能，以及减小熔体出口膨胀，一般控制机身温度较低，机头温度较高。机头温度偏高，可使物料顺利进入模具，但挤出物的形状稳定性差，收缩率增加。机头温度低，则物料塑料不良，熔体粘度大，机头压力上升。虽然这样会使制品太得较密实，后收缩率小，产品形状稳定性好，但是加工较困难，离模膨胀较大，产品表面粗糙。还会导致挤出机背压增加，设备负荷大，功率消耗也随之增加。 口模设置温度，口模和芯模的温度对管子表面光洁度有影响，在一定的范围内，口模与芯模温度高，管子表面光洁度高。通常来讲，口模出口的温度不应超过220度，机头入口的熔体温度为200度，机头入口和出口熔体温差不应超过20度。因为熔体与金属间较高的温度差将导致鲨鱼皮现象。过高的熔体温度
化工原理课后答案
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
化工原理思考题答案
化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流 5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？ 答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：
王志魁《化工原理》课后思考题参考答案
第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？
化工原理实验—超全思考题答案
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A N 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成2y 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m y ?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a k m a K y y = 1将随之减小，结果使吸收效果变好，2y 降低，而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力a k m a K y y = 1不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 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℃，
挤出机原理介绍
挤出机定义介绍 在塑料挤出成型设备中，塑料挤出机通常称之为主机，而与其配套的后续设备塑料挤出成型机则称为辅机。塑料挤出机经过100多年的发展，已由原来的单螺杆衍生出双螺杆、多螺杆，甚至无螺杆等多种机型。塑料挤出机（主机）可以与管材、薄膜、捧材、单丝、扁丝、打包带、挤网、板（片）材、异型材、造粒、电缆包覆等各种塑料成型辅机匹配，组成各种塑料挤出成型生产线，生产各种塑料制品。因此，塑料挤出成型机械无论现在或将来，都是塑料加工行业中得到广泛应用的机种之一。 塑料挤出机的工作原理 螺杆挤出机是塑料成型加工最主要的设备之一，它通过外部动力传递和外部加热元件的传热进行塑料的固体输送、压实、熔融、剪切混炼挤出成型。螺杆挤出机自诞生以来，经过近百年的发展，已由普通螺杆挤出机发展为新型螺杆挤出机。尽管新型螺杆挤出机种类繁多，但就挤出机理而言，基本是相同的。传统螺杆挤出机挤出过程，是靠机筒外加热、固体物料与机筒、螺杆摩擦力及熔体剪切力来实现的。“摩擦系数”和“摩擦力”，“粘度”和“剪应力”是影响传统螺杆挤出机工作性能的主要因素，由于影响“摩擦”和“粘度”的因素十分复杂，因此，传统螺杆挤出机挤出过程是一个非稳定状态，难以控制，对某些热稳定性差、粘度高的热敏性塑料尤为突出。自60年代以来，世界上各国学者对螺杆挤出机理进行了大量研究，也取得了明显的成就，但由于他们的研究大多局限于传统塑料挤出成型机理、机械结构形式和换能方式，因而一直未能取得重大突破。传统螺杆挤出机所存在的如体积庞大、能耗高、噪音大、产品质量提高难等一系列缺点没有得到根本解决。 塑料挤出机特点 1.模块化和专业化 塑料挤出机模块化生产可以适应不同用户的特殊要求，缩短新产品的研发周期，争取更大的市场份额；而专业化生产可以将挤出成型装备的各个系统模块部件安排定点生产甚至进行全球采购，这对保证整期质量、降低成本、加速资金周转都非常有利。 2.高效、多功能化 塑料挤出机的高效主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺杆塑料挤出机已不仅用于高分子材料的挤出成型和混炼加工，它的用途已拓宽到食品、饲料、电极、炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。 3.大型化和精密化 实现塑料挤出机的大型化可以降低生产成本，这在大型双螺杆塑料造粒机组、吹膜机组、管材挤出机组等方面优势更为明显。国家重点建设服务所需的重大技术装备，大型乙烯工程配套的三大关键设备之一的大型挤压造粒机组长期依靠进口，因此必须加快国产化进程，满足石化工业发展需要。 4.智能化和网络化 发达国家的塑料挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量，各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。 塑料挤出机组成部分 塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。 1.挤压系统挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。 （1）螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度
化工原理课后题答案部分
化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平 衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa 下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3
化工原理实验思考题答案汇总
流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中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。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？ 答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机 （2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 答：离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 （3）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？ 答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受
外网特性曲线影响造成的 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？ 答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？ 答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。 答：答：壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。
化工原理思考题答案
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化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？ 答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re ≥4000时，为湍流， 2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？
答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f ∝u ，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf ∝u 2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答： 10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab 及cd 两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小 11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？ 答：孔板前后压力差Δp=p 1-p 2，流量越大，压差越大，转子流量计属于 截面式流量计，恒压差，压差不变。 12、区分留心泵的气缚与气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念 答：气缚：离心泵启动前未充液，泵壳内存有空气，由于空气密度远小于液体的密度，产生离心力很小，因而叶轮叶心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时启动离心泵也不能输送液体。 气蚀：贮槽液面一定，离心泵安装位置离液面越高，贮槽液面与泵入口处的压差越大，当安装高度达到一定值时，泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体在该处形成气泡，进入叶轮真空高压区后气
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： Z l P l ? :?g =Z2 P2；g,当P l = P2 时，Z I = 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。 （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^^。 （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。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u；/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T 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入一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？
化工原理上册课后习题及答案 (1)
第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度d/ 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h与流速u的一次方成正比？哪个区域的f h与2 u成正比？光滑管流动时的摩擦损失f h与u的几次方成正比？
1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面 与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出 油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。故当压差计中油面下移h 后，油柱高度没有变化，仍为h1，但因右侧水银面也随之下移h ，而左侧水银面必上升h ，故压差计中指示剂读数变为（R-2h ），槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为（H1-H-h ）。 当压差计中油面下移h 后，选左侧支管油与水银交界面为参考面m ，再在右侧支管上找出等压面n （图中未画出m 及n 面），该两面上的表压强分别为： g h H H p m 01)(ρ--= （ ρ为油品密度） 1-1附图 m
注塑成型的原理图文稿
注塑成型的原理 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
一．注塑成型的原理： 1.注塑成型：指将注射用的置于能加热的料筒内，受热、塑化，再施加压力，使熔体塑料注入到所需形状的模具中，经过冷却定型后脱模，得到所需形状的制品。 2.注塑成型三要素：注塑机、模具、原料 3.注塑成型条件五大要素：压力-时间-速度-位置-温度。 二．注塑机： 1.注塑机的种类： a.按塑化方式分柱塞式和螺杆式 b.按传动方式分液压式、机械式、液压机械式 c.按外型分卧式、立式、角式 目前我们公司使用的注射机为卧式、螺杆塑化、液压传动式注射机。 2.注射机的结构： a.注射系统：主要使塑料塑化和使熔体塑料注入模具功能 b.合模系统：主要模具的开模、锁模、调模、顶出功能 c.传动系统：主要控制注射机的动作能力。如油压阀、电动机 d.电气控制系统：主要注射机内部电路、开关、电路板 3.注射机的操作： a.打开注射机总电源及各开关，旋开紧急停止键
b.按下操作板上马达启动键与电热键，开启马达与料筒温度（按1次左上角灯亮为开启，再按1次左上角灯灭为停止） c.选用操作方式 c-1点动：上下模时使用，又称调模使用 c-2手动：选用此方式时操作板上的相应开关，只在按下时作相应动作，手指放开即停止 c-3半自动：选用此方式时，只需开关安全门一次，机器即做关模射出储料（冷却）开模顶出顶退，循环动作，再开安全门一次，再做一次循环 c-4.全自动：选用此方式操作，关上安全门后，机器重复关模顶出顶退（制品取出确认） 关模至打开安全门或选用其它方式操作，生产有斜顶/滑块模具禁止使用。 d.开关模动作设定：开模一般设定为慢快慢，关模一般设定为快速低压低速高压锁模。低压压力最大不可以大于15kg/cm2低压与高压之间位置不可大2mm，快速与低压间位置一般在50mm e.成型温度设定：根据各种原料成型所需温度设定，在改变设定温度时一次不可超过5°，加料段温度比熔融段温度最少要低10°，待机器上显示实际温度达到设定温度时，在改变设定温度时一次不可超过5°再过二十分钟才可进行熔胶，射出射退动作。 f.射出/保压的设定： 射出设定分多段和一段，根据制品质量所需设定，能使用高速尽量使用高速，射满成型制品95％左右即转换保压。在需加速加压和位置时间时一次不能超过5KG和2%,第一模产品不可超过产品的70%，防止产品粘模。保压切换分时间切换：当射出动作达到设定射出时间时立即转换保压。在生产停机10分钟以上后再开机时必须现降压力30%后开始慢满恢复原成型参数。
化工原理下册课后思考题答案
第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么 答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么 答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。 问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行 答16．可行。 问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况 答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。 问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个 答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于 答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。 第七章蒸发 问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些 答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。 问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么 答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。 问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域 答3.因该区域的给热系数α最大。