Zagadnienia do kolokwium zaliczeniowego 2011

1. Czym różnią się gazy i ciecze?

- Ciecze tworzą w zbiorniku

powierzchnię swobodna, natomiast gazy wypełniają całkowicie jego objętość.

- Gazy mają znacznie większą ściśliwość w stosunku do cieczy, tzn. zdolność do zmiany

objętości pod wpływem sił zewnętrznych.

- Rozpatrując gęstość płyny można podzielić na płyny ściśliwe (gazy) i płyny nieściśliwe

(ciecze).

2. Jak można obliczyć gęstość gazu doskonałego stanowiącego mieszaninę kilku substancji?

ρ  pM/RT

3. Na podstawie prawa Newtona wyprowadź wymiar współczynnika lepkości dynamicznej.

Stosunek siły ścinającej F do pola powierzchni A nazywa się naprężeniem ścinającym i jego

wielkość dla przepływu płynu rzeczywistego została opisana przez Newtona zależnością:

F/A=τ=-ηdw/dy

Współczynnik proporcjonalności  nazywa się

współczynnikiem lepkości dynamicznej, lepkością dynamiczną lub po prostu lepkością.

Wymiar współczynnika lepkości dynamicznej

wynika oczywiście z równania Newtona:

N/m²=[]m/s*m

[]N*s/m²=Pa*s

4. Przedstaw zależność pomiędzy strumieniem objętości płynu a jego przeciętną prędkością w rurociągu.

cały strumień objętości płynu:

Prędkością średnią płynu nazywamy stosunek całkowitego strumienia do całego pola

powierzchni przekroju poprzecznego rurociągu.

5. Jednym zdaniem opisz różnice pomiędzy ruchem laminarnym a ruchem burzliwym.

Zatem przepływ płynu może być laminarny. Gdy prędkości płynu są małe, wówczas

elementy cieczy poruszają się po liniach (torach) prostych równoległych do osi rurociągu. Nie

pojawiają się zmiany prędkości w kierunku przepływu. Każdy element płynu pozostaje w

obrębie danej warstewki i w przekroju poprzecznym nie zmienia swego położenia względem

innych elementów płynu.

Dla dużych prędkości płynu występuje przepływ burzliwy (turbulentny), występują

gradienty prędkości nie tylko w kierunku przepływu, ale również

w kierunku prostopadłym i we wszystkich innych.

6. Narysuj profil prędkości płynu poruszającego się w rurociągu o przekroju kołowym.

7. Napisz równanie ciągłości przepływu płynu.

Ilościowo można to ująć równaniem ciągłości przepływu, które mówi, że

strumień masy wzdłuż rurociągu nie zmienia się:

Dla cieczy to samo równanie można zapisać w postaci:

lub

8. Napisz dowolną postać równania Bernoulliego.

Jeśli w wybranej strudze płynu o zmiennym przekroju (zmiennej prędkości) i

zmiennej wysokości położenia w polu sił grawitacyjnych sporządzić bilans energii, to

równanie Bernoulliego zapisze się w postaci:

9. Napisz dowolną postać równania Bernoulliego dla płynu rzeczywistego.

10. Do czego wykorzystuje się kryzy pomiarowe?

Pomiar średniej prędkości płynu za pomocą kryzy pomiarowej.

11. Jakim przyrządem pomiarowym można zmierzyć lokalną prędkość płynu w rurociągu?

Pomiar lokalnej prędkości przepływu w rurociągu za pomocą Rurki Prandtla

12. Jakim przyrządem pomiarowym można zmierzyć średnią prędkość płynu w rurociągu?

Rotametry

13. Czy prędkość wypływu cieczy ze zbiornika zależy od wysokości słupa cieczy w zbiorniku?

TAK

14. Czy prędkość wypływu cieczy ze zbiornika zależy od wielkości lustra cieczy w zbiorniku?

TAK

15. Napisz równanie Darcy - Weisbacha dla rurociągu prostego.

16. Napisz równanie Darcy - Weisbacha dla rurociągu prostego wyposażonego w dodatkowe elementy armatury.

17. Od czego zależy współczynnik oporu przepływu?

Jeśli przewód, którym przepływa ciecz lub gaz ma inny przekrój niż kołowy, to inaczej także

liczy się współczynnik oporu przepływu.

Jeśli ściany rury nie są gładkie, to powoduje to zwiększenie oporów, co wskazują linie o różnym stosunku nierówności na ścianie do średnicy rury.

Jeśli wysokość nierówności ściany jest większa od grubości warstwy laminarnej (duże wartości liczby Reynoldsa), to bez względu na burzliwość te właśnie nierówności decydują o współczynniku oporu.

18. Jak dobiera się optymalną średnicę rurociągu, problem przedstaw na odpowiednim wykresie.

19. Jak działa pompa tłokowa? Narysuj najprostszy schemat.

Przy ruchu tłoka w górę otwiera się zawór nr 1, a przy ruchu w dół zawór nr 2. Po suwie

ssania zawsze następuje suw tłoczenia.

20. Co jest większe: wysokość użyteczna czy wysokość całkowita podnoszenia pompy?

H_u - użyteczna wysokość podnoszenia (tłoczenia),

H_c - całkowita wysokość podnoszenia (tłoczenia).

Więc większa jest całkowita wysokość podnoszenia H_c

21. Czy wysokość tłoczenia zależy od temperatury wody?

Gdyby ciśnienie w zbiorniku, do którego tłoczona jest ciecz, było inne od atmosferycznego, to zamiast pA

w równaniu pojawiłoby się to ciśnienie.

22. Czy wysokość ssania zależy od temperatury wody?

Jednak należy pamiętać, że wraz ze zmniejszaniem ciśnienia zbliżamy się coraz bardziej do punktu wrzenia cieczy.

Z tego wzoru wynika bardzo ważny wniosek: wysokość ssania nie jest dowolna, a ma ograniczoną wartość, na którą wpływa ciśnienie w zbiorniku dolnym oraz prężność cieczy poddawanej pompowaniu.

23. 
    Napisz równanie charakterystyki sieci.

24. Na odpowiednim wykresie wyznacz punkt pracy pompy.

N, który nazywa się punktem pracy pompy. Linia oznaczona numerem 1 przedstawia równanie charakterystyki sieci, a linia oznaczona numerem 2 równanie charakterystyki pompy

25. Na odpowiednim wykresie narysuj charakterystyki sieci różniące się tylko współczynnikami oporu sieci.

Położenie punktu pracy można zmieniać poprzez zmianę kształtu linii 1, tj. poprzez

 zmianę współczynnika oporu sieci  ,

 zmianę wysokości statycznej st H (geometrycznej g H ),

lub zmieniając linię charakterystyki pompy poprzez

 zmianę częstości obrotowej wirnika.

26. Na odpowiednim wykresie narysuj charakterystyki pompy różniące się częstościami obrotowymi wirnika.

27. Dwie pompy pompują wodę po 100 dm³/h każda. Kiedy połączono je szeregowo, to czy pompują 200 dm³/h?

NIE

Jak widać użycie dwóch pomp o charakterystykach 1 i 2 daje sumaryczną charakterystykę o większej wysokości podnoszenia, ale wydajność zespołu pomp jest mniejszy niż suma wydajności poszczególnych. Jeśli sieć ma bardzo stromą charakterystykę (linia 3), to sumaryczna wydajność pompy może być bardzo zbliżona do wydajności poszczególnych pomp pracujących pojedynczo.

28. Ze zmianą częstości obrotowej wirnika zmieniają się: wydajność, użyteczna wysokość podnoszenia i zużywana moc pompy. Napisz odpowiednie wzory.

29. Przedstaw podział urządzeń do pompowania gazów.

W przypadku przepływu gazów w takich samych warunkach można wykorzystywać urządzenia o podobnej budowie i zasadzie działania i wówczas nazywa się je sprężarkami, dmuchawami lub wentylatorami.

30. Napisz bilans sił działających na kulę opadającą w wodzie ruchem jednostajnym.

31. Zdefiniuj liczbę Reynoldsa dla opadającej kuli, opisz dokładnie wszystkie wielkości występujące we wzorze.

32. Podaj nazwy obszarów ruchu podczas opadania pojedynczej kuli.

33. Podaj czynniki od których zależy współczynnik oporu bryły opadającej w roju cząstek.

34. Do czego służy klasyfikator hydrauliczny?

35. W zakresie jakich prędkości istnieje warstwa fluidalna?

36. Co jest „siłą napędową” procesu filtracji?

37. Podaj różnice pomiędzy filtracją objętościową i filtracją plackową.

38. Napisz równanie Rutha - Carmana dla filtracji plackowej przy stałej różnicy ciśnień.

39. Napisz co to jest filtracja dwustadialna i przedstaw jej przebieg na odpowiednim wykresie.

40. Dlaczego stosuje się wirówki filtracyjne zamiast zwykłych filtrów?

41. Narysuj schemat działania hydrocyklonu.

42. Wymień znane ci mechanizmy ruchu ciepła.

43. Napisz równanie Fouriera dla płaskiej ściany jednowarstwowej.

44. Narysuj schemat przenikania ciepła przez ścianę dwuwarstwową.

45. Napisz równanie przenikania ciepła w wymienniku ciepła.

46. Napisz najprostszą korelację służącą do obliczania współczynnika wnikania ciepła. W której liczbie jest on ukryty?

47. Narysuj schemat rozkładu temperatur w przeciwprądowym i współprądowym wymienniku ciepła.

48. Dwie chłodnice transportują ten sam strumień ciepła. Jedna jest chłodzona wodą, a druga powietrzem. Która jest większa?

49. Co to jest wymiennik masy?

50. Jaki kształt najczęściej mają wymienniki masy o działaniu ciągłym? Opisz ich wnętrze.

51. Narysuj schemat i napisz bilans najprostszego wymiennika masy.

52. Na odpowiednim wykresie narysuj, wybrany przez siebie, proces wymiany masy zachodzący w jednostopniowym wymienniku masy.

53. Napisz bilans dowolnego składnika w kolumnowym wymienniku masy o działaniu ciągłym.

54. Narysuj aparat do absorbowania składnika A z gazu, napisz odpowiedni bilans.

55. Na odpowiednim wykresie przedstaw proces absorpcji w kolumnie o działaniu ciągłym.

56. Czy w procesie absorpcji strumień cieczy roboczej można zmieniać dowolnie?

57. Jak wyznacza się liczbę stopni teoretycznych w procesie absorpcji?

58. Dlaczego w pewnych warunkach stosuje się recyrkulację cieczy w kolumnie absorpcyjnej?

59. Wyjaśnij zjawisko zalewania kolumny, a także jak oblicza się średnicę kolumny.

60. Jak najprościej można obliczyć wysokość kolumny absorpcyjnej?

61. Narysuj dowolny wykres fazowy w układzie ciecz - para.

62. Co to jest współczynnik względnej lotności?

63. Co to jest początkowa i końcowa temperatura wrzenia mieszaniny dwuskładnikowej? Problem wyjaśnij na odpowiednim wykresie.

64. Czy destylację równowagową można potraktować jako stopień teoretyczny? Jeśli tak to gdzie jest równowaga i pomiędzy jakimi strumieniami?

65. Czy destylację różniczkową można potraktować jako stopień teoretyczny? Jeśli tak to gdzie jest równowaga i pomiędzy jakimi strumieniami?

66. Z jakim wyrażeniem matematycznym kojarzy się destylacja kotłowa?

67. Wymień jak najwięcej procesów destylacji prostych.

68. Narysuj schemat kolumny rektyfikacyjnej o działaniu ciągłym, napisz bilans ogólny, bilans dowolnego składnika i bilans cieplny całego aparatu.

69. Wyprowadź równanie linii operacyjnej górnej części kolumny.

70. Wyprowadź równanie linii operacyjnej dolnej części kolumny.

71. Na odpowiednim wykresie przedstaw przebieg linii operacyjnych opisujących pracę kolumny rektyfikacyjnej dla minimalnego i maksymalnego stosunku orosienia.

72. Narysuj sposób znajdowania liczby półek teoretycznych dla R = .

73. Jaką rolę spełnia wyparka w kolumnie rektyfikacyjnej.

74. Narysuj jak liczba półek zależy od stosunku orosienia.

75. Co spełnia rolę czynnika roboczego w procesie ekstrakcji?

76. Przedstaw proces ekstrakcji jednostopniowej na wykresie Gibbsa.

77. Oblicz masy (strumienie masy) rafinatu i ekstraktu wykorzystując trójkąt Gibbsa,

78. Zbilansuj jednostopniowy ekstraktor.

79. W jaki sposób można przerabiać ekstrakt?

80. Narysuj schemat wielostopniowej ekstrakcyjnej baterii krzyżowej.

81. Narysuj schemat wielostopniowej ekstrakcyjnej baterii przeciwprądowej.

82. Narysuj schemat pracy wielostopniowej ekstrakcyjnej baterii krzyżowej na wykresie kartezjańskim.

83. Narysuj schemat pracy wielostopniowej ekstrakcyjnej baterii przeciwprądowej na wykresie kartezjańskim.

84. W jaki sposób wilgoć może być związana z ciałem stałym?

85. Wyjaśnij pojęcie wilgotności równowagowej.

86. Co to jest wilgotność bezwzględna powietrza?

87. Co to jest wilgotność względna powietrza?

88. Na schematycznym wykresie Moliera przedstaw proces ogrzewania powietrza.

89. Na schematycznym wykresie Moliera przedstaw proces izentalpowego nawilgacania powietrza.

90. Napisz bilans suszarni.

91. Na schematycznym wykresie Moliera przedstaw proces przebiegający w suszarni adiabatycznej.

92. Czy szybkość suszenia zależy od wilgotności materiału, jeśli tak, to przedstaw to na odpowiednim wykresie.

93. Czy na przykład herbatniki można wysuszyć „do zera”, jeśli tak, to czym, a jeśli nie to dlaczego?

---