Модуль 3. «Гидравлические процессы»

 

Вопросы для контроля усвоения материала

 

1. В чем физический смысл уравнений Навье-Стокса?

2. В чем физический смысл уравнения неразрывности потока?

3. Что такое «гидростатическое давление»? Как строится его эпюра для сосуда произвольной формы?

4. Какие законы определяют содержание гидростатики?

5. Запишите основное уравнение гидростатики.

6. Запишите дифференциальное уравнение равновесия жидкости (уравнение Л. Эйлера).

7. Какие движения описывает уравнение Эйлера, а какие – уравнения Навье - Стокса?

8. Какое течение жидкости называют установившимся?

9. Какие режимы течения жидкости реализуются на практике?

10. Какова физическая сущность уравнения Бернулли?

11. Чем различаются ламинарное и турбулентное течения жидкости в трубопроводе?

12. В чем физический смысл уравнения Дарси –Вейсбаха?

13. Из каких составляющих складываются потери давления при течении жидкости по трубопроводу?

14. Как рассчитываются распределенные потери давления в трубопроводе?

15. Как рассчитываются сосредоточенные потери давления при течении жидкости по трубопроводу?

16. Расскажите о последовательности действий, выполняемых при расчете простого трубопровода.

17. Дайте классификацию и укажите назначение гидравлических машин?

18. Какие явления определяют КПД гидравлических машин?

 

Тесты для проверки знаний

1. Как распределено гидростатическое давление по высоте сосуда с водой?

Ответы: 1.1. Давление одинаково по высоте. 1.2. Линейно уменьшается по высоте. 1.3. Линейно увеличивается по высоте.

2. В чем заключается сущность закона Паскаля?

Ответы: 2.1. Давление на днище сосудов произвольной формы при равной высоте воды в них одинаково. 2.2. Давление в сосуде передается во всех направлениях одинаково. 2.3. Гидростатическое давление в точке равно произведению высоты столба жидкости над этой точкой на плотность жидкости и ускорение силы тяжести.

3. В чем заключается причина того, что давление на дно сосуда в прямом и выпуклом стакане одинаково?

Ответы: 3.1. В том, что гидростатическое давление определяется только высотой столба жидкости над рассматриваемой точкой. 3.2. В том, что масса воды в этих стаканах одинакова. 3.3. В том, что составляющие эпюр давления на выпуклые поверхности уравновешиваются.

4. Каков физический смысл критерия Рейнольдса?

Ответы: 4.1. Безразмерная скорость потока жидкости. 4.2. Отношение инерционных и вязкостных сил в потоке жидкости. 4.3. Характеристика турбулентности потока.

5. Каков физический смысл уравнений Эйлера?

Ответы: 5.1. Уравнения Эйлера – энергетические балансы в проекциях на координатные оси. 5.2. Уравнения Эйлера – балансы сил в проекциях на координатные оси. 5.3. Уравнения Эйлера – балансы масс в проекциях на координатные оси.

6. Чем различаются уравнения Навье-Стокса и Эйлера?

Ответы: 6.1. Уравнения Навье-Стокса учитывают нестационарность потока жидкости. 6.2. Уравнения Навье-Стокса являются наиболее полной системой уравнений, описывающих движение жидкости. 6.3. Уравнения Навье-Стокса дополняют уравнения Эйлера членами, характеризующими вязкость.

7. Какой физический параметр измеряется трубкой Пито - Прандтля?

Ответы: 7.1. Статический напор. 7.2. Динамический напор. 7.3. Сумма статического и динамического напоров.

8. Почему из опорожняющегося сосуда жидкость истекает медленнее, чем из сосуда с постоянным уровнем?

Ответы: 8.1. Она истекает одинаково. 8.2. Потому что для этих случаев истечения различаются характеристики выходных отверстий. 8.3. Потому что истечение происходит с уменьшающимся по времени напором.

9. В каком течении жидкости по трубопроводу расход и перепад давлений связаны линейно?

Ответы: 9.1. Пуазейлевском. 9.2. Ньютоновском. 9.3. Турбулентном.

10. Если в трубопроводе реализовался гидроудар, какое основное мероприятие необходимо предложить для его профилактики?

Ответы: 10.1. Уменьшение скорости течения жидкости по трубопроводу. 10.2. Применение трубы с большей толщиной стенки. 10.3. Увеличение времени открывания и закрывания запорной арматуры.

11. Какой физический признак является основой для суждения о наличии и величине местных потерь давления в трубопроводе?

Ответы: 11.1. Изменение поперечного сечения потока. 11.2. Искривление линий тока течения. 11.3. Наличие арматуры и других устройств на трубопроводе.

12. Если несколько простых трубопроводов соединены параллельно, какие параметры в их параллельных ветвях остаются одинаковыми?

Ответы: 12.1. Перепад давлений. 12.2. Расход жидкости. 12.3. потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений.

13. Если несколько простых трубопроводов соединены последовательно, какие параметры на них остаются одинаковыми?

Ответы: 13.1. Перепад давлений. 13.2. Расход жидкости. 13.3. потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений.

14. Для чего рассчитывается напорно-расходная характеристика трубопровода?

Ответы: 14.1. Для последующего быстрого определения расхода по заданному напору. 14.2. Для получения полной расчетной характеристики трубопровода. 14.3. Для расчета действительного напора и расхода жидкости при совместной работе с насосом.

15. Что является причиной кавитации в насосах?

Ответы: 15.1. Повышенная частота вращения. 15.2. Сужения проходного сечения в магистралях. 15.3. Понижение давления жидкости ниже давления насыщенных паров с последующим его повышением.

16. Чем ограничивается высота всасывания жидкости насосом из водоема?

Ответы: 16.1. Вакуумом, создаваемым насосом на его входе. 16.2. Физико-химическими свойствами жидкости. 16.3. Диаметром трубопровода всасывания.

Модуль 4. «Гидромеханические процессы»

Вопросы для контроля усвоения материала

1. Назовите признаки, которые лежат в основе классификации неоднородных систем.

2. Какие вы знаете неоднородные системы?

3. Перечислите методы разделения неоднородных систем.

4. Каким показателем можно охарактеризовать качество разделения?

5. Какие критерии гидродинамического подобия характеризуют процесс осаждения?

6. При каких режимах может происходить процесс осаждения?

7. Как зависит скорость осаждения от вязкости дисперсионной фазы и плотности дисперсной?

8. Какое уравнение описывает процесс осаждения при ламинарном режиме?

9. Какие силы и критерии подобия характеризуют процесс фильтрования?

10. Перечислите параметры, определяющие значения скорости фильтрования.

11. Какие неоднородные системы разделяют методом отстаивания?

12. В чем заключается расчет отстойников?

13. Что является движущей силой процесса отстаивания?

14. Какими методами можно повысить эффективность разделения неоднородных смесей по сравнению с отстаиванием?

15. Назовите факторы, которыми определяется эффективность разделения в поле центробежных сил.

16. Приведите классификацию и охарактеризуйте основные особенности оборудования для отстаивания и осаждения.

17. Что является движущей силой процессов разделения в центрифугах, сепараторах и гидроциклонах?

18. Каково соотношение движущих сил в отстойниках и центрифугах?

19. В чем заключается расчет осадительных центрифуг?

20. В каких случаях применяют гидроциклоны, сепараторы и сверхцентрифуги?

21. Какие неоднородные системы разделяют фильтрованием?

22. Что является движущей силой фильтрования?

23. Какие меры можно принять для увеличения эффективности фильтрования?

24. В чем заключается расчет фильтров периодического и непрерывного действия?

25. Приведите классификацию и охарактеризуйте основные особенности оборудования для разделения неоднородных систем фильтрованием.

26. Что является движущей силой процессов в фильтрующих центрифугах?

27. В чем заключается расчет фильтрующих центрифуг периодического и непрерывного действия?

28. Дайте сравнительную оценку эффективности фильтрования в фильтрах и фильтрующих центрифугах.

29. Приведите классификацию и охарактеризуйте основные особенности газоочистительного оборудования.

30. В каких аппаратах происходит разделение газовых неоднородных систем под действием инерционных и центробежных сил?

31. В чем достоинства и недостатки циклонного процесса разделения?

32. От каких факторов зависит степень очистки газа в циклонах?

33. Какие фильтры применяют для очистки газовых потоков?

34. В чем заключается мокрая очистка газов?

35. Опишите принцип действия электрофильтра.

36. Какое состояние слоя зернистого материала называют псевдоожиженным? Как оно достигается и для чего применяется?

37. Дайте анализ кривой псевдоожижения. Какие явления характерны для слоя зернистого материала при скорости газа, равной скорости начала псевдоожижения, скорости уноса?

38. Какими преимуществами и недостатками обладает псевдоожиженный слой при сушке зернистых материалов?

39. Почему при анализе псевдоожижения слоя полидисперсного зернистого материала оперируют понятием области псевдоожижения?

40. На что расходуется энергия газового потока при псевдоожижении слоя зернистого материала?

41. Какие бывают конструкции аппаратов с псевдоожиженным слоем?

42. С какой целью применяется перемешивание в биотехнологии?

43. Какой показатель характеризует качество перемешивания?

44. Какие существуют способы перемешивания жидких сред?

45. Какие конструкции мешалок применяют в пищевой и биотехнологической промышленности, и от чего зависит выбор мешалки?

46. От каких параметров зависит мощность, потребляемая мешалкой?

47. Как определить мощность, потребляемую мешалкой?

48. Какие типы перемешивающих устройств применяют для смешения пластичных масс и сыпучих материалов?

Тесты для проверки знаний

1. В чем заключается процесс перемешивания ингредиентов?

Ответы: 1.1. В перемещении по пространству отдельных частей смеси с помощью месильного органа. 1.2. В измельчении продукта на более мелкие части и равномерном их перераспределении в пространстве. 1.3. В обмене местами расположения отдельных элементов смеси.

2. Обязательно ли механическое перемещение раздробленных частиц в пространстве при гомогенизации?

Ответы: 2.1. Обязательно, так как это неотъемлемая часть процесса гомогенизации. 2.2. Не обязательно, так как процессы диффузии со временем выравнивают поля концентраций. 2.3. Не обязательно при небольших начальных флуктуациях полей концентраций.

3. Какие месильные органы применяются в аппаратах механического перемешивания?

Ответы: 3.1. Лопасти. 3.2. Транспортеры и механические разделители потока. 3.3. Воздушные струи.

4. Что характеризует критерий Эйлера при перемешивании?

Ответы: 4.1. Пусковую мощность смесителя. 4.2. Скорость движения месильных органов. 4.3. Мощность, затрачиваемую на привод месильных органов в процессе перемешивания.

5. Какое из указанных далее явлений используется для гомогенизации жидких смесей?

Ответы: 5.1. Движение месильных лопастей. 5.2. Барботирование воздуха. 5.3. Распространение ударных возмущений по гомогенизируемой смеси.

6. Чем различаются однородные и неоднородные системы?

Ответы: 6.1. Агрегатным состоянием самой системы. 6.2. Фазовыми состояниями ингредиентов. 6.3. Наличием четких границ раздела между фазами.

7. Какой из названных далее признаков может явиться основой процесса разделения фильтрованием?

Ответы: 7.1. Различие плотности дисперсионной среды и дисперсной фазы? 7.2. Различие размеров частиц дисперсной фазы. 7.3. Задерживание частиц на перегородках.

8. Какой из названных далее факторов характеризует явление отстаивания?

Ответы: 8.1. Движение твердых частиц под действием силы сопротивления обтекающей их вязкой среды. 8.2. Движение твердых частиц в вязкой среде под действием силы тяжести. 8.3. Движение вязкой среды относительно твердых частиц, лежащих на дне канала.

9. На какой из названных далее факторов следует воздействовать для увеличения производительности имеющегося отстойника полунепрерывного действия в виде лотка для осаждения крахмала?

Ответы: 9.1. Увеличить длину лотка. 9.2. Заливать больше крахмального молочка на входе в лоток. 9.3. Аналогично катарактному ситу ввести вибрации лотка и увеличивать их амплитуду.

10. Какими факторами из нижеуказанных определяется влажность шлама?

Ответы: 10.1. Производительностью отстойника. 10.2. Скоростью осаждения. 10.3. Свойствами осаждающихся частиц, влажность которых, в основном, устанавливается уже в процессе осаждения.

11. Для чего в отстойниках применяют разрыхлители осадка?

Ответы: 11.1. Для дополнительного выхода из него дисперсионной среды. 11.2. Для облегчения удаления осадка. 11.3. Для замедления процесса осушки.

12. Почему осадок в отстойниках полунепрерывного действия не смывается и не уносится текущим поверх него потоком?

Ответы: 12.1. Потому что он крепко связывается с днищем. 12.2. Потому что Архимедова сила прижимает осадок к днищу. 12.3. Потому что скорость движения жидкости специально выбирается из условия несмывания осадка.

13. Какое устройство целесообразно применить для разделения суспензии дрожжевой культуры в воде?

Ответы: 13.1. Сепаратор. 13.2. Осадительную центрифугу. 13.3. Гидроциклон.

14. Что определяет «фактор разделения»?

Ответы: 14.1. Качество разделения суспензии. 14.2. Разделяющую способность осадительной центрифуги. 14.3. Эффективность отстаивания в поле гравитационных сил.

15. За счет какого из названных далее факторов увеличивается производительность центрифугирования по сравнению с производительностью осаждения в поле силы тяжести?

Ответы: 15.1. Увеличения массовой силы, действующей на осаждающиеся частицы. 15.2. Замены поступательного движения частиц на вращательное. 15.3. Большего времени действия центробежных сил на частицы.

16. Можно ли разделить молоко в центрифуге?

Ответы: 16.1. Да, можно. 16.2. Нет, нельзя. 16.3. Можно, но только при очень большой скорости вращения.

17 Чем различаются шламовое и закупорочное фильтрование?

Ответы: 17.1. Наличием шлама на фильтрующей перегородке. 17.2. Более высоким перепадом давлений на фильтре при шламовом фильтровании. 17.3. Порогом фильтрования.

18. Почему при одинаковых перепадах давлений на фильтре для суспензий со сжимаемыми осадками фильтрование под вакуумом более производительно, чем под избыточным давлением?

Ответы: 18.1. Потому что под вакуумом осадок не сжимается. 18.2. Потому что в вакуум-фильтрах он периодически сбрасывается с фильтрующих перегородок противотоком фильтрата. 18.3. Потому что перепад давлений на фильтре, создаваемый вакуумом, меньше.

19. Чем отличается фильтрующая центрифуга от осадительной?

Ответы: 19.1. Частотой вращения ротора. 19.2. Наличием перфорации рабочего цилиндра и фильтрующей перегородки, накладываемой на перфорацию. 19.3. Технологическими операциями удаления разделенных продуктов.

20. Частицы каких размеров могут быть выделены из газовых потоков под действием гравитационных сил?

Ответы: 20.1. Менее 20 мкм. 20.2. Более 20 мкм. 20.3. Более 100 мкм.

21. Какие величины определяются из материального баланса процессов разделения?

Ответы: 21.1. Количества осадка и очищенного продукта. 21.2. Содержание твердых частиц в очищенном продукте. 21.3. Содержание влаги в шламе.

22. В чем заключается явление псевдоожижения?

Ответы: 22.1. В расплавлении твердых продуктов. 22.2. В уравновешивании веса сыпучих частиц лобовым сопротивлением течению воздуха через их слой. 22.3. В смешивании сыпучих продуктов с жидкостью.

23. Каково основное свойство псевдоожиженного слоя сыпучего продукта?

Ответы: 23.1. Его поведение аналогично поведению жидкости. 23.2. В нем образуются круговые токи продукта, напоминающие токи жидкости при кипении. 23.3. Насыпная плотность псевдоожиженного продукта минимальна по отношению ко всем другим насыпным плотностям этого же продукта.

24. На сколько необходимо увеличить скорость воздуха в подводящем трубопроводе, чтобы от состояния псевдоожижения перейти в состояние пневмотранспортирования продукта?

Ответы: 24.1. Увеличивать не нужно. 24.2. Ее надо увеличить на величину рекомендуемого запаса. 24.3. В два раза.