天津大学化工原理必看.docx
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天津大学化工原理必看
化工原理（姚玉英）习题解答
01章
概念
1．单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。
3．流体是由无数分子集团所组成的连续。
6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的静压强。
7．以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。
10．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。
12．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。
16．被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。
20．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的读数。
28．绝对压强等于大气压强与表压强之和。
35．真空度等于大气压强表压强绝对压强。
37．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为流量。
39．单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。
43．柏努利方程式中的gz项表示单位质量流体所具有的位能，
项表示单位质量流体所具有的动能，
项表示单位质量流体所具有的静压能，we项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功，
项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。
55．流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于层流，当Re≥4000时，流体的流动类型属于湍流，当2000＜Re＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。
62．流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。
64．流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动。
66．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的一半。
80．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。
81．层流与湍流的本质区别是层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
二、简答题
3．简述层流与湍流的区别。
流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。
流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。
4．什么是“当量直径”?
对非圆形截面的通道,可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替,此直径即称为“当量直径”。
5．当量直径是如何计算的?
当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边。
6．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。
问：
在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？
答：
三种情况中，下游截面2-2’的流速相等。
7．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。
问：
在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？
如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况的数值最小？
其理由何在？
答：
三种情况中，下游截面2-2’的压强不相等，其中（a）的压强最大，（c）的压强最小。
这是因为（c）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低。
02章
一、单选题
1．离心泵启动前灌泵，是为了防止气缚现象发生。
4．离心泵装置中吸入管路的底阀的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。
6．离心泵装置中吸入管路的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。
8．为提高离心泵的经济指标，宜采用后弯叶片。
9．离心泵的压头又称扬程。
11．离心泵的实际安装高度小于允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。
16．往复泵的流量调节是采用回路调节装置。
17．离心泵最常用的调节方法是改变排出管路中阀门开度。
18．往复泵适用于流量较小，扬程较高的场合。
19．往复泵启动不需要灌泵；往复泵的杨程随流量增大而增大。
启动往复泵时不能关闭出口阀门。
20．有人认为泵的扬程就是泵的升扬高度，有人认为泵的轴功率就是原动机的功率，我认为这两种说法都不对。
21．离心泵的调节阀只能安装在出口管路上。
22．离心泵调解法的开度改变时，不会改变泵的特性曲线。
23．离心泵停车时要先关出口阀后断电。
防止高压液体倒流，对泵造成损害。
24．泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。
25．往复泵在操作中，不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关。
26．离心泵有结构简单，流量均匀且易于调节，操作维修方便的优点。
27．当两台规格相同的离心泵并联时，只能说在新的工作点处较原工作点处的流量增大一倍。
28．当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为气体的密度太小。
29．在测定离心泵的特性曲线时下面的安装是错误的进口管路上安装节流式流量计。
1．启动离心泵前应做的工作有灌泵和关闭出口阀门。
3．启动离心泵前关闭出口阀门是为了减小启动电流，以保护电机。
03章
一、单选题
1．在滞流区颗粒的沉降速度正比于粒子直径的平方。
2．自由沉降的意思是颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程。
3．颗粒的沉降速度不是指（）。
B
（A）等速运动段的颗粒降落的速度
（B）加速运动段任一时刻颗粒的降落速度
（C）加速运动段结束时颗粒的降落速度
（D）净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度
4．对于恒压过滤当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的
倍。
5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率相等。
6．过滤速率与S2成正比。
7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率相等。
8．过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则操作压差增大至原来的2倍。
9．恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量增大至原来的
倍。
10．以下过滤机是连续式过滤机回转真空过滤机。
11．过滤推动力一般是指过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差。
12．板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的四倍。
13．板框压滤机中板有两种不同的构造，框只有一种构造。
14．非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为dp=（6V/）1/3。
15．球形度（形状系数）恒小于或等于1，此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为s=Ap/AA为非球形粒子的表面积Ap为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积。
16．“在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”，“滤渣就是滤饼”，则只有第一种说法正确。
17．助滤剂应具有以下性质颗粒均匀、坚硬、不可压缩。
18．“颗粒的粒度分布愈不均匀，则所形成的床层空隙率越大”，“壁附近床层空隙率较床层中心的空隙率大”只有第二种说法对。
19．床层的平均空隙率与床层的平均自由截面积在以下条件下相等沿整个床层高度各截面的自由截面均匀。
20．流化的类型有聚式流化和散式流化。
21．流化床的压降随气速变化的大致规律是ΔPu2。
22．在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径。
23．旋风分离器的总的分离效率是指全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率。
24．在离心沉降中球形颗粒的沉降速度只与d，s，，uT，R有关。
25．降尘室有阻力小、结构简单、易于操作的优点但分离效率低。
26．降尘室的生产能力只与沉降面积A和颗粒沉降速度ut有关，与降尘室的高度无关。
二、填空题
1．一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将下降。
4．在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间增加一倍。
5．在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，气流速度减少一倍。
6．在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，生产能力不变。
7．在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的2次方成正比。
8．在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的1/2次方成正比。
1/2
9．降尘室的高度由式L/UH/Ut决定，式中符号的意义是L：
降尘室长度H：
降尘室高度U：
气体通过降尘室时的水平流速。
Ut：
降尘速度
10．在过滤的大部分时间中，滤饼起到了主要过滤介质的作用。
11．过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由Vl增多至V2=2Vl时，则操作压差由ΔPl增大至ΔP2=2ΔPl。
12．已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δ/Δq=3740q+200则过滤常数K=0.000535。
13．已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δ/Δq=3740q+200则过滤常数qe=0.0535。
14．最常见的间歇式过滤机有板框过滤机和叶滤机。
16．板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，则在每一框中，滤液穿过厚度为框的厚度的滤饼。
17．板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过厚度为框厚度之半的滤饼。
18．板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过的滤布面积等于框的内面积。
19．旋风分离器性能的好坏，主要以临界粒径的大小来衡量，临界粒径越小，说明其分离性能越好。
21．离心分离设备的分离因数定义式为Kc=uT2/gR（或ur/ut）。
22．回转真空过滤机，回转一周所需时间为T，转鼓的表面积为S，转鼓的浸没度为，则一个过滤周期中，过滤时间为T，过滤面积为S。
24．回转真空过滤机的转鼓浸没度是转鼓浸没的表面积与转鼓的总表面积的比值。
25．当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力与转速的1/2次方成正比。
26．间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/，此处V为一个操作循环中得到的滤液体积，表示一个操作循环所需的总时间，等于一个操作循环中过滤时间、洗涤时间和辅助时间三项之和。
29．一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是否正确？
不正确
30．一个过滤操作周期中，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是否正确？
不正确的
31．一个过滤操作周期中，过滤时间有一个最适宜值，最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力最大。
33．过滤机操作循环中，如果辅助时间越长，则最宜的过滤时间将越长。
34．对不可压缩性滤饼dV/d正比于ΔP的1次方。
35．对可压缩滤饼dV/d正比于ΔP的1-s次方。
36．对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的二分之一。
37．对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的四倍。
38．对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼可压缩，则过滤速率增大为原来的四倍。
39．叶滤机过滤时，固体颗粒流在滤叶的外部。
40．叶滤机过滤时，滤液穿过滤布由滤叶内部抽出。
04章传热
一、单选题
1．热传递的基本方式是：
传导、对流、辐射。
4．物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。
5．流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为对流。
6．因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。
7．物质导热系数的顺序是：
金属＞一般固体＞液体＞气体。
8．吸收率等于1的物体称为黑体。
11．反射率等于1的物体称为白体。
14．透过率等于1的物体称为透热体。
17．单原子气体和对称双原子气体均可视为透热体。
18．液体是不透热体。
19．凡能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞所有波长范围的辐射能的物体，定义为灰体。
20．灰体是不透热体。
21．在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗比较方便。
22．在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。
23．在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，可节省壳程金属消耗量。
24．在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，它对清洗无要求。
25．在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使泄漏机会较少。
26．在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。
27．在管壳式换热器中，粘度大的液体或流量较小的流体宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
28．对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与
大的流体温度相近，可以减少热应力。
29．在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。
30．有一套管换热器，环隙中有119.6℃的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近119.6℃。
31．已知在温度T时耐火砖的发射能力（辐射能力）大于铜的发射能力，则铜的黑度为（ ），耐火砖的黑度为（）。
AB
A0.6；B0.9；C1.0；D1.2。
32．两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100℃。
若将两灰体的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将增大。
33．判断下面的说法哪一种是错误的（ B）。
A在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；
B在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；
C黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；
D黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
34．当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（ B ）。
A逆流时，Δtm一定大于并流、错流或折流时的Δtm；
B采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量；
C采用逆流操作可以减少所需的传热面积；
D温度差校正系数φΔt的大小反映了流体流向接近逆流的程度。
二、填空题
4．对流传热仅发生在流体中。
5．对流传热又分自然对流和强制对流。
7．不需要任何介质的传热称为辐射传热。
8．在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经管程。
10．列管式换热器中，流体在管间流动称为流经壳程。
12．传热速率Ｑ的单位为W。
13．热通量q的单位为W/m2。
14．一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为固体＞液体＞气体。
15．流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在层流底层。
20．在辐射传热中，气体的反射率为0
21．在辐射传热中，黑体的反射率为0
22．在辐射传热中，黑体的透过率为0
23．在辐射传热中，灰体的透过率为0
24．在辐射传热中，白体的透过率为0
25．在辐射传热中，白体的吸收率为0
26．灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的黑度。
34．换热器设计中，流体流径的选择：
对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大的流体宜走管间。
35．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近饱和蒸气的温度。
36．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则总传热系数Ｋ接近空气的对流传热系数。
37．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走管内。
38．在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则饱和蒸气应走管间。
39．污油与汽油在列管换热器中换热，污油应走管内。
40．污油与汽油在列管换热器中换热，汽油应走管间。
三、简答
6．强化对流传热的主要途径是什么？
提高流体的湍动程度，减小层流底层的厚度。
7．在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择并流换热还是逆流换热？
为什么？
应选择逆流换热，因为此时的对数平均温差较大，可以节省换热面积。
19．在设计换热器时，如何安排流量较小的流体的流径（管内或是管间）？
简述理由。
走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re值（Re＞100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。
20．在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，传热管的壁温接近哪一种流体的温度？
壁温接近饱和蒸气的温度。
21．在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，总传热系数Ｋ接近哪一种流体的对流传热系数？
总传热系数Ｋ接近空气的对流传热系数。
22．在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，如何确定两流体在换热器中的流径？
为什么？
空气走管内，饱和蒸气走管间，以便于冷凝液的排放。
23．污油与汽油换热，如何安排两流体的流径?
为什么?
污油走管内，汽油走管间，便于清洗。
24．为什么内部孔隙多的材料保温效果好?
因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。
25．一钢板的黑度为0.78,其反射率为多少?
反射率为0.22。
26．在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度?
由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。
27．在夏季人们为什么爱穿浅色衣服?
由于在阳光下浅色的衣服反射率较大，吸收的热量少，使人们不至于感觉太热。
28．换热器的壳程为什么要安装挡板?
可以提高壳程流体的湍动程度，增强传热效果。
29．虽然大气层包围着地球，但阳光仍能照射到地球表面，因为空气是透热体。
此话对吗？
为什么？
不对，只有单原子气体和对称双原子气体是透热体，而空气中的二氧化碳和水蒸气都可以部分地吸收太阳发射的辐射能。
30．间壁式换热器与混合式换热器的区别是什么？
间壁式换热器是由固体壁面将冷、热两种流体分开，通过固体壁面传热，而混合式换热器中则是将冷、热两种流体直接接触、混合换热。
05章蒸馏
一、单选题
1．蒸馏是分离液体混合物的单元操作。
2．蒸馏是利用各组分的挥发度不同的特性实现分离的目的。
3．在二元混合液中，沸点低的组分称为易挥发组分。
5．在二元混合液中，沸点高的组分称为难挥发组分。
8．液相回流是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
9．在再沸器中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
12．再沸器的作用是提供一定量的上升蒸气流。
14．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。
17．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为加料板。
18．在精馏塔中，加料板以上的塔段称为精馏段。
19．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为提馏段。
22．理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
23．理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
26．回流比的上限值为全回流。
28．回流比的下限值为最小回流比。
30．某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为66.7kmol/h。
二、填空题
4．溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为泡点温度。
5．气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为露点温度。
6．对于二元理想溶液,若轻组分含量越高,则泡点温度越低。
8．对于二元理想溶液,若重组分含量越高,则泡点温度越高。
9．对于二元理想溶液,若重组分含量越低,则泡点温度越低。
10．对于二元理想溶液,α大,说明该物系容易分离。
12．对于二元理想溶液,x-y图上的平衡曲线离对角线越近,说明该物系不容易分离。
13．在相同的外压及温度下,沸点越低的物质其饱和蒸气压越高。
14．在相同的外压及温度下,沸点越低的物质容易挥发。
15．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底上升蒸气。
23．为完成精馏操作，需要在塔顶设置冷凝器。
25．为完成精馏操作，需要在塔底设置再沸器。
27．设计一精馏塔时,回流比选的大，则塔板数少。
30．精馏操作中，全回流时塔顶的产品量为零。
31．精馏操作中，再沸器相当于一块理论板板。
32．用逐板计算法求理论板层数时，用一次相平衡方程就计算出一层理论板。
33．用图解法求理论板层数时，一个梯级代表一层理论板。
34．精馏操作中，当q=0.6时,表示进料中的液相含量为60%。
35．对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会提高。
三、简答
1．简述简单蒸馏与精馏的区别。
简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。
3．精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器?
冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。
4．设计一精馏塔时,回流比选取的大小对塔板数有何影响?
回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。
6．精馏操作中，在下限操作时，能否达到所要求的分离精度?
为什么?
不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。
7．精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义?
一般在什么情况下采用?
在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧急停工时采用。
8．什么是理论板?
理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。
9．为什么再沸器相当于一块理论板?
在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。
10．用逐板计算法求理论板层数时,为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板?
使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。
11．用图解法求理论板层数时,为什么一个梯级代表一层理论板?
每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡,因此代表一层理论板。
12．对于正在操作中的精馏塔,若改变其操作回流比,对塔顶产品浓度会有何影响?
回流比越大，塔顶产品浓度越高。
13．设计一精馏塔时,进料量对塔板层数有无影响?
为什么?
进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热状况以及回流比。
14．用q代表进料热状况,说明q=0，q=1，0＜q＜1时的意义。
q=0表示饱和气相进料，q=1表示饱和液相进料，0＜q＜1表示气液混合进料。
15．塔板的作用是什么?
塔板的作用是提供气液接触的场所。
06章吸收
一、单选题
1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。
逆流操作，平衡关系满足亨利定律。
当入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率的变化为：
y2上升，不变。
2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其
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