化工原理答案2.docx

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化工原理答案2

化工原理复习资料

一、选择题

1、两种不同的流体在进行热交换时，在各种流向中，传热温度差最大的是（②）

①并流②逆流

③错流④折流

2、描述对流传热过程的基本规律是…………………………………………（③）

①牛顿粘性定律②傅立叶定律

③牛顿冷却定律④费克定律

3、稳定传热是指传热系统内各点的温度……………………………………（②）

①既随时间而变，又随位置而变②只随位置而变，但不随时间而变

③只随时间而变，但不随位置而变④既不随时间而变，又不随位置而变

4、表示流体的物理性质对传热膜系数系数的影响的准数是………………（③）

①努塞尔特准数②雷诺准数

③普兰朗特准数④格拉斯霍夫准数

5、下列材料中导热系数最小的物质应是……………………………………（③）

①金属②建筑材料

③气体④水

6、总传热速率公式Q＝Δ中，Δ的物理意义是…………………………（②）

①器壁内外壁面的温度差②器壁两侧流体对数平均温度差

③流体进出口的温度差④器壁与流体的温度差

7、属于液液传质过程的单元操作是…………………………………………（②）

①气体的吸收②液体的萃取

③结晶④固体干燥

8、液体中溶质的扩散系数与下列哪个因数无关……………………………（④）

①物系的种类②温度

③溶质的浓度④压力

9、属于气固传质过程的单元操作是…………………………………………（①）

①固体干燥②液体的萃取

③结晶④气体的吸收

10、混合物中某组分物质的量的与惰性组分物质的量的比值称为…………（④）

①质量分数②质量比

③摩尔分数④摩尔比

11、混合气体中溶解度小的组分被称为………………………………………（①）

①吸收质②惰性组分

③吸收剂④溶

12、描述分子扩散过程的基本规律是…………………………………………（④）

①亨利定律②拉乌尔定律

③傅立叶定律④费克定律

13、属于散装（乱堆）填料的是…………………………………………………（③）

①格栅填料②脉冲填料

③鲍尔环④波纹填料

14、在吸收操作中，吸收操作线总是位于平衡线的…………………………（①）

①上方②左下方

③重合线上④右下方

15、通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时……………（④）

①回收率趋向最高②吸收推动力趋向最大

③操作最为经济④填料层高度趋向无穷大

16、工业上最早使用的填料是…………………………………………………（①）

①拉西环②阶梯环

③鲍尔环④波纹填料

17、在实际操作过程中，适宜的吸收剂用量为最小吸收剂用量的…………（③）

①1.15~1.5倍②1.5~2倍

③1.1~2.0倍④1.5~1.8倍

18、下列温度与压强改变对吸收操作有利的是………………………………（①）

①增大压强，降低温度②增大压强，提高温度

③减小压强，降低温度④减小压强，提高温度

19、在工业上所使用的下列填料中，性能最好是……………………………（④）

①拉西环②阶梯环

③鲍尔环④波纹填料

20、蒸馏操作属于………………………………………………………………（④）

①动量传递操作②热量传递操作

③质量传递操作④热质传递操作

21、要使液体混合物各组分得到较彻底的分离的操作方法是………………（②）

①简单蒸馏②精馏

③水蒸汽蒸馏④平衡蒸馏

22、精馏塔进料时，若1，则表明进料状况为………………………………（②）

①冷料②饱和液体

③饱和蒸汽④气液混合料

23、在二元混合液中，沸点低的组分称为……………………………………（③）

①可挥发组分②不挥发组分

③易挥发组分④难挥发组分

24、液体部分汽化的结果是……………………………………………………（①）

①汽相中轻组分的浓度变大②液相中轻组分的浓度变大

③汽相中轻组分的浓度变小④液相中重组分的浓度变小

25、最适宜回流比应取最小回流比的…………………………………………（②）

①1.1~1.5倍②1.1~2.0倍

③1.5~2.0倍④1.5~2.5倍

26、精馏塔进料时，若0.6，则表明进料状况为……………………………（④）

①冷液体②饱和液体

③饱和蒸汽④气液混合料

27、在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为……………………（①）

①提馏段②精馏段

③进料段④混合段

二、判断题

1、气体的导热系数，随温度的升高而减小……………………………………（✘）

2、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也大……………………………………（✔）

3、在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作所需传热面积要小………（✔）

4、定性温度是指流体进、出口温度的算术平均值……………………………（✔）

5、稳定的圆筒壁传热过程，传热速率为常数…………………………………（✘）

6、换热器内安装折流挡板是为了增大传热温度差……………………………（✘）7、板式塔属于逐级接触式设备…………………………………………………（✔）

8、表面更新模型是最早提出的一种传质模型…………………………………（✘）

9、在湍流中心内的传质主要为涡流扩散………………………………………（✔）

10、“整体移动”使传质速率减小………………………………………………（✘）

11、填料塔的正常操作应该是气体为分散相，液体为连续相…………………（✔）

12、板式塔属于逐级接触式设备………………………………………………（✔）

13、在层流内层内的传质主要为分子扩散……………………………………（✔）

14、溶质渗透模型是最早提出的一种传质模型………………………………（✘）

15、板式塔属于有外加能量式设备……………………………………………（✘）

16、溶质从液相向气相传递，称为吸收过程……………………………………（✘）

17、增大吸收剂的用量，操作线的斜率变小……………………………………（✘）

18、鲍尔环的性能优于拉西环…………………………………………………（✔）

19、增大吸收剂用量会减小设备费用…………………………………………（✔）

20、亨利系数E值愈大，表示该气体的溶解度愈大……………………………（✘）

21、减小吸收剂的用量，操作费用变大…………………………………………（✘）

22、相平衡常数m值愈大，则表明该气体的溶解度愈小………………………（✔）

23、阶梯环属于散装（乱堆）填料………………………………………………（✔）

24、相对挥发度α值越大，则表示此混合液越难分离…………………………（✘）

25、馏出液中的主要成分是轻组分……………………………………………（✔）

26、当回流比增大时，所需塔板数减少…………………………………………（✔）

27、蒸馏分离的依据是混合物中各组分的溶解度不同………………………（✘）

28、精馏操作中，在塔顶可得到纯轻组分………………………………………（✘）

29、简单蒸馏属于不稳定操作过程……………………………………………（✔）

三、名词解释题

1、热辐射——物体由于具有温度而辐射电磁波的现象

2、传导传热——温度不同的物体直接接触，由于自由电子的运动或分子的运动而发生的热交换现象

3、分子扩散——由于物质分子的热运动而产生的扩散

4、平衡分离过程——借助分离媒介使均相混合系统变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离

5、壁流——填料塔中，液体在乱堆填料层中向下流动时，有偏向塔壁流动的现象

6、涡流扩散——当流体流动或搅拌时，由于流体的宏观随机运动，使组分从高浓度向低浓度处移动的现象

7、物质的量浓度——单位体积溶液中所含溶质的物质的量

8、物理吸收——溶解的气体与溶剂或溶剂中某种成分并不发生任何化学反应的吸收过程

9、理论塔板——在其上气、液两相都充分混合，且传热和传质过程阻力均为0的理想化塔板

10、吸收质——吸收过程中,所用于吸收气体混合物中某组分的液体称为吸收剂,被吸收的物质

11、饱和蒸气压——一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强

12、吸收尾气——利用能同尾气反应的某种溶液进行化学吸收

13、相对挥发度——即溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比

四、简答题

1、简述折流和错流平均温度差的确定方法。

2、为何在热交换过程中要采用逆流操作？

因为这是工艺要求，冷介质需要升温，而热介质需降温：

同时，也是力学要求，加强对流减小阻力

3、影响对流传热系数的因素有哪些？

（1）对流运动成因和流动状态；

（2）流体的物理性质（随种类、温度和压力而变化）；

（3）传热表面的形状、尺寸和相对位置；

（4）流体有无相变（如气态与液态之间的转化）。

4、选择分离方法时应考虑的主要因素有哪些？

最主要就是考虑能耗和经济,精馏塔的数目,流程复杂的能耗就比较高,再选择塔数相近的进行模拟比较,模拟出具体能耗进行比较,同时进行经济分析

5、传质设备按所处理物系的相态可分为哪几类？

气（汽）液传质设备；液液传质设备;气固传质设备；液固传质设备

6、平衡分离过程分为哪几种类型？

7、简述双模模型的基本要点。

（1）在相互接触的气液两相间存在一个稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，即“气膜”和“液膜”。

气液两相间的传质为通过两停滞膜的分子扩散

（2）在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀，无传质阻力。

（3）在气液相界面处，气液两相处于相平衡状态，无传质阻力。

8、与板式塔相比，填料塔有何特点？

①流体阻力小,压降小

②结构简单

③常压和低压下，分离效率明显优于板式塔

④易实现防腐措施

9、简述性能优良的传质设备应满足的要求。

（1）单位体积中，两相的接触面积应尽可能大，两相分布均匀，避免或抑制短路及返混；

（2）流体的通量大，单位设备体积的处理量大；

（3）流动阻力小，运转时动力消耗低；

（4）操作弹性大，对物料的适应性强；

（5）结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行可靠安全

10、为何吸收剂用量太多或太少都对吸收操作不利？

太多，溶剂消耗、输送及回收等操作费用增加。

太少，所需填料层高度太高，设备费增多。

11、吸收操作在工业上有何用途？

①获得产品

②气体混合物的分离

③气体净化

④回收有价值组分

12、气液相平衡关系在吸收中有何作用？

①确定传质过程的方向

②确定传质过程的推动力

③确定吸收塔的吸收液及尾气的极限浓度

13、什么是全回流？

全回流操作时有何特点？

①冷凝后的液体全部回流至塔内

②精馏段操作线，提镏段操作线，对角线三线重合。

此时操作线距平衡线最远，气液两相间传质推动力最大，所需理论板数最少。

14、简述图解法求解理论塔板数的具体步骤。

①在直角坐标纸上绘出待分离的双组分混合物在操作压强下的平衡曲线，并作出对角线。

②依照前面介绍的方法作精馏段的操作线，q线，提馏段操作线。

③从a点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线构成直角梯级，当梯级跨过d点时，则改在提馏段与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b点为止。

④梯级数目减一即为所需理论板数。

五、计算题

1、某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m，炉墙导热系数λ＝1.03811。

其外用导热系数为0.0711的绝热材料保温。

炉内壁温度为980℃,绝热层外壁温度为38℃，如允许最大热损失量为9502。

求：

（1）绝热层的厚度；

（2）耐火砖与绝热层的分界处温度。

2、在一列管换热器中，用初温为30℃的原油将重油由180℃冷却到120℃，已知重油和原油的流量分别为1×104（）和1.4×104（）。

比热容分别为2.18（·℃）和1.93（·℃），总传热系数419（2·h·℃），试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。

3、为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数，测得实验数据如下：

冷却器传热面积S＝2.8m2，甲苯的流量＝20001，由80℃冷却到40℃，甲苯的平均比热为1.8411。

冷却水从20℃升高到30℃，两流体呈逆流流动，求所测得的总传热系数K为多少？

若水的比热为4.1811，问水的流量为多少？

4、Ф50×5的不锈钢管，导热系数λ1=16.℃，管外包有厚30的石棉，其导热系数λ2=0.22.℃。

若管内壁温度为600℃，保温层外壁温度为100℃，试计算每米管长的热损失。

5、在并流换热器中，用水冷却油。

水的进出口温度分别为15℃和40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃，现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，设油和水的流量、进口温度及物性均不变。

若原换热器的管长为1米，试求将此换热器的管长增至若干米才能满足要求？

设换热器的热损失可忽略。

6、在一吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。

入塔气体中苯的浓度为0.03（摩尔分数，下同），吸收操作条件下，平衡关系为

，吸收操作液气比为0.2444，进塔洗油中苯的浓度为0.007，出塔煤气中苯的浓度降至0.0015，气相总传质单元高度为0.6m。

试计算填料层的高度？

7、用清水在常压塔内吸收含29%（）的气体。

温度为20℃，逆流操作，处理量为1m3。

要求2的回收率为95%，吸收剂用量为最小吸收剂用量的120%。

求吸收后吸收液的浓度和吸收用水量。

已知操作条件下的气液平衡关系为Y*=31.13X。

8、在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中氨气，废气流量为2500m3（标准状态下），其中氨气浓度为0.02（摩尔分率），要求回收率不低于98%，若水用量为3.6m3，操作条件下平衡关系为Y*=1.2X（式中X为摩尔比），气相总传质单元高度为0.7m，试求：

（1）塔低、塔顶推动力；

（2）全塔对数平均推动力；

（3）气相总传质单元数；

（4）填料层高度。

10、某苯-甲苯溶液中，苯占50%（摩尔分数，下同），用精馏的方法分离。

要求塔顶馏出液中含苯90%，塔底釜残液中含苯<10%。

回流比选用3.0，饱和液体进料，相对挥发度为2.45。

试用逐板计算法计算精馏段第二块理论塔板上料液的组成。

11、分离苯和甲苯混合液，进料组成为0.4，馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05（以上组成均为苯的摩尔分率）。

苯对甲苯的平均相对挥发度为2.44。

饱和液体进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。

试求：

（1）最小回流比；

（2）若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精馏段操作线方程；

（3）列出提馏段操作线方程。

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