化工原理复习题答案.docx

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化工原理复习题答案

填空题

1.流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的____1/16______。

2.某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=_8.53×104____Pa.该地区的大气压为720mmHg。

3.常温下水的密度为1000kg/m3，粘度为1cp，在管径为φ25*2.5mm的管内以3m/s速度流动，其流动类型为___湍流___________。

4.当流体在管内流动时，若要测取管截面上流体的速度分布，应选用皮托管（或测速管）流量计测量。

5.气体的粘度随温度的升高而增加__，水的粘度随温度的升高_降低。

6.传热的基本方式为____热传导____.__热对流____.___热辐射_

7.蒸汽冷凝有二种方式，即___滴状冷凝___________和___膜状冷凝__其中，由于_滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下，没有液膜阻碍对流，传热系数可提高几倍到几十倍___，其传热效果好。

8.离心泵用出口阀调节流量实质上是改变管路特性曲线，用改变转速来调节流量实质上是改变离心泵特性曲线。

9.列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。

空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近饱和水蒸汽侧流体的温度，总传热系数接近空气的对流传热系数。

10.在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有颗粒体积浓度、器壁效应和颗粒形状

11.离心泵的效率η和流量Q的关系为当Q=0时,η=0;随着流量增大,泵的效率随之而上升并达到一最大值;此后随流量再增大时效率变下降。

12.若沉降室高度降低，则沉降时间下降；生产能力不变。

（增加，不变或者下降）

13、精馏塔有5种进料热状况，其中冷液体进料的q值最大，进料温度小于泡点温度。

14、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分。

其液气比L/V为2.7，平衡关系为Y=1.5X。

若溶质的回收率为90%，则操作液气比与最小液气比之比值2。

15.某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=__8.53×104__Pa.该地区的大气压为720mmHg。

16.离心泵通常采用改变阀门开度调节流量；往复泵采用旁路调节流量。

17.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍时，则水的流量为原来流量的___4____倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。

18.流体在管路中典型流动形态有_层流___和__湍流______两种，一般以__雷诺系数__来区分，前者值为___小于2000____，后者值为__大于4000_；而两者的本质区别在于流体流动时滞流无径向脉动而湍流有径向脉动.

19.有相变时的对流传数系数比无相变时___大_____，粘度值大，对流传热系数__小__；热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对流传热系数_大_。

20.某容器内的绝对压强为200 kPa，当地大气压为101.3 kPa，则表压为_98.7kPa_。

21.所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在_气膜__一侧，而_液膜___一侧阻力可忽略

22. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于精馏必须引入回流 ；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是 平衡蒸馏是连续定态蒸馏，简单蒸馏是间歇非定态蒸馏

23.双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝_VA/VB________，其值越大 表明两组分越容易分离。

α＝1时，则两组分不能用普通精馏分离。

24.精馏的原理是混合液中各组分的挥发度差异，实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升气流 。

25.精馏计算中，q值的含义是_进料热状况参数__，其它条件不变的情况下q值越__大_表明精馏段理论塔板数越__多___，q线方程的斜率（一般）越__小__。

当泡点进料时，q＝___1____,q线方程的斜率＝_∞____。

26.最小回流比是指__塔板数为无穷多时的回流比的极限值___，适宜回流比通常取为_1.1~2___倍最小回流比。

27. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_相同_，液相组成_小于__气相组成。

28.吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率_减小_，吸收推动力_变小。

29.吸收操作一般用于分离混合物，其原理是利用原料中各组分差异来达到分离的目的。

30..精馏操作一般用于分离混合物，其原理是利用原料中各组分差异来达到分离的目的。

 31.全回流（R= ）时，精馏段操作线的斜率为1，提馏段操作线的斜率为1，对相同xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数多。

32.离心泵的工作点是_离心泵特性__曲线与__管路特性_曲线的交点。

33.在吸收过程中，KY和ky是以 __Y-Y*___和__y-yi__为推动力的吸收系数，它们的单位是 kmol/（m².s.Δy）__和__kmol/（m².s.Δy）_。

34.在吸收过程中，若减小吸收剂的用量，操作线的斜率减小，吸收推动力_减小。

选择题

1、如图理想流体从下向上在倾斜变径管中流动，则U型压差计的读数R的大小反映情况C。

（A）A、B两截面间的动能变化和位能变化之和

（B）A、B两截面间的流动阻力损失和动能变化之和

（C）A、B两截面间的压差值

（D）A、B两截面间的流动阻力损失

2、某一套管换热起，由管间的饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，问此换热器的管壁温度应是C。

（A）接近空气平均温度（B）接近饱和蒸汽和空气的平均温度

（C）接近饱和蒸汽温度（D）以上均不正确

3、以下有关干燥的说法，正确的是：

A。

（A）恒速干燥阶段除去的湿份是物料的自由水

（B）恒速干燥阶段除去的湿份包含全部自由水和部分结合水

（C）恒速干燥阶段除去的水分包含全部自由水和全部结合水

（D）降速干燥除去的湿份是物料的部分结合水。

4.在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指C。

A．旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径

B．旋风分离器允许的最小直径

C．旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径

D． 能保持滞流流型时的最大颗粒直径

5.旋风分离器的总的分离效率是指D。

A．颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率

B．颗粒群中最小粒子的分离效率

C．不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和

D．全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率

6.某泵在运行1年后发现有气缚现象，应C。

A．停泵，向泵内灌液B.降低泵的安装高度

C．检查进口管路有否泄漏现象D.检查出口管路阻力是否过大

7.用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门，将导致A。

A．送水量增加，整个管路压头损失减小；

B．送水量增加，整个管路压头损失增大；

C．送水量增加，泵的轴功率不变；

D．送水量增加，泵的轴功率下降。

8.层流与湍流的本质区别是：

D。

A．湍流流速大于层流流速；

B．流道截面积大的为湍流，截面积小的为层流；

C．层流的雷诺数小于湍流的雷诺数；

D．层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

9.含水湿物料与一定状态下的空气（非饱和状态下的）相接触，能被除去的水分为C。

A、结合水分和非结合水分；B、平衡水分和自由水分；

C、非结合水分和部分结合水分；D、部分平衡水分和自由水分；

10.离心泵的效率η和流量Q的关系为B。

A.Q增大，η增大；B.Q增大，η先增大后减小；

C.Q增大，η减小；D.Q增大，η先减小后增大。

11.在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是C。

A、颗粒的几何尺寸；B、颗粒与流体的密度；

C、流体的水平流速；D、颗粒的形状；

12.关于传热糸数K下述说法中错误的是C。

A、传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值；

B、总传热糸数K随着所取的传热面不同而异；

C、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关；

D、要提高K值，应从降低最大热阻着手.

13.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成

时泡点为

，与之相平衡的气相组成

时，相应的露点温度为

，则A。

A、

=

；B、

〈

；

C、

〉

；D、不能判断；

14.若要求双组分混合液分离成两个较纯的组分，则应采用___C_____。

 A.  平衡蒸馏         B. 简单蒸馏           C. 精馏

  16.操作中的精馏塔，若增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比__A_____,，塔顶馏出液组成 __A____ 。

A. 增大； B. 减小；C. 不变；D. 不确定

16.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA＝0.6相应的泡点为t1， 与之相平衡的气相组成yA＝0.7，相应的露点为t2，则__A__。

 A. t1＝t2 ；  B. t1＜t2 ； C. t1＞t2； D. 不能判断

17.两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系__B_。

 A. 容易 B. 困难C. 完全D. 不完全

 18.．操作中的精馏塔，若减小回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比_B__，塔顶馏出液组成__B____。

 A. 增大B. 减小C. 不变D. 不确定

 19. 在精馏塔的图解计算中，若进料热状况变化，将使_B_____。

 A. 平衡线发生变化B. 操作线与q线变化C. 平衡线和q线变化D. 平衡线和操作线变化

 20.对接近常压的低组成溶质的气液平衡系统，当温度升高时，亨利系数E将___A___，相平衡常数m将__A____，溶解度系数H将____C__。

A. 增大；B. 不变；C. 减小；D. 不确定

 21.．若某气体在水中的溶解度系数H非常大，则该气体为__A____。

 A. 易溶气体；B. 难溶气体；C. 中等溶解度气体；D.不确定

  22.在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为___D___，不能除去的水分为__A____。

 A. 平衡水分B. 结合水分C. 非结合水分D. 自由水分

23.吸收操作的作用是分离____A__ 。

A 气体混合物 B液体混合物C 互不相溶的液体混合物 D 气液混合物

24. 对某一汽液平衡物系，在总压一定时，温度升高，则亨利系数__B____。

Ａ.变小 Ｂ.增大Ｃ.不变 Ｄ.不确定

32.根据双膜理论，在气液接触界面处___D___ 。

A p i = c i B p i ＞ c iC p i ＜ c i D p i = c i/H

25.物质在空气中的分子扩散系数随压强的增大而___C___，随温度的升高而__A____ 。

A 增大 B 不变 C 减小 D无法判断

26.为使操作向有利于吸收的方向进行，采取的措施是__C____ 。

A、加压和升温 B、减压和升温 C、加压和降温 D、减压和降温 

27.对难溶气体的吸收过程，传质阻力主要集中于___B___ 。

A、气相一侧 B、液相一侧 C、气液相界面处 D、无法判断 . 

28.在吸收过程中， ___C___将使体系的相平衡常数m减小。

A、加压和升温 B、减压和升温 C、加压和降温D、减压和降温 

29．某精馏塔内，进料热状况参数为1.65，由此可判定物料以___D___方式进料。

A饱和蒸汽 B饱和液体 C过热蒸汽 D冷流体

简答题

1、离心泵的主要性能参数是什么？

转速对离心泵的性能有何影响？

1）离心泵的流量2）离心泵的压头3）轴功率及有效功率

转速对离心泵的性能影响：

当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系可表示为：

2、叙述恒摩尔流假设的内容？

①恒摩尔气流精馏操作时.在精馏塔的精馏段内.每层板的上升蒸汽摩尔流量都是相等的.在提馏段内也是如此.但两段的上升蒸汽摩尔流量却不一定相等.即:

V1=V2=...=Vn=VV1＇=V2＇=...=Vm＇=V＇②恒摩尔液流精馏操作时.在塔的精馏段内.每层板下降的液体摩尔流量都是相等.在提馏段内也是如此.但两段液体的摩尔流量却不一定相等.即:

L1=L2=...=Ln=LL1＇=L2＇=...=Ln＇=L＇

条件.①混合物中各组分的摩尔气化热相等.②各板上液体显热的差异可忽略③塔设备保温良好,热损失可忽略

3.离心泵中后弯叶片有什么优点和缺点？

优点：

后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高

缺点：

产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大

4.强化传热的途径有几种：

1）增大传热面积

增大传热面积，可以提高换热器的传热速率。

但是增大传热面积不能靠增大换热器的尺寸来实现，而是要从设备的结构入手，提高单位体积的传热面积。

如采用小直径管，用螺旋管、波纹管代替光滑管，采用翅片式换热器等都是增大传热面积的有效方法。

2）增大平均温差

平均温差的大小主要取决与两流体的温度条件。

物料的温度由生产工艺所决定，一般不能随意变动，而加热介质或冷却介质温度由于所选介质不同，可以有很大差异，如化工中常用的加热介质是饱和水蒸气，提高蒸汽的压强就可以提高蒸汽的温度。

但提高介质的温度必须考虑到技术上的可能和经济上的合理。

当换热器中两流体均无相变时，应尽可能从结构上采用逆流或接近逆流的流向以得到较大的传热温差。

3）增大总传热系数

增大K值是在强化过程中应该着重考虑的方面。

由于换热器中的传热过程是稳态的串联传热过程，欲提高K值，就必须减小对流传热热阻、污垢热阻和管壁热阻。

由于各项热阻所占比重不同，故应设法减小其中较大的热阻。

提高对流传热系数，减小对流传热热阻的主要途径是减小层流边界层或层流底层的厚度，通常采用的具体手段有：

（1）提高流速，加大Re数，以减薄层流底层，例如增加列管式换热器中的管程数和壳体中的挡板数，可分别提高管程和壳程的流速。

（2）增加流体的人工扰动，以减薄层流底层。

（3）利用传热进口段换热较强的特性，采用短管换热器，如锯齿形翅片的板翅式换热器，不仅增加了流体的扰动，而且由于流道短，边界层厚度小，因而使对流传热强度加大。

5.简述辐射传热中黑体和灰体的概念

黑体：

能全部吸收辐射能的物体，即A=1的物体

灰体：

能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体

6.传热按机理有几种？

（1）热传导：

若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

特点：

物质间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种传热方式。

（2）热对流：

流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流。

对流只能发生在流体中，包括强制对流和自然对流。

（3）辐射：

因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。

辐射传热，不仅是能量的传递，还伴随着能量形式的转换。

辐射传热不需要任何介质作媒介，可以在真空中传播。

7.何谓气缚现象？

产生原理？

如何防止？

气缚：

离心机启动时无自吸能力的现象。

产生原理：

离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作。

防止：

为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。

此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。

8.叙述双膜理论的论点？

相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的有效层流膜层，吸收质是发分子扩散的方式通过此膜层；在相界面处，气、液两相达到相平衡；在膜层以外的中心区域，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度是均匀的，即两相中心区的浓度梯度为0，全部浓度变化集中在两个有效层流膜层内。

9.在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：

（1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？

近于饱和蒸汽侧流体的温度值

（2）传热糸数K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？

总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数。

（3）那一种流体走管程？

那一种流体走管外？

为什么？

空气走管程，饱和蒸汽走管外，因为蒸汽散热快

10.换热器的设计中为何常常采用逆流操作？

因为逆流操作推动力大，所需传热面积小，减少载热体的用量

11.叙述湿空气的性能参数？

湿空气的性质参数有：

相对湿度、湿度、焓、比容、比热、干球温度、湿球温度、露点温度、绝热饱和温度。

12.何谓干燥速率？

干燥过程分为哪几个阶段？

各受什么控制？

干燥速率是单位时间单位干燥面积上所汽化的水分量。

干燥分恒速干燥阶段和降速干燥阶段。

恒速干燥阶段受表面汽化速率控制，降速干燥阶段受内部扩散控制。

13.流体的流动形态有哪几种？

如何判断？

层流和湍流，层流流动流体质点做直线运动，即分层流动，湍流流体质点总体向前流动，同时做随机运动。

判断流型的具体依据是雷诺准数（即Re准数）。

当Re＜2000时，为层流；当2000＜Re＜4000时，为过渡流；当Re＞4000时，为湍流

计算题

1、料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。

塔内压强为1.96×104Pa（表压），输送管道为φ36×2mm无缝钢管，管长8m。

管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。

为使料液以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应安置多高？

（即位差Z应为多少米）。

料液在操作温度下的性质：

密度ρ=861kg/m3；粘度μ=0.643×10－3Pa·s。

假设无缝钢管的绝对粗糙度为ε=0.3mm。

2.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。

在本题中，水流经系统的能量损失可按hf=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，试计算：

（1）A－A截面处水的流速；

（2）出口水的流量，以m3/h计。

3.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。

各部分相对位置如图所示。

管路的直径均为φ76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×103Pa，水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的阻力损失可分别按hf1=2u2与hf2=10u2计算。

式中u为吸入管或排出管的流速。

排出管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。

试求泵的有效功率。

4.有两湍流液体在逆流套管换热器内换热，两流体的传热膜系数均为500

，流体的密度为1000

，平均恒压热容均为4000

，流量为1.0L/s，换热器面积为20

，热流体的初始温度为120℃，冷流体的初始温度为20℃，分别求冷、热流体的出口温度。

（管壁热阻可以忽略）

5.在一传热面积为15.8m2的逆流套管换热器中，用油加热冷水。

油的流量为2.85kg/s，进口温度为110℃；水的流量为0.667kg/s，进口温度为35℃。

油和水的平均比热容分别为1.9kJ/（kg·℃）及4.18kJ/（kg·℃）。

换热器的总传热系数为320W/（m2·℃）试求水的出口温度及传热量。

6.在预热器内将压强为101.3kPa的空气从10℃加热到50℃。

预热器由一束长度为1.5m，直径为φ86×1.5mm的错列直立钢管所组成。

空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm。

空气通过管间最狭处的流速为8m/s。

管内有饱和蒸气冷凝。

试求管壁对空气的平均对流传热系数。

7.一列式换热器规格如下：

管长3m，管数30根，管径为Ø25×2.5mm，管程为1，现拟选用此换热器冷凝、冷却二硫化碳饱和蒸汽，使之从饱和温度46℃降至10℃。

二硫化碳走管外，其流量为V1=0.07kg/S，其冷凝潜热为356kJ/kg，比热为1.05kw/（kg.℃）。

水走管内，且与二硫化碳成逆流流动。

冷却水的进出口温度分别为5℃和30℃。

已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为K1=200w/（m2.℃）和K2=100w/（m2.℃）。

问此换热器是否造适用？

8.某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯，进料量为1000标准m3/h。

进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。

要求回收率95%。

操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X。

已知体积吸收总系数为Kya=125kmol/（m3.h），轻油的平均分子量为170。

求轻油用量和完成该生产任务所需填料层高度？

9.每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Ø76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。

管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。

45℃氯苯的密度为1075kgm-3，粘度为6.5×10-4Pa·s。

泵的效率为70%，求泵的轴功率。

附：

各局部阻力系数

全开闸阀ζ1=0.17

90℃标准弯头ζ2=0.75

摩擦系数计算式λ=0.1（

+

）0.23

10．每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。

试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。

11．将含24%（摩尔百分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入—连续精馏塔中。

要求馏出液含95%易挥发组分，釜液含3%易挥发组分。

送至冷凝器的蒸气摩尔流量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液为670kmol/h。

试求

（1）每小时能获得多少kmol的馏出液？

多少kmol的釜液？

（2）回流比R=？

答！

！

！

（1）V=L+D，D=V-L=850-670=180kmol/h

（2）R=L/D=670/180=3.72

（3）釜液F=D+W，FXF=DXD+WXW即F=180+W，0.24F=0.95×180+（F-180）×0.03解得F=788.6kmol/h，W=788.6-180=608.6kmol/h

12．有10000kg/h含物质A（摩尔质量为78）0.3（质量分率，下同）和含物质B（摩尔质量为90）0.7的混合蒸气自一连续精馏塔底送入。

若要求塔顶产品中物质A的浓度为0.95，釜液中物质A的浓度为0.01，试求

（1）进入冷凝器的蒸气量为多少？

以摩尔流量表示之。

（2）回流比R为多少？

13.总压为101.325kPa、温度为20℃时，1000kg水中溶解15kgNH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。

试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。

、

14.含氨极少的空气于101.33kPa，20℃被水吸收。

已知气膜传质系数kG=3.15×10-6kmol/（m2·s·kPa），液膜传质系数kL=1.81×10-4kmol/（m2·s·kmol/