化工原理复习4小练习题(2)
★习题：
蒸馏是分离 的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的 ，分离的条件是 。
答案： 均相液体混合物 挥发性差异
造成气液两相系统
★习题：
在t-x-y 图中的气液共存区内，气液两相温度 ，但气相组成 液相组成，而两相的量可根据 来确定。
答案： 相等 大于
杠杆规则
★习题：
当气液两相组成相同时，则气相露点温度 液相泡点温度。
答案： 大于 （每空1分）
★习题：
双组分溶液的相对挥发度α是溶液中 的挥发度对
的挥发度之比，若α=1表示 。物系的α值愈大，在x-y 图中的平衡曲线愈 对角线。
答案： 易挥发组分 难挥发组分
不能用普通蒸馏方法分离 远离
★习题：
工业生产中在精馏塔内将 过程和
过程有机结合起来而实现操作的。而 是精馏与普通精馏的本质区别。
答案： 多次部分气化 多次部分冷凝
回流
★习题：
精馏塔的作用是 。
答案： 提供气液接触进行传热和传质的场所。
★习题：
在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，其作用是
；加料板以下的塔段（包括加料板）称为
，其作用是 。
答案： 精馏段 提浓上升蒸汽中易挥发组分
提馏段 提浓下降液体中难挥发组分
★习题：
离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相 相等，
互成平衡。
答案： 平衡 温度
组成
★习题：
精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）
和（2） 。
答案： 塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶
（每空2分，共4分）
★习题：
精馏过程回流比R 的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R= 时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而
R= 时，所需理论板数为∞。
答案： R= D L
∞ 全回流 Rmin
精馏塔有进料热状况，其中以进料q值最大，进料温度
泡点温度。
答案：五种冷液体小于
★习题：
某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于
，馏出液流量等于，操作线方程为。
答案：∞零
y n+1=x n
★习题：
在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y1,x1及y2,x2；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而
最小。
答案：y1y2x1x2
★习题：
对于不同的进料热状况，x q、y q与x F的关系为
（1）冷液进料：x q x F，y q x F；
（2）饱和液体进料：x q x F，y q x F；
（3）气液混合物进料：x q x F，y q x F f；
（4）饱和蒸汽进料：x q x F，y q x F；
（5）过热蒸汽进料：x q x F，y q x F；
（1）答案：大于大于
（2）等于大于
（3）小于大于
（4）小于等于
（5）小于小于
★习题：
L
精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比
V
（），馏出液组成x D( ),釜残液组成x W( ).
A 增加
B 不变
C 不确定D减小
答案：A A D
★习题：
精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，回流比及其他条件维持不变，则所需的理论塔板数N T（），提馏段下降液体流量L/（）。
A 减小
B 不变
C 增加
D 不确定
答案： A C
★习题：
对于饱和蒸汽进料，则有L'（）L ，V'（）V。
A 等于
B 小于
C 大于
D 不确定
答案： A B
★习题：
精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n，n+1层塔板，其气相组成关系为（）
A y n+1>y n>y n-1
B y n+1=y n=y n-1
C y n+1 D 不确定 答案： C ★习题： 某两组分混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.4，相应的泡点温度为t1，气相组成y A=0.4，相应的露点温度为t2，则（） A t1 B t1= t1 C t1> t1 D 不能判断 答案： A (1 分) 完成某分离任务需理论板数为N T=7（包括再沸器），若E T=50%，则塔内需实际板数（不包括再沸器）为（） A 14 层 B 10层 C 12层 D 无法确定 答案： C ★习题： 若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高x D，可采用（） A、减小回流比 B、增加提馏段理论板数 C、增加精馏段理论板数 D、塔釜保温良好 答案： C ★习题： 在精馏操作中，若进料位置过高，会造成（） A、釜残液中易挥发组分含量增高 B、实际板数减少 C、馏出液中难挥发组分含量增高 D、各组分含量没有变化 答案： C ★习题： 精馏塔采用全回流时，其两操作线（） A、与对角线重合 B、距平衡线最近 C、斜率为零 D、在y轴上的截距为1 答案： A ★习题： 精馏的两操作线都是直线，主要是基于（） A、理论板的概念 B、理想溶液 C、服从拉乌尔定律 D、恒摩尔流假设 答案： D ★习题： 当x F、x D、x W和q一定时，若减小回流比R，其他条件不变，则（） A、精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线 B、精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线 C、精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线 D、精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线 答案： B ★习题： 理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸汽压之比（） 答案：（√）(1分) ★习题： 从相平衡x-y图中可以看出，平衡曲线距离对角线越近，则表示该溶液越容易分离（）答案：（×） ★习题： 用于精馏计算的恒摩尔液流假定，就是指从塔内两段每一层塔板下降的液体摩尔流量都相等（） 答案：（×） ★习题： 精馏段操作线的斜率随回流比的增大而增大，所以当全回流时精馏段操作线斜率为无穷大（） 答案：（×） ★习题： 用图解法求理论塔板数时，适宜的进料位置应该在跨过两操作线交点的梯级上（）答案：（√） ★习题： 当进料量、进料组成及分离要求都一定时，两组分连续精馏塔所需理论塔板数的多少与（1）操作回流比有关（）（2）原料液的温度有关（） 答案：（1）（√）（2）（√） ★习题： 对于精馏塔的任何一层理论板来说，其上升蒸汽的温度必然等于其下降液体的温度（） 答案：（√） ★习题： 当F、x F一定时，只要规定了分离程度x D和x W，则D和W也就被确定了（） 答案：（√） ★习题： 当精馏操作的回流比减少至最小回流比时，所需理论板数为最 小（） 答案：（×） ★习题： 在精馏操作中，若进料的热状况不同，则提馏段操作线的位置不会发生变化（） 答案：（×） ★习题： 简述在定压下，苯－甲苯混和液的t－x－y图中的两条曲线和三个区域的名称。 答案：答：图中有两条曲线：下方曲线为t－x线，称为饱和液体线或泡点线；上方曲线为t－y线，称为饱和蒸气线或露点线。 两条曲线将t－x－y图分成三个区域：饱和液体线以下区域称为液相区；饱和蒸气线以上区域称为过热蒸气区；两曲线之间的区域称为气、液共存区。 ★习题： 简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么？ 答案：答：精馏原理：精馏是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分气化和多次部分冷凝的过程。 上升蒸气流和液体回流是造成气、液两相以实现精馏定态操作的必要条件。 ★习题： 连续精馏流程中主要由哪些设备所组成？还有哪些辅助设备？ 答案：答：主要由精馏塔、塔顶冷凝器和塔底再沸器等设备组成。辅助设备有：原料液预热器、产品冷却器、回流液泵等。 ★习题： 简述恒摩尔流假定。在精馏计算中有何意义？ 答案：答：恒摩尔流假定是指在精馏塔的精馏段和提馏段内，本段内各板上升蒸气摩尔流量相等，下降液体摩尔流量相等，但两段之间不一定相等。 意义是精馏的计算都是以恒摩尔流为前提的，这样可简化精馏计算。 ★习题： 写出实际生产中加入精馏塔的原料的五种热状况及它们的q值。 答案：答：原料的五种热状况为：（1）冷液进料，q>1。 （2）饱和液体进料，又称泡点进料，q＝1。 （3）气、液混合物进料，q＝0～1。 （4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q＝0。 （5）过热蒸气进料，q<0。 ★习题： 何谓适宜回流比？在精馏设计计算中怎样确定？其范围如何？ 答案： 答：精馏操作费用和设备投资费用之和为最低时的回流比，称为适宜回流比。 在精馏设计计算中，一般不进行经济衡算，常采用经验值。（1.5分） 据生产数据统计，适宜回流比的范围可取为：R ＝（1.1～2）Rmin 。（1.5分） ★习题： 什么时全塔效率E T ？在精馏设计中E T 如何确定？ 答案： 答：全塔效率ET 又称总塔板效率，是指一定分离任务下，所需理论塔板数NT 和 实际板数NP 的比值，即ET ＝P T N N ×100％。 在精馏设计中，由于影响ET 的因素非常复杂，故一般用经验或半经验公式估算，也可采用生产实际或经验数据。 ★习题： 简述什么叫填料精馏塔的等板高度HETP ？ 答案： 答：假想在填料塔内，将填料层分为若干个高度单元，每个单元的作用相当于一层理论板，此单元填料高度称为理论板当量高度，又称为等板高度，以HETP 表示。 ★习题： 通常对特定的精馏塔和物系，影响精馏操作的因素有哪些？ 答案： 答：影响因素有：（1）塔内操作压强（2）进、出塔的物料流量（3）回流比（4）进料组成和热状况（5）再沸器和冷凝器的传热性能和条件（6）设备散热情况（每个影响因素给0.5分，6个共3分） ★习题： 简述间歇精馏的操作方式和适用场合。 答案： 答：间歇精馏的操作方式有三种：（1）恒回流比操作。（2）恒馏出液组成操作。（3）以上两种操作联合的组合式操作（每点1分，合计3分） 适用场合：小批量、多品种的生产或实验场合，也适用于多组分的初步分离。 ★习题： 简述什么叫恒沸精馏？ 答案： 答：在混和液（恒沸液）中加入第三组分（称为夹带剂），该组分与原混和液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，且其沸点更低，使组分间相对挥发度增大而得以分离，这种精馏方法称为恒沸精馏。 ★习题： 什么叫萃取精馏？ 答案： 答：萃取精馏也是在待分离的混和液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原组分间的相对挥发度而得到分离。不同的是萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点要高，且不与组分形成恒沸液。 七、吸收 ★习题 吸收操作的依据是＿＿＿＿＿，以达到分离气体混合物的目的。混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿。 答案： 各组分在同一种溶剂中溶解度的差异吸收质（0.5分）溶质（0.5分） '5 1.4663.41OG Ya OG V Z H K N Ω= === ★习题 若某气体在水中的亨利系数E 值很大，说明该气体为＿＿＿＿＿气体。在吸收操作中＿＿压力和＿＿＿＿＿湿度可提高气体的溶解度，有利于吸收。 答案： 难溶 增加 降低 ★习题 对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E ＿＿＿＿＿，相平衡常数m ＿＿＿＿＿，溶解度系数H ＿＿＿＿＿。 答案： 不变 减小 不变 ★习题 由于吸收过程中气相溶质分压总是＿＿＿＿＿溶质的平衡分压，因此吸收操作线总在平衡线的＿＿＿＿＿。 答案：大于上方 ★习题 当V，Y1，Y2及X2一定时，增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，吸收推动力＿＿＿＿；此斜率又称为＿＿＿。 答案：增大增加液气比 ★习题 吸收因数S可表示为＿＿＿＿＿，它是＿＿＿＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿＿得比值。答案：Mv/L 平衡线斜率m 操作线斜率L/V ★习题 当吸收剂用量为最少用量时，吸收过程的推动力为＿＿＿＿＿，则所需填料层高度将为＿＿＿。 答案：零无限高 ★习题 双膜理论是将整个相际传质过程简化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。答案：经由气、液两膜层的分子扩散过程 ★习题 吸收过程中，K Y是以＿＿＿＿＿为推动力的总吸收系数，它的平位是＿＿＿＿＿。 答案：Y-Y* Kmol/(m2﹒s) ★习题 用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于＿＿＿＿＿控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小＿＿＿＿＿。 答案：气膜气膜阻力 ★习题 若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为1/K L=1/K L+H/K G，其中1/K L表示＿＿＿＿＿，当＿＿＿＿＿项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 答案：液膜阻力H/KG ★习题 在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶＿＿＿＿＿。在计算塔径时一般应以＿＿＿＿＿的气量为依据。 答案：逐渐减少塔底 ★习题 求传质单元数时，对于低浓度气体吸收，当平衡线为直线可用＿＿＿＿＿法，当平衡线为弯曲程度不大的曲线时可用＿＿＿＿＿法，当平衡线为任意形状曲线时可用＿＿＿＿＿法。答案：解析法梯形图解图解积分 ★习题 有利于吸收操作的条件（））（A）温度下降，总压上升（B）温度上升，总压下降 （C）温度、总压均下降（D）温度、总压均上升 答案：（A） ★习题 对于一定的物系，当温度升高时，溶解度系数H与相平衡常数m的变化为（） 答案：（D） ★习题 “液膜控制”吸收过程的条件是（） （A）易溶气体，气膜阻力可忽略。（B）难溶气体，气膜阻力可忽略。 （C）易溶气体，液膜阻力可忽略。（D）难溶气体，液膜阻力可忽略。 答案：（B） ★习题 吸收操作的作用是分离（） （A）气体混合物。（B）液体均相混合物。 （C）气液混合物。（D）部分互溶的液体混合物。 答案：（A） ★习题 当Y，Y1，Y2及X2一定时，减少吸收剂用量，则所需填料层高度Z与液相出口浓度X1的变化为（） （A）Z，X1均增加。（B）Z，X1均减小。 （C）Z减少，X1增加。（D）Z增加，X1减小。 答案：（A） ★习题 在一符合亨利定律的气液平衡系统中，溶液在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（） （A）正值。（B）负值。 （C）零。（D）不确定。 答案：（D） ★习题 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（） （A）X*-X。（B）X-X*。 （C）Xi-X。（D）X-Xi。 答案：（A） ★习题 某吸收过程，已知气膜吸收系数Ky为4﹡10－4Kmol／（m2﹒s），液膜吸收系数Kx为8﹡10－4 Kmol／（m 2﹒s），由此可判断该过程（） （A）气膜控制。（B）液膜控制。 （C）判断依据不足。（D）双膜控制。 答案：（C） ★习题 在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。其液气比L／V为2.7，平衡关系可表示为Y＝1.5X（X,Y为摩尔比），溶质的回收率为90％，则液气比与最小液气比的比值为（）（A）1.5。（B）1.8。 （C）2。（D）3。 答案：（C） ★习题 在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，但用水量减少时，气相总传质单元数N OG将（）（A）增加。（B）减小。 （C）不变。（D）不确定。 答案：（A） ★习题 用水吸收空气中微量氨的操作，在一定的温度和压强下，只要用水量足够小，接触时间足够长，就能得到很浓的氨水（） 答案：（X） ★习题 用水吸收氧的操作，可视为液膜控制的吸收过程（） 答案：（√） ★习题 以气相组分或液相组成表示总推动力的总吸收速率方程式，都不能直接用于全塔计算（）答案：（√） ★习题 定态操作的连续逆流吸收塔，其操作线方程式与塔内操作温度和压强都有关（） 答案：（X） ★习题 亨利定律是描述互成平衡的气，液两相间组成关系的。所以可用于任意条件下的气，液平衡计算（） 答案：（X） ★习题 扩散系数是物质的特性常数之一，其值可由实验测定，或从手册中查得（） 答案：（√） ★习题 在吸收计算中，为方便起见，常采用物质的量之比Y和X分别表示气，液两相的组成（）答案：（√） ★习题 利用相平衡关系可判断过程进行的方向。若气相的实际组成Y小于与液相呈平衡的组成Y*(=mx)，则为吸收过程（） 答案：（X） ★习题 一般来说，增大吸收剂用量，降低入口温度和组成，都可增大吸收推动力，从而提高吸收率（） 答案：（√） ★习题 简述选择吸收剂时，一般应考虑哪些因素？ 答案：答：一般应考虑如下因素： 1)吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度。 2)吸收剂应有较高的选择性。 3)吸收后的溶剂应易于再生。 4)溶剂的蒸气压更低，粘度较低，化学稳定性较高。 5)吸收剂应尽可能价廉易得，无毒，不易燃，腐蚀性小。（每个因素1分，5个 共5分） ★习题 写出亨利定律的四种表达式，该定律的应用条件是什么？ 答案：答：亨利定律的四种表达式为： 1)p*＝E·x 2)p*＝c∕H 3)y*＝m·x 4)y*＝mx 亨利定律只能用于总压不太高时的稀溶液。 ★习题 相平衡关系在吸收操作中有何应用？ 答案：答：有下面几方面的应用： 1)选择吸收剂和确定适宜的操作条件。 2)判断过程进行的方向。 3)计算过程推动力。 4)确定过程进行的极限。（每点1分，共4分） ★习题 什么叫分子扩散？什么叫对流扩散？ 答案：答：由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象称为分子扩散，简称为扩散。 对流扩散即湍流主体与相界之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称。 ★习题 简述双膜理论的基本论点？ 答案：答：其基本论点如下： 1)相互接触的气，液流体间存在着定态的相界面，界面两侧分别存在气膜和液膜， 吸收质以分子扩散方式通过此两膜层。 2) 在相界面处，气液两相处于平衡。 3) 膜内流体呈滞流流动，膜外流体呈湍流流动，全部组成变化集中在两个有效膜层 内。 ★习题 简述在使用吸收速率方程式时，需注意哪些事项？ 答案：答：⑴在使用总吸收速率方程式时，应注意在整个吸收过程所涉及的组成范围内，平衡关系需为直线，即应符合亨利定律。否则即使KyKx 为常数，总系数仍会随组成而变化，这将不便于用来进行吸收塔的计算。 ⑵吸收速率方程式只适用于表示定态操作的吸收塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描述全塔的吸收速率。 ⑶必须注意各速率方程式中吸收系数与推动力的正确搭配及其单位的一致性。 （4）对于具有中等溶解度的气体而平衡关系不为直线时，不宜采用总系数表示的速率方程式。 ★习题 分析吸收剂用量L 的大小与吸收的操作费及设备费的关系，如何确定适宜液气比？ 答案：答：L 的大小与吸收操作费及设备费密切相关。在L>Lmin 的前提下，若L 增大，塔高可降低，设备费较低，但操作费较高。反之，若L 减小，则 操作费减低，而设备费增高。故应权衡利弊。 要确定适宜的液气比应使以上两种费用之和为最小。根据生产实践经验，一般取L ∕V ＝（1.1～2.0）（L ∕V ）min 或L ＝（1.1～2.0）Lmin ★习题 何谓气相总传质单元高度和气相总传质单元数？ 答案：答：在填料层高度Z 的基本计算式Z=Ya V K Ω1 2*Y d Y Y ??-?，该式右端的数据V ／(Kya Ω) 是过程条件所决定的数组，具有高度的单位称为气相总传质单元高度，以H OG 表示。 式中积分项内的分子与分母具有相同的单位，整个积分值为一个无因次的纯数，称为气相总传质单元数，以N OG 表示。 ★习题 用对数平均推动力法来计算传质单元数的应用条件是什么？ 答案：答：在吸收操作所涉及的组成范围内，若平衡线和操作线均为直线时，则可用对数平均推动力法来计算传质单元数。 ★习题 影响溶质吸收率ΦA 的因素有哪些？吸收塔在操作过程中可调节的因素是什么？ 答案：答：影响溶质吸收率ΦA 的因素有：物系本身的性质，设备情况（结构，传质面积等）及操作条件（温度，压强，液相流量及入口组成）。 因为气相入口条件不能随意改变，塔设备又固定，所以吸收塔在操作过程中可调节的因素只能改变吸收剂的入口条件，其中包括流量，组成和温度三个因素。 十、干燥 1． 在101.33kPa 的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K ，相对湿度为80%的是空气加 热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d _________。 2． 在101.33kPa 的总压下，将饱和空气的温度从t 1降至t 2, 则该空气下列状态参数的变化 趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d _________。 3． 在实际的干燥操作中，常用____干、湿温度计________来测量空气的湿度。 4． 测定空气中水汽分压的实验方法是测量_____露点_____。 5． 对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过 程。 6． 在101.33kPa 的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸 汽压为7.38kPa ，则该空气的湿度为____ 0.02843_________kg/kg 绝干气，其焓为____ 113.3___kJ/kg 绝干气。 7． 在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料 的平衡水分相应____减小______，其自由水分相应 ____增大_______。 8． 恒定的干燥条件是指空气_____温度_____，____湿度________，______流速_______均 不变的过程。 9． 恒速干燥阶段又称___表面汽化_______控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是__ 干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式_______；降速干燥阶段又称____内部迁移_____控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是____物料结构_____。 10. 在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于____热空气的湿球温度______。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X 与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg 绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量 X*= 0.04kg/kg 绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg 绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg 绝干料，自由含水量为__________kg/kg 绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg 水（m2.h ）,临界含水量为____________kg/kg 绝干料，平衡含水量为____________kg/kg 绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓 值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 16. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效 的干燥区域。 二、选择题 1. 已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A . H ，p B . H ，t d C . H, t D . I ， t as 2. 当空气的相对湿度φ=60％时，则其三个温度t(干球温度)， w t (湿球温度)，t d (露点)之间的关系为( B ) A . t=w t =t d B . t ＞w t ＞ t d C . t ＜w t ＜ t d D . t ＞w t = t d 3. 湿空气在预热过程中不变化的参数是( ) A . 焓 B . 相对湿度 C . 湿球温度 D . 露点 4. 物料的平衡水分一定是(A ) A . 结合水分 B . 非结合水分 C . 临界水分 D . 自由水分 5. 在恒定条件下将含水量为0.2(干基，下同)的湿物料进行干燥，当干燥至含水量为0.05时干燥速率开始下降，再继续干燥至恒重，测得此时含水量为0.004，则物料的临界含水量为 ( ) A . 0.05 B . 0.20 C . 0.004 D . 0.196 6. 同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快 则该项物料的临界含水量将( C ) A . 不变 B . 减少 C . 增大 D . 不一定 7. 已知物料的临界含水量为0.18(干基，下同)，现将该项物料从初始含水量0.45干燥至0.12，则干燥终了时物料表面温度θ为( ) A . θ＞w t B . θ= w t C . θ= t d D . θ=t 8. 利用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段,欲缩短干燥时间，则可采取的最有效措施是( )。 A . 提高干燥介质的温度 B . 增大干燥面积,减薄物料厚度 C . 降低干燥介质相对湿度 D . 提高空气的流速 10. 同一种物料在一定干燥速率下,物料愈厚，则其临界含水量( )。 A . 低 B . 不变 C . 高 D . 不定 11. 在恒定条件下干燥某种湿物料，则( D ) (1)临界含水量是结合水与非结合水的分界点。 (2)平衡水分是区分可除去水分与不可除去水分的分界点。 正确的结论是：（ ）。 A . 两种提法是都对 B . 两种提法都不对 C .（1）对，（2）不对 D .（2）对，（1）不对 12．在等速干燥阶段，用同一种热空气以相同的流速吹过不同种类的物料表面，则对干燥速率的正确的判断是（ C ）。 A . 随物料种类不同而有极大差别 B . 随物料种类不同可能会有差别 C . 各种不同种类物料的干燥速率是相同 D . 不好判断 13. 物料的平衡水分随其本身温度升高的变化趋势为（ ）。 A . 增大 B . 减少 C . 不变 D . 不确定 14. 在下列条件下可以接近恒定干燥条件（ ）。 （1）大量的空气干燥少量的湿物料。 （2）工业上连续操作的干燥过程。 正确的判断是： A . 都正确 B.都不正确 C .（1）对，（2）不对 D .（2）对，（1）不对 15. 在一定温度下，物料的结合水的多少，取决于（B ）。 A . 空气的状态 B . 物料的性质 C . 由空气状态和物料特性共同决定 D . 影响因素复杂，难以判定 16. 在（ ）两种干燥器中，固体颗粒和干燥介质呈悬浮状态接触。 A . 厢式与气流 B . 厢式与流化床 C . 洞道式与气流 D . 气流与流化床 17. 欲从液体料浆直接获得固体产品，则最适宜的干燥器是（ ）。 A . 气流干燥器 B . 流化床干燥器 C . 喷雾干燥器 D . 厢式干燥器 干燥练习答案 一、填空题 1. 不变 降低 不变 2. 降低、100%、降低 3. 干、湿温度计 4. 露点 5. 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压，存在传质推动力 热量传递和质量传递 6. 0.02843 113.3 7. 减小 增大 8. 温度 湿度 流速 9. 表面汽化 干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式 内部迁移 物料结构 尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度 10. 热空气的湿球温度 11. 0.17 0.39 12. ττSd GdX Sd dW U -== ()w t w r t t U -=α 13. 4.0 0.20 0.04 14.干燥器不补充热量，忽略干燥器热损失，忽略加热物料所消耗的热量 相等（该题也可用下列方式回答：0=D Q ，0=L Q ， ()0/1/2=-I I G 21I I =） 15. 厢式干燥器 气流干燥器 流化床干燥器 16. 加速运动 恒速运动 加速运动段 二、选择题 1.C 2.B 3.D 4.A 5.A 6.C 7.A 8.B 10. C 11. D 12. C 13. B 14.C 15. B 16. D 17. C 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 化工原理实验课后思考 题 Revised as of 23 November 2020 5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用在什么情况下它是开 着的，又在什么情况下它应该关闭的 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 （3）涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净； （5）结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。 而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。 3、为什么用泵的出口阀门调节流量这种方法有什么优缺点还有其他方法调节流量 答：优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。确定损失能量，通过改变泵的转速，泵的串并联 （4）离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理为什么 《化工原理》3-4章期末考试复习题 一、填空题 2-1 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将 ，在空气中的沉降速度将 。答案：下降，增大分析：由斯托克斯定律 μρρ18)(2g d u s t -= 对空气系统，s ρ 》ρ，故 u u u u t t '≈'对水系统，水的密度随温度的变化可忽略，故同样有 u u u u t t ' ≈'可见无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。气体粘度随温度升高而增加，故沉降速度下降；液体粘度随温度升高而减小，故沉降速度增大。但要注意此结论是通过斯托克斯定律得出，其他情况还需要具体分析。 2-2若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，气流速度 ，生产能力 。 答案：增加；下降；不变 分析：因沉降距离增加，故沉降时间将增加。降尘室高度的增加使气体在降尘室内的流道截面增大，故气流速度下降。生产能力的计算公式为： t Au Vs =可见，降尘室的生产能力只决定于沉降面积和沉降 速度而与降尘室的高度无关。 2-3 选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ； ； 。 答案：气体处理量，分离效率，允许压降 2-4 通常， 非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行， 悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。答案：气固；液固 2-5 沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。沉降过程有 沉降和 沉降两种方式。答案：力场；密度；重力；离心 2-6 阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于这个速度是 阶段终了时颗粒相对于流体的速度 ，故又称为“终端速度”。答案：等速；加速 2-7 影响沉降速度的主要因素有① ；② ；③ ； 答案：颗粒的体积浓度；器壁效应；颗粒形状 2-8 降尘室通常只适合用于分离粒度大于 的粗颗粒，一般作为预除尘使用。答案：50μm 2-9 旋风分离器的总效率是指 ，粒级效率是指 。 答案：全部颗粒中被分离下来的质量分率；各种粒度被分离下来的质量分率 2-10实现过滤操作的外力可以是 、 或 。 答案：重力；压强差；惯性离心力 2-11工业上常用的过滤介质主要有① ，② ，③ 。答案：织物介质；堆积介质；多孔固体介质 2-12 在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 。答案：滤饼层；过滤介质 2-13 离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。它与旋液分离器的主要区别在于离心力是由 而产生的。答案： 设备本身旋转 2-14 一降尘室长8m ，宽4m ，高1.5m ，中间装有14块隔板，隔板间距为0.1m 。现颗粒最小直径为12μm ，其沉降速度为0.02 m/s ，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来， 则含尘气体的最大流速不能超过 m/s 。答案：1.6 分析：由降尘室的分离条件 实验五，填料塔 1.风机为什么要用旁通阀调节流量？ 答：因为如果不用旁通阀，在启动风机后，风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。 2. 根据实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制？ 答：实验数据表明，相平衡常数m很小，液相阻力m/kx也很小，导致总阻力1/k y 基本上为气相阻力1/k y 所决定，或说为1/k y 所控制，称为气膜控制。 3. 在填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？ 答：塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出，稳定塔内操作压力，保持液面高度。 填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封装置。 液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄。 U形管型液封装置是利用U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。 4. 要提高氨水浓度（不改变进气浓度）有什么方法？又会带来什么问题？ 答：要提高氨水浓度，可以提高流量L，降低温度T a 吸收液浓度提高，气-液平衡关系不服从亨利定律，只能用公式 进行计算。 5. 溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响？Y2如何变化（从推动力和阻力两方面分析其原因）？ 答：气体量增大，操作线AB的斜率LS/GB随之减小，传质推动力亦随之减小，出口气体组成上升，吸收率减小。 实验六精馏塔 （a）在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 答:馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 （b）在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？ 答:4种:液泛,液沫夹带,漏液 网上答案:5种 a、沸点气相Δ=0 b、沸点液相Δ=1 c、气-液相 0<Δ<1 d、冷液Δ>1 e、过热蒸汽Δ<0 （c）如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？答：1）看显示的温度是否正常 2）塔顶温度上升至设定的80摄氏度后，在一个较小的范围内波动，即处于稳定状态(d) 是否精馏塔越高，产量越大？ 答:否 （e）精馏塔加高能否得到无水酒精？ 答:`不能, （f）结合本实验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些？ 答:主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等 第二种答案:1.进料组份是否稳定2、塔釜加热器热源是否稳定键； 3、塔压控制是否稳定 （g）操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？ 答:加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率. 加大回流比能提高塔顶馏出液组成xD，但能耗也随之增加。 （h）精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的方法是什么？降低采出率，即减小采出量 答:降低采出率,即减少采出率. 降低回流比 (1)什么是全回流？特点？ 在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。显然全回流操作对实际生产是无意义的。但是全回流便于控制，因此在精馏塔的开工调试阶段及实验精馏塔中，常采用全回流操作。 (3)在精馏实验中如何判断塔的操作已达到稳定？ 当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。就可以测样液的折射率了。 (4)什么叫灵敏板？受哪些因素影响？ 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。 在一定总压下，塔顶温度是馏出液组成的直接反映。但在高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当高的一个塔段中温度变化极小，典型的温度分布曲线如图所示。这样，当塔顶温度有了可觉察的变化，馏出液组成的波动早已超出允许的范围。以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压 《化工原理》第四版习题答案解析 绪 论 【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。 解 水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -= =?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组 成，以摩尔分数 A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压 o A p .lg ..1574997197362523886 =- +o A p .169=o A p kPa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169) 0167101325 = =A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729 ω?= =?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -= ==??316968210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结 晶分离后的浓缩液中含 NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离 后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的 NaOH 量保持一定。 解 电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω =0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中 NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005 200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg 一、填空题(25分，每空1分): 1、空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流速一定，当气体温度升高时，Re值将___________。 2、流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：压强降与速度的______次方成正比；完全湍流区：压强降与速度的_________次方成正比。 3、恒密度流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失Σh f所损失的是机械能中的_________项；恒密度流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长_________。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 5、离心泵常采用调节流量，往复泵常采用调节流量。 6、含尘气体通过长为4m，宽为3m，总高为1m内置4层隔板的除尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为_________m3/s。 7、水与苯进行换热，水由20℃升到35℃，苯由80℃降至40℃。若苯的热容量流率比水的热容量流率小，此换热器的传热效率ε= _____，热容量流率比C R =____ 。 8、离心泵采用并联操作的目的是，采用串联操作的目的是。 9、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数Ｋ接近于_______侧的对流传热系数，而壁温接近于_______侧流体的温度。 10、当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时，公式中的流速应该用_____管中的速度。流体在管内湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随_____和_____而变。 11、某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m/s2，则离心机的分离因数等于。 12、在一套板框过滤机中，滤框厚度为16mm，板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框刚充满，则在每一框中滤液穿过厚度为______的滤饼，而洗涤时，洗涤液则穿过厚度为______的滤饼，洗涤液穿过的滤布面积等于过滤面积的______。 13、两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到60℃, 热流体从100℃ 被冷却到70℃，则逆流时的 Δt m=____℃；并流时的Δt m=_____℃。 三、简答题（共20分，每题5分） 1、什么是牛顿粘性定律？根据牛顿粘性定律写出黏度的物理意义。 2、简述离心泵的主要部件及工作原理。 3、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，则加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生什么变化？为什么？ 4、一列管式换热器，用饱和水蒸气加热某易结垢的悬浮液，此换热器在流程安排上应使悬浮液走管程还是 化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流 5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？ 答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答： 1.某精馏塔的设计任务为：原料为F, X f ，要求塔顶为X D，塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V 不变，精馏段下降 液体量L不变。（增加，不变，减少） 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96（摩尔分率）.精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时，F，X f ，q，V保持不变，增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_，X w减小，D减小，L/V 增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、—同种_的流体中，处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa?s， 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ，流动类型为_______ 湍流________ 。 8.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的_4_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法，将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群，再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系，即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度，总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数. 化工原理实验课后思考 题 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开 着的，又在什么情况下它应该关闭的？ 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 （3）涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题？答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净； （5）结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵？如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因？ 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关？ 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。 3、为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？还有其他方法调节流量？ 答：优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。确定损失能量，通过改变泵的转速，泵的串并联 （4）离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理？为什么？ 答：不合理，在进口管路上安装阀门会增大进口管路上的阻力，易引起汽蚀 干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as 实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 ⑴ 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？ 答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时， 填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。 ⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关？ 答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 ⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么？ 答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面 流下，形成相际接触界面并进行传质。 ⑷ 填料的作用是什么？ 答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 ⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？ 答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率A N 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成2y 减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力m y ?的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力a k m a K y y = 1将随之减小，结果使吸收效果变好，2y 降低，而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力a k m a K y y = 1不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 ⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？ 答：水吸收氨气是气膜控制。 ⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？ 答：液封的目的是保证塔内的操作压强。 ⑻ 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？ 答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。 ⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？ 答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 ⑽ 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？ 答：流量计的刻度是以20℃，1atm 的空气为标准来标定。只要介质不是20℃， 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH , __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵 ___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法 ____________. 提高管外α值的有效方法 ______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、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？ （2）传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 化工原理实验课后思考题 5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？ 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 (3)涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题？ 答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得 到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；(5)结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点 和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵？如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因？ 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关？ 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。 而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？ 第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么 答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么 答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。 问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行 答16．可行。 问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况 答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。 问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个 答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于 答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。 第七章蒸发 问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些 答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。 问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么 答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。 问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域 答3.因该区域的给热系数α最大。 第六章吸收 1.从手册中查得101.33kPa,25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987kPa。已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa)及相平衡常数m 解：液相摩尔分数x = （1/17）/[（1/17）+（100/18）= 0.0105 气相摩尔分数y = 0.987/101.33 = 0.00974 由亨利定律y = mx 得m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928 液相体积摩尔分数C = （1/17）/（101×10-3/103）= 0.5824×103 mol/m3 由亨利定律P = C/H 得H = C/P =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m3·kPa) 2.101.33kPa,10℃时，氧气在水中的溶解度可用P = 3.31×106x表示。式中：P为氧在气相中的分压kPa；x为氧在液相中的摩尔分率。试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。 解：氧在气相中的分压P = 101.33×21％= 21.28kPa 氧在水中摩尔分率x = 21.28/（3.31×106）= 0.00643×103 每立方米溶有氧0.0064×103×32/（18×10-6）= 11.43g 3．某混合气体中含有2％（体积）CO2，其余为空气。混合气体 的温度为30℃，总压强为506.6kPa。从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E = 1.88×105 kPa，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa) 及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。 解：由题意y = 0.02，m = E/P总= 1.88×105/506.6 = 0.37×103根据亨利定律y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37×103 = 0.000054 即 每100g与该气体相平衡的水中溶有CO2 0.000054×44×100/18 = 0.0132 g H =ρ/18E = 103/（10×1.88×105）= 2.955×10-4kmol/(m3·kPa) 7.在101.33kPa，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m3·kPa)，气膜吸收系数k G = 1.55×10-5 kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数k L = 2.08×10-5 kmol/(m2·s·kmol/m3)。试求总吸收系数K G，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。 解：由1/K G = 1/k G + 1/Hk L可得总吸收系数 1/K G = 1/1.55×10-5+ 1/（1.995×2.08×10-5） K G = 1.128 ×10-5 kmol/(m2·s·kPa) 气膜阻力所占百分数为：（1/ k G）/（1/k G + 1/Hk L）= Hk L/（Hk L+ k G）(完整版)化工原理复习题及习题答案
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