复习重点、试题-化工原理基本知识点
第一章 流体流动
一、压强
1、单位之间的换算关系：
221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg ====
2、压力的表示
（1）绝压：以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强（简称绝压），是流体的真实压强。
（2）表压：从压力表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压高出的值。
表压=绝压-大气压
（3）真空度：从真空表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压低多少
真空度=大气压-绝压 3、流体静力学方程式
0p p gh ρ=+
二、牛顿粘性定律
F du A dy
τμ=
= τ为剪应力；
du
dy
为速度梯度；μ为流体的粘度； 粘度是流体的运动属性，单位为Pa ·s ；物理单位制单位为g/(cm·s)，称为P （泊），其百分之一为厘泊cp
111Pa s P cP ==
液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。 三、连续性方程
若无质量积累，通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。
111222u A u A ρρ= 对不可压缩流体
1122u A u A = 即体积流量为常数。
四、柏努利方程式
单位质量流体的柏努利方程式：
22u p g z We hf ρ???++=-∑ 22u p gz E ρ
++=称为流体的机械能
单位重量流体的能量衡算方程：
Hf He g
p
g u z -=?+?+?ρ22
z ：位压头（位头）；22u g ：动压头（速度头） ；p
g
ρ：静压头（压力头）
有效功率：Ne WeWs = 轴功率：Ne
N η
=
五、流动类型
雷诺数：Re du ρ
μ
=
Re 是一无因次的纯数，反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。
（1）层流：
Re 2000≤：层流（滞流）
，流体质点间不发生互混，流体成层的向前流动。圆管内层流时的速度分布方程：
2
max 2(1)r r u u R
=- 层流时速度分布侧型为抛物线型
（2）湍流
Re 4000≥：湍流（紊流）
，流体质点间发生互混，特点为存在横向脉动。 即，由几个物理量组成的这种数称为准数。 六、流动阻力
1、直管阻力——范宁公式
2
2
f l u h d λ=
f
f f p h H g
g ρ?==
（1）层流时的磨擦系数：64
Re
λ=，层流时阻力损失与速度的一次方成正比，层流区又称为阻力一次方区。 （2）湍流时的摩擦系数
①(Re,)f d ελ=（莫狄图虚线以下）:给定Re ，λ随d ε增大而增大；给定d ε
，λ
随Re 增大而减小。（2f p u λ?∝,虽然u 增大时, Re 增大, λ减小，但总的f p ?是增大的）
②()f d ελ=（莫狄图虚线以上），λ仅与d
ε
有关，2f p u ?∝,这一区域称为阻力
平方区或完全湍流区。 2、局部阻力 （1）阻力系数法
2
'2
f
u h ξ= ξ为局部阻力系数，无因次。
出口损失 1.0ξ=出口；进口损失0.5ξ=进口 2、当量长度法
2
'2
f
le u h d λ=
注意：（1）管路出口动能和出口损失只能取一项。（2）不管突然扩大还是缩小，u 均取细管中的流速； 七、复杂管路 1、分支管路
(1)连续性方程：总管的质量流量等于各分支管路上的质量流量之和
12Ws Ws Ws =+，对不可压缩流体12Vs Vs Vs =+
(2)无轴功时的柏努利方程：
1122f f E E h E h =+∑=+∑
2、并联管路
123A B Vs Vs Vs Vs Vs =++= 123f f f h h h ∑=∑=∑
八、流量测量
1、变压头的流量计（恒截面）：（1）测速管（皮托管）；（2）孔板流量计；（3）文立里流量计
2、变截面（恒压差）流量计——转子流量计
第二章 流体输送机械
一、离心泵的主要部件 叶轮：
泵壳（蜗壳）：（1）集液作用，（2）转能作用 二、气缚现象与气蚀现象
气缚现象：因泵内存在气体而导致吸不上液体的现象称为“气缚现象”
气蚀现象：离心泵工作时，泵入口处形成真空，当真空达到一定时①液体部份汽化；②溶于水中的氧逸出，含汽泡的液体进入高压区后，汽泡急剧凝结破裂，产生高频、高冲击力的水击现象，造成对叶轮和泵壳的冲击，使材料疲劳而受到破坏，这种现象称为气蚀现象。 三、离心泵的特性曲线
H ～Q ：Q 增大，H 减小。
N ～Q ：Q 增大，N 增大；流量为0时N 最小所以泵要在流量为0时启动。 Ne HQ g ρ=
η～Q ：Q 增大，η先增大（流量为0时η为0），达到最大值后减小。 四、离心泵的允许安装高度 1、离心泵的允许吸上真空度法
允许吸上真空度Hs ：指为避免发生气蚀现象，离心泵入口处可允许达到的真空度：01
p p Hs g
ρ-=
Hs 是在1at 下以20℃的清水为介质进行的，若输送液体或操作条件与此不符，则应校正。
泵的允许安装高度：2
1012f u Hg Hs H g
=-- 由于H s 随流量Q 的增大而减小，所以计算安装高度时应以最大流量下的H s
计算。
2、气蚀余量法 允许气蚀余量：指泵入口处的静压头与动压头之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压的某一最小允许值，以防气蚀现象的发生。
2
112v p p u NPSH g g g
ρρ=+-
泵的允许安装高度
001v
f p p H
g NPSH H g
ρ-=
-- NPSH 随流量的增大而增大，在确定安装高度时应取最大流量下的NPSH 。 五、离心泵的工作点和流量调节
泵的特性曲线与管路特性曲线的交点，即为离心泵的工作点。 1、管路特性曲线调节流量
关小出口阀门，阻力变大，管路特性曲线变陡，工作点由M →M 1，Q 减小，H 增大。开大出口阀门，阻力变小，管路特性曲线变平坦，工作点由M →M 2，Q 增大，H 减小。
2、泵的特性曲线调节流量
（1）改变转速：若离心泵的转速变化不大（≤20%），则有比例定律：
''Q n Q n =; 2''()H n H n =; 3
''()N n N n
=
转速提高，泵的特性曲线上移，工作点由M →M 1，Q 增大，H 增大。 转速降低，泵的特性曲线下移，工作点由M →M 2，Q 减小，H 减小。 （2）切削叶轮：切割定律
若某一离心泵的叶轮经切割变小（≤10%），则有切割定律： 切割后泵的特性曲线下移，工作点由M →M 2，Q 减小H 减小。
''Q D Q D =; 2''()H D H D =; 3
''()N D N D
= （3）离心泵的串、并联
①泵的并联
两台离心泵并联且各自的吸入管路相同，在一定的压头下的总流量等于两单台泵流量相加，管路特性曲线越平坦，泵的并联工作愈有利。
12H H H == 12Q Q Q =+
1Q 和1H 满足泵1的特性曲线方程，2Q 和2H 满足泵2的特性曲线方程。
②泵的串联
两台离心泵串联，一定流量下的总压头等于两单台泵压头相加，总压头总是小于两台泵压头的两倍。管路特性曲线越平坦，泵的串联工作愈有利。
12H H H =+ 12Q Q Q ==
1Q 和1H 满足泵1的特性曲线方程，2Q 和2H 满足泵2的特性曲线方程。
六、往复泵
1、往复泵的特征
（1）具有正位移特性。(压头与流量之间无联系) （1）有自吸作用；
（2）流量具有不均匀性；
单动泵Q Asn =；双动泵(2)Q A a sn =-
A 为活塞的表面积，a 为活塞杆的截面积，n 往复频率，s 为活塞的冲程。 2、往复泵的流量调节
（1）往复泵的工作点：管路特性曲线与泵的特性曲线的交点。
（2）往复泵的流量调节
①旁路调节：在入口和出口之间安装一旁路使一部分出口流体回到入口。
②改变活塞往复频率和冲程。
第三章 非均相物系的分离和固体流态化 一、形状系数φ（球形度）： φ=
与非球形颗粒体积相等的球的表面积
非球形颗粒的表面积
对球形颗粒φ＝1；非球形颗粒，φ<1，颗粒的形状越接近球形，φ越接近1； 二、床层空隙率ε：反映床层疏密程度
ε-=
床层体积颗粒体积
床层体积
三、重力沉降
2
3
2()6
4
2
t s u d d g ρππρρξ-=
Re t t du ρ
μ
=
d 为颗粒直径，μ为流体的粘度。
①层流区（斯托克斯阻力定律）：24Re t
ξ=
(10-4
-= ②过渡区（艾伦区）：0.6 18.5 Re t ξ= (1 ③湍流区（牛顿区）：ξ=0.44 (1000 降尘室的生产能力：t Vs u bl ≤ 含尘气体的最大处理量为降尘室底面积bl 与沉降速度ut 的乘积，与降尘室的 高度无关。 五、恒压过滤基本方程式 22e e V KA θ= 或2e e q K θ= 222e V VV KA θ+= 或22e q qq K θ+= 12s K k p -=? 六、滤饼的洗涤 1、洗涤速率 洗涤速率指单位时间内消耗的洗水体积即 ()w w dV u d θ = ①横穿洗法： 1()()4w w E dV dV u d d θθ== ②量换洗法： ()()w w E dV dV u d d θθ == 2、洗涤时间 以w V 的洗水洗涤滤饼，洗涤时间:w w w V u θ= 七、间隙过滤机的生产能力 操作周期：w D T θθθ=++ 生产能力：V Q T =Q=V/T 第四章 传热 一、传热速率 t Q R ∑?=∑ Δt 为传热温差，R 为整个传热面的热阻 平壁导热的热阻：b R s λ= 圆筒壁导热热阻：m b R s λ= 21b r r =-为圆筒壁的厚度； 2m m s r L π=为圆筒壁的对数平均面积； 21 21 ln m r r r r r -= 为圆筒壁的对数平均半径。 对流传热热阻：1R s α= 二、热量衡算 若忽略热损失时，热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量 1221()()h h h c c c Q W I I W I I =-=- 流体无相变：I Cp t ?=? 流体有相变：I r ?= c 三、总传热速率方程 m Q ks t =? 传热面积：002s r L π=（我国以外表面积为准） 总传热系数： 000111m i i b ks s s s αλα=++ 总热阻由热阻大的那一侧的对流传热所控制，当两个流体的对流传热系数相差较大时，要提高k ，关键在于提高对流传热系数较小一侧的α。 平均温差：21 21 ln m t t t t t ?-??= ?? 逆流有利于增大传热温差、减小传热面积、节省加热剂或冷却剂用量、减小传热面积；并流有利于控制流体的出口温度。 四、迪特斯（Dittus ）—贝尔特（Boelter ）关联式 在壁温和流体平均温度相差不大的情况下： 0.80.023Re Pr n Nu = 液体被加热n=0.4，流体被冷却n=0.3 五、有相变的传热 1、蒸汽冷凝 膜状冷凝和滴状冷凝： 冷凝传热中，不凝性气体的除去有利于提高对流传热系数。 2、液体沸腾 第五章 蒸馏 一、全塔物料衡算 总物料衡算： F=D+W 易挥发组分质量衡算： Fx F =Dx D +Wx W 塔顶易挥发组分回收率： Dx D /Fx F 塔底难挥发组分回收率： W(1-x W )/F(1-x F ) 二、理想体系的汽液平衡方程 1(1)x y x αα= +- 相对挥发度α愈大，表示A 较B 愈易挥发，愈有利于分离，α=1时y=x ，混合液不能用一般的蒸馏方法进行分离。 三、操作线方程 1、精馏段的操作线方程 1111n n D R y x x R R +=+++ （L R D =称为回流比） 表示在一定操作条件下，由第n 板下降的液相组成 x n 与相邻的n+1板的上升蒸汽组成y n+1间的关系。 2、提馏段操作线方程： ''1'''m m w L W y x x L W L W +=--- 表示在一定操作条件下，提馏段内第m 板下降的液相组成与第m+1板上升的蒸汽组成间的关系。 四、进料方程 1、进料热状态参数 'V F V L I I L L q F I I --= =- q 表示进料热状态参数即1kmol 原料液变为饱和蒸气所需的热量/原料液的kmol 汽化潜热。 2、q 与V 、V'及L 、L'的关系 'L L qF =+ '(1)V V q F =+- 3、进料方程（q 线方程） 111 F q y x x q q = --- 为两操作线交点的轨迹 五、回流比 1、全回流 精馏塔塔顶上升的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔内，在全回流下，D 、W 、F 均为0 L R D ==∞ 2、最小回流比min R 正常平衡曲线时最小回流比 min min 1D q D q x x R R x y -= +- (,)q q x y 为q 线与平衡线交点的坐标 六、塔高和塔径 塔高：(1)t z Np H =- T p N E N = （N P 为实际塔板数，E 全塔效率，Ht 板间距） 塔径：D =：塔内径，u:空塔气速，Vs:塔内上升蒸汽的体积流量。 第六章 吸 收 一、亨利定律 1、以p i ~x i 表示的平衡关系 *i i p Ex = E ：亨利系数（Pa ，kpa ）；难溶气体E 很大，易溶气 体E 很小；对一定的气体和一定的溶剂，E 随温度升高而加大，体现出气体的溶解度随温度升高而减小的趋势。 2、以p i ~c i 表示的平衡关系 *i i c p H = c i ：摩尔浓度（kmol/m 3 ） ；H ：溶解度系数（kmol/m 3*kpa ） 易溶气体H 很大，难溶气体的H 很小；H 随温度升高而减小。 3、以y ~x 表示的平衡关系 *i i y mx = m ：相平衡常数，E m p = 二、吸收速率方程式 =?吸收速率传质系数传质推动力 1、膜吸收速率方程 （1）气膜 以压差(p A -p Ai )为推动力： ()A G A Ai N k p p =- 以摩尔分率差(y A -y Ai )表示推动力：()A y A Ai N k y y =- （2）液膜 以摩尔浓度差(ci-c)为推动力：()A L Ai A N k c c =- 以摩尔分率差(xi-x)为推动力：()A x Ai A N k x x =- 2、总吸收速率方程 (p A -p A *)表示总推动力：(*)A G N K p p =- (c A *-c A )为总推动力: (*)A L N K c c =- 三、全塔物料衡算 在逆流操作的吸收塔内，气体自下而上、液体自上而下流动，塔顶11'、塔底22' 对溶质A 做全塔物料衡算：1212()()V Y Y L X X -=- 溶质的吸收率或回收率：12 1 Y Y Y φ-= 四、吸收塔的操作线方程与操作线 11()L L Y X Y X V V =+- 或22()L L Y X Y X V V =+- L/V 称为液气比。 吸收操作中，吸收操作线必位于平衡线上方，即溶质在气相中的实际浓度总是高于与之接触的液相的平衡浓度即Y>Y*，Y-Y*就是吸收操作中的推动力；若操作线位于平衡线的下方，则进行脱吸操作。 五、吸收剂用量的确定 正常情况下最小液气比： 12min *12 ()Y Y L V X X -=- (L/V)min 称为最小液气比，X 1*表示与Y 1成平衡的吸收液浓度，若平衡关系满足亨利定律X 1*=Y 1/m 六、填料层高度 OG OG z H N = 传质单元高度：OG Y V H K a = Ω 传质单元数：*12*22 1 ln[(1)]1OG Y Y N s s s Y Y -=-+-- 12OG m Y Y N Y -= ? (12 1 2 ln m Y Y Y Y Y ?-??=?? *111Y Y Y ?=-,*222Y Y Y ?=-) mV s L = 称为脱吸因数，为平衡线的斜率m 与操作线的斜率L/V 的比值。S 小于1有利于提高溶质的吸收率，出塔气体与进塔液体趋近平衡，需采用较大的液体量使操作线斜率大于平衡线斜率（即S 小于1）；若要获得最浓的吸收液，必使出塔液体与进塔气体趋近平衡，要求采用小的液体量使操作线斜率小于平衡线斜率（即S 大于1）。 第七章 干 燥 一、湿空气的性质 1、湿度H （湿含量） 0.622v v p H p p = - /kg kg 水汽绝干气 绝干空气，H=0去湿能力最大；饱和空气去湿能力为0 2、相对湿度Φ 100%v s p p φ= ? 绝干空气Φ=0，去湿能力最大；饱和空气Φ=1，无去湿能力。 3、比容（湿容积υH ） 以1kg 绝干空气为基准的湿空气的体积称为湿空气的比容，又称湿容积υH ，单位为：m 3湿空气/kg 绝干气 273101330 (0.772 1.244)273H t H p ν+=+? ? 4、比热容c H 常压下，将湿空气中1kg 绝干空气及相应的Hkg 水气的温度升高或降低1℃所需要或放出的热量称为比热容c H 表示,单位kJ/kg 绝干气·℃。 1.01 1.88H C H =+ 5、焓I 以1kg 绝干空气为基准的绝干空气的焓与相应Hkg 水气的焓之和为湿空气的焓I ，单位，kJ/kg 绝干气 (1.01 1.88)2490I H t H =++ 6、干球温度t 、与湿球温度tw 、绝热饱和冷却温度t as 、露点t d 二、湿物料的性质 1、湿基含水量ω 2、干基含水量X ：1X ωω = - 三、干燥过程中的物料衡算 1、水分蒸发量W 2112()()W L H H G X X =-=- 2、空气消耗量L 122121 ()G X X W L H H H H -= =-- 湿空气的消耗量L w 1(1) w L L H =+ 3、干燥产品的流量G 2 1122(1)(1)G G G ωω=-=- 四、干燥系统的热量衡算 温度为t 。，湿度为H 。,焓为I 。的新鲜空气，经预热器后状况为t 1、H 1(=H 。)、I 1；在干燥器中与湿物料进行逆流干燥，离开干燥器时湿度增加而温度下降，状况变为t 2、H 2、I 2，绝干空气流量为L(kg/s)。物料进、出干燥器时的干基含水量分别为X 1、X 2；温度为θ1、θ2；焓为I 1'、I 2'；绝干物料的流量为G(kg/s)。 's w I c Xc =+ 预热器消耗的热量为Qp(kW)；向干燥器补充的热量Q D ；干燥器向周围损失的热量为Q L 1、预热器消耗的热量 10()p Q L I I =- 2、向干燥器补充的热量 ' '212 1()()D L Q L I I G I I Q =-+-+ 3、干燥系统消耗的总热量 ' '2021()()p L L Q Q Q L I I G I I Q =+=-+-+ 4、干燥系统的热效率 2(2490 1.88) W t Q η+≈ 五、干燥时间的计算 1、恒速阶段干燥时间： 11() C C X X G S U τ-= U C ：临界干燥速率kg/m 2·s ；X 1：物料的初始含水量kg/kg 绝干料；X C ：物料的临 界含水量；G'/S ：单位干燥面积上的绝干物料量kg 绝干料/m 2。 2、降速阶段干燥时间： (*)x U k X X =- 22(*)* ln * C C C X X X X G S U X X τ--= - 化工原理知识点总结复习重点完美版 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ 连续性方程及重要引论： 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρ ρ2222121121 21 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） m S =GA=π/4d 2 G V S =uA=π/4d 2 u 化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系 数k y =2kmol/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，则该处气液界面上气相 浓度y i 应为__B______。平衡关系y=0.5X 。 A .0.02 B.0.01 C.0.015 D.0.005 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___ 总复习 流体流动 重点：柏努利方程 ∑+++=+++f e E P u gz W P u gz ρρ22 22121122 Kg J / ∑+++=+++f e h g P g u z h g P g u z ρρ22 2212 1122 m N J =/ 压强降)(2222 2212 11f f e p E P u gz W P u gz ?+++ =+++ ∑ρρρρρρ Pa m J =3 / 一、位能z/gz/ρgz z 是相对值，是相对于所取水平面的垂直高度。 二、动能（两个知识点：连续性方程，流量计） 1、连续性方程 定态流动与非定态流动 定态流动时对所有流体有：常数====n n n A u A u A u ρρρ 322111 对不可压缩流体有：常数====n n A u A u A u 2211 对圆管有：2 12 2212 21 22 14 4d d d d A A u u == =ππ 2、流量计 孔板、文丘里、转子三种，利用V=uA 来测量。 孔板、文丘里：A 一定，Δu 与ΔP 根据柏努利方程成一定关系，而ΔP 由压差计测得。故该两种流量计由孔板或文氏管与压差计相连组成。 V S 增大，Δu 增大，ΔP 增大，A 不变。 转子：f f f f A gV gV P ρρ-= ? V S 增大，转子上移，A 增大，Δu 不变，ΔP 不变。 三、静压能（两个知识点：静力学基本方程，密度ρ） 1、静力学基本方程 ①压强单位及换算： O mH mmHg at Pa atm 2533.10760033.110013.11===?= ②压强表示法 表压强=绝对压强-大气压强 真空度=大气压强-绝对压强 真空度= -表压强 ③表达式：gh P P ρ+=0或)(2112z z g P P -+=ρ ④等压面：等高、静止、连通、同一流体（分液器） 新乡学院2011 — 2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷A 卷 课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：09化学工程与工艺（本科） 、填空（每题1分，共30 分） 1.吸收操作是依据 ，以达到分离均相 气体混合物的目的。 2.干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和 的表面温度等于空气的 阶段。在恒速干燥阶段，物料 温度，所干燥的水分为 3.二元理想物系精馏塔设计，若q n,F 、 饱和蒸汽进料，贝U 最小回流比 水分。 X F 、 X D 、 X w 、 定，将饱和液体进料改为 ，若在相同回流比下，所需的理论板 ，塔釜热负荷 _______ ，塔顶冷凝器热负荷 _____ 4.已知精馏段操作线方程 y=0.75x+0.2,则操作回流比 R= X D = ;提馏段操作线方程y 1.3x 0.021，则X w = 5.若x*-x 近似等于X i - X ，则该过程为 控 制。 ，馏出液组成 6.用纯溶剂逆流吸收，已知q n,l /q n,v =m,回收率为0.9，则传质单元数 N O = 7.蒸馏在化工生产中常用于分离均相 混合物，其分离的依据是根 1 1 8.吸收过程中的总阻力可表示为—— K G k G Hk L 近似为 控制。 ，当H __ 时（很大、很小）， 1 -可忽略，则该过程 Hk L 9.在常压下，X A 0.2 （摩尔分数，下同）的溶液与y A m 2，此时将发生 10.在分离乙醇和水恒沸物时，通常采用 无水乙醇从塔 0.15的气体接触，已知 精馏，加入的第三组分 （顶、底）引出。 11.塔的负荷性能图中包括5条线，这5条线包围的区域表示 12.全回流操作时回流比R 等于 13.板式塔漏液的原因是 ，精馏段操作线方程为 ，溢流堰的作用 14当空气相对湿度巾=98%寸.则空气的湿球温度t w 、干球温度t 、露点温度t d 之间的关系为 15.某两组份混合物的平均相对挥发度 2.0,在全回流下，从塔顶往下数对第 n,n 1层塔板取样测得X n 0.3,则y 、选择题（每题2分，共30 分） ，y n 1 1.在恒定干燥条件下将含水 20%（干基，下同）的湿物料进行干燥，开始时 干燥速度恒定， 当干燥至含水量为 5%寸，干燥速度开始下降，再继续干 燥至物料衡重, 水量为（ (A ) 5% 并设法测得此时物料含水量为 0.05%，则物料的临界含 ），平衡含水量 （ (B ) 20% (C ) 0.05% (D)4.95% 1 化工原理期末考试试题 一．填空题 1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。 2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。 3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。 4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。 5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。（减小，增大，不变，变化不确定） 6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。 （泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间） 7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。（降低，升高，保持恒定）。 8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。（增 大、减小、不变） 9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。升温，气提，降压(三写二) 11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。（减小，增多） 12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。（升高，升高） 13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。 14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。 15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。 16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： ● 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称 压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论： ● 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： ● 流体流动类型及雷诺准数： （1）层流区 Re<2000 （2）过渡区 2000< Re<4000 （3）湍流区 Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 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，产生大大小小的旋涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流：1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流：1、层流内层；2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 max 2 1 u u = 湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈ 四、流动阻力、复杂管路、流量计： ● 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 范宁公式的几种形式： 圆直管道 2 2u d l h f λ= 非圆直管道 22 u d l W p f f ρλρ==? 运算时，关键是找出λ值，一般题目会告诉，仅用于期末考试，考研需扩充 ● 非圆管当量直径： 当量直径：e d e d =4H r （4倍水力半径） 水力半径：H r = Π A 新乡学院2011 —2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷A卷 课程归属部门：化学与化工学院试卷适用范围：09化学工程与工艺（本科） 题号-一一-二二-三总分 得分 111 1 8.吸收过程中的总阻力可表示为恳仁臥，其中-表 示，当H 时（很大、很小），1 1可忽略，则该过程 Hk L 近似为控制。 9.在常压下，X A 0.2 （摩尔分数，下同）的溶液与y A0.15的气体接触，已知 得分—.评卷人一、填空（每题1分，共30 分） 1. 吸收操作是依据_________________________________ ，以达到分离均相 气体混合物的目的。 2. 干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和___________ 阶段。在恒速干燥阶段，物料 的表面温度等于空气的__________ 温度，所干燥的水分为___________ 水分。 3. 二元理想物系精馏塔设计，若q n,F、X F、X D、X W、一定，将饱和液体进料改为 饱和蒸汽进料，则最小回流比___________ ，若在相同回流比下，所需的理论板 数_______ ，塔釜热负荷________ ，塔顶冷凝器热负荷_________ 。 4. 已知精馏段操作线方程 ______________ y=0.75x+0.2,则操作回流比R ，馏出液组成 X D=_____ ;提馏段操作线方程y 1.3x 0.021，则x w= . m 2，此时将发生_________ 。 10. 在分离乙醇和水恒沸物时，通常采用________ 精馏，加入的第三组分____ ， 无水乙醇从塔 ____ （顶、底）引出。 11. 塔的负荷性能图中包括5条线，这5条线包围的区域表示________________ 。 12. 全回流操作时回流比R等于_________ ，精馏段操作线方程为 __________ 。 1 13.板式塔漏液的原因是______________ ，溢流堰的作用__________________ 。 14当空气相对湿度巾=98%寸.则空气的湿球温度t w、干球温度t、露点温度t d 之间的关系为 ____________________ 。 15.某两组份混合物的平均相对挥发度 2.0，在全回流下，从塔顶往下数对第 得分评卷人 选择题（每题2分，共30分） 5. 若x*-x近似等于X i - X，则该过程为_____________ 控制。 6. 用纯溶剂逆流吸收，已知q n,i /q n,v =m,回收率为0.9，则传质单元数 N D=_______ 。 7. 蒸馏在化工生产中常用于分离均相_____________ 混合物，其分离的依据是根据_____________________ 。1. 在恒定干燥条件下将含水20%（干基，下同）的湿物料进行干燥，开始时 干燥速度恒定，当干燥至含水量为5%寸，干燥速度开始下降，再继续干燥至物料衡重，并设法测得此时物料含水量为0.05%，则物料的临界含水量为（），平衡含水量（）。 （A）5% （B）20% （C）0.05% （D）4.95% 模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C, 吸收 一填空 (1) 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数N OG增加。 (4) 板式塔的类型有；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 易溶气体溶液上方的分压（小），难溶气体溶液上方的分压（大) ，只要组份在气相中的分压(大于）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 (8) 压力（减小),温度( 升高）,将有利于解吸的进行；吸收因素(A= L/mV ) ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔（顶）达到平衡。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；该气体为易溶气体。 二选择 1.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2.单向扩散中飘流因子 A 。 (环境工程原理)化工原理期末复习 第一章流体流动 各种压强之间的相互关系 各种流态下，摩擦系数λ的影响因素 牛顿粘性定律的表达式 柏努利方程式中各项含义及应用，涉及的相关公式。 局部阻力的计算方法 测量管路中流体的流量仪器 层流与湍流是如何定义的？ 层流流动时的速度分布 流体流动时所产生的阻力大小，在实际生产中有何意义？第二章流体输送设备 离心泵的主要特性曲线及其描述 离心泵在启动前为什么必须灌水排气 启动离心泵前及停泵前应做哪些工作? 能否在正常工作的离心泵进口管设置阀门，为什么？ 第三章非均相物系的分离 影响固体颗粒沉降速度的因素， 斯托克斯区沉降及计算 降尘室优点及降尘室相关计算 离心分离设备的分离因数 旋风分离器性能 旋风分离器中沉降计算 第四章传热 热传递的基本方式 各种传热系数的单位 物质导热系数的顺序 平壁传热计算 对流传热的类型 流体与固体壁面间对流传热的热阻分析 冷热流体的对数平均温差 牛顿冷却定律及热量衡算方程的应用 换热器的传热面积计算。 湍流强制对流传热，其准数关联式，定性温度和特性尺寸换热器设计中，流体流径的选择 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？ 流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在何处？ 本套管传热实验中，为什么可将α≈K ？ 为蒸汽管道中为什么要装不凝性气体排出阀？ 如何强化传热？请结合本实验的实际情况进行分析。 第五章蒸馏(只对环境专业有要求) 蒸馏的概念，为什么能分离液相组成。 t-x-y图的各种含义及概念 回流比的上下限 画出平衡蒸馏示意图，与简单蒸馏比较来说明其分离效果。 画出简单蒸馏示意图，与平衡蒸馏比较来说明其分离效果。 若汽化率相同，简装蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果(即馏出液的组成更高：若要求两种蒸馏保持相同的分离程度，则简单蒸馏的汽化率较平衡蒸馏时的大)。 识图要求 写出流体阻力实验装置流程图中各标号相应的附件。 写出套管传热实验装置流程图中各标号相应的附件。 一、填空选择题（25分，每空1分） 1、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG 将 __________，N OG 将__________ 。 2、在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若 减小吸收剂用量，则传质推动力将_____________，设备费用将___________。 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成x A =0.4，相应的泡点为t 1；汽 相组成4.0=A y ，相应的露点为t 2。则t 1与t 2大小关系为????????????。 4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。 5、已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为y 1=0.63（摩尔分率，下同），将其全 部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层x D =0.9作为产品，下层x 0=0.5 于泡点下回流，则回流比R=???????。 6、设计精馏塔时，已知原料为F,x F ,分离要求为x D 和x W ,加料热状态q 已选 定,今若选择较大的回流比R,则N T ____, L/V_______?(增加,不变,减少) 7、萃取操作依据是_____________ ______________________________。选择萃 取剂的主要原则___________________________、___________________________和 _________________________________ 。 8、有一实验室装置将含A 10%的A 、B 混合物料液50公斤和含A 80%的A 、B 混合物料 液20公斤混合后，用溶剂S 进行单级萃取，所得萃余相和萃取相脱溶剂后又能得到 原来的10% A 和80% A 的溶液。问此工作状态下的选择性系数β＝____________ 9、在101.3kPa 下，不饱和湿空气的温度为295K 、相对湿度为69%，当加热到303K 时， 该空气下列参数将如何变化？ 相对湿度______，湿球温度______，露点______。 10、已知湿空气总压为100kPa, 温度为40℃, 相对湿度为50%, 已查出40℃时 水的饱和蒸气压Ps 为7.375 kPa, 则此湿空气的湿度H 是____________kg 水/kg 绝 干气,其焓是____________kJ/kg 绝干气。 11、对某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m = 2，气、液两相的体积传质系 数分别为k y a = 2?10-4 kmol/(m 3 ?s)，k x a = 0.4kmol/(m 3 ?s)。则该吸收过程为________ 阻力控制。 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 化工原理 绪论Ｐ7 1,2 1. 从基本单位换算入手,将下列物理量的单位换算为ＳＩ单位。 (1)水的黏度μ＝0.００856 ｇ/(c ｍ·s) （２)密度ρ=１３８．6 kgf ?ｓ2/ｍ4 (3）某物质的比热容C Ｐ=0.24 BT Ｕ/(ｌb·℉) (４)传质系数ＫG =３4.2 kmol/（m 2?h?ａtm) （5）表面张力σ＝74 ｄy ｎ/cm (6)导热系数λ=1 ｋｃal/（ｍ?h?℃） 解：本题为物理量的单位换算。 （1)水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg ＝１00０ g ，１ ｍ=１00 ｃm 则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04 4??=??=??? ?? ??????????????=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为１ ｋｇf=9.81 N ，1 N=１ kg?ｍ/s ２ 则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ?? ????????????????=ρ （3)从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 ＢTU=１.055 kJ ，l b=0.4５36 kg 则 ()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c (４）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=36００ s,1 a ｔｍ=１01.33 kPa 则 )kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=?? ??????????????????=-K (5）表面张力 基本物理量的换算关系为 １ dy ｎ=1×1０–5 N 1 m ＝1００ cm o o 51F C 9 = 一、填空选择题（25分，每空1分） 1、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG 将 __________，N OG 将__________ 。 2、在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若 减小吸收剂用量，则传质推动力将_____________，设备费用将___________。 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成x A =，相应的泡点为t 1；汽 相组成4.0 A y ，相应的露点为t 2。则t 1与t 2大小关系为 。 4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。 5、已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为y 1=（摩尔分率，下同），将其全 部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层x D =作为产品，下层x 0= 于泡点下回流，则回流比R=。 6、设计精馏塔时，已知原料为F,x F ,分离要求为x D 和x W ,加料热状态q 已选 定,今若选择较大的回流比R,则N T ____, L/V_______?(增加,不变,减少) 7、萃取操作依据是_____________ ______________________________。选择萃 取剂的主要原则___________________________、___________________________和 _________________________________ 。 8、有一实验室装置将含A 10%的A 、B 混合物料液50公斤和含A 80%的A 、B 混合物料 液20公斤混合后，用溶剂S 进行单级萃取，所得萃余相和萃取相脱溶剂后又能得到 原来的10% A 和80% A 的溶液。问此工作状态下的选择性系数β＝____________ 9、在下，不饱和湿空气的温度为295K 、相对湿度为69%，当加热到303K 时， 该空气下列参数将如何变化 相对湿度______，湿球温度______，露点______。 10、已知湿空气总压为100kPa, 温度为40℃, 相对湿度为50%, 已查出40℃时 水的饱和蒸气压Ps 为 kPa, 则此湿空气的湿度H 是____________kg 水/kg 绝 干气,其焓是____________kJ/kg 绝干气。 11、对某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m = 2，气、液两相的体积传质系 数分别为k y a = 210-4 kmol/(m 3 s)，k x a = (m 3 s)。则该吸收过程为________ 阻力控制。 （A ）气膜 （B ）液膜 （C ）气、液双膜 （D ）无法确定 第六章精馏习题 一、填空 1、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。 2、当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。 3、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。 4、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。 5、精馏塔的作用是。 6、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。 7：离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，互成平衡。 8：精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1） 和（2）。 9：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∞。 10：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。 11：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。 12：在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y 1,x 1 及 y 2,x 2 ；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而最小。 13：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 ； 13.塔板上的异常操作现象包括、、 。 14.随着气速的提高，塔板上可能出现四种不同的气液接触状态，其中 和均是优良的塔板工作状态，从减少液膜夹 带考虑，大多数塔都控制在下工作。 二、选择 1：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 L （），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 2：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，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 3：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 4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 新乡学院 2011―2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷B 卷 课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：09化学工程与工艺 1.萃取操作是依据： ，以达到分离 混合物的目的。 2.吸收操作是依据： ，以达到分离 混合物的目的。 3.物料的干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和 阶段，恒速干燥阶段，物料表面温度等于 ，主要干燥的水份为 。 4.在一定条件下，当某气体与所接触液体达到相平衡状态时，若将系统温度降低，系统将进行_________过程。 5．某精馏塔，进料状态参数q 等于0.8时，则进料为 ____ _，进料为含苯0.4的苯-甲苯溶液，则进料状态方程为： 。 6.板式塔的负荷性能图中包括_____线，最左边的线为： 。 7.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为 ，曲线外为 ，萃取操作只能在 进行。 8.在1atm 下，不饱和湿空气的温度为295K ，相对湿度为60%，当加热到373K 时，该空气下列状态参数将如何变化？湿度H ，相对湿度φ ，湿球温度 t w ， 露点t d ，焓I 。（升高，降低，不变，不确定） 9.塔顶冷凝器的作用： ，塔底再沸器的作用： 。 10.吸收速率方程中，K Y 是以 为推动力的 吸收系数，其单位是 。 11.增加吸收剂用量，操作线的斜率 ，吸收推动力 。 12.某两组份混合物的平均相对挥发度0.2=α，在全回流下，从塔顶往下数对第1,+n n 层塔板取样测得n n y x 则,3.0= = ，1+n y = ，1+n x = 。 1. 恒摩尔流假定主要前提是分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。 2.离开精馏塔任意一块理论板的液相泡点温度都小于气相的露点温度。 3.若精馏段操作线方程为y=0.75x+0.3，这绝不可能。 4.若吸收塔的操作液汽比小于最小液气比，吸收塔将不能操作。 5.在稳定操作中的吸收塔内，任意截面上传质速率N A 都相等。 6.萃取操作时，如果选择性系数等于1或无穷大时，就无法用萃取分离。 1. 某吸收过程，若溶解度系数H 很大,则该过程属 。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 不确定 2. 达到指定分离程度所需理论板层数为10（包括再沸器），若全塔效率等于50%，则塔内 实际板层数为 。 A.20 B.18 C.16 3. 某气体混合物中，溶质的分压为60 mmHg, 操作压强为760 mmHg ，则溶质在气相中的摩 一、填空（每题1分，共30分） 二、判断题（每题1分，共6分） 三、选择题（每题1.5分，共24分） 院系:________ 班级:__________ 姓名:______________ 学号:_____________ …….……………………….密…………………封…………………线………………………… 第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）- 大气压强（力）真空度＝大气压强- 绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。应用： U型压差计p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围: 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区Re<2000 （2）过渡区2000< Re<4000 （ 3）湍流区Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 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，产生大大小小的旋涡。 由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧 加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流： 1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流： 1、层流内层； 2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为 层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能）化工原理知识点总结复习重点完美版
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