2011化工原理练习题-总
化工原理练习题
0 绪论
1. 化工原理中的“三传”是指：动量传递、热量传递、质量传递
2. 下列单元操作中属于动量传递的有：流体输送
3. 下列单元操作中属于质量传递的有液体精馏
4. 下列单元操作中属于热量传递的有加热冷却
6. 在 26 ℃和1大气压下 ,CO 2 在空气中的分子扩散系数 D 等于 0.164cm2/s, 将此数据换
算成m 2/h 单位 , 正确的答案为：0.05904 m 2/h
7. 己知通用气体常数 R=82.06atm.cm 3/mol.K, 将此数据换算成用kJ/kmol.K 所表示的
量 , 正确的答案应为 8.314
第一章 流体流动
一、选择填空题
1. 研究化工流体时所取的最小考察对象为流体质点
2. 化工原理中的流体质点是指尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程大得多的含大量分子
的流体微团
3. 化工原理中的连续流体是指：流体的物理性质及运动参数在空间上作连续分布，可用连
续函数来描述
4. 流体静力学基本方程式的适用条件是：重力场中不可压缩静止、连通着的同一连续流体
5. 改善测量精度，减少 U 形压差计测量误差的下列方法适用的为：①减少被测流体与指
示液之间的密度差；②采用倾斜式微压计 ( 将细管倾斜放置的单杯压强计 )③双液微压计
7. 不可压缩流体在均匀直管内作稳定流动时 , 平均速度沿流动方向的变化为不变
8．柏努利方程适用的前提条件： (流体是不可压缩的，流体的温度不变，流动系统中无热交换器、流动系统中无外功加入，流体为理想流体)
9.机械能衡算式中：各能量项（或压头项）均是指某一流道截面处的值 ，外功和机械能损
耗（或外加压头和压头损失）则是整个流动系统内的值 。
11.流体流经变径管时，局部阻力损失的计算式2
2
f u h ξ=中的u 是指：小管中的流速u 1 12. 双指示液微差压差计要求指示液密度差小
13. 现输送45 m 3/h 的水，如管内水的流速约为2.5m/s ，则可选88.54mm mm Φ?钢管。
14. 某流体流过一截面为矩形的管道，其长为a 米，宽为b 米，则矩形截面的当量直径为
2/()ab a b +
15. 某地大气压为735mmHg ，现测得一容器的绝压350 mmHg 下操作，则该容器的真空度
应为 385 kPa 。
13水在一段圆形直管内做层流流动，若其他条件不变，现流量和管径均减小为原来的二分
之一，则此时的流动阻力产生的压力损失为原来的 8倍 。
14圆形管内的湍动充分发展后，流体的边界层厚度等于圆管的半径。
15液体在两截面间的管道内流动时，其流动方向是从总能量大的界面流向总能量小的截
面 。
16水在内径一定的圆管中定态流动，若水的质量流量保持恒定，当水温升高时，Re 值变大 。
17圆形管内的湍动充分发展后，流体的边界层厚度等于圆管的半径
18一转子流量计，当流量为50m 3/h 时，测定流量计转子上下的压差为250Pa ，现流量为100，
则流量计转子上下的压差为250Pa 。
19随流量 Q 的增大，离心泵的功率N 的变化趋势为 增大 。
二、简答题
1．简述柏努利方程适用的前提条件。
流体是不可压缩的（1分），流体的温度不变（1分），流动系统中无热交换器（1分）、
流动系统中无外功加入（1分），流体为理想流体（1分）)。
2. （化工原理习题1-16）其他条件不变，若管内流速越大，则湍动程度越大，其阻力损失
应越大，然而，雷诺数增大时摩擦系数却变小，两者是否矛盾？应如何解释？ 不矛盾，由范宁公式2
2
f l u w d λ=可知，阻力损失不仅与摩擦系数λ有关，还与u 2有关。层流时，u 越大，虽然摩擦系数(1/Re)λ∝越小，但w f 越大（因w f 正比于u ）。完全
湍流时，u 越大，而摩擦系数λ不随Re 变化，但w f 正比于u 2，故w f 越大。
3. 如何选择U 形管压差计中的指示剂？采用U 形管压差计测定某阀门前后的压差，问压差
计的读数与U 形管压差计的安装位置有关吗？
U 形管压差计要求指示液与被测流体不互溶、不起化学反应，其密度大于被侧液体，常用的
指示液有水银、四氯化碳、水和液体石蜡等，应根据被测流体的种类和测量范围选择合适的
指示液。采用U 形管压差计测某阀门前后的压力差，压差计的读数与U 形管压差计的安装
位置无关。
第二章流体输送机械
一、选择题
1. 离心泵扬程的意义是单位重量液体出泵和进泵的机械能差值
2. 离心泵铭牌上标明的扬程H可理解为该泵在规定转速及最高效率下对20 ℃的水提供的压头
3. 启动下列化工泵时不需打开出口阀门的有离心泵
4. 下列化工用泵中不属于正位移型的为离心泵
5. 当流量一定而且流动进入阻力平方区时, 离心泵的最小汽蚀余量决定于泵的结构尺寸
6. 离心泵的工作点决定于管路特性曲线和离心泵H-Q特性曲线
8. 对调节幅度不大, 经常需要改变流量时采用的方法为改变离心泵出口管路上调节阀
开度
9. 离心泵的效率η与流量Q 的关系为Q 增加, η先增大后减小
10. 离心泵的轴功率N 与流量Q 的关系为Q 增大,N 增大
11. 倘若关小离心泵出口阀门，减小泵的输液量，此时将会引起泵的扬程增大，轴功率
降低
12. 倘若开大离心泵出口阀门，提高泵的输液量，会引起泵的效率可能提高也可能降底
13. 在测定离心泵特性曲线的实验中，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空表指示真空度很高，某同学正确找到原因并排除了故障。你认为可能的原因是排出管堵塞
14. 比较下述各种流量计，选出合适的描述：（1）孔板流量计E；（2）文丘里流量计C；（3）转子流量计D（A. 调换方便，但不耐高温高压，压头损失较大；B. 能耗小，加工方便，可耐高温高压；C. 能耗小，多用于低压气体的输送，但造价高；D. 读取流量方便，测量精度较高，但不耐高温高压；E. 制造简单，调换方便，但压头损失较大。）
二、填空
1. 离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性H-Q曲线的交点。
2. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时, 离心泵会发生汽蚀现象（不是气蚀）
3. 离心泵的泵壳制成蜗壳状, 其作用是
4. 离心泵叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体, 以增加液体的静压能和动压能( 主要是静压能)。
5. 离心泵样本中标明允许吸上真空高度Hs 值，是指压力为10 mH2O, 温度为20 ℃时
输送清水条件下的实测值。
6. 离心泵常采用出口阀调节流量；往复泵常采用旁路调节流量。
7. 当离心泵叶轮入口处压强等于被输送流体在该温度下的饱和蒸气压时，会产生汽蚀现象。
8. 离心泵与往复泵启动与流量调节不同之处是离心泵启动时需要灌泵，用出口阀调节流量，而往复泵启动时不用灌泵，开旁路阀，用旁路阀调节流量。
9. 离心泵中直接对液体做功的部件是叶轮。
10. 离心泵轴封装置的密封作用分机械密封和填料密封2种。
11. 离心泵在启动前必须灌泵，这是为了防止气缚现象。
12. 离心泵轴封装置起密封作用，防止液体外泄和气体漏入。
三、简述题：
1．简述离心泵的工作原理
2．离心泵发生气缚现象的原因是什么？应如何消除？
答：离心泵在启动过程中，若泵壳内混有气体或没有灌泵，则泵壳内的流体随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被气体缚住一样，称为离心泵的气缚现象。避免或消除气缚的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀
3. 离心泵发生汽蚀现象的原因是什么？有何危害？应如何消除？
离心泵操作中，当泵壳内吸入的液体在泵的入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使泵壳像被气体腐蚀一样，称为汽蚀现象；汽蚀的危害是破坏泵壳，同时也使泵在工作中产生振动，破坏电机，消除的方法是：降低泵的安装高度。
4. 采用离心泵从地下贮槽中抽送液体，原本操作正常的离心泵本身完好，但无法泵送液体，试分析导致故障的原因可能有哪些？
槽内液面下降，吸入管堵塞，液体温度上升，容器内压强下降，入口侧漏气等。
5. 实验测定离心泵特性曲线时，需记录哪些数据？
测定离心泵特性曲线，通过改变阀门的开度调节流量，记录流量（U形管压差计），真空表，压力表，功率表的读数。
6. 离心泵启动时为什么要关闭出口阀？
离心泵工作时，其轴功率N随流量的增大而增大，所以泵启动时，应把出口阀关闭，以降低启动功率，保护电机，不至于超负荷而损坏电机，同时也避免了出口管线的水力冲击。7. 离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？
离心泵的主要部件有：叶轮、泵壳和轴封装置。叶轮的作用是将原动机的机械能传递给液体，使液体的动能和压力能得到提高；泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用；轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。
8. 简述离心泵的运转程序与安装注意事项。
先灌泵，在出口阀门关闭的情况下开泵，调节流量到合适。关泵时先关出口阀门，再停泵。
9. 离心泵的选择原则：
①泵的类型与型号的确定。根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型
②确定输送系统流量与压头。流量一般为生产任务所规定的最大流量，然后再根据伯努利方程式计算在最大流量下系统管路所需的压头，再根据确定的流量及压头从泵的样本或产品目录中选出合适的型号。此时为备有余量，通常所选的泵的流量和压头可稍大一点, 但对应的泵的效率应比较高
③核算泵的轴功率
10. 提高泵的允许安装高度的措施有：
尽量减少吸入管路的压头损失，如采用较大吸入管径，缩短吸入管长度，减少拐弯及省去不必要的管件与阀门
11. 有下列输送任务，试分别提出适合的泵的类型，并简述理由。（化工原理第二章2-7）1）将水从水池送到冷却塔顶（塔高20m，水流量4000m3/h）；
2）配合pH控制器，将酸液按控制流量加入参与化学反应的物流中；
3）输送带有结晶的饱和食盐溶液至过滤机；
4）输送浓番茄汁至装罐机；
5）向空气压缩机的汽缸注入润滑油。
解：1）双吸离心泵：压头不高，流量较大；
2）计量泵：流量需要定量控制；
3）压力不大时用离心泵（开式叶轮，）压力大时用隔膜泵：含固体物；
4）离心泵（开式或半开式叶轮）：含有固体物；
5）齿轮泵或螺杆泵：流量较小，黏度较大
12、设计一套实验装置用于测定在特定温度和压力下离心泵特性曲线，要求：
1）画出实验装置的简图；
2）列出主要设备的名称；
3）
实验中应测定的数据； 4）
必要的数据处理过程。
第3 章 机械分离
一、选择题
1.下面过滤速率方程式中属于恒压过滤方程的是 ②
①dq/dθ=K/2(q+qe)；②q 2＋2q.qe=K.θ；③q 2＋q.qe=2K.θ；④q 2＋q.qe=K.θ/2
2.过滤速率基本方程为 ①
①dq/dθ=K/2(q+qe)；②dq/dθ=K/(q+qe)；③dq/dθ=KA 2/2(V+Ve)；④dV/dθ=K/2(V+Ve)
3 恒压过滤中单位面积累积滤液量q 与时间θ的关系可表示为下图中的 ①
4 对静止流体中颗粒的自由沉降而言，在沉降过程中颗粒所不会受到的力有：①
①牛顿力；②浮力；③曳力 (阻力)；④场力(重力或离心力) 。
5叶滤机洗涤速率与终了过滤速率之比为：④
①1/2； ②1/3； ③1/4； ④1。
6恒压过滤中，当过滤时间增加1
； ③2； ④0.5。
7关于离心沉降速度和重力沉降速度，下述说法正确的是 ③ 。
① 离心沉降速度和重力沉降速度是恒定的；
②离心沉降速度和重力沉降速度不是恒定的；
③离心沉降速度不是恒定值，而重力沉降速度是恒定的；
④离心沉降速度是恒定值，而重力沉降速度不是恒定的
二、填空
q
①
② ③
④
1. 固体颗粒在空气中自由沉降, 颗粒受重力、浮力、阻力等几种力的作用。其沉降速度公式为。
2. 降尘室为气固或液固两相分离设备，它们的生产能力与该设备的长度和宽度有关，与高度无关。
3. 工业上常用的过滤介质有织物介质、堆积介质和多孔性固体介质
4. 常用的过滤设备有板框压滤机、叶滤机和回转过滤机等。
5. 间歇式过滤机一个完整的操作周期中所包括的时间有过滤时间，洗涤时间，组装、卸渣及清洗滤布等的辅助时间。
6.根据滤液流出的方式，过滤分为明流、暗流
7.板框过滤机的洗涤方式有置换式和横穿洗涤法
8. BAY10-402-25中B表示板框过滤机，A表示暗流，Y表示液压压紧方式，10表示过滤面积10m2, 402表示滤框的内边长为402mm，25表示滤框的厚度为25mm
9. 流体通过颗粒层的流动多呈层流状态, 故单位体积床层所具有的表面积对流动阻力起决定作用。
10. 过滤分深层过滤和滤饼过滤两种方式。
11对板框式过滤机，洗涤面积A w和过滤面积A的定量关系为A w=A/2。洗水走过的距离L w 和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为L w=2L，洗涤速率（dV/dτ）w和终了时的过滤速率（dV/dτ）E的定量关系为（dV/dτ）w=（dV/dτ）E/4。
三、简述题
1. 什么是过滤？
2. 什么是沉降？
第5章传热
一、选择题
1. 下列关于传热与温度的讨论中正确的是③。
①绝热物系温度不发生变化；②恒温物体与外界( 环境) 无热能交换；
③温度变化物体的焓值一定改变；④物体的焓值改变, 其温度一定发生了变化
2. 下列关于温度梯度的论断中错误的是④。
①温度梯度决定于温度场中的温度分布
②温度场中存在温度梯度就一定存在热量的传递
③热量传递会引起温度梯度的变化
④热量是沿温度梯度的方向传递的
3. 气体的导热系数值随温度的变化趋势为①。
① T 升高, λ增大；② T 升高, λ减小；
③ T 升高, λ可能增大或减小；④ T 变化, λ不变
4. 空气、水、金属固体的导热系数分别为λ1、λ2、λ3, 其大小顺序②。
①λ1>λ2>λ3；②λ1<λ2<λ3；
③λ2>λ3>λ1；④λ2<λ3<λ1
5. 水银、水、软木的导热系数分别为λ1、λ2、λ3其大小顺序为①。
①λl〉λ2〉λ3；②λl〈λ2<λ3；
③λ1>λ3>λ2；④λ3>λ1>λ2
6. 多层平壁定态热传导时，各层的温度降与各相应层的热阻①
①成正比；②成反比；③没关系；④不确定
7. 对由三层平壁组成的多层平壁稳定热传导而言, 若三层的传热推动力Δt1>Δt2>Δt3, 则
三层平壁的传热阻力R1、R2、R3之间的关系为①
① Rl>R2>R3；② Rl
8 双层平壁稳定热传导, 壁厚相同, 各层的导热系数分别为λ1和λ2, 其对应的温度差为Δt1 和Δt2,若Δt1>Δt2, 则λ1和λ 2的关系为:①
①λ1<λ2；②λ1>λ2；③λ1=λ2；④无法确定。
9. 由厚度都相同的平壁组成的三层平壁而言, 若λ1>λ2>λ3, 则热阻R1 、R2 、R3 之间
的关系为②
① Rl>R2>R3；② R1
10 对于三层圆筒壁的稳定热传导而言, 若Q1、Q2、Q3为从内向外各层的导热量, 则它们之
间的关系为③
① Q1>Q2>Q3；② Q3>Q2>Ql；③ Ql=Q2=Q3；④ Q1、Q2、Q3之间无法比较
11. 某燃烧炉炉壁内外表面温度分别为t1 、t2, 今在炉壁外表面加一层保温层, 炉壁内外
表面的温度变化为T1,T2。下列的判断正确的是：②
① T1= T2,TI- T2>t1-t2；② T1>T2,T1- T2>t1-t2
③ T1
12. 设水在一圆直管内呈漏流流动, 在稳定段处, 其对流传热系数为α1; 若将水的质量流量加倍, 而保持其他条件不变, 此时的对流传热系数α2与α1的关系为③
①α2=α1；②α2=2α1；③α2=20.8α1；④α2=20.4α1
13. 液体在圆形直管内作强制端流时, 其对流传热系数α与雷诺准数Re的n次方成正比, 其中n 的值为②
① 0.5；② 0.8；③ 1；④ 2
14.下列关于换热设备的热负荷及传热速率说法中错误的是④
①热负荷决定于化工工艺的热量衡算
②传热速率决定于换热设备、操作条件及换热介质
③热负荷是选择换热设备应有的生产能力的依据
④换热设备应有的生产能力由传热速率确定
15. 下列准数中反映的物体物性对对流传热影响的是③
① Nu；② Re；③ Pr；④Gr
16. 间壁二侧流体的传热过程α1、α2值相差较大(α1<<α2),K值总是接近①那侧的。
①α1；②α2；③难以确定；
17. 下列准数中反映流动状态和揣流程度对对流传热影响的是②
① Nu、② Re、③ Pr、④Gr
18. 下列关于流体在换热器中走管程或走壳程的安排中不一定妥当的①
①流量较小的流体宜安排走壳程；②饱和蒸气宜安排走壳程；
③腐蚀性流体及易结垢的流体宜安排走管程；
④压强高的流体宜安排走管程；
19. 对由外管直径d1, 内管直径为d2组成的套管而言, 其传热当量直径为①
①(d12-d22)/d2；②(d12-d22)/d1；③(d12-d22)/2；④(d12-d22)/（d1＋d2）
20. 对由外管直径为d1, 内管直径为d2组成的套管而言, 按润湿周边计算而得的当量直径为③
①(d1+d2)/2；②d1+d2；③d1-d2；④d2-d1
21. 换热器中任一截面上的对流传热速率=系数×推动力, 其中推动力是指④
①两流体温差度(T-t) ；②冷流体进、出口温度差(t2-tl)
③热流体进、出口温度差(T2-T1)；④液体温度和管壁温度差(T-Tw)或(tw-t)
22. 工业上列管式换热器用于:I、水一水换热;II、气一水换热; III、饱和蒸气一水换热三种
情况。有关总传热系数K 正确的是 ③ 。
① I 最大 ,II 其次；②II 最大 ,III 其次
③ III 最大 ,I 其次；④I 最大 ,III 其次
23. 对列管式换热器, 当管束和壳体温差超过 ② 时，应采取适当的温差补偿措施。
① 60 ℃；② 50 ℃；③ 40 ℃；④ 30 ℃
24. 冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的给热系数为α1=100 W/(m 2.K)，热流体一侧的给
热系数为α2=1000 W/(m 2.K)，总传热系数K 接近哪一侧的给热系数α，要提高K ，应着
重提高哪一侧的给热系数α：③ 。
① 接近α1，提高α2；②接近α2，提高α1；③接近α1，提高α1；④接近α2，提高α2。
25. 一定流量的液体在一25 2.5mm mm Φ?的直管内做湍流流动，其给热系数αi =1000
W/(m 2.K)，如流量和物性都不变，改用一192mm mm Φ?的直管，则其将变为④
W/(m 2.K)。
①1259； ②1496； ③1585； ④1678。
二、填空
1. 间壁式换热器的传热过程是 对流 、 传导 、 对流 。
2. 金属的导热系数λ大约为 几十
kcal/(m·h·℃ ), 液体的λ大约为10-1 kcal/(m·h·℃ ),气体的
λ大约为 10-2kcal/(m·h·℃ )
3. 平壁稳定热传导过程, 通过三层厚度相同的材料, 每层间温度变化Δt1>Δt2>Δt3, 则λ1，
λ2，λ3的大小顺序为λ1<λ2<λ3, 每层热阻的大小顺序为 R1>R2>R3 。
4. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A 和B, ΔtA>ΔtB, 则A 层导热系数 < B 层导
热系数, 将 A 层材料放在里层时保温效果较好
5. 下面各组传热系数α的数值大小(饱和蒸气的压力相同)为:
(1) α空气 < α水 (2) α水蒸气冷凝 > α水加热或冷却
(3) α弯管 > α直管
6. 套管换热器的总传热速率方程的表达式为 ; 以外表面积为基准的总传系
数 Ko 的计算式为 (忽略垢层热阻) 。
7. 写出两种带有热补偿的列管式换热器的名称 U 型管式 、 浮头式 ，带补偿圈的固定管
板式（任意2种）。
④换封头
8. 多程列管式热交换器的壳程中常装有一定数目与管束相垂直的折流挡板 (简称挡板), 其
目的是 提高对流传热系数
9. 有相变时的对流传热系数比无相变时 大 ，黏度μ值大，对流给热系数 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
10. 当设计一台用饱和蒸气加热空气的列管式换热器时 空气 宜在管内流动。
11. 列管式换热器中, 用饱和水蒸气加热空气, 则传热管的壁温接近饱和水蒸气的温度，总
传热系数K 的值接近空气传热膜系数
13. 固定管板式列管换热器中, 压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 管程。
14．根据冷、热两流体的接触方式的不同, 换热器分为直接混合式、蓄热式、间壁式等类型。
15． 热量传递的基本方式为热传导 ( 简称导热 )、对流传热、热辐射等。
16 间壁式换热器的类型有 ①夹套式②喷淋式蛇管换热器③套管式④列管式⑤沉浸
式蛇管换热器等
17. 根据所采取的温差补偿措施的不同, 列管式换热器包括固定管板式、浮头式、U 型管式、具有补偿圈的固定管板式等类型
18在通常情况下的同类换热器中，设空气的自然对流的给热系数为α1，空气的强制对流给
热系数为α2，水的强制对流给热系数为α3，蒸汽冷凝的强制对流给热系数为α4，则从大到小的顺序为 α4>α3>α2>α1 。对于某些热敏性物料的加热而言，为避免出口温度过高而影
响产品质量，冷热流体宜采用 并流操作（逆流、并流、错流、湍流）。
19对于固定管板式换热器，下列换热介质通常走管程的有A 、C 、D ，走壳程的有B 、E 、F 。
A 高压流体；
B 蒸汽；
C 易结垢的流体；
D 腐蚀性流体；
E 黏度大的流体；
F 被冷却的流
体。
20两流体通过间壁换热，冷流体从20℃升至50℃，热流体从100℃降到70℃则并流时的
m t ?= 43.28 ℃，逆流时的m t ?=50 ℃。
21在套管式换热器中，热流体进出口温度分别为100℃和60℃，冷流体进口温度为30℃，且
已知冷热流体的热容流量m s c p 相等，则m t ?= 30 ℃。
①30； ②40； ③50； ④70。
22套管式换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽，使管内的空气温度升高，保持空气的压
强不变，流量增大，其他条件不变，则传热速率Q 变大，传热系数K 变大，空气出口温度
t 2变小，对数平均温差m t ?变大。
23有一并流操作的换热器，已知冷流体进出口温度分别为20℃和50℃，热流体进出口温度
t 为30.8 ℃。
分别为90℃和60℃，则其平均传热温差
m
某一热流体流经一段直管后，再流入同一管径的弯管段，则弯管的传热系数比直管段的大。
三、简答题：
1．热水瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？（从传热的角度简析理由）（1）热水瓶胆设计成玻璃夹层结构，夹层内空气被抽出，接近真空，可防止对流热损失；（2）瓶胆夹层内表面均镀有银、铝等低黑度涂层，减低了辐射散热量（3）使用中，瓶盖选用导热系数小的软木塞，而且灌水时还要在瓶口处留一段空气柱，因为空气的导热系数远小于水，从而有效的降低了瓶口处的热损失。
2. 提高给热系数的措施有哪些？
（1）提高流速，增加管程数提高管内流速，增加折流板数提高壳程流速，但此方法是以增大泵耗为代价的。
（2）改变流动状态：增加折流板，加强壳程的湍动程度，管内表面加工螺纹槽，管内安装插入物如麻花纽带等。
（3）有相变的沸腾和冷凝传热的强化：液体沸腾保持核状沸腾，制造人工表面，增加汽化核心数，冷凝保持滴状冷凝，排除不凝气体，保持气液流向一致，合理布置冷凝面，利用表面张力（沟槽、金属丝）
（4）引入机械振动：传热面振动或流体振动，目的是加强层流底层的湍动
3. 传热基本方程中，推导得出对数平均推动力的前提条件是什么？
假设的前提条件：（1）定态换热操作，或略热损失；（2）传热系数K在整个传热面上保持不变；（3）忽略冷、热流体的比热容随温度的变化。
4. 室内暖气片为什么只把外表面制成翅片状？
室内暖气片内部的热流体和片外的冷流体（空气）之间的热传递为对流-导热-对流的过程，因为暖气片外壁与空气的给热系数远小于片内一侧水或水蒸气与内壁的给热系数，即片外一侧的给热热阻为控制热阻，要提高传热速率，改变片外的给热系数更重要，暖气的外表面制成翅片状后，加剧了空气的湍动程度，破坏了层流底层，使总传热系数增大。
5. 气温下降，应添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好还是外面好，为什么？
因为保暖性好的衣服导热系数小，热阻大，热损失小，所以把保暖性好的衣服穿在外面好
6.简述换热器的强化途径（P207）
从传热速率方程Q=KA m t ?，因此强化传热，有三个途径：
（1）传热系数K ：与两流体的给热系数、污垢热阻、和管壁热阻有关。
222121112
111s s m d d d b R R K d d d αλα=++++ 原则上减少上式中任意一项分热阻，都能提高K 值，但当分热阻的相互差别较大时，总热
阻主要有其中较大的热阻控制，增加K 值，应设法减小对K 值影响较大的项，如污垢热阻
较大时，应主要考虑如何防止或延缓垢层形成或垢层清洗，当a1和a2相近时，同时提高两
流体的给热系数，当差别较大时，设法增加较小的a 才能有效提高K 值，加大流速，增加
湍动程度，以减少层流底层的厚度，可以有效的提高无相变的流体的给热系数，从而达到提
高K 值的目的，如增加列管式换热器的管程数和折流板的数目，管内装入强化添加物等
（2）平均温差：其大小由冷热流体的温度决定，一般的，已为生产条件所决定，从节能的
角度，应尽量在低温差条件下传热，当两边流体为变温传热时，尽可能考虑从结构上采用逆
流或接近逆流的情况，以得到较大平均温差
（3）单位体积内的传热面积：可以从改进传热面的结构着手，如翅片式换热器，在换热器
内外表面带有各种形状的翅片，或以各种波纹管代替光管，不仅增加了传热面积，同时增大
了湍动程度。特别是对于传热系数小的一侧采用翅片对提高传热系数更有效。
7. 提高传热系数K 的措施有哪些？
传热系数K ：与两流体的给热系数、污垢热阻、和管壁热阻有关。
222121112
111s s m d d d b R R K d d d αλα=++++ 原则上减少上式中任意一项分热阻，都能提高K 值，但当分热阻的相互差别较大时，
总热阻主要有其中较大的热阻控制，增加K 值，应设法减小对K 值影响较大的项，如污垢
热阻较大时，应主要考虑如何防止或延缓垢层形成或垢层清洗，当a 1和a 2相近时，同时提
高两流体的给热系数，当差别较大时，设法增加较小的a 才能有效提高K 值，加大流速，
增加湍动程度，以减少层流底层的厚度，可以有效的提高无相变的流体的给热系数，从而达
到提高K 值的目的，如增加列管式换热器的管程数和折流板的数目，管内装入强化添加物
等.
第7章 蒸发
一、选择题
1. 提高蒸发装置的真空度, 一定能取得的效果为①
①将增大加热器的传热温差；②将增大冷凝器的传热温差
③将提高加热器的总传热系数；④会降低二次蒸气流动的阻力损失
2. 采用多效蒸发的目的在于③
①提高完成液的浓度；②提高蒸发器的生产能力
③提高生蒸气的利用率（节省生蒸汽的用量，节能）；④提高完成液的产量
3. 下列关于并流加料多效蒸发装置的各效总传热系数(K1 ,K2，K3… ) 以及各效蒸发量(W1, W2，W3 … ) 相对大小的判断中正确的是①
①K1> K2> K3……, W1 ③K1> K2> K3……, W1>W2>W3……；④K1< K2 4. 在常压单效蒸发器中蒸发某种盐溶液。已测知该盐溶液在常压下因蒸气压降低引起的沸点升高为12 ℃ , 液柱静压引起的平均沸点升高为4 ℃ , 请据下表选定该蒸发操作至少得用③表压的生蒸气 ①2.5；②2；③1.5；④1 5. 有一四效蒸发装置, 冷料液从第三效加入, 继而经第四效, 第二效后再经第一效蒸发得完成液, 可断定自蒸发现象将在出现④ ①第一效；②第二效；③第三效；④第四效 6. 有一套平流加料蒸发装置, 一共三效, 各效蒸发器的形式及传热面均相同。现以W1 、W2 、W3 分别表示第一、二、三效在相同时间内蒸发出的水分量, 它们的大小顺序为① ①W1>W2>W3；②W2>W1>W3；③W3>W2>W1；④W1=W2=W3 7.导出蒸发器的简化热量衡算式时，所做的基本假定是：③。 ①沸点进料；②溶液的热焓和比热容取溶质和溶剂的质量平均值； ③忽略溶解热和稀释热；④无热损失。 二填空题 1、将一流量10000kg/h，含量为68%（质量，下同）的硝酸铵水溶液浓缩至90%，则水分蒸发量为___________kg/h。 2蒸发过程的实质是热量传递 3大多数工业蒸发所处理的是水溶液, 热源是加热蒸汽（生蒸汽），产生的仍是水蒸气（二次蒸汽）两者的区别是温位（或压强，或压力）不同 4D/W为单位蒸汽的消耗量，用以表示蒸汽利用的经济程度。 5一般定义单位传热面的水份蒸发量为蒸发器的生产强度 6多效蒸发可以节省生蒸汽的用量，但是以增加设备投资和降低蒸发器的生产强度为代价。7多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液沸点较前一效低，已使前一效引出的二次蒸汽可以作为后一效的加热用蒸汽。 8单效蒸发操作中，二次蒸汽的温度低于生蒸汽温度，这是由于传热推动力和温度损失（溶液沸点升高）造成的。 三、简答题 1 为什么多效蒸发的效数不能无限增多（效数的限制）？ 1）技术上的限制（锅炉和真空系统限定） 提高生蒸汽的温度受到锅炉的压力升高的限制 降低末效蒸发器二次蒸汽的出口温度受到真空系统的限制。 同时真空泵真空度高，二次蒸汽温度低，引起完成液的黏度升高，α下降，K下降，不利传热总温差。 效数增加，温度差损失的增加，总的有效温差减小，设备生产强度降低，在技术上每效蒸发器的有效温差不应小于7～10℃，因而效数有一限制，否则蒸发不能操作下去。 2）经济上的限制 随着效数的增加，虽然D/W在不断降低，但这种降低不与效数成正比，而在逐渐减少，将单效增为多效时，设备费用成倍增加，所以当增加的设备费已大于减少的加热蒸汽费用时，就再无必要增加效数。 2 比较单效蒸发和3效蒸发的生产能力和生产强度（设单效蒸发器和3效蒸发时的每个蒸发器传热系数相同，传热面积相等） 3．为提高生蒸气的利用率, 可供采取的措施有哪些？ ①多效蒸发（2分）；②额外蒸气的引出（1分）；③二次蒸气的再压缩,再送入蒸发器加热室（1分）；④蒸发器加热蒸气所产生的冷凝水热量的利用（1分）。 第9章吸收练习题 一、选择题 1吸收的依据是① ①气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异 ②液体均相混合物中各组分挥发能力的差异 ③液体均相混合物中各组分结晶能力不同 ④液体均相混合物中各组分沸点不同 2. 一个完整的工业吸收流程应包括③ ①吸收部分；②脱吸部分；③吸收和脱吸部分；④难以说明 3. 吸收操作的作用是分离① ①气体混合物；②液体均相混合物；③互不相溶的液体混合物；④气一液混合物 4. 由二氧化碳、空气、水构成的气液平衡体系, 若总压及温度选定, 那么当空气被视为不溶于水的惰性组分时,该体系的自由度数是③ ① 3；② 2；③ 1；④ 0 5. 已知二氧化硫SO2水溶液在三种温度t1、t2 、t3下的亨利系数分别为E1=3.6×102Pa、 E2=1.1×103Pa 、E3=6.7×102Pa，则① ① tl < t2；② t3 > t2；③ t3 < t1；④ tl > t2 6. 吸收过程的推动力为④ ①浓度差；②温度差；③压力差；④实际浓度与平衡浓度差 7.对某一气液平衡物系, 在总压一定时, 若温度升高, 则其亨利系数E将：② ①减小；②增加；③不变；④不确定 8. 根据双膜理论, 当被吸收组分在液体中溶解度很小时, 以液相浓度表示的传质总系数K L ② ①大于液相传质分系数K L；②近似等于液相传质分系数k L ③大于气相传质分系数K G；④近似等于气相传质分系数K G 9. 低浓度液膜控制系统的逆流吸收, 在塔操作中若其他操作条件不变, 而入口气量有所增 加,液相总传质单元数N OL③ , 气相总传质单元高度H OG①,操作线斜率② ①增加；②减少③基本不变④不变 10.吸收塔的操作线是直线, 主要基于④ ①物理吸收②化学吸收③高浓度物理吸收④低浓度物理吸收 11.吸收操作中,下列各项数值的变化不影响吸收传质系数的是① ①传质单元数的改变②传质单元高度的改变③吸收塔结构尺寸的改变 ④吸收塔填料类型及尺寸的改变 12 吸收过程所发生的是被吸收组分的①。 ①单向扩散；②等分子相互扩散；③主体流动；④分子扩散 二、填空 1.亨利定律的表达式为; 它适用于稀溶液 2.气体的溶解度一般随温度的升高而降低 3.吸收操作中，压力升高和温度降低都可提高气体在液体中的溶解度，有利于吸收操作。 4.对于脱吸过程而言，压力降低和温度升高都有利于过程的进行。 5.以分压差为推动力的总传质速率方程可表示为N A=K G(p-p*), N A的单位为kmol/(m2.s),由此式可推知气相体积总传质系数K G .α的单位是: , 其中α代表单位体积填料层中传质面积。 6. 若K G、k G、k L分别为气相总传质系数、气膜吸收系数和液膜吸收系数,在浓度范围内符合亨利定律，H为溶解度系数, 则它们之间的关系式为： 7.吸收总传质系数与分系数间的关系可表示为:1/K L= H/k G +1/k L，若K L近似等于k L, 则该吸收过程为液膜控制。 8. 吸收操作中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数减小，传质推动力增大 9. 假设气液界面没有传质阻力，故p i与c i的关系为呈平衡，如果液膜传质阻力远小于气膜的，则K G与k G的关系为相等。在填料塔中，气速越大，K G越大，扩散系数D越大，K G越大。 10.(1)在实验室用水吸收空气中的CO2基本属于液膜控制,其气膜中的浓度梯度小于液膜中的浓度梯度。气膜阻力小于液膜阻力。 (2) 吸收塔操作时, 若脱吸因数S(mG/L)增加, 而气液进料组成不变, 则溶质回收率将减少(增加,减少,不变,不定)。 11. 在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时, 减少吸收剂用量, 则传质推动力 将减小, 操作线将靠近平衡线, 设备费用将增加，日常运作费用降低 12. 吸收操作中，若S=mG/L为脱吸因数，(yb-mx a)/(ya-mx a)表示吸收程度,N OG为气相总传质单元数 1)若吸收程度相同，S减小（吸收因数A提高），则：N OG（减小），填料层高度h0(降 低)。说明S减小或A增大，利于吸收。 2)S相等时，吸收程度提高，则：N OG提高，从而填料层高度h0加大，设备投资加大。 3)N OG相同时，若S减小，A增大，则：吸收程度提高，说明L增大吸收分离的效果提高13. 低浓度液膜控制系统的逆流吸收, 在塔操作中若其他操作条件不变, 而入口气量有所增加,液相总传质单元数N OL基本不变, 气相总传质单元高度H OG增加，操作线斜率减少14正常操作的逆流吸收塔，因故吸收剂入塔量减少，一致使液气比小于原最小液气比，将会发生③时，应采取适当的温差补偿措施。 ①出塔液x1增大，回收率 增大；②出塔气y2增大，出塔液x1不变； ③出塔气y2增大，出塔液x1增大；④在塔的下部发生解吸现象。 15完成一分离任务需要的填料层高度为8m，所用填料的等板高度为0.5米，如改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数（包括塔釜）为16 。 16吸收操作中，如温度升高则亨利系数E增大，相平衡常数m增大，溶解度系数H减小。温度不变，压力增大可使相平衡常数m 减小，传质推动力增大（增加；减少；基本不变；不变） 17对逆流吸收系统，若吸收因数S=1，则气相总传质单元数N OG将等于理论板数N T，如吸收因数S>1，则N OG将小于N T（等于，大于，小于，不确定） 18低浓度逆流吸收操作中，若其他条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度HOG 将增加，气相总传质单元数NOG将减小，出塔气相组成将增加，出塔液相组成将增加，溶质回收率将减小（增加，减小，基本不变，不确定）。 19吸收塔底部的排液管成U形，目的是起液封作用，以防止气体倒灌。 三、简答题： 1. 评价吸收溶剂的指标有哪些？ 对混合气中被分离组分有较大溶解度, 而对其他组分的溶解度要小（1分）；混合气中被分离组分在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感（1分）；溶剂的蒸气压、黏度要低（1分）；化学稳定性要好（1分）, 此外还要满足价廉易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件（1分） 2.吸收双膜模型的基本要点： ①气液相间有一稳定的界面，界面两侧分别存在着一层停滞的气膜和液膜，溶质组分只能以分子扩散方式通过此二层膜 ②每一相的传质阻力都集中在这层假想的膜内，膜外的气液两相湍流区的阻力相形之下可以忽略，用于克服阻力的浓度差（传质推动力）也只是存在于停滞的膜内。 ③相界面阻力可以忽略，即气液两相在界面处达成平衡，p i=f(c i) 3. 吸收操作时溶质从气相转入液相的过程主要有下列中的①②③步骤组成。 ①溶质从气相主体传递到两相界面 ②在界面上溶质由气相转入液相, 即在界面上的溶解过程 ③溶质从界面传递到液相主体 4 传质单元高度是填料塔的重要参数, 与传质系数可以互算，和传质系数相比，使用传质单元高度比较方便，为什么？ ①传质单元高度更直观，单位是米，易于建立数量的概念 ②传质单元高度变化范围小于传质系数，一般为0.15-1.5m，受气液流率变化影响小。 5. 欲提高填料吸收塔的回收率，你认为可以从哪些方面入手？ （1）降低操作温度或提高压力，可使吸收速率提高，回收率提高； （2）在保证不发生液泛的前提下，适当增大气速； （3）适当增加吸收剂用量，可使回收率提高（但操作费用增大，吸收液浓度降低） （4）喷淋液体应均匀，并保证填料的充分润湿； （5）可适当增加填料层高度。 6. 吸收剂的进塔条件有哪三个要素？操作中调节这三个要素，分别对吸收结果有什麽影响？ 吸收剂的进塔条件包括：流率L，温度t2，含量x2三个要素， 增大吸收剂用量：操作线斜率增大，出口气体含量下降； 降低吸收剂温度，气体溶解度增大，m减小，平衡线下移，平均推动力增大； 吸收剂入口含量下降，液相入口处推动力增大，全塔的平均推动力增大。 第10章蒸馏 一、选择题 1. 精馏操作的作用是分离②。 ①气体混合物；②液体均相混合物；③固体混合物；④互不溶液体混合物 2. 精馏分离的依据为①。 ①利用混合液中各组分挥发度不同；②利用混合气中各组分在某种溶剂中溶解度的差异； ③利用混合液在第三种组分中互溶度的不同；④无法说明 3.精馏塔设计时, 若F、x F、x D、x w、V为定值时(其中F为进料量, x F为进料组成, x D为馏出液组成,x w为釜残液组成,V为精馏段上升蒸气流量),将进料热状态参数q=1改为q>1,则所需要理论板数② ①增加；②减少；③不变；④无穷大 5.甲说:若增加精馏塔的进料量就必须增加塔径。乙说: 增大精馏塔的塔径就可以减少精馏塔板。丙说: 若想提高塔底产品的纯度应增加塔板。甲、乙、丙三种说法中正确的是④ ①甲、乙对；②乙、丙对；③甲、丙对；④丙对 6. 某连续精馏塔，原料量为F、组成为x F, 馏出液流量为D、组成为x D。现F不变而x F减小，欲保持x D和x W不变, 则D将② ①增加；②减少；③不变；④不确定 7. 下列说法中比较概括而确切地说明了液体的精馏过程的是② ①精馏过程中溶液在交替地进行汽化与冷凝 ②精馏过程中溶液的部分汽化与蒸气的部分冷凝伴随进行 ③精馏过程中液气两相在进行传质；④精馏过程中蒸发与回流联合进行 8. 精馏理论中,"理论板"概念提出的充分而必要的前提是③ ①塔板无泄漏；②板效率为100% ；③离开塔板的气液相达到平衡；④板上传质推动力最大 9. 下面有关理论板概念中不正确的是①。 ①理论板也是实际塔板 ②理论板是理想化的塔板, 即不论进入该板的气、液相组成如何,而离开该板的气、液相 在传质、传热两方面都达到平衡, 或者说离开该板的气、液两相组成平衡, 温度相同 ③在精馏计算中, 一般首先求得理论板数, 再用塔效率予以修正, 即可得实际板数 ④理论板是一个气、液两相都充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板 10. 有关恒摩尔流的假定说法中正确的是③ ①在精馏塔内, 各板上下降液体的摩尔量相等 ②在精馏塔内, 各板上上升蒸气的摩尔量相等 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对 流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这一现象说明了什 么？这一高度的物理意义是什么？ 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度？为什么？ 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观 察其的液位高度H / 并回答以下问题： （1） 各H / 值的物理意义是什么？ 答：当测压管小孔转到正对流向时H / 值指该测压点的冲压头H / 冲；当测压管小孔转到垂直流向时H / 值指该测压点的静压头H / 静；两者之间的差值为动压头H / 动=H / 冲-H / 静。 （2） 对同一测压点比较H 与H / 各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H / 值均大于下游相邻测压点H / 值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H / 差值越大？ （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可 以看出2 2 u d l H f ? ?=λ与管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u = 22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和 全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???=ππd Vs u c 半 （m/s ） C 点全开时的流速： 393.0012.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 全 （m/s ） 实验二：雷诺实验 1. 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象，列举层流和湍流临界雷诺准数的计算过程，并提供数据完整的原始数据表。 答：根据观察流态，层流临界状态时流量为90（ l/h ） 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（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。 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 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? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力 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： CHAPTER1流体流动 一、概念题 1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）； 3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变） 答：1）小于，根据静力学方程可知。 2）等于 · 3）变大，变大，不变 2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h _____m ，=3h m 。 答案：m h 3.12=，m h 5.13= g u h g u h 222 2 2211+ =+ 122d d =， 2)2 1 ()( 12122112u u d d u u === 421 22u u =∴，m g u g u 2.024122122== m h 3.12=∴ 、 m g u h h 5.122 2 23=+= 3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。 21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D < 答：C 据伯努利方程 2 212 2 2 p u gz p u gz B B A A ++ =++ ρρρρ ) (2 )(2221A B A B u u z z g p p -+ -+=ρ ρ , ) (2 5.02 221A B u u g p p -+ -=ρ ρ ,A B u u <,g p p ρ5.021-<∴ 4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。 ·流体 流动部分 1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图 解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 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？ 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℃， 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E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B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 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4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍 一、填空题 1、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汽分压）；干燥过程是（热量传递和质量传递）相结合的过程。 2、在实际的干燥操作中，常用（干湿球温度计）来测量空气的温度。 3、恒定得干燥条件是指（温度）、（湿度）、（流速）均不变的干燥过程。 4、在一定得温度和总压强下，以湿空气作干燥介质，当所用湿空气的相对湿度 较大时，则湿物料得平衡水分相应（增大），自由水分相应（减少）。 5、恒速干燥阶段又称（表面汽化）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（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，影响该阶段干燥速率的主要因素是（物料结构、尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度等）。 6、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）。 7、可用来判断湿空气的干燥能力的大小的性质是相对湿度。 8、湿空气在预热过程中，湿度 不变 温度 增加 。 9、干燥进行的必要条件是 干燥介质是不饱和的热空气 。 10、干燥过程所消耗的热量用于 加热空气 ， 加热湿物料 、 气化水分 、 补偿热损失 。 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（C ）。 A ．p H , B.d t H , C.t H , D.as t I , 2、在恒定条件下将含水量为（干基,下同）的湿物料进行干燥。当干燥至含水量为时干燥速率下降，再继续干燥至恒重，测得此时含水量为，则物料的临界含水量为（A ），平衡水分为（C ）。 3、已知物料的临界含水量为（干基,下同），先将该物料从初始含水量干燥降至，则干燥终了时物料表面温度θ为（A ）。 A. w t ?θ B. w t =θ C. d t =θ D. t =θ 4、利用空气作干燥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（ B ）。 A.提高干燥介质的温度 B.增大干燥面积、减薄物料厚度 一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7．什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为____密度___，它与__比容_____互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为__流体的压强__________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____，其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是__连续流动的_______的。5．产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______；而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头；动压头；静压头以及弥补损失能量______________________________。 化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平 衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa 下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？ 答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机 （2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 答：离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 （3）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？ 答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受 外网特性曲线影响造成的 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？ 答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？ 答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。 答：答：壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。 《化工原理》复习材料 0绪论 0.1单元操作所说的“三传”是指__动量传递___、___热量传递__和___质量传递__。 0.2任何一种单位制都是由__基本单位__和__导出单位__构成的。 0.3重力单位制的基本单位是__长度__、__时间__和__力__。 0.4绝对单位制的基本单位是__长度__、__时间__和__质量__。 第一章 流体流动 一、填空题 1.1.流体静力学方程式仅适用于__连通着__的，__同一种连续__的，不可__压缩__静止流体。 1.2圆形直管内，流体体积流量一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的___16___倍；高度湍流时h f 是原值的___32___倍（忽略d ε变化的影响）。 1.3流量V q 增加一倍，孔板流量计的孔口速度为原来的____2__倍，转子流量计的阻力损失为原来的____1__倍，孔板流量计的阻力损失为原来的__4__倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的____2__倍。 1.4流体在圆形管道中做层流流动，如果只将流速提高一倍，则阻力损失为原来的___2___倍，如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的_0.25__倍。 1.5处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是__静止的___、_连通着的__、__同一种连续的液体__。流体流动时，要测取管截面上的流速分布，应选用___皮托管______流量计测量。 1.6如果流体为理想流体且无外加功的情况下，单位质量流体的机械能衡算式为 __常数=++ρp u gz 22_；单位重量流体的机械能衡算式为_常数=++g p g u z ρ22_；单位体积流体的机械能衡算式为___常数=++p u gz 22 ρρ_。 化工原理思考题答案集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 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 ∝u 2 ，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： 10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab 及cd 两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小 11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？ 答：孔板前后压力差Δp=p 1-p 2，流量越大，压差越大，转子流量计属于 截面式流量计，恒压差，压差不变。 12、区分留心泵的气缚与气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念 答：气缚：离心泵启动前未充液，泵壳内存有空气，由于空气密度远小于液体的密度，产生离心力很小，因而叶轮叶心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时启动离心泵也不能输送液体。 气蚀：贮槽液面一定，离心泵安装位置离液面越高，贮槽液面与泵入口处的压差越大，当安装高度达到一定值时，泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体在该处形成气泡，进入叶轮真空高压区后气 实验1单项流动阻力测定 （1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？ 答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 （2）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？ 答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。 （3）流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？ 答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程： Z l P l ? :?g =Z2 P2；g,当P l = P2 时，Z I = Z2 （4 ）怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 （5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？ 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。 （6）你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换 成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测 大流量下的压强差。 （7 ）读转子流量计时应注意什么？为什么？ 答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误^^。 （8）两个转子能同时开启吗？为什么？ 答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 （9 ）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。 （10）使用直流数字电压表时应注意些什么？ 答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。 （11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0,磨擦阻力F=0,没有能量消耗，当然不存在压强差。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u；/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T Z1=Z2 （水平管）P1 = P2 （12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？ 答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵 流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损 坏。 （13）本实验用水为工作介质做出的入一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？化工原理实验思考题答案
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