化工原理课堂练习题
概念题：
1. 在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上，应该将 .材料包在内层确保
保温效果好。
2. 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2> b3；导热系数λ1<λ2<λ3。
在稳定传热过程中，各层的热阻R1 R2 R3；
各层导热速率Q1 Q2 Q3。
3. 间壁换热器管壁温度t w接近α一侧的流体温度；总传热系数Ｋ的数值接
近一侧的α值。（忽略间壁热阻和污垢热阻）
4. 判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的。
A：通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值。
B：系统中任一点的温度维持恒定。
C：总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传热速率之和。
D：系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。
5. 如图所示为间壁式换热器中冷热流体稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是
由、 .和三个串联的热传递环节组成，由图分析可知：α1 α2，控制热阻应在侧，因此若强化该传热过程，应从侧着手。
1、答案：①导热系数小的减少热损失降低壁面温度
2、答案：①R1>R2>R3 Q1=Q2=Q3
3、答案：①大热阻大
4. 答案：①C
5、答案：①对流热传导对流α1<α2 α1 α1
? 1. 水在管内作湍流流动，若使流速提高至原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的倍。管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来
的倍。(设条件改变后，物性常数不变)
? 2. 有一套管换热器，长10m，管间用饱和蒸汽作加热剂，一定流量下且作湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加
热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度应为原
来的。
–A：2倍 B：1.74倍 C：1.15倍 D：1.14倍
? 1.74(或2 0.8)，3.48(或40.8?20.2)
?C：1.15倍
物体黑度是指在温度下，物体的与之比，在数值上它与同一温度下物体的相等。
2. 已知在温度Ｔ时耐火砖的发射能力 (辐射能力) 大于铜的发射能力，则铜的黑度为，耐火砖的黑度为。
– A：0.6 B：0.9 C：1
3. 判断下面的说法中哪一种是错误的：
–A：在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；
–B：在同一温度下，物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A和ε的物理意义相同；
–C：黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；
–D：黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
– 1. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持F，x f，回流比R 和提馏段上升蒸汽量V'不变，则此时D，x D，W。
(增加，不变，减少，无法确定)
– 2. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持F，x f，V，D不变，则此时x D，x w，R，L/V。 (增加，不变，减少)
–减少，增加，增加，无法确定
–增加，减少，不变，不变
–1、①溶液的相对挥发度(α)等于两组份，α>1则表示组分A和
B ，α=1则表示组分A和B 。
–②当塔板中时，该塔板称理论塔板。
–2、①精馏过程是利用和的原理而进行的。
–②精馏过程的回流比是指，最小回流比是指。
–3、精馏操作的依据是。实现精馏操作的必要条件包括和。
–1、① y A x B/y B x A ，能分离，不能用普通精馏的方法分离
–②离开的气相与液相达到相平衡
–2、①多次部分汽化和多次部分冷凝
–②回流和塔顶产品量之比，塔板数为无数多时的回流比的极限值
– 4. 精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是______________。
– A：液相中易挥发组分进入汽相；
–B：汽相中难挥发组分进入液相；
–C：液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；
–D：液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。
–5、精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为t1，液相泡
–点温度为t2。塔底某理论板上汽相露点温度为t3，液相泡点温度为t4。试按温度大小顺序用>、=、<符号排列如下：。
–5、t4=t3>t1=t2
–6、吉利兰(Gilliland)关联图如图示(纵轴上N及N min均
–包括塔釜)。试说明：
– (1)当(R－R min)/(R＋1)=1.0时，R= ，N= ；
– (2)当(N－N min)/(N＋1)=1.0时，R= ，N= 。
–R=无穷，N=Nmin
– R=Rmin, N=无穷
–
–7、连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方
–案时，为完成分离任务所需理论板数为N T1。若采用
–塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样
–分离任务所需理论板数为N T2。比较：
– A：N T2> N T1 B：N T2= N T1
– C：N T2< N T1 D：判断依据不足。
–8、某二元混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为
–x D，x w。如进料为x f1时，则相应的最小回流比为R m1，–若进料为x f2相应为R m2，现x f1 – A：R m1< R m2 B：R m1= R m2 – C：R m1> R m2 D：无法确定R m大小。 –7、c –8、c –、精馏的操作线是直线，主要基于如下原因： – A：理论板假定 B：理想物系 – C：塔顶泡点回流 D：恒摩尔流假定。 –10、某二元混合物，进料量为100kmol/h，x f=0.6，要 –求得到塔顶x D不小于 0.9，则塔顶最大产量为。– A：60kmol/h B：66.7kmol/h – C：90kmol/h D：不能定 –11、精馏分离 =2.5的二元理想混合液，已知回流比 –R=3，塔顶X D= 0.96，测得第三层塔板(精馏段)的 –下降液体浓度为0.4，第二层板下降液体浓度为 – 0.45，则第三层塔板的汽相单板效率E mv为。– A：22.2% B：32.68% – C：44.1% D：107.5% –9、d –10、b –11、c – –物理吸收操作和蒸馏均属于过程，物理吸收是一组分通过另一静止组分的扩散，蒸馏是两组份的扩散。 –2、含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度C为0.020kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62C(大气压)，则SO2将从 相向相转移，以气相组成表示的传质总推动力为大气压，以液相组成表 示的传质总推动力为 .kmol/m3。 –1、传质单向双向 –2、P＝0.1atm –P*＝1.62?0.02＝0.0324atm –从气相向液相转移 –?P＝0.0676atm –c*＝0.1/1.62＝0.0617 c＝0.02 –∴?c＝0.0417 kmol/m3 –3、A、总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为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。 –4、是非题：亨利定律的表达式之一为p=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气体。 –5、低浓气体吸收中，已知平衡关系y=2x，k x=0.2kmol/(m3?s)，k y=2?10-4kmol/(m3?s)，则此体系属 (A气膜；B液膜；C气、液双膜)控制总传质系数近似为K y= kmol/(m3?s)。 –A： 2 B 0.1 C： 0.2 D： 2?10-4 –3、①液膜阻力气膜阻力H/k G – 4. × –③ A、D –6、图所示为同一温度下A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是； 、①一般而言，两组分A、B的等摩尔相互扩散体现在 单元操作中，而A在B中单向扩散体现在单元操作中。（精馏、吸收） ②在传质理论中有代表性的三个模型分别为、 和。在吸收中的理论分析，当前仍采用模型作为基础。 6、C＞B＞A；减小增大 7、①精馏吸收 ②双膜溶质渗透表面更新双膜 8、①在气体吸收时，若可溶气体的浓度较大，则总体流动对传质的影响。 ②对极易溶的气体，气相一侧的介面浓度y1接近于，而液相一侧的液面浓度x1接近于。 8、①也较大 ②y* x ③溶解度大，选择性高，腐蚀性小，挥发度小 1、通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，。 –A：回收率趋向最高 B：吸收推动力趋向最大 –C：操作最为经济填料层高度趋向无穷大。 2. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数，相平衡常数m，溶解度系数H。 1 D ⒉不变；减少；不变 3.①在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将，操作线将 .平衡线，设备费用。 ②对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将，N OG将(增加，减少，不变)。 4.选择题：(按 a 增加、b减少、C不变填入括号内) 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若其他操作条件不变，而入口气体量增加，则对于气膜控制系统： 其出口气体组成y2将( )； 出口液体组成x1将( )； 溶质回收率将( )。 5. 计算吸收塔的填料层高度需要应用、、 三个方面的关系联合求解。 . ① 减少；靠近；增加 ②不变；增加 4.对气膜控制系统，因为G↑，所以H OG↑，故N OG↓； 故y a(增加)，由于操作线斜率减少，故x b将(增加)，回收率(减少)。 5.物料衡算气液平衡传质速率 计算题： 1、在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为3.6m3/h，操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相总传质单元高度为0.7m。试求： A：塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）； B：气相总传质单元数； C：总填料层高。 解：y1=15/17/(1000/22.4)=0.01977[kmolNH3/kmolB+NH3] y2=3.954×10- 4 [kmolNH3/kmolB+NH3] Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977)=0.02017[kmol NH3/kmolB] Y2=y2/(1-y2)=3.9555×10-4[kmolNH3/kmolB] V=2500/22.4 (1-0.01977)=109.4[kmolB/h] L=3.6×1000/18=200[kmolB/h] 全塔物料衡算L(X1-X2)=V(Y1-Y2) 200(X1-0)=109.4(0.02017-3.9555×10-4) 得X1=0.01072 ΔY1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01072=0.0072 ΔY2=Y2-Y1*=0.0004 ΔY m =(0.0072-0.0004)/ln(0.0072/0.0004)=0.00235 N OG=(Y1-Y2)/ΔY m =(0.02-0.0004)/0.00235=8.34 H＝N OG H OG=8.34?0.7 =5.84m 2、气体混合物中含丙酮3%（体积百分率）。要在逆流填料吸收塔内用水吸收丙酮的98%，若平衡关系为y*=1.05x，试求： ⑴用含0.01%（摩尔百分率）丙酮的水作吸收剂，且液气比为2，则所需的传质单元数应为多少？ ⑵若气液两相进料组成不变，液气比变为 1.04，当填料层无限高时，丙酮的极限回收率为多少？ 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比。 解：(1) y2=y1(1-h)=0.03(1-0.98)=0.0006 S=mV/L=1.05/2=0.525 ∴N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S] =1/(1-0.525)ln[(1-0.525)(0.03-1.05?0.0001)/(0.0006-1.05?0.0001+0.525] =7.104 (2) 填料塔无限高时：x1与y1平衡 (∵此时液气比变为1.04，m>L/V) x*1=y1/m=0.03/1.05=0.02857 作物料衡算求出y2' ：L2x1+ V1y1=L1x1+ V2y2 ∵是低浓气体吸收，可认为L、V不发生变化。 ∴(L/V)x2+y1=(L/V)x1+y2 ∴y2' =y1+(L/V)(x2-x1)=0.03 +1.04(1?10-4-0.02857)=3.9×10-4 ∴此时极限回收率为 回收率 =(y1-y2' )/y1=(0.03-3.9×10-4)/0.03=98.7% 1.萃取过程的原理是。 2.某液体组成为X A=0.6、X B=0.4试在三角相图中表示出该点的坐标位置。若在其中加入等量的S，此时座标点位置在何处(在座标图中标明)，并请写出其组成：X A= 、X B= 、X S = 。 参见附图： 1.溶解度差异。 2.X A ＝0.3，X B ＝0.2，X S ＝0.５。 3、分配系数k A<1表示: _________________。选择性系数β与精馏操作中__________________相当。在B-S部分互溶系统中，若萃取相中含溶质A=85kg，稀释剂B=15kg， 溶剂S=100kg，则萃取相中y A/y B=______________。(y A、y B均表示质量分率) 4、判断A、B、C答案，正确者在（）中打∨，错误者在（）中打×。 从A和B组分完全互溶的溶液中，用溶剂S萃取其中A组分，如果出现以下情况将不能进行萃取分离: A：S和B完全不互溶，S和A完全互溶。（） B：S和B部分互溶，A组分的分配系数k A=1。（） C：选择性系数β=1。（） 3、①萃取相中A组分浓度y A<萃余相中A组分浓度x A ②相对挥发度 ③ 5.67 ③∵y A=85/(15+85+100)=0.425 y B=15/(15+85+100)=0.075 ∴y A/y B=0.425/0.075=5.67 4、A) ( × ) B) ( × ) C) ( ∨ ) 、请将你认为最恰切答案填在内: (1) 进行萃取操作时应使: A：分配系数大于 1 B：分配系数小于 1 C：选择性系数大于 1 D：选择性系数等于 1 (2) 一般情况下，稀释剂 B组分的分配系数 k B值: A：大于 1 B：小于 1 C：等于 1 D：难以判断，都有可能 6、请将你认为最恰切答案填在内: 采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比，萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余分率: A：增大 B：减少 C：基本不变 D：增大、减少都有可能 5、(1) C (2) B 6、b 7、请将你认为最恰切答案填在 C 内: 若 B-S部分互溶物系中，临界互溶点 P不在平衡曲线(溶解度曲线)的最高点，且分配系数k A<1，则 A组分的分配曲线图形应为 8、 （1）萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于 A：溶解度曲线之上方区 B：溶解度曲线上 C：溶解度曲线之下方区 D：座标线上 （2）萃取是利用各组分间的差异来分离液体混合液的。 A：挥发度 B：离散度 C：溶解度 D：密度。 （3）用纯溶剂S对AB混合液进行单级萃取，当S用量增加时，所获得的萃取液组成将。 A：增加 B：减少 C：不变 D：不一定 （4）用纯溶剂S对AB混合液进行单级萃取，当S变为再生萃取剂S’时，所获得的萃余液组成将。 A：增加 B：减少 C：不变 D：不一定 8、C C D A ?1、对不饱和湿空气，干球温度湿球温度，露点温度湿球温度。(>,=,<)干燥操作中，干燥介质(不饱和湿空气)经预热器后湿度，温度。 ?对于为水蒸汽所饱和的空气，则其干球温度t，湿球温度t w，绝热饱和温度t as露点温度t d的关系是t t w t as t d。 ?2、对不饱和空气进行加热，使温度由t1升至t2，此时其湿球温度，相对湿度，露点，湿度。 ?在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越； ?不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越。 ? 3. 干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，则气体离开干燥器的湿度H2 越大，干燥器的热效率越。 ?1、大于，小于不变，升高 ?＝，＝，＝。 ?2、上升，下降，不变，不变大高 ? 1.当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于温度。 ? 2. 一吸湿性物料和一非吸湿性物料，具有相同的干燥面积，在相同的干燥条件下进行干燥,前者的干燥速率为ＵA,后者的干燥速率为ＵB，则在恒速干燥段ＵA Ｕ B.(>,=,<) ? 3.间歇恒定干燥时，如进入干燥器的空气中水汽分压增大，温度不变，则恒速阶段物料温度，恒速阶段干燥速率。 ?湿球 ?= ?增大减小 ?1、对不饱和湿空气，干球温度湿球温度，露点温度湿球温度。(>,=,<)干燥操作中，干燥介质(不饱和湿空气)经预热器后湿度，温度。 ?当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于温度。 ?2、对不饱和空气进行加热，使温度由t1升至t2，此时其湿球温度，相对湿度，露点，湿度。 ?在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越； ?不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越。 ?1、大于，小于不变，升高该空气的湿球温度?2、上升，下降，不变，不变大高 ?3、 ?①恒定的干燥条件是指空气的、、以及都不变。 ?②在实际的干燥操作中，常常用来测量空气的湿度。 ?③测定空气中的水汽分压的实验方法是测量。 ?3、①湿度、温度、速度与物料接触的状况 ?②干、湿球温度计 ?③露点。 ?4、 ?一吸湿性物料和一非吸湿性物料，具有相同的干燥面积，在相同的干燥条件下进行干燥,前者的干燥速率为ＵA,后者的干燥速率为ＵB,则在恒速干燥段ＵA ＵB.(>,=,<) ?干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，则气体离开干燥器的湿度H2越，干燥器的热效率越。 ?对于为水蒸汽所饱和的空气，则其干球温度t，湿球温度t w，绝热饱和温度t as露点温度t d的关系是t t w t as t d。 ?一定湿度H的气体，总压P加大时，露点温度t d。而当气体温度t升高时，则t d。 ?4、＝大高 ?＝，＝，＝。升高，不变。 ?5、 ?湿空气经预热，相对湿度φ，对易龟裂物料，常采用方法来控制进干燥器的φ值。 ?干燥操作的必要条件是干燥过程是相结合的过程。 ?温度30℃，水汽分压为2KPa的湿空气与水温为40℃的水接触，则传热方向：水空气，传质方向：水空气。(用箭头符号表示) ?已知30℃、40℃下水的饱和蒸汽压分别为4.2472和7.3766K Pa 。 ?5、下降，废气部分循环。 ?湿物料表面的水分压强大于干燥介质中的水蒸汽分压 ?传质过程与传热过程 ?→；→； ?6、 ?干燥传质速率是；干燥传热速率是。 ?已知在t=50℃、P=1a t m时空气中水蒸汽分压P w =55.3mmHg，则该空气的湿含量H= ；相对湿度φ= ；(50℃时水的饱和蒸汽压为92.51mmHg)非结合水份是。 ?U＝-GC d x/(A dθ) q＝Q/(A dθ) ?0.0488，0.598 ?主要以机械方式与物料相结合的水份。 ?7、在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000kg，经干燥后物料的含水量由40%减至5%（均为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度Ｈ1为0.009kg 水/kg绝干气，离开干燥器时湿度Ｈ2为0.039kg水/kg绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求： ?⑴水分蒸发量Ｗ（kg水/h）； ?⑵空气消耗量L（kg绝干气/h）； ?原湿空气消耗量L'（kg原空气/h）； ?⑶干燥产品量Ｇ2（kg/h）。 ?解： ?(1)水分蒸发量W ? x1＝W1/(1-W1)＝0.40/(1-0.40)＝0.667kg水/kg绝干料 ?x2＝W2/(1-W2)＝0.05/(1-0.05)＝0.053kg水/kg绝干料 ?G C＝G1(1-W1)＝1000(1-0.40)＝600kg绝干料/h ?∴W＝G c(x1-x2)＝600×(0.667-0.053)＝368.4kg水/h ?(2)L＝W/(H2-H1)＝368.4/(0.039-0.009)＝12280kg绝干气/h ?L'＝L(1+H1)＝12280(1+0.009)＝12390.5kg原空气/h ?(3)G2＝G1-W＝1000-368.4＝631.6kg/h ?8、在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃，湿含量为0.0073kg水/kg绝干气，焓为35kJ/kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109kJ/kg绝干气；空气出干燥器温度为50℃；湿含量为0.023kg 水/kg绝干气；进干燥器物料含水量为0.15kg水/kg绝干料；出干燥器物料含水量为0.01kg水/kg绝干料；干燥器生产能力为237kg/h（按干燥产品计）。试求：? 1.绝干空气的消耗量（kg绝干气/h）； ? 2.进预热器前风机的流量（m3/s）； ? 3.预热器加入热量（kW）（预热器热损失可忽略）。附湿空气比容计算公式：V=(0.772+1.244H(t+273)/273×(1.0133×105)/P。 ?解：1.求绝干空气量L ?G C＝G2(1-W2)=G2/(1+X2)=237/(1+0.01)=234.7kg绝干料/h ? W＝G C(X1-X2)＝234.7(0.15-0.01)=32.9kg/h ? L=W/(H2-H1)=32.9/(0.023-0.0073)=2096kg绝干气/h ? 2.求风机流量V ?v H=(0.772+1.244H0)(t0+273)/273=(0.772+1.244×0.0073)?288/273=0.824m3湿空气/kg绝干气 ?V＝L×v H=0.824×2096=1727m3/h ? 3.求预热器加入热量Q P ?Q P=L(I1-I0)＝2096(109-35) =155104kJ/s=43.08kW 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 ） 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 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 1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分） 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： [一]单选择题 (1) 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系 数_________。 （1）大于气相分传质系数；（2）近似等于液相分传质系数； (3）小于气相分传质系数；（4）近似等于气相分传质系数。 (2) 扩散通量式J A=-D(dC A/dZ)：可以用于多组分系统；只能用于双组分系统；只能用于稀溶液；只能用于理想气体；只能用于液相；可以同时用于液相或气相系统。 (3) 在双膜模型中，气液界面没有传质阻力的假定等同于下述论点____________。 (1)y*=y (2)x*=x (3)x i*=x i(4)y i=x i (4) 双组分气体（A，B）进行稳定分子扩散。设J A、J B及N A、N B分别表示在传质方向上某截面处溶质A、B的扩散通量与传质速率。当整个系统为单向扩散时，有 (1) |J A|>|J B|，|N A|>|N B| (2) |J A|=|J B|，|N A|=|N B| (3) |J A|=|J B|,，N A|>|N B| (4) |J A|=|J B|，|N A|>|N B|>0 (5) 逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A ＜1 且填料为无穷高时，气液两相将在————达到平衡。 （A 塔顶、B 塔底、C 塔中部） (6)通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,_______。 (A)回收率趋向最高(B)吸收推动力趋向最大 (C)操作最为经济(D)填料层高度趋向无穷大。 (7) 吸收塔设计中，最大吸收率 与_____无关。 max (A) 液气比；(B) 液体入塔浓度x2； (C) 相平衡常数m；(D) 吸收塔型式 (8) 吸收塔操作时，若解吸因数mG/L增加，而气液进口组成不变，则溶质回收率将————— （⑴增加；⑵减少；⑶不变；⑷不定），而出塔液体浓度将——————（⑴增加；⑵减少；⑶— 不变；⑷不定）。 (9) 连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理 论板数为Ｎ。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务 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℃， 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% 徐州工程学院试卷 — 学年第 学期 课程名称 化工原理 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名 一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是 D A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大 2. 判断流体流动类型的准数为___ A ____。 A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数 3. 在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 形压差计，当流体流过该管 段时，压差计读数R 值反映的是 A A A 、 B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力 C A 、B 两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是 A 。 A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是 D A Z 2-Z 1=0 B Σh f = 0 C 22 21022 u u -= D p 2-p 1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置 上宜 A A. 先除尘后升温 B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓 7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t 1=100℃, △t 2=25℃，则第一、二层 的热阻R 1、R 2的关系为_____D______。 A. 无法确定 B. R 1 = 0.25R 2 C. R 1 = R 2 D. R 1 = 4R 2 8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效 B A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。 9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y 10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条 件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分 30 15 15 40 100 得分 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 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 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, 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。 西安交通大学17年9月课程考试《化工原理与实验》作业考核试题 一、单选题（共30 道试题，共60 分。） 1. 用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（） A. 扬程 B. 升扬高度 C. 吸液高度 正确答案： 2. 同一直管分别按下列位置摆放（1）垂直（2）水平（3）倾斜，同样的流体流动状态下摩擦阻力关系是（） A. 垂直>倾斜>水平 B. 水平>倾斜>垂直 C. 倾斜>水平>垂直 D. 倾斜=水平=垂直 正确答案： 3. 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。 A. 1 B. 0.5 C. 0.25 D. 2 正确答案： 4. 萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（） A. 溶解度曲线上方区 B. 溶解度曲线下方区 C. 溶解度曲线上 D. 纵坐标线上 正确答案： 5. 离心泵性能的标定条件是（） A. 0℃,101.3kP 的空气 B. 20℃,101.3kP 的空气 C. 0℃,101.3kP 的清水 D. 20℃,101.3kP 的清水 正确答案： 6. 傅立叶定律是描述（）的基本定律。 A. 热传导 B. 热对流 C. 热辐射 D. 对流传热 正确答案： 7. 离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（） A. 增大 B. 减少 C. 不变 D. 不能确定 正确答案： 8. 卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于（）离心机。 A. 沉降式 B. 过滤式 C. 分离式 正确答案： 9. 离心泵的流量又称为（） A. 吸液能力 B. 送液能力 C. 漏液能力 D. 处理液体的能力 正确答案： 10. 流量计的工作原理主要是靠流体（） A. 流动的速度 B. 对转子的浮力 C. 流动时在转子的上下端产生了压强差。 正确答案： 11. 离心泵吸入管路底阀的作用是（） A. 阻拦液体中的固体颗粒 B. 避免出现气蚀现象 C. 维持最低的允许吸上高度 D. 防止启动前充入的液体从泵内漏出 正确答案： 12. 现采用一降尘室处理含尘气体，颗粒沉降处于滞流区，当其它条件都相同时，比较降尘室处理200℃与20℃的含尘气体的生产能力V的大小（） A. V200℃>V20℃ B. V200℃＝V20℃ C. V200℃ 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化工原理实验思考题答案
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