化工原理(天津大学) 第二版复习题

一、名词解释

1.单元操作：在各种化工生产过程中，除化学反应外的其余物理操作。

2.牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体，

3.理想流体: 粘度为零的流体。实际自然中并不存在，引入理想流体的概念，对研究实际流体起重要作用。

4.真空度：当被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，真空表的数值。

5.流体边界层：当流体流经固体壁面时，由于流体具有黏度，在垂直于流体流动的方向上流速逐渐减弱，受壁面影响而存在速度梯度的流体层。

6.边界层分离：当流体沿曲面流动或流动中遇障碍物时，不论是层流或湍流，会发生边界层脱离壁面的现象。

7.局部阻力：主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。

8.直管阻力：是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力，这种阻力的大

小与路程长度成正比，或称为沿程阻力。

9.层流流动：是流体两种基本流动形态之一，当管内流动的Re<2000时，流体质点在管内呈平行直线流动，无不规则运动和相互碰撞及混杂。

10.完全湍流区：λ-Re 曲线趋于水平线，即摩擦系数λ只与ε/d 有关，而与Re 准数无关的

一个区域，又hf 与u 2成正比，所以又称阻力平方区。

11.当量直径：非圆形管的直径用4倍的水力半径来代替，称当量直径，以de 表示，即de=4rH=4x 流通截面积/润湿周边长。

12.泵的特性曲线：泵在一定的转速下，压头、功率、效率与流量之间的关系曲线。

13.汽蚀现象：当吸上真空度达最大值（泵的入口压强等于或小于输送温度下的饱和蒸汽压）时，液体就要沸腾汽化，产生大量汽泡，汽泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向原汽泡所占空间，产生极大的冲击频率和压强，引起震动和噪音，材料表面由点蚀形成裂纹，致使叶片受到严重损伤。

14.泵的安装高度：泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离。1022110----=f g H g u g p p H ρ

15.泵的工作点：泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。

dy du μτ=()Kg J u d L h f /22λ=

16.泵的压头：也称泵的扬程，是泵给予单位重量(N)液体的有效能量，其单位为m 。 ()m H g u g p z H f +?+?+?=22

ρ

17.风压HT ：单位体积（1m3 ）的气体流过通风机所获得的机械能，其单位为Pa ( J/m3或N/ m2)，习惯上还用mmH2O 表示。

18.滤饼：在过滤操作中，被截留在过滤介质上方的由固体颗粒堆积而成的床层称为滤饼。

19.助滤剂：为了减少可压缩滤饼的流动阻力，有时将某种质地坚硬而能形成疏松饼层的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，使滤液得以流畅。这种预混或预涂的粒状物质称助滤剂。

20.床层空隙率：单位体积床层中的空隙体积，表示床层的疏密程度。

床层空隙率σ=（床层体积—颗粒体积）/床层体积

21.过滤速度：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积()s m Ad dV L p a u c /15223

θ

μεε=?-= （过滤速率：单位时间的滤液体积）。

22.自由沉降：粒子浓度较低时，颗粒间无相互干扰且不受器壁影响的沉降。

23.过滤常数：由物料特性及过滤压强差所决定的常数。

24.过滤介质：过滤介质是滤饼的支承物，它应具有足够的力学强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。

25.过滤介质当量滤饼厚度：A L e

e υν=（Ve ：过滤介质的当量滤液体积，v ：滤饼体积

与相应的滤液体积之比）。

26.临界粒径：是理论上的旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径，是判断分离效率高低的重要依据。

27.分离因数：离心力与重力（U T 2/Rg ）之比，以Kc 表示。

28.对流传热系数：()

C m W tdS dQ a ???=2/其物理意义为单位时间内，壁面与流体的 温差为1 0C (K)时，单位面积的传热量。是表明对流传热强度的一项特性值。

29.导热系数：数值等于单位温度梯度单位面积上所传导的热量，是表示物质导热能力的物性参数，单位为W/（m.0c ），其随物质的组成结构、密度、湿度、压强和温度而变化。由傅里叶定律 n

dS dQ t ??=—λ

30.黑体：能完全吸收辐射能，即吸收率A=1的物体，称为黑体或绝对黑体。

31.白体：能全部反射辐射能，即反射率R=1的物体，称为镜体或绝对白体。

32.透热体：能透过全部辐射能，即透过率D=1的物体。一般单原子气体和对称的双原子气体是为透热体。

33.灰体：凡能以相同的吸收率且部分地吸收由0到无穷所有波长范围的辐射能的物体。灰体的吸收率不随辐射线的波长而变，是不透热体。灰体是理想物体，大多数的工程材料都可视为灰体。

34.总传热系数：o

m o i i o a d bd d a d K 11++=λ单位为W/（m 2、0C ）物理意义为间壁两侧流体温度差为1 0C (K)时，单位时间内通过单位间壁面积所传递的热量。

35.

热阻：

总热阻等于两侧流体的对流传热热阻、污垢热阻及管壁热传导热阻之和。

36.黑度：灰体的辐射能力与同温度下黑体辐射能力之比（E/E b ），用ε表示。

37.牛顿冷却定律：即对流传热速率方程，表示为：()dS t t a dQ w -=。 38.斯蒂芬-波尔茨曼定律：表明黑体的辐射能力仅与热力学温度的四次方成正比。其表达式为：4

4100??? ??==T C T E o b σ（σ为黑体的辐射常数，C 0为黑体的辐射系数）。 39.膜状冷凝：若冷凝液能够湿润壁面，则在壁面上形成一层完整的液膜，称膜状冷凝。

40.克希霍夫定律：表明任何物体的辐射能力和吸收率的比值恒等于同温度下黑体的辐射能力，即仅和物体的绝热温度有关。其数学表达式为：()T ==?==f E A

E A E A E b 2211 41.普朗克定律：表示黑体的单色辐射能力 随波长和温度变化的函数关系。根据量子理论推导出其数学表达式为：35

1/1

2m W e C E C b -=T -λλλ（T 为黑体的热力学温度K ，e 自然对数的底数，C1、C2 为常数）

42.单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。

43.多效蒸发：将二次蒸汽引到另一台蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热，这种串联的蒸发操作称为多效蒸发。

44.生蒸汽：蒸发的加热蒸汽。

45.蒸发器的生产强度：指单位传热面积上单位时间内蒸发的水量，用U表示，单位为Kg/（m2.h）即U=W/S 。蒸发强度是评价蒸发器优劣的重要指标

46.单位蒸汽消耗量：蒸发1Kg水分时加热蒸汽的消耗量，单位为Kg/Kg。是衡量蒸发装置经济程度的指标

47.蒸发量：蒸发量W=F（1—X0/X1）单位Kg/h。其中F为原料液的流量Kg/h，X0为原料液的质量分数，X1为完成液的质量分数

二、填空题

1.泵的主要性能参数包括（流量）（压头）（轴功率）（效率）（转速）五个参数

2.泵按其工作原理和结构特征可分为（叶片式）（容积式）（流体作用式）

3.传热的基本方式有（传导）（对流）（热辐射）三种

4.按度量压力的基准的不同，压力有三种不同的名称，即（表压强）（绝对压强）（真空度）

5.计算局部阻力的方法有（阻力系数法）和（当量长度法）两种方法

6.管类流体流动时，在摩擦系数图的湍流区，摩擦系数λ与（管壁粗糙度）和（雷诺数）

有关

7.流体在管类作湍流流动时，从管中心到管壁的流体层可以分为（主流层）（缓冲层）

（层流内层）

8.离心泵的流量调节一般有三种方法：（改变阀门开度）（改变泵的转速）（改变叶轮直径）

9.测量流量及流速的常用仪器有（测速管）（孔板流量计）（转子流量计）等几种

10.牛顿冷却定律的数学表达式为( Q=αs Δt），对流传热系数的单位为（w/c㎡·℃）

11.雷诺实验揭示了流体流动有（层流）和（湍流）两种截然不同的的流动类型

12.离心泵的特性曲线由（η-Q）（H-Q）（N-Q）三条曲线组成

13.离心泵的压头是泵给予（单位重量流体）的有效能量，它的单位是（m或J/N）

14.离心泵安装在一定管路上，其工作特点是（泵特性曲线）和（管路特性曲线）的交点

15.离心泵的安装高度超过（允许安装高度）时，离心泵可能发生（汽浊）现象

16.由流体在管内流动阻力的外因不同，可分为（沿程阻力）和（局部阻力）两种阻力

17.离心泵一般用（阀门）调节流量，容积式泵一般用（安装支路阀）调节流量

18.工业上过滤压力差可来源于（悬浮液本身的液柱压强差）（在悬浮液表面加压）（利用

离心力）（过滤介质下方抽真空）四个方面

19.按过滤推动力的不同，过滤操作可分为（重力过滤分离）（离心过滤分离）（加压过滤分

离）（真空过滤分离）

20.典型过滤的操作程序可分为（过滤）（滤饼洗涤）（滤饼干燥）（滤饼卸除）四个阶段

21.在过滤操作中，除恒压过滤以外，还有（恒速过滤）和（先恒速后恒压过滤）

22.常见的管式换热器有（蛇管式）（套管式）（管壳式换热器）等几种类型

23.对流传热可用（牛顿冷却）定律来描述，其表达式为（Q=αs Δt），对流传热系数的

单位为（w/c㎡·℃）

24.一套管式换热器，在其他条件不变的情况下，增加一侧的流速，其传热速率一般应（增

大），因为（对流传热系数增大）

25. 总传热速率方程为（K=Q/s Δt ），平均温度差计算式为（ 2

121t t In t t t m ???-?=? ） 26. 在辐射传热中，同一温度下物体的（吸收率）和（黑度）在数值上是相等的 。

27. 板式换热器的金属板面冲压成凸凹波纹，其作用是（使流体匀速流过板面）（增加传热

面积）（促使流体湍流，有利于传热）

28. 列出三种常见的过滤设备的名称（板框压滤机）（加压叶滤机）（转简真空过滤机）

29. 过滤介质按其形态可分为（织物介质）（堆积介质）（多孔固体介质）三种类

30. 在饼层过滤之初，过滤介质上可能发生（架桥）现象，通常只有在（滤饼）形成之后才

能进行有效过滤

31. 板框压滤机的基本过滤单元由（洗涤板）（过滤板）（滤框）

32. 恒压过滤方程式为（ θ222KA VV V e =+ ），K 称为（过滤常数）

33. 压缩机理想工作循环的四个过程（吸气）（压缩）（排气）（瞬时降压）

34. 根据分离方式，离心机可以分为（过滤式）（沉降式）（分离式）三种基本类型

35. 低黏度流体在圆形直管内强制湍流时的对流传热系数关联式为（n

p i i C u d d a ???? ?????? ??=λμμρλ8.0023.0），普兰特准数为（ λμp C ） 36. 常见板式换热器有（夹套式）（板式）（螺旋板式）等几种类型

37. 沉降是利用（分散相和连续相）的密度差异，使（分散）相对于（连续相）运动而实现

分离的操作，按其作用了分为（重力沉降）（离心沉降）

38. 重力沉降设备的理论生产力只与（沉降速度）和（沉降面积）有关

39. 间壁式换热器从构造上可分为（管式）和（板式）两大类

40. 蒸发装置的温差损失由（溶液蒸汽压下降）（加热管内液柱静压强）（管路流动阻力）三

方面引起

41. 蒸发器主要有(加热室)和（分离室）两部分组成。

42. 蒸发操作得以持续进行的条件为（热能的连续供应）和（二次蒸汽的不断排出）

43. 试列举四种常见蒸发器的名称(中央循环管式蒸发器)(悬框蒸发器)(外热式蒸发器)(强制

循环蒸发器)

44. 多效蒸发操作流程，按加料方法的不同有（并流加料）（逆流加料）（平流加料）三种不

同的操作方式

45. 蒸发器常见的类型有（非膜式）（膜式）（直接加热）等

46. 升膜式蒸发器的液膜式是在蒸发器的底部由（二次蒸汽）带动上升，降膜式蒸发器的料

液分布器的作用是（使溶液在壁上均匀布膜）和（二次蒸汽由加热管顶端直接窜出）

47. 蒸发器加热蒸汽的热量可能用于（加溶液加热至沸点）（将水分蒸发为蒸汽）（向周围散

失的热量）

48. 板框式压滤机的洗涤流程长度是过滤的约（2倍），洗涤速率是过滤终了时速率的（1/4）

49. 旋风分离器的圆筒直径越大，（临界粒径）也愈大，即分离效果愈差，若气体处理量很

大，宜将多个小尺寸的旋风分离器（并联）使用，以维持较高的分离效率

50. 随传热温差的增大，大容器内液体沸腾要经历（自然对流）（泡状沸腾）（膜状沸腾）（稳

定膜状沸腾）四个阶段

51. 具有热补偿作用的列管式换热器有 固定管板式（U 形换热器）（浮头式换热器）等形式

52. 应用对流传热系数关联式时，需要注意关联式的（定性温度）（特性尺寸）（应用范围）

53. 提高总传热系数的方法有（减小管壁厚度）（增加湍流程度）（清除污垢）等

54. 单层平壁热传导计算式为（()21t t b S

Q -=λ ），其传热热阻为（ S

b R λ= ） 三、简述题

1、 试写出柏努利方程并说明其表达的意义。

理想流体在管路中作定态流动而又无外功加入时，在任意截面上单位质量流体所具有的总机

械能相等，即 ，换言之，各种机械能之间可以相互转化，而其总量不变。

2、 试述离心泵的主要性能参数及离心泵的性能特点。

流量Vs 是指单位时间内排到管路系统的液体体积。

压头H 是指离心泵对单位重量(1N)液体所提供的有效能量。单位J/N 或m

效率η 是反映泵中能量损失大小的参数。有效功率与轴功率之比。

有效功率Pe 是指单位时间内流体从泵的叶轮所获得的能量。

轴功率P 是指由电动机输入泵轴的功率。

离心泵的性能特点：流量增大，压头缓慢减小：可在排出管路安装阀门调节流量。当流量为零时，功率最小；离心泵启动时，应关闭出口阀。有泵的最高效率点，是泵运转的最佳工况点，也是泵的设计工况点。泵在此点操作时，机械能损失最小。

3、 何谓泵的工作点，泵的工作点应在什么范围较合适。

泵的特性曲线（H —Q 曲线）本身与管路无关。但是由于液体输送系统是由泵和管路所组成，当泵与一定的管路相连接和运转时，泵和管路相互制约，实际的工作压头和流量不仅与泵本身的性能有关，还与管路特性有关。

管路特性曲线就是在管路条件（即管路进出口压强，扬升高度，管长，管径，管件型式、大小、个数、阀门开启度等）一定的情况下，管路中被输送流体的流量与流过这以流量所必需的外加能量的关系。在输送系统中取截面并列伯努利方程可得：

f H g

u g p z H +?+?+?=22

ρ 若流体在管路中的流动进去阻力平方区，λ为常数，可得

管路特性方程（抛物线方程）：2

BQ K He +=

在同一图上画出泵的特性曲线和管路特性曲线，交点即为泵的工作点。该点既符合泵的特性曲线，又满足管路特性曲线。是工作点恰好位于该泵最高效率点附近范围，这是选泵的主要原则。错误！未指定书签。

2222112

22

1u u v p gz v p gz ++=++常数=++22u p gz ρ

4、离心泵和容积式泵的性能特点及操作要点有何不同。

根据如图所示的离心泵的性能曲线，由压头—流量曲线可知，离心泵有随着流量增大，压头缓慢减少的性能特点。操作时可在排出管路安装阀门来调节流量，如此调节流量，离心泵压头变化不大。由轴功率—流量曲线可知，当流量为零时，离心泵的轴功率最小，因此离心泵启动时，应关闭出口阀门，以避免电机启动时过载。

容积式泵的理论流量为常熟，压头—流量特性曲线为铅垂线，即容积式泵的流量与压头没有直接关联，泵所发出的压头大小取决于泵外系统的需要。因为容积式泵流量的恒定不变，如果采取出口阀门来调节流量，则在阀门关小的同时，压头随之升高至泵的强度和原东极功率所不能允许的程度，以致最后引起破坏。所以，容积式泵一般采用安装支路阀来调节流量，而且启动时也不能关闭出楼阀门。

5、论述流体边界层的形成、发展及分离。

边界层的形成：速度为u的均匀流平行流经固体壁面时，与壁面接触的流体，因分子附着力而静止不动，壁面附近的流体层，由于流体粘性而减速，此减速效应将沿垂直于壁面的流体内部方向逐渐减弱。在离壁面一定距离δ处，流速已接近于均匀流的速度us，在此层内存在速度梯度。

边界层的发展：随着流体地向前运动，摩擦力的持续作用使得更多的流体层速度减慢，边界层的厚度随自平板前缘的距离的增加而逐渐变厚。

边界层的分离：当流体沿曲面流动或流动中遇障碍物时，不论是层流或湍流，会发生边界层脱离壁面。

1、试画图说明悬浮液过滤操作的基本原理及有关操作的名称术语。

过滤是以某种多孔物质为过滤介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。过滤操作采用的多孔物质称为过滤介质，所处理的悬浮液称为滤浆或料浆，通过多孔通道的液体成为滤液，被截留的固体物质称为滤饼或滤渣。实现过滤操作的外力可以是重力、压强差或惯性离心力。

2、试以常用过滤设备为例，解释说明典型过滤操作的4个阶段。

典型的过滤操作分为四个阶段：过滤滤饼洗涤滤饼干燥滤饼卸除

过滤操作时，悬浮液在压差推动下经滤浆通道由滤框角端的暗孔流入框内，滤液穿过滤框两侧滤布，再经邻板板面流到滤液出口排出，固体则被截留于框内。滤饼充满滤框后，停止过滤。将洗水压入待洗涤滤饼，洗水经洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。此时，洗涤板下部的滤液出口是关闭的，洗水便在压差推动下穿过整个厚度的滤饼及滤框两侧的两层滤布，最后由过滤板下部的滤液出口排出。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，清洗完成后从新组装过滤机，进入下一个操作循环。

3、 试述过滤介质的作用和其性能的基本要求和常见类型。

过滤介质起着支撑滤饼的作用，对其基本要求是具有足够的机构强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的化学稳定性、耐腐蚀性和耐热性。

常见类型：（1）织物介质又称滤布。指由棉、毛、麻、丝等天然纤维及合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝、金属丝等织成的网。这类介质能截留颗粒的最小直径为5~65微米。在工业上应用最为广泛。

（2）堆积介质 由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉、硅藻土）或非编制纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。

（3）多孔固体介质 具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料记多孔金属制成的板或管。能截留1~3微米的细微颗粒。

（4）多孔膜 用于膜过滤的各种有机高分子膜和无机材料膜。广泛使用的是粗醋酸纤维素和芳香聚酰胺系两大类有机高分子膜。

4、 何为旋风分离器的临界粒径，为什么要用小尺寸的旋风分离器。

理论上能被完全分离的最小颗粒直径，他是判断旋风分离器的效果的重要依据之一。 临界粒径 i

s e c u N B d ρπμ9= 临界dc 越小，说明旋风分离器性能越好。由于旋风分离器的其他尺寸均与D 成一定比例，临界直径随分离器的尺寸增大而加大，因此大尺寸的旋风分离器的分离效果较小尺寸的差。所以当气体的处理量很大时，常将若干个小尺寸的旋风分离器并联使用。

1、 简述影响对流传热系数的因素及求取对流传热系数的方法。

影响对流传热系数的因素有：流体种类及相变情况、流体的特性、流体的温度、流体的流动状态、流体流动原因、传热面的形状，位置及大小。

工程上常用因次分析法，将众多的影响因物理方程中各项的因次相等数组合成若干无因次数群（准数），然后再用实验确定这些准数间的关系，即得到不同情况下求算a 的关联式。因次分析的基础（1）因次一致性-物理方程中各项的因次相等（2）任何函数可用-幂函数近似表示。

2、 在套管换热器内两流体均变温，试比较逆流传热和顺流传热的差异。 变温传热时，若流体的相互流向不同，则对温度差的影响也不相同。在换热器中，两流体若沿不相同的方向流动，称为逆流。若沿相同方向流动，则称为顺流。

逆流操作的优点：

①加热时，若冷流体的初温、终温、处理量以及热流体的初温一定，由于逆流时热流体的终温有可能小于冷流体的终温，故其热流体消耗量有可能小于并流。

②相同传热量，若热、冷流体消耗量相同，由于逆流的对数平均温差大于并流，故所需的传热面积必小于顺流。

3、 试述影响换热器传热能力的因素及提高传热量的方法途径。

影响因素： 1.结构不合理，冷或热流体不能与换热面充分接触，热换热面本身局部温差大，即换热面没能充分利用。 2.换热面材质选用不当，传热系数小，热阻大。 3.运行维护不好，换热面结垢影响传热。 4.换热面两侧的流体或其中一侧流速低，引起壁面流体滞留层过厚，影响热交换。 5.冷源温度不够低，热源温度不够高，冷热温差小，与设计要求不符，换热率低。

提高传热量的方法途径： 1.增大传热面积s ，采用翅片或螺旋翅片管。

2.增大传热温差m t ?，受工艺条件限制，采用逆流。

3.提高热传热系数K （减小热阻），减小管壁厚，增大λ；增大湍流程度，增大α值；清除污垢。

5、 是分别介绍三个以上传热系数。

总传热系数o so m o i o si i i o R d bd d d R d d K αλα11++++=

C m W ?

?2/ 他表示单位传热面积，冷热流体单位传热温度差下的传热效率。他反映了传热过程的强度。

对流传热系数 其定义式为 t d S dQ ?=α W/(m2·℃) 其物理意义为

单位时间内壁面与流体的温度差为1°C 时，单位面积上得热量的该变量。

辐射传热系数：

1、 画出三效逆流式蒸发的操作流程示意图并说明其操作特点。

操作特点：（1）原料由末效进入，由泵依次送至前效，完成液由第一效底部排出。

（2）随着样液组成提高，温度相应提高，粘度变化小，各效传热系数相差不大，可充分发挥设备潜能。

（3）完成液排出温度较高，可利用显热在减压闪蒸增浓提高完成液组成。

（4）不适于处理热敏性溶液，适于处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液。

t t T T C w w R -??????-=-4421)100()100(?α

2、何为蒸发装置的温差损失，试叙述引起温差损失的三个原因。

温差损失：在蒸发器内，传热面的一侧为加热蒸汽冷凝，另一侧为溶液沸腾，两侧流体均有相的变化，而温度均维持恒定。蒸发操作的温度差即为加热蒸汽温度与溶液沸点之差。

原因;(1)溶液蒸汽压下降（2）加热管内液柱静压强（3）管路流动阻力。

3、试简述标准式蒸发器的结构，蒸发原理及特点。

结构简述：管径25-75mm 长度1-2m 加热室管束中间由一根管径较大的中央循环管，其截面积为加热管总面积的40%-100%

原理：加热蒸汽通过加热管外加热时，液体在管内加热沸腾并产生气泡，因粗细管内液体受热程度不同而产生密度差，在加上加热管内蒸汽上升的抽吸作用，从而造成液体在细管内上升和在中央循环管中下降连续循环流动。

特点：（1）溶液循环好，传热速率快。（2）结构紧凑，制造方便，操作简单。

（3）蒸汽走壳程，溶液走管程（4）细管中单位体积大，含气率高，中央循环环管单位体积小，含气率低，有组织循环。

（5）适于处理结垢不严重，腐蚀性小的溶液。

4、简述升膜蒸发器结构、原理和使用的特点。

结构：

原理：溶液预热到接近沸点时，由蒸发器底部送入，进入加热管时立即受热沸腾、汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽带动下，沿管壁边呈膜状向上且一边蒸发。到达分离室后，完成液与二次蒸汽分离后由分离室底部排出。

特点：（1）适用于处理蒸发量大的稀溶液、热惰性和易生泡沫的溶液。

（2）不适用于浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的蒸发。

天津大学化工原理(第二版)上册课后习题答案[1]

第一章 流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+= +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若

化工原理(天大版)干燥过程的物料衡算与热量衡算

8.3干燥过程的物料衡算与热量衡算 干燥过程是热、质同时传递的过程。进行干燥计算，必须解决干燥中湿物料去除的水分量及所需的热空气量。湿物料中的水分量如何表征呢？ 湿物料中的含水量有两种表示方法 1.湿基含水量w 湿物料总质量 湿物料中水分的质量= w kg 水/kg 湿料 2.干基含水量X 量 湿物料中绝干物料的质湿物料中水分的质量= X kg 水/kg 绝干物料 3.二者关系 X X w +=1w w X -=1 说明：干燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用干基含 水量计算较为方便。 图8.7 物料衡算 符号说明： L ：绝干空气流量，kg 干气/h ； G 1、G 2：进、出干燥器的湿物料量，kg 湿料/h ； G c ：湿物料中绝干物料量，kg 干料/h 。 产品 G 2, w 2, (X 2), θ2 G 1, w 1, (X 1), θ1 L, t 2 , H 2

目的：通过干燥过程的物料衡算，可确定出将湿物料干燥到指定的含水量所需除去的水分量及所需的空气量。从而确定在给定干燥任务下所用的干燥器尺寸，并配备合适的风机。 1.湿物料的水分蒸发量W[kg 水/h] 通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带 走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气中水分增加量。即： [])]([][)(1221221121H H L W X X G w G w G G G c -==-=-=- 所以：1212221 1 2111w w w G w w w G G G W --=--=-= 2.干空气用量L[kg 干气/h] 1212) (H H W L H H L W -=∴-=Θ 令121H H W L l -== [kg 干气/kg 水] l 称为比空气用量，即每汽化1kg 的水所需干空气的量。 因为空气在预热器中为等湿加热，所以H 0＝H 1，0 21211H H H H l -=-=，因此l 只与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。 湿空气用量：)1(0'H L L += kg 湿气/h 或)1(0'H l l += kg 湿气/kg 水 湿空气体积：H s L V υ= m 3湿气/h 或H s l V υ=' m 3湿气/kg 水 通过干燥器的热量衡算，可以确定物料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的状态。作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。 1.流程图

天津大学826化工原理考研真题及解析

天津大学专业课考研历年真题解析 ——826化工原理 主编：弘毅考研 编者：轶鸿大师 弘毅教育出品 https://www.wendangku.net/doc/509410539.html,

【资料说明】 《天津大学化工原理（826）专业历年真题》系天津大学优秀考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，其实，这也是我们聚团队之力，编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 从历年天津大学化工原理（826）考研真题来看，化工原理考研试题有以下几个特点： ①天津大学化工原理的考研试题均来自于课本，但是这些试题并不拘泥于课本，有些题目还高于课本。其中的一些小题，也就是选择填空题以及实验题需要对基础知识有很好的掌握。当然部分基础题也有一定的难度，需要考生培养发散的思维方式，只靠记背是无法答题的。 ②天津大学化工原理的大型计算题的题型、考点均保持相同的风格不变。但是各年的考题难度有差异。例如，10年的传热题、11年的精馏题、12年的吸收题在当年来说都是相对较难的题目。那么14年的答题会是哪一个题目较难了？ ③天津大学化工原理的考研试题，总体难度是不会太难，基本题型与大家考试非常熟悉。但是，据笔者在2013年的考研过程中，最后考分不高的最直接原因是时间不够。因此，这就需要考生加强计算能力，提高对知识点的认识熟悉度。 2.考试题型与分值 天津大学化工原理考研试题有明确的考试大纲，提出考试的重、难点。考试大纲给出了各章节的分值分配，并可以从历年真题中总结题型特点。这些信息有助于大家应付这场考试，希望大家好好把握。 3.重要的已考知识点 天津大学化工原理考试试卷中，很多考点会反复出现，甚至有些题目会重复考。一方面告诉大家这是重点，另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点，灵活的掌握各种答题方法。比如08年的干燥题与09年的干燥题基本相同，只是改变了一个条件和一个数据，问题也相同。如此相近的两年出现如此相近的两题，这说明历年考研真题在考研专业课复习过程中的重要性。再如：05年实验题中的第（1）题，在09年实验题的第（3）题有些雷同，再有，笔者记得，在05年的实验题在13年的考研题中再次出现，笔者在做05年这一题时做错了，但是考前复习后，在13年考试中，这一题时得心应手。

化工原理课件 天大版

第二章流体输送机械 流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。?输送液体的机械通称为泵； 例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。 ?输送气体的机械按不同的工况分别称为: 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。

本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等 ∑+++=+++f 2222e 2 11122h g u g p Z h g u g p Z ρρ

学习指导： ?学习目的： ?（1）熟悉各种流体输送机械的工作原理和基本结构； ?（2）掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计算及 学会离心泵的选用、安装、维护等； ?（3）了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。 ?学习内容： ?（1）离心泵的基本方程、性能参数的影响因素及相似泵 的相似比；（2）离心泵安装高度的计算；（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；（4）风机的风量与风压，以及离心泵与风机的特性曲线的测定、绘制与应用。

?学习难点： ?（1）离心泵的结构特征和工作原理； ?（2）离心泵的气缚与气蚀性能，离心泵的安装高度； ?（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节； ?（4）离心泵的组合操作。 ?学习方法： ?在教学过程中做到课堂授课和观看模型相结合，例题讲解 与练习相结合，质疑与习作讨论相结合。

2.1概述 ?2.1.1流体输送机械的作用 ?一、管路系统对流体输送机械的能量要求?——管路特性方程 在截面1-1′与2-2′间列柏 努利方程式，并以1-1′截面为 基准水平面，则液体流过管路 所需的压头为：

天津大学化工原理上册课后习题答案

大学课后习题解答 绪 论 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= g/(cm ·s) （2）密度ρ= kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P = BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G = kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/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 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf= N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m 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= kJ ，l b= kg o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 5F 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 atm= 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 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J ，1 h=3600 s 则

天津大学化工原理考研内容及题型

化工原理 一、考试的总体要求对于学术型考生，本考试涉及三大部分内容： （1）化工原理课程， （2）化工原理实验， （3）化工传递。 其中第一部分化工原理课程为必考内容（约占85%），第二部分化工原理实验和第三部分化工传递为选考内容（约占15%），即化工原理实验和化工传递为并列关系，考生可根据自己情况选择其中之一进行考试。 对于专业型考生，本考试涉及二大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验。均为必考内容，其中第一部分化工原理课程约占85%，第二部分化工原理实验约占15%。 要求考生全面掌握、理解、灵活运用教学大纲规定的基本内容。要求考生具有熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力。答题务必书写清晰，过程必须详细，应注明物理量的符号和单位，注意计算结果的有效数字。不在试卷上答题，解答一律写在专用答题纸上，并注意不要书写在答题范围之外。 二、考试的内容及比例 （一）【化工原理课程考试内容及比例】（125分） 1．流体流动（20分）流体静力学基本方程式；流体的流动现象（流体的黏性及黏度的概念、边界层的概念）；流体在管内的流动（连续性方程、柏努利方程及应用）；流体在管内的流动阻力（量纲分析、管内流动阻力的计算）；管路计算（简单管路、并联管路、分支管路）；流量测量（皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计）。 2．流体输送设备（10分）离心泵（结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节）；其它化工用泵；气体输送和压缩设备（以离心通风机为主）。 3．非均相物系的分离（12分）重力沉降（基本概念及重力沉降设备-降尘室）、；离心沉降（基本概念及离心沉降设备-旋风分离器）；过滤（基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备）。 4．传热（20分）传热概述；热传导；对流传热分析及对流传热系数关联式（包括蒸汽冷凝及沸腾传热）；传热过程分析及传热计算（热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算）；辐射传热的基本概念；换热器（分类，列管式换热器的类型、计算及设计问题）。 5．蒸馏（16分）两组分溶液的汽液平衡；精馏原理和流程；两组分连续精馏的计算。6．吸收（15分）气－液相平衡；传质机理与吸收速率；吸收塔的计算。 7．蒸馏和吸收塔设备（8分）塔板类型；板式塔的流体力学性能；填料的类型；填料塔的流体力学性能。 8．液－液萃取（9分）三元体系的液－液萃取相平衡与萃取操作原理；单级萃取过程的计算。 9．干燥（15分）湿空气的性质及湿度图；干燥过程的基本概念，干燥过程的计算（物料衡算、热量衡算）；干燥过程中的平衡关系与速率关系。 （二）【化工原理实验考试内容及比例】（25分） 1．考试内容涉及以下几个实验单相流动阻力实验；离心泵的操作和性能测定实验；流量计性能测定实验；恒压过滤常数的测定实验；对流传热系数及其准数关联式常数的测定实验；精馏塔实验；吸收塔实验；萃取塔实验；洞道干燥速率曲线测定实验。 2．考试内容涉及以下几个方面实验目的和内容、实验原理、实验流程及装置、实验方法、实验数据处理方法、实验结果分析等几个方面。 （三）【化工传递考试内容及比例】（25分） 1．微分衡算方程的推导与简化连续性方程（单组分）的推导与简化；传热微分方程的推

化工原理下(天津大学版)_习题答案

第五章蒸馏 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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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 P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时x = (P-P B*)/(P A*-P B*)

化工原理版天津大学上下册课后答案

化工原理版天津大学上 下册课后答案 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

上册 第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=( 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 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=50mm 。试 求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由 C p

第三章化工原理-修订版-天津大学-

第三章 机械分离和固体流态化 1. 取颗粒试样500 g ，作筛分分析，所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第1、2列，筛析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列，试求颗粒群的平均直径。 习题1附表 解：颗粒平均直径的计算 由 11i a i G d d G =∑ 2204080130110 (500 1.651 1.168 1.1680.8330.8330.5890.5890.4170.4170.295 603015105 0.2950.2080.2080.1470.1470.1040.1040.0740.0740.053 = ?++++ +++++++++++++++ ） 2.905=(1/mm) 由此可知，颗粒群的平均直径为d a =0.345mm. 2. 密度为2650 kg/m 3的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。 解：20C 时，351.205/, 1.8110kg m Pa s ρμ-==??空气 对应牛顿公式，K 的下限为69.1，斯脱克斯区K 的上限为2.62 那么，斯脱克斯区： max 57.4d m μ= ==

min 1513d m μ= = 3. 在底面积为40 m 2的除尘室回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600 m 3/h ，固体的密度3/3000m kg =ρ，操作条件下气体的密度3/06.1m kg =ρ，黏度为2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。 解：同P 151.例3-3 在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ， 则 36000.025/4003600 s t V u m s bl = ==? 假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。 min 17.5d um === 核算沉降流型：6min 5 17.5100.025 1.06 R 0.0231210t et d u ρ μ --???= ==

化工原理试题(所有试题均来自天津大学题库)下册(DOC)

化工原理试题（所有试题均来自天津大学题库） [五] j05b10045考过的题目 通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg. ℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800 W/m2·℃。试求： （1）溶液的沸点为73.9℃，计算温度差损失 （2）加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。 已知数据如下： 压强 MPa 0.101 0.05 0.03 溶液沸点℃ 108 87.2 纯水沸点℃ 100 80.9 68.7 [五] j05b10045 （1）根据所给数据，杜林曲线的斜率为 K=（108-87.2）/（100-80.9）＝1.089 溶液的沸点 （87.2-t1）/（80.9-68.7）＝1.089 t1＝73.9℃ 沸点升高?′＝73.9-68.7＝5.2℃ （2）蒸发水量W＝F（1－X0/X1） ＝1200（1-0.2/0.4）＝600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q＝FCo（t1－t0）＋Wr′ ＝（1200/3600）×3.86（73.9-40）＋600/3600×2335 ＝432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q＝KA（T－t1） T＝Q/（KA）＋t1 ＝432.8×103/（800×12）＋73.9 ＝119℃ [五] j05b10048 用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。试求不计热损失时的蒸发水量。 [五] j05b10048 解：第一效蒸发量： 已知：D1＝800kg/h， r1＝r1′＝2280KJ/kg， W1＝D1＝800kg/h 第二效蒸发水量： 已知：D2＝W1＝800kg/h， F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/h X02＝X1＝FX0/（F－W1）＝2000×0.05/（2000-800）＝0.0833 t02＝95℃ t2＝70℃ r2＝r2′＝2280KJ/kg Cp02＝Cpw(1-X 02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/（kg·℃） D2r2＝（F2Cp02（t2－t02））/r2′＋W2 r2′ W2＝（800×2280－1200×3.84×（75－95））/2280 ＝840kg/h 蒸发水量W＝W1＋W2 ＝800＋840＝1640kg/h[五] j05a10014 在真空度为91.3KPa下，将12000Kg的饱和水急送至真空度为93.3KPa的蒸发罐内。忽略热损失。试定量说明将发生什么变化。水的平均比热为4.18 KJ/Kg·℃。当地大气压为101.3KPa饱和水的性质为真空度， KPa 温度，℃汽化热，KJ/Kg 蒸汽密度，Kg/m3 91.3 45.3 2390 0.06798 93.3 41.3 2398 0.05514 [五] j05a10014 与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3＝10KPa 与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3＝8KPa

天大_化工原理(上册)答案

化工原理课后习题解答 （夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地 区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面 上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用 14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应 力即 P油≤?螺

解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N ?螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤?螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示

天大化工原理真题--2001-2003

天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含实验）页数： 一、选择与填空（共30分） 1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将，AB管段的摩擦阻力损失Σhf，AB将。（2分） 2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1: 1题附图 3题附图 3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头，轴功率。（2分） A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A 截面到达B截面的时间为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为。（2分） 5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度的倍；洗液流通面积是过滤面积的倍。（2分） A、1 B、0.5 C、2 D、4 6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分） 7、在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（2分） A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型 8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’

。（2分） A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定 9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分） A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi 第一页共三页 10、板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。（4分） 11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数。（2分） A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1 12、多级错流萃取的特点是：、和。（3分） 13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分） A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于 二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为 1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求： （1）管路的特性方程；（10分） （2）输水体积流量；（5分） （3）离心泵的有效功率。（5分） 三、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAV Δ=?μθ 式中 V——过滤体积，m3； θ——过滤时间，s； A——过滤面积，m2； Δp——过滤的压差，Pa；

化工原理天津大学版化上下册习题答案

化工原理课后习题 1.某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对 压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa。 解：由绝对压强= 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强P表= -真空度= - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960 ㎏/?的油品， 油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直 径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P油≤ σ螺 解：P螺= ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤ σ螺得n ≥ 6.23 取n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管

压差计，如本题附图所示。测得R1 = 400 mm ，R2 = 50 mm， 指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。试求 A﹑B两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处P A+ ρg gh1= ρ水gR3+ ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制 装置，用以测定分相槽内煤油和 水的两相界面位置。已知两吹气 管出口的距离H = 1m，U管压差 计的指示液为水银，煤油的密度 为820Kg／?。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层 的吹气管出口距离ｈ。

化工原理(天津大学) 第二版复习题

一、名词解释 1.单元操作：在各种化工生产过程中，除化学反应外的其余物理操作。 2.牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体， 3.理想流体: 粘度为零的流体。实际自然中并不存在，引入理想流体的概念，对研究实际流体起重要作用。 4.真空度：当被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，真空表的数值。 5.流体边界层：当流体流经固体壁面时，由于流体具有黏度，在垂直于流体流动的方向上流速逐渐减弱，受壁面影响而存在速度梯度的流体层。 6.边界层分离：当流体沿曲面流动或流动中遇障碍物时，不论是层流或湍流，会发生边界层脱离壁面的现象。 7.局部阻力：主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。 8.直管阻力：是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力，这种阻力的大 小与路程长度成正比，或称为沿程阻力。 9.层流流动：是流体两种基本流动形态之一，当管内流动的Re<2000时，流体质点在管内呈平行直线流动，无不规则运动和相互碰撞及混杂。 10.完全湍流区：λ-Re 曲线趋于水平线，即摩擦系数λ只与ε/d 有关，而与Re 准数无关的 一个区域，又hf 与u 2成正比，所以又称阻力平方区。 11.当量直径：非圆形管的直径用4倍的水力半径来代替，称当量直径，以de 表示，即de=4rH=4x 流通截面积/润湿周边长。 12.泵的特性曲线：泵在一定的转速下，压头、功率、效率与流量之间的关系曲线。 13.汽蚀现象：当吸上真空度达最大值（泵的入口压强等于或小于输送温度下的饱和蒸汽压）时，液体就要沸腾汽化，产生大量汽泡，汽泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向原汽泡所占空间，产生极大的冲击频率和压强，引起震动和噪音，材料表面由点蚀形成裂纹，致使叶片受到严重损伤。 14.泵的安装高度：泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离。1022110----=f g H g u g p p H ρ 15.泵的工作点：泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。 dy du μτ=()Kg J u d L h f /22λ=

化工原理 修订版 天津大学 上下册课后答案

上册 第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z ρ=?=??-= 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为 82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 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=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 C D p

由静力学基本方程式知 7161Pa =(表压) 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表 压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入a p 与b p 的表达式，整理可得： 根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。 5. 用本题附图中串联U 管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U 管压差计的指示液为水银，两U 管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h 1=2.3 m 、h 2=1.2 m 、h 3=2.5 m 及h 4=1.4 m 。锅中水面与基准面间的垂直距离h 5=3 m 。大气压强a p =99.3×103 Pa 。试求锅炉上方水蒸气的压强p 。(分别以Pa 和kgf/cm 2来计量)。 2 3 4 H 1 压缩空气 p

天津大学化工原理实验知识点

化工原理实验 1. 真值：① 定义：某物理量客观存在的确定值；② 替代真值的值：理论真值、相对真值、平均值。 2. 误差：① 定义：实验测量值与真值之差，即 误差＝测量值－真值；② 含义：表示每一次测量值相对于真值的不符合程度；③ 分类：系统误差【可消除】、随机误差【不可消除、但可减小】、粗大误差。 3. 绝对误差()D x ：测量值x 与真值A 4. 相对误差()r E x ：绝对误差()D x 与真值A 5. 绝对误差是一个有量纲的值，相对误差是无量纲的真分数。 6. 实验数据的有效数字的位数：反映仪表的准确度和存在疑问的数字位置。 7. 准确度的表示方法：① 最大引用误差；② 准确度等级。 8. 准确度等级：准确度等级为P 级，则其最大引用误差为%P 。 9. 仪表的测量范围n x ：仪表量程的上限－下限。 10. 仪表示值x 的误差：① 绝对误差：()%n D x x P ≤?，② 11. 实验数据的处理方法：① 列表法，② 图示法，③ 12. 坐标系的分类：① 普通直角坐标系，② 半对数坐标系，③ 双对数坐标系。 13. 的选择：① Re C -曲线选用半对数坐标系；② 泵的特性曲线和过滤关系选用直角坐标系；③ 除①、②以外，其余一切的关系曲线都选用双对数坐标系。 14. 双对数坐标系的特征：① 坐标轴是分度不均匀的对数坐标，其分度不能随便改动，一般乘以10n ±来变化；② 在双对数坐标系上，根据点的坐标()11,x y 、()22,x y 可求直线的斜率，即2121 lg lg lg lg y y k x x -=-。 15. 压力计和压差计：① 液柱式压差计：U 形管压差计、斜管压差计、U 管双指示液压差计；② 压力计：薄膜式、波纹管式、弹簧管式。 16. 压力差传感器：① 应变片式，② 电容式，③ 压阻式。 17. 节流式流量计的工作原理：利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，故节流式流量计又称差压式流量计（定截面，变压差）。 18. 节流式流量计的组成：① 节流元件：能将被测流量转换为压力差信号，【如：孔板、喷嘴、文丘里管】；② 差压计：测量压力差。 19. 节流式流量计的取压方式：① 理论取压法，② 径距取压法，③ 角接取压法，④ 法兰取压法。 20. 转子流量计的工作原理：① 定压差，变截面；② 属于面积式流量计。 21. 涡轮流量计的工作原理：① 动量矩守恒原理；② 属于速度式流量计。

天津大学化工原理考研真题

天津大学研究生院二0 0一年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含化工原理实验）页数： 一、选择与填空（20%） 1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。 2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。 3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。 A、R1＞(R2+ R3) B、R1＜(R2+ R3) C、R1＝(R2+ R3) D、无法确定 4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1= 。 5、在吸收操作中，若c*－c ≈ci－c，则该过程为。 A、液膜控制 B、气膜控制 C、双膜控制 D、不能确定 6、分配系数kA增加，则选择性系数β。 A、减小 B、不变 C、增加 D、不确定 7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、、。 8、采用一定状态的空气干燥某湿物料，不能通过干燥除去。 A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分 二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽位敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数C0为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞（汞的密度为13600kg/m3）。操作条件下液体密度为1260kg/m3，粘度为1×10-3Pa·s。若泵的效率为60%，试求泵的轴功率，kW。 摩擦系数可按下式计算： 滞流时，λ= 64/Re 湍流时，λ= 0.3164/Re0.25 （13％） 三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5×10-5m2/s，Ve=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mm×635mm×25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数n。（6%） 第一页，共二页 四、有一列管换热器，装有Φ25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20℃加热到85℃，空气流量为8000kg/h。用108℃的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求： （1）空气在管内的对流传热系数； （2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）； （3）通过计算说明该换热器能够满足要求。（12%） 五、在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，其组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）；塔顶馏出液流量为50kmol/h，其组成为0.96；泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下平均相对挥发度为2.1，每层塔板的气相默弗里板效率为0.5。（1）计算釜残液组成；