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化工原理习题.

化工原理习题.
化工原理习题.

177、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座标位置。

178、某液体组成为x A =0.6、x B =0.4,若在其中加入与原料液等量的萃取剂S ,此时座标点位置在何处(在座标图中标明)。

179、某液体组成为x A =0.6、x B =

0.4,若在其中加入与原料液等量的萃取剂S ,写出混合后的组成:x A =( 0.3 )、x B =( 0.2 )、 x S =( 0.5 )。

F

? A B

A B

B A

A B

A A

180、现有含A 组分30%(质量%)的A +B 混合物,用溶剂S 进行萃取,A 、B 、S 三元混合物的溶解度曲线如图示。采用单级萃取器时(理论级),萃取液中A 组分最大浓度可达( 55% )。

181、现有含A 组分30%(质量%)的A +B 混合物,用溶剂S 进行萃取,A 、B 、S 三元混合物的溶解度曲线如图示。采用单级萃取器(理论级),当萃取液中A 组分为最大浓度时,溶剂用量为( S =(MF /MS )?F )。(用线段比及符号注明即可)

182、现有含A 组分30%(质量%)的A +B 混合物,用溶剂S 进行萃取,A 、B 、S 三元混合物的溶解度曲线如图示。采用单级萃取器(理论级),当萃取液中A 组分为最大浓度时,在图上标出相应萃取相E 的座标点位置。

E '

max E

E '

max F M

R E E 'max

183、现有含A 组分30%(质量%)的A +B 、混合物,用溶剂S 进行萃取,A 、B 、S 三元混合物的溶解度曲线如图示。采用单级萃取器(理论级),当萃取液中A 组分为最大浓度时,在图上标出相应萃余相R 的座标点位置。

184、现有含A 组分30%(质量%)的A +B 混合物,用溶剂S 进行萃取,A 、B 、S 三元混合物的溶解度曲线如图示。采用单级萃取器(理论级),当萃取液中A 组分为最大浓度时,在图上标出相应三元混合物M 的座标点位置。

E R E 'max E

E 'max

F M

R

6、某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过,各管绝对粗糙度、管径均相同,上游截面1-1’的压强、流速也相等。问:在三种情况中,下游截面2-2’的流速是否相等?

答:三种情况中,下游截面2-2’的流速相等。

7、某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过,各管绝对粗糙度、管径均相同,上游

截面1-1’的压强、流速也相等。问:在三种情况中,下游截面2-2’的压强是否相等?如果不等,指出哪一种情况的数值最大,哪一种情况的数值最小?其理由何在?

答:三种情况中,下游截面2-2’的压强不相等,其中(a )的压强最大,(c )的压强最小。这是因为(c )管上不仅有一个阀门消耗能量,且管子末端垂直上升一段,又使得静压强降低。

2、在附图所示的储油罐中盛有密度为960 取

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 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

39.23×106

Pa ,问:至少需要几个螺钉? 解:设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为p ,则p 就是管内液体作用与孔盖上的平均压强。由流体静力学基本方程式知gh p p a ρ+=作用在孔盖外侧的是大气压强 p a ,故孔盖内外两侧所受压强差为:

gh p gh p p p p a a a ρ=-ρ+=-=? ()24m /N 1029.88.06.981.9960p ?=-?=?

作用在孔盖上的静压力为 N 1076.376.04

1029.84d p P 4242?=?π

??=π?Λ=

每个螺钉能承受的力为 N 1004.6014.04

1081.9400324?=?π

???

螺钉的个数=3.76×104/6.04×103

= 6.23 个

即至少需要7个螺钉。

3、根据本题附图所示的微差压差计的读数, 计算管路中气体的表压强p 。压差计中以油和

水为指示液,其密度分别为920 kg/m 3

及998

kg/m 3

,U 管中油、水交界面高度差R = 300mm 。两扩大室的内径D 均为60 mm ,U 管内径d 为6 mm 。当管路内气体压强等于大气压强时,两扩大室液面平齐。

解:当管路内的气体压强等于大气压强时,两扩大室的液面平齐,则两扩大室液面差 Δh 与微差压差计读数R 的关系为

R d 4

h D 422π

=?π 当压差计读数R = 300 mm 时,两扩大室液面差为 003.06063.0D d R h 2

2

=??

?

??=??? ??=?m

则管路中气体的表压强为

p =(998-920)×9.81×0.3+920×9.81×0.003=257 N /m 2

(表压)

6、用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面

高于水池液面50 m ,管路全部能量损失为20

J /kg ,流量为36 m 3

/h ,高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为60%,求泵的轴功率。(水

的密度取为1000 kg /m 3

解:设水池液面为1-1’截面,高位槽液面为2-2’,以水池液面为基准水平面,在

两截面间列柏努利方程式。 hf p

2u gZ w p 2u gZ 2222e 12

11∑+ρ

++=+ρ++

Z 1=0,Z 2=50 m ,u 1≈0,u 2≈0,P 1=P 2=0(表压),Σhf =20 J /kg ∴ w e =9.81×50+20=510.5 J /kg

水的质量流率 w s =36×1000/3600=10 kg /s 有效功率 N e =w e ·w s =510.5×10=5105 W 轴功率 N =5105/0.6=8508.3 W 7、高位槽内的水面高于地面8 m ,水从Φ108×4mm 的管道中流出。管路出口高于地面2m 。在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可

按Σhf =6.5u 2

计算(不包括出口的能量损失),

A '

其中u 为水在管内的流速,m /s 。计算:

(1)A A '-截面处水的流速;(2)水的流量,m 3

/h 。

解:(1)以高位槽液面为上游截面1-1',管路出口内侧为下游截面2-2', 并以地面为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式

hf p

2u gZ p 2u gZ 22221211∑+ρ

++=ρ++

Z 1=8 m ,Z 2=2 m ,u 1≈0,P 1=P 2 =0(表压)

Σhf =6.5u 2=6.52

2u 代入上式, 得 u 2=2.9 m /s

由于输水管的直径相同, 且水的密度可视为常数, 所以A-A'截面处水的流速为 u A =2.9 m /s 。

(2)水的流量 V h =3600Au =3600×π/4×0.12×2.9=82 m 3

/h 8、水以2.5m /s 的流速流经 Φ38×2.5 mm 的水平管,此管以锥形管与另一 Φ38×3 mm 的水平管相连。如附图所示,在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A 、B 两截面间的能量损失为1.5 J /kg ,求两玻璃管的水面差(以mm 记),并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

(水的密度取为1000 kg /m 3

解:上游截面A-A ’,下游截面B-B ’,通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

B ,A B 2B B A 2A

A hf p 2u gZ p 2u gZ ∑+ρ

++=ρ++

式中 Z A =Z B =0,u A =2.5 m /s ,Σhf A,B =1.5 J /kg 根据连续性方程式,对于不可压缩流体 2B B 2A A

d 4

u d 4u π

=π 有 23.147335.2d

d u u 2

2

B

A

A B =??? ??=?

??

? ??=m /s 两截面的压强差为 ρ???? ??∑--=-B ,A 2

B 2A A B hf 2u u p p

=10005.1223.15.222????

?

??--= 868.55 N /m 2 即 6.88102.055.868p p A B =?=-mmH 2O

由于 A B p 6.88p += ∴ p B > p A

9、在本题附图所示的实验装置中,于异径水

平管段两截面间连一倒置U 管压差计,以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800 kg /h 时,U 管压差计读数R 为100 mm 。粗、

细管的直径分别为Φ60×3.5 mm 与Φ42×3 mm 。计算:(1)1kg 水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为多少

Pa ?(水的密度取为1000 kg /m 3

解:(1)1kg 水流经两截面间的能量损失设导管在上游的连接处为截面1-1’,下游的连接处为截面2-2’,并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程

hf p

2u gZ p 2u gZ 22221211∑+ρ

++=ρ++

式中 Z 1 = Z 2 = 0,u = w s /A ρ 95.21000

036.04

360010800

u 2

1=??π?=

m /s

36.11000

053.04

360010800

u 22=??π

?=

m /s ∵ gR p p 21ρ=-, ∴ 981.01.081.9p p 2

1=?=ρ

-J /kg

将以上各数值代入柏努利方程式,解得 41.42

36.195.2981.0hf 2

2=-+=∑J /kg

(2)与该能量损失相当的压强降 441041.41000hf p f =?=∑ρ=?N /m

2

10、在图示装置中,水管直径为Φ57×3.5 mm 。当阀门全闭时,压力表读数为0.3大气压, 而

在阀门开启后,压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5

mH 2O ,求水的流量为若干m 3

/h ?

解:阀门全闭时,由 P 2=ρgH ,H =0.3×1.013×105

/(1000×9.81)=3.1 m 即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m 。

阀门开启时,以水槽液面为上游截面1-1',压力表处为下游截面2-2',管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式

hf g

1g p g 2u Z g p g 2u Z 22221211∑+ρ++=ρ++

Z 1=H =3 m ,Z 2=0,P 1=0,P 2=0.2×1.013×105

Pa ,u 1≈0,Σhf /g =0.5 mH 2O

代入上式 3.1=0.2×1.013×105/(1000×9.81)+2

2u /(2×9.81)+ 0.5 解得 u 2=3.24 m /s

V h =(π/4)d 2u ×3600=22.9 m 3

/h

11、如图所示,密度为850 kg /m 3

的料液从

高位槽送入塔中,高位槽内的液面维持恒定。

塔内表压强为9.81×103 Pa ,进料量为 5 m 3

/h 。连接管直径为Φ38×2.5 mm ,料液在连接管内流动时的能量损失为30 J /kg (不包

括出口的能量损失)。求:高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少?

解:以高位槽液面为上游截面1-1’,连接管出口内侧为下游截面2-2’,并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

hf p

2u gZ p 2u gZ 22221211∑+ρ++=ρ++

式中 Z 1=0,u 1≈0,62.1033

.04

36005

A

V u 2

s

2=?π?==

m /s

p 1=0(表压),p 2=9.81×103

Pa (表压),Σhf = 30 J /kg

将上述数值代入柏努利方程,解得 37.481.9/308509810262.1Z 22-=???

?

??++-=m 高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37 m 。

12、如图所示,用泵将储槽中密度为1200

kg /m 3

的溶液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒定,其上方与大气相同。蒸发器内的操作压强为200mmHg (真空度),蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m ,输送管道的直径为Φ68×4

mm ,送料量为20 m 3

/h ,溶液流径全部管道的能量损失为120J /kg ,求泵的有效功率。

解:以储槽的液面为上游截面1-1’,管路出口内侧为下游截面2-2’,并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

hf p

2u gZ w p 2u gZ 2222e 1211∑+ρ

++=+ρ++

式中 Z 1=0,Z 2=15 m , p 1=0(表压),26670101300760200

p 2-=?-=Pa (表压)

u 1 ≈0,97.106.04

360020

u 2

2=?π

?=

m /s ,Σhf = 120 J /kg

将以上各项数值代入柏努利方程中

9.246120120026670

297.181.915w 2e =+-+?=J /kg

67.63600

1200

20V w s =?=ρ?=kg /s

N e =w e ·w s =246.9×6.67=1647 W

13、本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水

的密度为1100kg /m 3,循环量为36m 3

/h 。管路的直径相同,盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为98.1J /kg ,由B 流至A 的能量损失为49J /kg 。求:若泵的效率是70%,其轴

功率为多少kW ?

解:在循环管路中任选某截面为1-1’,并兼为截面2-2’(意即流体由截面1-1’出发,完成一个流动循环后达到截面2-2’)。在两截面间列柏努利方程式。

hf p

2u gZ w p 2u gZ 2222e 1211∑+ρ

++=+ρ++

因截面为1-1’与截面2-2’重合,所以 u 1=u 2,p 1=p 2,Z 1=Z 2

上式可简化为 w e =Σhf =Σhf AB +Σhf BA =98.1+49=147.1 J /kg 流体的质量流量 w s =V s ·ρ=36×1100/3600 = 11kg /s 泵的轴功率 N =w e ·w s /η=147.1×11/0.7=2312 W

14、附图中所示的高位槽液面维持恒定,管路中ab 和cd 两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路,液体在流动中温度可视为不变。问:(1)液体通过ab 和cd 两管段的能量损失是否相等?(2)此两管段的压强差是否相等?写出它们的表达式。

解:(1)直管的能量损失 2

u d l hf 2

λ=∑

管段ab 与cd 中,长度、直径均相同;流量不变则流速相同;温度不变,密度相同,粘度相同,则雷诺数相同;又由于粗糙度相同,则摩擦系数相同,所以两管段的能量损失相等。

(2)两管段的压强差不相等。 在两管段上分别列柏努利方程式

ab 管段 ab b 2b b a 2a a hf p

2u gZ p 2u gZ ∑+ρ

++=ρ++ 式中 u a =u b ,

则 ()ρ∑--=-ab b a a b hf gZ gZ p p

cd 管段 cd d 2d d c 2c c hf p

2u gZ p 2u gZ ∑+ρ

++=ρ++ 式中 u c = u d ,Z c = Z d ,

则cd c d hf p p ∑ρ-=-

15、附图所示的管路上装有一个阀门,如减小阀门的开度,问:(1)液体在管内的流速及流量的变化情况;(2)液体流经整个管路系统的

能量损失情况。 解:(1)液体在管内的流速及流量均减小。

(2)以水槽液面为上游截面1-1’,管路出口外侧为下游截面2-2’,并以管路出口中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

hf p

2u gZ p 2u gZ 22221211∑+ρ

++=ρ++

式中 Z 1=h ,Z 2=0,u 1 ≈0,u 2=0,p 1=p 2=0(表压) 得 Σhf =gh 即能量损失不变

21、两平行的大平板,放置在空气中相距为5 mm 。一平板的黑度为0.1,温度为350 K ;另一平板的黑度为0.01,温度为300 K 。若将第一板加涂层,使其黑度变为0.025,计算由此引起辐射传热变化的百分率。(角系数与总辐射系数的计算式见附表)

解:传热的热通量 ???

????????? ??-???? ???==-42

4121100T 100T C S Q q 111C C 210

21-ε+ε=- , 1.01=ε, 01.02=ε, 1=?

∴ 59.3100300100350101

.01

1.0167.5q 44=?????

?????? ??-??? ??-+=W /m 2

第一板加涂层后,025.01=ε

82.2100300100350101

.01

025.0167.5q 44=?????

?????? ??-??? ??-+= W /m 2

辐射传热变化的百分率 (3.59-2.82)/3.59=21.45%

22、用热电偶测量管道中热空气流的温度。热电偶的读数为200℃, 管道内壁温度为100℃, 热电偶热端的黑度为0.8,由空气流至热端的对流传热系数为46.52W /(m 2

·℃), 求空气的真实温度和以热电偶读数作为空气温度的测量误差。(角系数与总辐射系数的计算式见附表)

解:设空气的真实温度为t ,热电偶的表面积为S

空气向热电偶对流传热 Q 1 =αS (t -200)=46.52S (t -200)

热电偶向管壁辐射传热 Q 2=εC 、0S[(T 1/100)4-(T 2/100)4

]

=0.8×5.67S{[(200+273)/100]4-[(100+273)/100]4

} =1392.45S

达到热平衡时 Q 1=Q 2, 46.52S (t-200)=1392.45S ∴ t =229.93 ℃

误差 δ=│200-229.93│/229.93 = 13% 23、某平壁厚度为0.37 m, 内表面温度t 1为1650℃, 外表面温度t 2为300℃, 平壁材料导热系数λ= 0.815+0.00076t (式中t的单位为℃, λ的单位为W /(m·℃)。若导热系数可取平均值计算时,求平壁的导热热通量。

解:平壁的平均温度为 t m =(t 1+t 2)/2=(1650+300)/2=975 ℃ λ=0.815+0.00076t =0.815+0.00076×975=1.556 W /(m·℃)

导热热通量 ()()5677300165037

.0556

.1t t b S Q q 21=-=-λ==W /m 2

24、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层的厚度均为100 mm ,其导热系数分别为0.9 W /(m·℃)及0.7 W /(m·℃)。待操作稳定后,测得炉壁的内表面温度为700℃, 外表面温度为130℃。为减少燃烧炉的热损失,在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm, 导热系数为0.06 W /(m·℃)的保温材料。操作稳定后,又测得炉内表面温度为740℃, 外表面温度为90℃。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几? 解:设单位面积炉壁的热损失为q (q =Q /S ),加保温层前,是双层平壁的热传导

22407.01

.09.01.0130700b b t t q 2

211311=+-=λ+

λ-=W /m 2

加保温层后,是三层平壁的热传导70706.004.07.01.09.01.090740b b b t t q 33

2211412=++-=λ+

λ+λ-=W /m 2

热损失减少的百分数 (q 1-q 2)/q 1=(2240-707)/2240=68.4%

25、外径为426 mm 的蒸气管道, 其外包扎一层厚度为426 mm 的保温层, 保温材料的导热系数可取为0.615 W /(m·℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃, 保温层的外表面温度为38℃, 求每米管长的热损失。

解:由已知 r 2=0.426/2=0.213 m ,r 3=0.213+0.426=0.639 m

每米管长的热损失 ()()489213.0639.0ln 381772r r ln

t t 2L

Q 2332=-πλ=-πλ=W /m

26、在列管换热器中,水以1.2 m /s 的速度流过内径为25 mm ,长为5 m 的管束。

若管内壁平均温度为50℃,水的进口温度为20℃, 求水的出口温度。管壁对水的平

均对流传热系数为4850 W /(m2·℃),热损失可忽略,水的密度取为1000 kg /m 3

,比热为4.187 kJ /(kg ·℃)。 解:设水的出口温度为t 2

换热器一根管子的传热面积 S =πDl =3.14×0.025×5

流通截面积 A =πD 2/4=3.14×0.0252

/4

由热量衡算和对流传热速率方程得 Q =WCCpC (t 2-t 1)=αS[t W -(t 1+t 2)/2] 即 π/4×0.0252×1.2×1000×4.187×1000(t 2-20) =4850×3.14×0.025×5[50-(20+t 2)/2] 解得 t 2 = 36.7 ℃ 27、某列管换热器由Φ25×2.5 mm 的钢管组成。热空气流经管程,冷却水在管间与

空气呈逆流流动。已知管内侧空气的 αi 为50 W /(m2

·℃), 管外侧的 α0为1000 W

/(m2

·℃), 钢的 λ为45 W /(m·℃)。求K及按平壁计的总传热系数。 解:基于管外表面积的总传热系数

026.01000

1

0225.045025.00025.002.050025.01d bd d d K 1o m o i i o =+??+?=α+λ+α=

K =38.37 W /(m2

·℃)

按平壁计算时 021.01000

150111K 1o i =+=α+α=, K = 47.62 W /(m2

·℃)

28、一单程列管式换热器, 由直径为Φ25×2.5 mm 的钢管束组成。苯在换热器的管内流动, 流量为1.25 kg /s ,由80℃冷却到30℃,冷却水在管间和苯呈逆流流动, 进口水温为20℃, 出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和

0.85 kW /(m2

·℃),污垢热阻和换热器的热损失可忽略,求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9 kJ /(kg ·℃), 管壁材料的导热系数为45 W /(m ·℃)。 解:由总传热速率方程式 Q = K O S O Δt m

式中 Q = W h C 、ph (T 1 – T 2)= 1.25×1.9×103

×(80 - 30)= 118.8 kW

472.07.110225.0045.0025.00025.002.085.0025.011

d bd d d 1K o

m o i i o o =+??+?=α+

λ+α= kW /(m2

·℃)

()()

2.18203050

80ln 20305080t t ln

t t t 1212m =-----=???-?=?℃

∴ 8.132

.18472.08.118t K Q S m o o =?=?=

m

2

29、在一传热外表面积S 0为300 m 2

的单程列管换热器中,300℃的某气体流过壳方被加热到420℃。另一种560℃的气体作为加热介质。两气体逆流流动,流量均为10000 kg /h ,平均比热为1.05 kJ /(kg ·℃)。求总传热系数K 0。 解:换热器的传热量 Q =W C 、C 、pC 、(t 2 -t 1)=(10000/3600)×1050×(420-300)

=3.5×105

W

热气体出口温度 Q =W h C 、ph (T 1 – T 2)

即 3.5×105

=(10000/3600)×1050×(560 – T 2) 解得 T 2 =440 ℃

流体的平均温度差 ∵ 1300440420

560t t 12=--=??<2

∴ ()()1402

300440420560t m =-+-=

?℃

33.8140

300105.3t S Q K 5m o o =??=?=

W /(m2

·℃)

30、用平板法测定材料的导热系数,平板状材料的一侧用电热器加热,另一侧用冷水

冷却,同时在板之间两侧均用热电偶测量其表面温度。所测固体的表面积为0.02 m 2

,材料的厚度为20 mm 。现测得电流表的读数为2.8 A,伏特计的读数为14 V,两侧温度分别为280℃和100℃,求该材料的导热系数。 解:平板的导热速率方程式 S

b t t Q 2

1λ-=

其中 Q =IV =2.8×14=39.2 W

∴ ()()

218.010028002.002

.02.39t t S Qb 21=-??=-=λW /(m·℃)

31、苯和甲苯在92℃时的饱和蒸气压分别为143.73 kN /m 2和57.6 kN /m 2

。求:苯的摩尔分率为0.4, 甲苯的摩尔分率为0.6的混合液在92℃时各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸气组成。此溶液可视为理想溶液。

解:由拉乌尔定律 P A =143.73×0.4=57.492 kN /m 2

P B =57.6×0.6=34.56 kN /m

2

系统压力 P =P A +P B =57.492+34.56=92.052 kN /m 2

平衡蒸气组成 Y A =P A /P =57.492/92.052=0.625, Y B =P B /P =34.56/92.052=0.375

32、将含24%(摩尔百分数,下同)易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含95%易挥发组分, 釜液含3%易挥发组分。送至冷凝器的蒸气量为 850 kmol /h ,流入精馏塔的回流液为670 kmol /h 。求:(1)每小时能获得多少kmol 的馏出液?(2)回流比为多少?(3)塔底产品量? 解:(1)V =L +D 、,D =V -L =850-670=180 kmol /h (2)R =L /D =670/180=3.72 (3)F =D +W ,FX F =DX D +WX W

即 F =180+W ,0.24F =0.95×180+(F -180)× 0.03 解得 F =788.6 kmol /h ,W =788.6-180=608.6kmol /h 33、每小时将15000 kg 含苯40%(质量%,下同)和甲苯60%的溶液在连续精馏塔中进行分离,要求釜残液中含苯不高于2%,塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。求馏出液和釜残液的流量和组成,以摩尔流量和摩尔流率表示。(苯的分子量为78,甲苯的分子量为92)

解:进料组成 44.092

/6078/4078

/40x F =+=

釜残液组成 0235.092

/9878/278

/2x w =+=

原料液的平均分子量 M F =0.44×78+0.56×92=85.8 kg /kmol 进料量 F =15000/85.8=175 kmol /h 由题意 Dx D /Fx F =0.971

所以 Dx D =0.971×175×0.44 (a ) 全塔总物料衡算为 D +W =175 (b ) 全塔苯的衡算为 Dx D +0.0235W =175×0.44 (c ) 联立式a 、b 、c 、,解得 W =95 kmol /h , D =80 kmol /h , x D =0.935

34、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量F 为4000 kg /h ,组成x F 为0.3(二硫化碳的质量分率,下同)。若要求釜液组成x w 不大于0.05,馏出液中二硫化碳的回收率为88%,求馏出液的流量和组成,分别以摩尔流量和摩尔流率表示。(二硫化碳的分子量为76,四氯化碳的分子量为154)

解:进料组成 4648.0154

/7076/3076

/30x F =+=

釜残液组成 0964.0154

/9576/576

/5x w =+=

原料液的平均分子量 M F =0.4648×76+0.5352×154=117.75 kg /kmol 进料量 F = 4000/117.75 = 33.97 kmol /h 由题意 Dx D /Fx F =0.88

所以 Dx D =0.88×33.97×0.4648 (a ) 全塔总物料衡算为 D +W =33.97 (b ) 全塔苯的衡算为 Dx D +0.0964W =33.97×0.4648 (c ) 联立式a 、b 、c 、,解得 W =19.65 kmol /h D =14.32 kmol /h

x D =0.97(摩尔分率)

35、氯仿(CHCl 3)和四氯化碳(CCl 4)的混合物在一连续精馏塔中分离。馏出液中氯仿的浓度为0.95(摩尔分率),馏出液流量为50 kmol /h ,平均相对挥发度α=1.6,回流比R =2。求:(1)塔顶第二块塔板上升的气相组成;(2)精馏段各板上升蒸气量V 及下降液体量L (以kmol /h 表示)。氯仿与四氯化碳混合液可认为是理想溶液。 解:(1)由题知,y 1=x D =0.95,R =2

由相平衡方程 ()n n n x 11x y -α+α=, 得()n

n

n y 1y x -α-α=

即 ()()92.095

.016.16.195

.0y 1y x 111=--=-α-α=

由精馏段操作线方程 D n 1n x 1

R 1

x 1R R y +++=

+ 则 93.095.03

1

92.032x 121x 122y D 12=?+?=+++=

(2)V =L +D ,L /D =R ,V =(R +1)D

∴ V = 3×50=150 kmol /h , L =2×50=100 kmol /h

36、一连续精馏塔,泡点进料。已知操作线方程如下:精馏段 y =0.8 x +0.172 提馏段 y =1.3 x -0.018 求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。

解:由精馏段操作线方程 D n 1n x 1

R 1

x 1R R y +++=

+

8.01R R =+,得 R =4; 172.0x 1

R 1

D =+,得 x D =0.86 将提馏段操作线方程与对角线方程 y =x 联立 ?

??=-=x y 018

.0x 3.1y

解得 x =0.06,即 x w =0.06

将两操作线方程联立 ?

?

?-=+=018.0x 3.1y 172

.0x 8.0y 解得 x =0.38

因是泡点进料,q =1,q 线垂直,两操作线交点的横坐标即是进料浓度,

∴ x F =0.38

37、某连续精馏操作中,已知操作线方程为:精馏段:y =0.723x +0.263 提馏段:y =1.25x -0.0187 若原料液于露点温度下进入精馏塔中,求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。

解:由精馏段操作线方程 D n 1n x 1

R 1

x 1R R y +++=

+

723.01R R =+,得 R =2.61; 263.0x 1

R 1

D =+,得 x D =0.95 将提馏段操作线方程与对角线方程 y =x 联立 ?

??=-=x y 0187

.0x 25.1y

解得 x =0.07,即 x w =0.07 将两操作线方程联立 ??

?-=+=0187

.0x 25.1y 263

.0x 723.0y 解得 x =0.535,y =0.65

因是露点进料,q =0,q 线水平,两操作线交点的纵坐标即是进料浓度, ∴ x F = 0.65

38、用一连续精馏塔分离由组分A 、B 所组成的理想混合液。原料液中含A 0.44,馏出液中含A 0.957(以上均为摩尔分率)。已知溶液的平均相对挥发度为2.5,最小回流比为1.63,说明原料液的热状况,并求出q 值。

解:采用最小回流比时,精馏段操作线方程为 D min n min min 1n x 1

R 1

x 1R R y +++=+

即 364.0x 62.0957.01

63.11

x 163.163.1y +=?+++=

由相平衡方程 ()n n n x 11x y -α+α=, 得 ()x 5.11x

5.2x 15.21x 5.2y +=

-+= 联立两方程 ??

?

??+=+=x 5.11x

5.2y 364.0x 62.0y , 解得 x = 0.367,y = 0.592 此点坐标(0.367,0.592)即为(x q ,y q )。

因 x F =0.44,即x q <x F <y q ,说明进料的热状况为气液混合进料。

由q 线方程 F x 1

q 1

x 1q q y ---=,

此线与平衡线的交点即是操作线与平衡线的交点

有 44.01

q 1367.01q q 592.0?--?-=

解出 q =0.676

39、今有含苯40%和甲苯60%(摩尔百分数,下同)的混合液, 欲用精馏塔分离出含苯95%的塔顶产品。进料为饱和液体, 塔内平均相对挥发度为2.5。若操作回流比

化工原理课后答案

3.在大气压力为101.3kPa 的地区,一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时表压的读数应为多少? 解:KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力,采用如图所示的U 形压差计,指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解: kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10.硫酸流经由大小管组成的串联管路,其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3,体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的(1)质量流量;(2)平均流速;(3)质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11. 如附图所示,用虹吸管从高位槽向反应器加料,高位槽与反应器均与大气相通,且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动,设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg (不包括出口),试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’~

化工原理试题库3

化工原理试题库3 试题1 一:填充题(20分) 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比, 相同要求下,所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________,操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示,若是理想溶液,则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中,为了减少雾沫夹带,我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速,也可以适当地___________板间距。, 7、实验室用水吸收空气中的20C ,基本属于_________控制,其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度,气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时,若解吸因素L mV 增加,而气、液进料组成不变,则 溶质 的回收率将_________。 9、组分A 、B 的分配糸数之比值1 β,能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指 ____________________________________________. 11、 总压为0.1Mpa 的空气温度小于C 0100时,空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中,料液为F ,若溶剂用量愈大,则混合物的点愈_______ S 点,当达到__________,溶液变为均一相。 二:问答题(30分) 1、何谓理论板?为什么说一个三角形梯级代表一块理论块? 2、何谓塔的漏液现象?如何防止? 3、填料可分为哪几类?对填料有何要求? 4、写出任意一种求温度的方法? 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的? 三:计算题(50分) 1、用一精馏塔分离二元理想混合物,已知3=α,进料浓度为3.0=F x ,进 料量为h Kmol 2000 ,泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9,塔釜浓度为

(完整版)化工原理复习题及习题答案

化工原理(上)复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内,摩擦系数λ与(相对粗糙度)有关。 2.转子流量计的主要特点是(恒流速、恒压差)。 3.正常情况下,离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而(减少)。 4.气体在等径圆管内作定态流动时,管内各截面上的(质量流速相等)相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是(在同一种水平面上、同一种连续的流 体) 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为(Q增大,η先增大后减小) 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与(指示液密度、液面高 度)有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生(气缚)现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作,如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变),则 扬程(不变)。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数, 关键是(增大αo)。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa,该处绝对压力为(2×104 Pa )(当时当地大气压为 1×105 Pa)。 12.为防止泵发生汽蚀,则要求装置的汽蚀余量(大于)泵的必需汽蚀余量。(大于、 小于、等于) 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s,则 该流体的流量为(10.60 )m3/h,管壁处的流速为(0 )m/s。 14.在稳态流动系统中,水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍,则细管内水的 流速是粗管内的(4 )倍。 15.离心泵的工作点是指(泵)特性曲线和(管路)特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状,其作用是(汇集液体)和(转换能量)。 17.除阻力平方区外,摩擦系数随流体流速的增加而(减小);阻力损失随流体流速的 增加而(增大)。 18.两流体通过间壁换热,冷流体从20℃被加热到50℃,热流体从100℃被冷却到70℃, 则并流时的Δt m= (43.5 )℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热,A为腐蚀性介质,而B无腐蚀性。(A腐 蚀性介质)流体应走管内。

化工原理试题

流体输送 1.离心泵的能量损失不包括() A. 容积损失 B. 水利损失 C. 压头损失 D.机械损失 2. 用离心泵将水池中的水送至水塔中,维持两液面恒定,离心泵在正常范围操作,开大出口阀门后,则:()。 A. 送水量增加,泵的压头下降 B. 送水量增加,泵的压头增加 C. 送水量增加,泵的轴功率不变 D. 送水量增加,泵的轴功率下降 3. 离心泵铭牌上标明的扬程是指()。 A. 流量最大时的扬程 B. 效率最高时的扬程 C. 平均流量下的扬程 D. 泵的最大扬程 4. 由离心泵和某一管路组成的输送系统,其工作点()。 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 5. 在一输送系统中,改变离心泵出口阀门开度,不会影响( )。 A. 管路特件曲线 B. 管路所需压头 C. 泵的特性曲线 D. 泵的工作点

6. 某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空表指示真空度很高。他对故障原因做出了正确判断,排除了故障。你认为以下可能的原因中,真正的原因是()。 A. 水温太高 B. 真空表坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞 7. 用一台离心泵从低位液槽向常压吸收塔输送吸收液,设泵在高效区工作。若输送管路较长,且输送管路布置不变的情况下,再并联一台同型号的离心泵,则( )。 A. 两泵均在高效区工作 B. 仅新装泵在高效区工作 C. 仅原泵在高效区工作 D. 两泵均不在高效区工作 8. 当管路特性曲线为L= A+BQ2时()说法正确。 A. A只包括流体需增加的位能 B. A包括流体需增加的位能和静压能之和 C. BQ2代表管路系统的局部阻力损失 D. Q2代表流体增加的动能 9. 离心泵启动时应全关出口阀;往复泵启动时应全开出口阀,则( ) 。 A. 两种说法都不对 B. 第一种说法不对 C. 两种说法都对 D. 第二种说法不对 10. 下列不属于正位移泵的是( )。 A. 往复泵 B. 旋涡泵 C. 螺杆泵 D. 齿轮泵 11. 往复泵适用于(),而离心泵适用于()。

化工原理习题

一流体流动 流体密度计算 1.1在讨论流体物性时,工程制中常使用重度这个物理量,而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]? 1.2燃烧重油所得的燃烧气,经分析测知,其中含8.5%CO2,7.5%O2,76%N2,8%水蒸气(体积%),试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度(假设在混合过程中,总体积等于各组分体积之和)。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20%、30%和50%; (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20%、30%和50%。 绝压、表压、真空度的计算 1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少? 静力学方程的应用 1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器,两容器中所盛液体为水,连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少?ρ水银=13.6×103[kg/m3] 1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳(体积与水银相同),压差计读数为若干? ρ水银=13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4=1.594×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银,两U管间的连接管内充满水。已知图中h1= 2.3m,h2=1.2m,h3=2.5m,h4=1.4m,h5=3m。大气压强P0=745[mmHg],试求容器中液面上方压强P C=? 1.8如图所示,水从倾斜管中流过,在断面A和B间接一空气压差计,其读数R=10mm,两测压点垂直距离 a=0.3m,试求A,B两点的压差等于多少? 流量、流速计算 1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。计算: (1)管段1和3中的质量流量; (2)管段1和3中的平均流速; (3)管段1中的质量流速。 1.10某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at(绝压)、温度t=20℃的空气,已知流量为6300[Nm3/h] (标准状况下体积流量)。试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。 (注:at为工程大气压,atm为物理大气压)。 1.11压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动,当气体压强变为5atm时,若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动,问此时管内径应为若干?

化工原理例题与习题

化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3,试求含硫酸为60%(质量)的硫酸水溶液的密度为若干。 解:根据式1-4 =(+)10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为:O 221%、N 2 78%和Ar1%(均为体积%),试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解:首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为: 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3,水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 (1)判断下列两关系是否成立,即p A=p'A p B=p'B (2)计算水在玻璃管内的高度h。 解:(1)判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内,并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上,但不是连通 着的同一种流体,即截面B-B'不是等压面。 (2)计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知,p A=p'A,而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算,即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入,得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示,在异径水平管段两截面(1-1'、2-2’)连一倒置U管压差计,压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解:因为倒置U管,所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ,根据流体静力学基本原理,截面a-a'为等压面,则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 -ρgM

化工原理考研试题库

化工原理试题库 试题一 一:填空题(18分) 1、 某设备上,真空度的读数为80mmHg ,其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ,粘度为1cp ,在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动,其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时,常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时,常用流速范围 为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中,处于____________状态的物质,称为分散物质,处于 __________状态的物质,称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________,其物理意义为____________________________. __________________________,提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式,即_____________和________________ 。其中, 由于_________________________________________,其传热效果好。 二:问答题(36分) 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动,若将其管径增加一倍,问能量损 失变为原来的多少倍? 2、 何谓气缚现象?如何防止? 3、何谓沉降?沉降可分为哪几类?何谓重力沉降速度? 4、在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,问: (1) 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度? (2) 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数? (3) 那一种流体走管程?那一种流体走管外?为什么? 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作? 6、单效减压蒸发操作有何优点? 三:计算题(46分) 1、 如图所示,水在管内作稳定流动,设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ,现发现压力表上 的读数为052mH ,若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数? 2、 在一 列管式换热器中,用冷却将C 0100的热水冷却到C 0 50,热水流量为h m 360,冷却水在管 内 流动,温度从C 020升到C 0 45。已 知传热糸数K 为C m w .20002, 换热管为mm 5.225?φ的钢管,长 为3m.。求冷却水量和换热管数 (逆流)。

化工原理复习题

一、填空题(25分,每空1分): 1、空气在内径一定的圆管中稳定流动,若气体质量流速一定,当气体温度升高时,Re值将___________。 2、流体在等径水平直管的流动系统中,层流区:压强降与速度的______次方成正比;完全湍流区:压强降与速度的_________次方成正比。 3、恒密度流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失Σh f所损失的是机械能中的_________项;恒密度流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长_________。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 5、离心泵常采用调节流量,往复泵常采用调节流量。 6、含尘气体通过长为4m,宽为3m,总高为1m内置4层隔板的除尘室,已知颗粒的沉降速度为0.03m/s,则该除尘室的生产能力为_________m3/s。 7、水与苯进行换热,水由20℃升到35℃,苯由80℃降至40℃。若苯的热容量流率比水的热容量流率小,此换热器的传热效率ε= _____,热容量流率比C R =____ 。 8、离心泵采用并联操作的目的是,采用串联操作的目的是。 9、在传热实验中,用饱和水蒸气加热空气,总传热系数K接近于_______侧的对流传热系数,而壁温接近于_______侧流体的温度。 10、当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时,公式中的流速应该用_____管中的速度。流体在管内湍流流动时(不是阻力平方区),其摩擦系数λ随_____和_____而变。 11、某悬浮液在离心机内进行离心分离时,若微粒的离心加速度达到9807m/s2,则离心机的分离因数等于。 12、在一套板框过滤机中,滤框厚度为16mm,板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框刚充满,则在每一框中滤液穿过厚度为______的滤饼,而洗涤时,洗涤液则穿过厚度为______的滤饼,洗涤液穿过的滤布面积等于过滤面积的______。 13、两流体通过间壁换热,冷流体从20℃被加热到60℃, 热流体从100℃ 被冷却到70℃,则逆流时的 Δt m=____℃;并流时的Δt m=_____℃。 三、简答题(共20分,每题5分) 1、什么是牛顿粘性定律?根据牛顿粘性定律写出黏度的物理意义。 2、简述离心泵的主要部件及工作原理。 3、恒压过滤时,如滤饼不可压缩,则加大操作压力或提高滤浆温度,过滤速率会发生什么变化?为什么? 4、一列管式换热器,用饱和水蒸气加热某易结垢的悬浮液,此换热器在流程安排上应使悬浮液走管程还是

化工原理复习题及答案

1.某精馏塔的设计任务为:原料为F, X f ,要求塔顶为X D,塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变,加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料,则所需理论板数N T减小,提馏段上升蒸汽量V 增加,提馏段下降液体量L' 增加,精馏段上升蒸汽量V 不变,精馏段下降 液体量L不变。(增加,不变,减少) 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96(摩尔分率).精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时,F,X f ,q,V保持不变,增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_,X w减小,D减小,L/V 增加。(增加,不变,减少) 6.静止、连续、—同种_的流体中,处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动,已知水的黏度为1.005mPa?s, 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ,流动类型为_______ 湍流________ 。 8.流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来 的_4_倍;如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时,雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法,将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群,再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系,即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度,总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数.

化工原理试题及答案

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?

化工原理试题及答案

化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题(共15空,每空2分,共30分) 1. 一容器真空表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa,则此容器的绝对压强和表压强(以kpa计)分别为:(90kpa)和( -10kpa)。 2. 热传导只发生在固体和(静止)的或(滞)流动的流体中。 3. 物体的吸收率越(大),其辐射能力越(大)。(填大或小) 4. 蒸发中以(二次蒸汽)是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的(不挥发溶质)、液柱的(静压头)和管路(阻力)所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa,则此容器的绝对压强(以kpa计)为:(90kpa)。 7. 对于同种流体,自然对流时的对流传热系数比时的(小)。(填大或小) 8. 物体的吸收率越大,其辐射能力越(大),所以黑体的辐射能力比灰体的(大)。(填大或小) 9. 蒸发操作所用的设备称为(蒸发器)。 10. 按二次蒸汽是否被利用,蒸发分为(单效蒸发)和(多效蒸发)。 二、选择题(共5题,每题2分,共10分) 1. 对吸收操作有利的条件是:(D) A. 操作温度高、压强高; B. 操作温度高、压强低; C. 操作温度低、压强低; D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板(A ),液相温度较下层塔板() A. 高,低; B. 低,高; C. 高,高; D. 低,低 3. (D )是塔内气液两相总体上呈逆流流动,而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图; B. 板式塔的设计过程; C. 板式塔的恒摩尔流要求; D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的(C)及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度; B. 流速、压强、湿度; C. 流速、温度、湿度; D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量,下面哪种说法是正确的?(B) A. 平衡水一定是自由水; B. 平衡水一定是结合水; C. 自由水一定是结合水; D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为( C)时,不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为( A )时,可以采用精馏方法

化工原理复习题 (2)

化工原理复习题 一 判断题 流体流动与输送 1. 当流体在管内流动达完全湍流时,摩擦系数λ与雷诺数Re 的大小无关。( ) 2. 文丘里流量计和转子流量计均属变压差流量计。( ) 3. 离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。( ) 4. 流体做层流流动时,摩擦系数λ只是Re 的函数,而与管壁的粗糙度无关。( ) 5. 流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。( ) 6. 离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。( ) 7. 理想流体流动时,无流动阻力产生。( ) 8. 设备内的真空度愈高,表明绝对压强愈大。( ) 9. 离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。( ) 转子流量计可以读出任何流体的流量。 离心泵铬牌上的性能参数是指泵效率最高点下的性能参数。 离心泵流量为零时轴功率最小。 () 孔板流量计测流量时,流量大小不仅与压差计读数R 有关,而且与孔板孔径有关。 () 转子流量计在测流量时,转子稳定后,其上下两截面的压差随流量增大而增大。 () 离心泵使液体的实际升扬高度总是小于泵所提供的扬程。 ( ) 传热 1. 冬天,室外温度为2℃,刮着风,潮湿的衣服晒在外面不可能会结冰。( ) 2. 在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作所需的传热面积小。( ) 3. 导热系数和给热系数都是物性常数之一。( ) 4. 换热器的平均传热温度差,是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差值。( ) 5. 在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作所需传热面积小。( ) 给热系数也是物质的一种物理性质 冬天坐在铁板上比坐在木板上要冷些,是因为木板的温度比铁板高。 () 使用列管式换热器时,压力高的物料走管内,这样外壳可以不承受高压。 () 对流传热过程热阻主要集中在流体的滞流内层上。 () 在套管式换热器中,以水蒸汽加热空气,壁温一定很接近水蒸汽的温度。() 逆流传热时的平均温度差一定大于并流时的平均温度差() 蒸馏 1. 当精馏塔各板的板效率相等时,其全塔效率与板效率相等。( ) 2. 若精馏段操作线方程 3.080.0+=x y ,则这个方程是错误的。( ) 3. 根据恒摩尔流假设,精馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。( )

化工原理习题

化工原理习题 1、精馏分离的依据是________________________的差异,要使混合物中的 组分得到完全分离,必须进行 多次地______________._______________。 相对挥发度的表示式α=______________.关于二组分溶液的蒸馏,当α=1 时,能否分离___________。 3、q 的定义式是________________________________________,饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。 4、二组分的连续精馏操作,精馏段操作线方程为245.075.0+=x y ,提馏段 操作线方程为02.025.1-=x y ,当q=1时,则=W x _____D x =______。 5、在连续精馏中,其它条件均不变时,仅加大回流,能够使塔顶产品D x _____,若现在加热蒸汽量V 不变,产品量D 将______。若在改变R 的同 时,保持塔顶采出量不变,必需增加蒸汽用量,那么冷却水用量将________。 6、压力__________.温度__________将有利于吸取的进行。 7、完成下列方程,并指出吸取糸数的单位。 ()-=i c k N k 的单位__________________. ()-=p K N G G K 的单位_______________. 8、吸取过程中的传质速率等于分子散速率的条件是___________________ 9、饱和空气在恒压下冷却,温度由1t 降至2t ,其相对湿度Φ______,绝对湿湿度H________,露点_________,湿球温度___________。 三:运算题(44分) 双股进料的二元连续进料, 均为泡点液相进料,进料液为21,F F , 求第三段的汽相和液相流量?已知 第一段的汽液相流量分别为V 和L 。某填料吸取塔用纯轻油吸取混 合气中的苯,进料量为1000标准h m 3 。

化工原理计算题例题

三 计算题 1 (15分)在如图所示的输水系统中,已知 管路总长度(包括所有当量长度,下同)为 100m ,其中压力表之后的管路长度为80m , 管路摩擦系数为0.03,管路内径为0.05m , 水的密度为1000Kg/m 3,泵的效率为0.85, 输水量为15m 3/h 。求: (1)整个管路的阻力损失,J/Kg ; (2)泵轴功率,Kw ; (3)压力表的读数,Pa 。 解:(1)整个管路的阻力损失,J/kg ; 由题意知, s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ (2)泵轴功率,kw ; 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有: ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中, ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0, p 1= p 0=0(表压), H 0=0, H=20m 代入方程得: kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=, η=80%, kw w N N e 727.11727===η 2 (15分)如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定 不变,输送管路尺寸为φ83×3.5mm ,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ,压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时,进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ,压力表读数为2.452×

《化工原理试题库》大全

化工原理试题库多套及答案 一:填空题(18分) 1、 某设备上,真空度的读数为80mmHg ,其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ,粘度为1cp ,在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动,其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时,常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时,常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中,处于____________状态的物质,称为分散物质,处于 __________状态的物质,称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________,其物理意义为____________________________. __________________________,提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式,即_____________和________________ 。其中, 由于_________________________________________,其传热效果好。 二:问答题(36分) 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动,若将其管径增加一倍,问能量损 失变为原来的多少倍? 2、 何谓气缚现象?如何防止? 3、何谓沉降?沉降可分为哪几类?何谓重力沉降速度? 4、在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,问: (1) 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度? (2) 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数? (3) 那一种流体走管程?那一种流体走管外?为什么? 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作? 6、单效减压蒸发操作有何优点? 三:计算题(46分) 1、 如图所示,水在管内作稳定流动,设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ,现发现压力表上的读数为052mH ,若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数? 2、 在一 列管式换热器中,用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050,热水

(完整版)化工原理练习题

化工原理练习题 0 绪论 1. 化工原理中的“三传”是指④ ①动能传递、势能传递、化学能传递,②动能传递、内能传递、物质传递 ③动量传递、能量传递、热量传递,④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① ①流体输送,②蒸发,③气体吸收,④结晶 3. 下列单元操作中属于质量传递的有② ①搅拌,②液体精馏,③流体加热,④沉降 4. 下列单元操作中属于热量传递的有② ①固体流态化,②加热冷却,③搅拌,④膜分离 5、 l kgf/cm2=________mmHg=_______N/m2 6. 在 26 ℃和1大气压下 ,CO2在空气中的分子扩散系数 D 等于 0.164cm2/s, 将此数据换算成m2/h 单位 , 正确的答案为___④___ ① 0.164m2/h ② 0.0164 m2/h ③ 0.005904 m2/h, ④ 0.05904 m2/h 7. 己知通用气体常数 R=82.06atm.cm3/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__③_____ ① 8.02 ② 82.06 ③ 8.314 ④ 83.14 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/d θ=K/2(q+q e );②q 2+2q.q e =K.θ; ③q 2+q.q e =2K.θ;④q 2+q.q e =K.θ/2 2. 过滤速率基本方程为 ① ① dq/d θ=K/2(q+q e );② dq/d θ=K/(q+q e ); ③dq/d θ=KA 2/2(V+V e );④dV/d θ=K/2(V+V e ) 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倍, ; /2; 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 ② ④

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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单元操作和化工单元构成的。 2.各单元操作的操作原理及设备计算都是以物理衡算;能量衡算;平衡关系;过程速率四个概念为依据的。 3.常见的单位制有程单位制;国际单绝对单位制;工位制 (SI 制)。 4.由于在计量各个物理量时采用了不同的基本物理量、基本单位,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,只有通过平衡关系来判断。6.单位时间内过程的变化率称为过程速率。 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。 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有影响。 6.流体在管道中的流动状态可分为层流和湍流两种类型,二者在内部质点运动方式上的区别 是湍流的质点有脉动而层流没有。 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。 9.在测量流体的流量时,随流量的增加孔板流量计两侧的压差将增大,若改用转子流量计,随流量增加转子两侧压差值不变。 二、选择题

化工原理习题汇总2

1.外径为120mm的蒸汽管道,其外包扎一层厚度为400mm的保温层,保温层材料的导热系数为0.6W/(m?K)。若蒸汽管道的外表面面180℃,保温层的外表面温度为40℃,试求每米管长的热损失及保温层中的温度分布关系式。 2.在温度25℃的环境中横穿一外径为100mm的蒸汽管道,管道外包有两层保温材料,内层厚40mm,导热系数为0.05W/(m?k);外层厚30mm,导热系数为0.1W/(m?k)。管道与环境间对流传热系数为6W/(m2?k),与环境接触表面的温度为60℃。试求:管道单位长度散热量及保温层单位长度总热阻。

3.在间壁式换热器中,要求用初温为25℃的原油来冷却重油,使重油从170℃冷却至100℃。重油和原油的流量分别为1.2×104kg/h和1.5×104kg/h。重油和原油的比定压热容各为2.18 kJ/(kg?K)和1.93 kJ/(kg?K),试求重油和原油采用逆流和并流时换热器的传热面积各为多少?已知两种情况下的总换热系数均为100W/(m2?k)。 4.有一列管式换热器,管束由管径Φ25mm×2mm的不锈钢管组成,管长2.5m。用饱和水蒸气在壳程加热管程空气,已知水蒸气的对流传热系数为10kW/(m2?k),空气的普朗特数Pr为0.7,雷诺数Re为2×104,空气的导热系数为0.03W(m?k)。管壁及两侧污垢热阻可忽略,热损失也可忽略。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(以管外表面积为基准)。

5.在101.3kPa、20℃下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的硫化氢。已知混合气进塔组成为0.055(摩尔分数,下同),尾气出塔组成为0.001。操作条件下系统的平衡关系为p*=4.89×104xkPa,操作时吸收剂用量为最小用量的1.65倍。试计算吸收率和吸收液组成。 6.在一填料塔层高度为8m的吸收塔中,用纯溶剂吸收某混合气体中的溶剂组分。已知进塔混合气体的流量为400kmol/h,溶质的含量为0.06(摩尔分数),溶质的回收率为95%,操作条件下的气液平衡关系为Y=2.2X,溶剂用量为最小用量的1.5倍。试计算气相总传质单元高度。

化工原理判断题题库【化工原理试题库】

1、精馏分离的依据是各组分的挥发度的差异,要使混合物中的组分得到完全分离,必须进行多次地部分汽化和部分冷凝。 2、相对挥发度的表示式?=_?A.对于二组 B 分溶液的蒸馏,当?=1 时,能否能离不能 3、q的定义式是进料的液化分率,饱和液体进料q=_饱和蒸汽进料q=_0_蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=_0.25_。 4、二组分的连续精馏操作,精馏段操作线方程为y?0.75x?0.245,提馏段操作线方程为y?25x?0.02,当q=1时,则xW?xD 5、在连续精馏中,其它条件均不变时,仅加大回流,可以使塔顶产品xD提高_,若此时加热蒸汽量V不变,产品量D将下降。若在改变R的同时,保持塔顶采出量不变,必需增加蒸汽用量,那么冷却水用量将_增加__。 6、压力增加_.温度下降将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程,并指出吸收糸数的单位。NA?k.?Ci?C? k的单位_m_ NA?KG.?P?P KG 的单位__. ms.atm 8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是层流或静止。 9、饱和空气在恒压下冷却,温度由t1降至t2,其相对湿度?不变,绝对湿湿度H下降_,露点下降,湿球温度下降。 10、萃取操作的依据是_组分在萃取剂中的溶解度的差异.萃取操作选择溶剂的主要原则是_对被萃取组分有较好的选择性与稀释剂互溶度愈小愈好_,易回收便宜无毒性__. 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_待分离的混合物为水溶液且水是难挥发组分的情况_,与间接蒸汽相比,相同要求下,所需理论塔板数将__理论板数要多。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的易挥发组分在气、液两相间的浓度关系,操作线表示了易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关系 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___气相中的分压_和与之平衡的液相__縻尔分率之比来表示,若是理想溶液,则同温度下的饱和蒸汽压来表示。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的。 6、在板式塔的设计中,为了减少雾沫夹带,我们可以适当地增大塔径以减少空塔气速,也可以适当地增大板间距。

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