化学工程基础试卷答案

一、判断题

、量纲分析法的优点是：虽未减少实验的工作量，但可以建立数学模型，对实验结果进行量化计算。? ?

答案：错

、当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。? ?答案：错

、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。? ?

答案：错

、液体在管内做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径更为显著。? ?

答案：对

、沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为两者都伴有流体的流动。? ?

答案：对

、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量?即液气比?，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。? ?

答案：对

、选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。? ?

答案：错

、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。? ?

答案：错

、设计时，若 上升，并不意味 下降，操作中也可能有类似情况。? ? 答案：对

?、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与操作条件?压强、温度?、相平衡关系、塔板结构等无关。? ?

答案：错

二、填空题

、处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 、 、 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 流量计测量。

答案：静止的 连通着的 同一种连续的液体 皮托

、如下图所示，密封容器中盛有3

800/kg m ρ=的油品，?形管中指示液为水?1000kg ρ= 3/m ??1a 、2a 、3a 恰好在同一水平面上，

1b 、2b 、3b 及4b 也在同一高度上，1100,h mm = 2200h mm = 则各点的1a p =?????????2a p =?????????2=b p ?????????3=b p ?????????

3h =????????。（表压值，均以2mmH O 为单位）

答案： ； ??； ??； ??； ??

、离心泵特性曲线通常包括????????曲线、????????曲线和????????曲线，这些曲线表示在一定的????????下，输送某种特定液体时泵的性能，泵制造厂所提供的特性曲线是用????????作为工作介质测定的。 答案：扬程：效率；轴功率；转速；20C 清水

、吸收过程物料衡算时的基本假定是 ??? ????????，??? ????????。当进塔混合气中的溶质含量较低?例如小于 ??????时，通常称为低浓度气体吸收；其特点为：??? ????????，??? ????????。

答案：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发；?、?为常数；吸收过程是等温的 、某精馏塔的设计任务为：原料?，F x ，要求塔顶为D x ，塔底为W x 。设计时若选定的 不变，加料热状态由原来的饱和蒸气加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数T N ????????，提馏段上升蒸气量V '????????，提馏段下降液体量L '????????，精馏段上升蒸气量?????????，精馏段下降液体量?????????。?增加，不变，减少?

答案：减少；增加；增加；不变；不变

、在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括????????、????????和????????三个阶段。实际操作应控制在????????，在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而????????。

答案：自然对流；核状沸腾；膜状沸腾；核状沸腾；增加

、在吸收塔某处，气相主体浓度???????，液相主体浓度??????，气相传质分系数 ? ????●?? ?，气相传质总 ? ??????●?? ?，则该处气液界面上气相浓度??应为?????。平衡关系??????。

答案： ???

、比较温度、压力对亨利系数、溶解度常数及相平衡常数的影响：

当温度升高时，亨利系数?????????，相平衡常数?????????，系数?????????。

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?????????，系数?????????。

答案：增大；增大；增大；不变；减少；不变

、完成一分离任务需要的填料层高度为 ?，所用填料的等板高度????为 ???，若改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数?包括塔釜?为????????。

答案： ?

?、当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转点称为????????，上转点称为????????。

答案：载点；泛点

?、塔板上液体流量愈大，则板上的液面落差愈????????，堰上的液层高度愈????????，液体在降液管中的停留时间愈????????。

答案：大；高；短

?、进出口温度分别为 ?℃和 ?℃的热流体对进口温度为 ?℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过 ?℃，则必须采用?????????操作。

答案：并流

?、列管换热器中，用饱和水蒸气加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近?????????的温度。

答案：水蒸气

H将 ?、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

OG

?????????。

答案：不变

?、对于气体，温度升高，黏度?????????。

答案：增大

?、当地大气压为 ??????测得一容器内的绝对压强为 ??????，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为 ??? ????，则其绝对压强为 ???????。

答案： ??????

三、选择题

、强制对流?无相变?流体的对流传热系数关联式来自????。

?、理论方法 ?、量纲分析法

、数学模型法 ?、量纲分析和实验相结合的方法

答案：

、离心泵的调节阀开大时，

?、吸入管路阻力损失不变 ?、泵出口的压力减小

、泵入口的真空度减小 ?、泵工作点的扬程升高

答案： ?

、填料塔的吸收面积等于????????。

?、塔内填料总表面积 ?、塔的截面积

、塔内润湿的填料表面积 ?、塔的侧面积

答案：

、操作中的精馏塔，保持?，?，D x ，W x ，V 不变，减小F x ，则

?、 增大， 减小 ?、 不变， 增加

、 减小， 增加 ?、 减小， 不变

答案： ?

、某二元混合物，???，全回流条件下?? ???，则???? ??? ???。

?、 ??? ?、 ??? ?、 ????? ?、 ?????

答案： ?

、将流率为 ?????●??，组成为 ??的二元理想溶液精馏分离。要求塔顶产品组成达到 ??，塔底产品组成不超过 ??，泡点进料，回流比为 ??。要使塔顶采出量达到 ?????●??，???????。

?、增加塔板数 ?、加大回流比 ?、改变进料热状态 ?、增加进料量

答案：

、定性温度是指

?、流体进出口温度平均值 ?、膜温

、壁温 ?、传热

计算准数式中的物理性质取值温度

答案：

、在气体处理量一定时，减小吸收剂用量，则吸收推动力???????。

?、增大 ?、不变 ?、减小 ?、不确定

答案：

、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下列两种说法：???加热器应置于该空间的上部；???冷凝器应置于该空间的下部。正确的结论应该是???????。 ?、这两种说法都对 ?、这两种说法都不对 、第一种说法对，第二种说法错 ?、第一种说法错，第二种说法对 答案：

?、精馏过程的操作线为直线，主要基于???????。

?、塔顶泡点回流 ?、恒摩尔流假定 ?、理想物系 ?、理论板假定

答案：

四、计算

、用离心泵 ?C ?的水从贮槽送到水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为76 2.5mm mm φ?，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为324.6610Pa ?；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按2,12f h u =∑与2,210f h u =∑计算，由于管径不变，故式中◆为吸入或排出管的流速???。排水管与喷头连接处的压强为 ????? ? ?（表压）。试求泵的有效功率。

解：选取贮槽水面为基准水平面，亦截面11'-，泵入口处为截面22'-，排水管内侧为截面33'-，如图所示。首先在截面11'-和22'-应用柏努利方程

221

12211,122e f p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ 由题意

32121212,10,0, 1.5,0(),24.6610(),0,,2e f W Z Z m p p Pa u u u h u =====-?===∑表压表压

代入方程得 3

2324.66100 1.59.8 2.510

u ?=?-+ 解得◆???????。 然后在截面22'-和截面33'-应用柏努利方程

222

23323,222e f p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ 其中

332232323,21.5,14,24.6610(),98.0710(), 2.0/,10f Z m Z m p Pa p Pa u u u m s h u ===-?=?====∑表压表压

代入得

3

23(98.0724.66)10(14 1.5)9.8102285.23/10

e W J kg +?=-?++?= 流体得质量流量

223(0.07620.0025) 2.0107.91/44s w d u kg s π

π

ρ==-???=

有效功率 7.91285.23 2.26e s e N w W kW ==?=

、在逆流换热器中，用初温为 ?℃的水将 ???????的液体（比热容为 ? ???? ???·℃）、密度为 ?????? ），由 ?℃冷却到 ?℃。换热器的列管直径为φ ???? ?? ?????水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为 ? ????／（? ·℃）和 ? ????／?? ·℃），污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于 ?℃，试求换热器的传热面积。 解：先求总传热系数，因为忽略污垢热阻，则

11o o o i i m o

d bd K d d αλα=++ 其中2225,20,850/(),170/(),22.5o i i o m d mm d mm W m C W m C d mm αα===?=?=，

45/()W m C λ=? 将上数据代人公式

3125 2.510251*********.51700

o K -??=++?? 得o K ???． ?／（? ·℃）。

再以临界条件算得m t ?

水 ?℃→ ?℃

液体 ?℃← ?℃

所以12805030,302010t C t C ?=-=??=-=?

1212301018.230ln ln 10

m t t t C t t ?-?-?===??? 又因为 ? ???? ?????? ?? ?? ）

代入数据得

3471.618.2 1.2510 1.9(5020)o S ??=???-

解得 ? ????? 。

、有一吸收塔，塔内装有 ???? ???? ??的拉西环，其比表面积?????23/m m ?假设全部润湿?，在 ?℃、 ???下操作。空气 丙酮混合气中含有 ??体积分数?的丙酮，混合气量为 ???3/m h ?标准状态?。塔顶喷淋的清水量为 ???????，丙酮回收率η ???。平衡关系为?????????、?为摩尔分数?。已知塔径 ???????，总传质系数2

0.4/()y K kmol m h =?。试求：???传质单元数OG N ；???填料层高度?

解：先将流量化为摩尔流量 140062.5(/)22.4G kmol h '== 3000166.67(/)18

L kmol h '== ???

10.06,98%y η== 21(1)(10.98)0.060.0012y y η∴=-=-?= 20x =

11262.5()(0.060.0012)0.022166.67

G x y y L '=-=-='

112211*********.680.0220.037

()()(0.060.037)(0.00120)0.00740.060.037ln ln 0.001200.060.00127.9650.0074e e e e m e e

OG m y mx y mx y y y y y y y y y y y N y ==?===------?===------=

==? ???本题前面已求出的G '，是流量而不是流率，因此需求塔的横截面积?。

2223.140.6750.36()44A D m π==?= 62.5 2.13()0.42040.36

OG y G H m K aA '===?? 2.317.9716.96()OG OG H H N m =?=?=

、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为 ??????●??，含苯 ??，要求塔顶馏出液中含苯 ??（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于 ??，泡点进料，泡点回流。已知?????，取回流比为最小回流比的 ??倍。试求：（ ）塔顶产品量 、塔底残液量 及组成??；（ ）最小回流比；（ ）精馏段操作线方程；（ ）提馏段操作线方程；（ ）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？（ ）若改用饱和蒸汽进料，仍用（ ）中所用回流比，所需理论板数为多少？

解：（ ）塔顶产品量 、塔底残液量 及组成??；

由 F D A Fx Dx =?，得： h kmol D /4009

.09.04.01000=??= ??? ?????????????????●??

又由物料衡算 W D F Wx Dx Fx +=

得 0667.0600/)9.04004.01000(=?-?=W x

（ ）最小回流比；

泡点进料，? ?? 4.0==F q x x

625.04

.05.114.05.2)1(1=?+?=-+=Q q q x x y αα 22.14

.0625.0625.09.0min =--=--=q q q

D x y y x R ??? 精馏段操作线方程；

83.15.1min ==R R

318.0646.01

11+=+++=+n D n n x R x x R R y ??? 提馏段操作线方程；

113240083.2)1(=?=+=='D R V V

1732100040083.1=+?=+=+='F RD qF L L 则 0353.053.11132

0667.0600113217321-'=?-'='-'''='+m m W m m

x x V Wx x V L y （ ）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成

152.00667

.05.110667.05.2)1(1=?+?=-+=w w w x x y αα 由操作线方程

0353.053.11-'='+m m x y 得 0353.053.11

-'=x y w 0763.01

='x （ ）若改用饱和蒸汽进料，仍用（ ）中所用回流比，所需理论板数又为多少。

饱和蒸气进料， ? ?，4.0==F q x y 由 Q

q q x x y )1(1-+=αα 得 21.0=q x 63.221.04.04.09.0min =--=--=q

q q D x y y x R 因 min R R ?，

故 ∞=T N