化学工程基础试卷答案

试卷答案第1页（共9页）一、判断题1、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2、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3、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。()答案：错4、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5、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6、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7、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8、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9、设计时，若R上升，并不意味D下降，操作中也可能有类似情况。()答案：对10、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1、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2、如下图所示，密封容器中盛有3800/kgm的油品，U形管中指示液为水(1000kg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,hmm2200hmm,则各点的1ap________,2ap________,2bp________,3bp________,3h________。（表压值，均以2mmHO为单位）试卷答案第2页（共9页）答案：0；100；340；300；2003、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4、吸收过程物料衡算时的基本假定是:(1)________，(2)________。当进塔混合气中的溶质含量较低(例如小于5%~10%)时，通常称为低浓度气体吸收；其特点为：(1)________，(2)________。答案：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发；G、L为常数；吸收过程是等温的5、某精馏塔的设计任务为：原料F，Fx，要求塔顶为Dx，塔底为Wx。设计时若选定的R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TN________，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V________，精馏段下降液体量L________。(增加，不变，减少)答案：减少；增加；增加；不变；不变6、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7、在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2·h，气相传质总Ky=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度yi应为。平衡关系y=0.5x。答案：0.018、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E________，相平衡常数m________，系数H________。试卷答案第3页（共9页）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E________，相平衡常数m________，系数H________。答案：增大；增大；增大；不变；减少；不变9、完成一分离任务需要的填料层高度为8m，所用填料的等板高度HETP为0.5m，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：1610、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11、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12、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_________操作。答案：并流13、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14、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OGH将_________。答案：不变15、对于气体，温度升高，黏度_________。答案：增大16、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。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。答案：395mmHg三、选择题1、强制对流(无相变)流体的对流传热系数关联式来自____。A、理论方法B、量纲分析法C、数学模型法D、量纲分析和实验相结合的方法答案：D2、离心泵的调节阀开大时，A、吸入管路阻力损失不变B、泵出口的压力减小C、泵入口的真空度减小D、泵工作点的扬程升高答案：B3、填料塔的吸收面积等于________。A、塔内填料总表面积B、塔的截面积C、塔内润湿的填料表面积D、塔的侧面积答案：C试卷答案第4页（共9页）4、操作中的精馏塔，保持F，q，Dx，Wx，V不变，减小Fx，则A、D增大，R减小B、D不变，R增加C、D减小，R增加D、D减小，R不变答案：C5、某二元混合物，=3，全回流条件下xn=0.3，则yn-1=。A、0.9B、0.3C、0.854D、0.794答案：B6、将流率为800kmol/h，组成为0.4的二元理想溶液精馏分离。要求塔顶产品组成达到0.7，塔底产品组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。要使塔顶采出量达到500kmol/h，_______。A、增加塔板数B、加大回流比C、改变进料热状态D、增加进料量答案：D7、定性温度是指A、流体进出口温度平均值B、膜温C、壁温D、传热计算准数式中的物理性质取值温度答案：D8、在气体处理量一定时，减小吸收剂用量，则吸收推动力_______。A、增大B、不变C、减小D、不确定答案：C9、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下列两种说法：(1)加热器应置于该空间的上部；(2)冷凝器应置于该空间的下部。正确的结论应该是_______。A、这两种说法都对B、这两种说法都不对C、第一种说法对，第二种说法错D、第一种说法错，第二种说法对答案：B10、精馏过程的操作线为直线，主要基于_______。A、塔顶泡点回流B、恒摩尔流假定C、理想物系D、理论板假定答案：B四、计算1、用离心泵20C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762.5mmmm，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2,12fhu与2,210fhu计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07103Pa（表压）。试求泵的有效功率。试卷答案第5页（共9页）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22112211,122efpupugZWgZh由题意32121212,10,0,1.5,0(),24.6610(),0,,2efWZZmppPauuuhu表压表压代入方程得32324.661001.59.82.510u解得u=2.0m/s。然后在截面22和截面33应用柏努利方程22223323,222efpupugZWgZh其中332232323,21.5,14,24.6610(),98.0710(),2.0/,10fZmZmpPapPauuumshu表压表压代入得323(98.0724.66)10(141.5)9.8102285.23/10eWJkg流体得质量流量试卷答案第6页（共9页）223(0.07620.0025)2.0107.91/44swdukgs有效功率7.91285.232.26eseNwWkW2、在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s的液体（比热容为1.9kJ/(kg·℃）、密度为850kg/m3），由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为25mm2.5rnm,水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW／（m2·℃）和1.70kW／(m2·℃），污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，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11oooiimodbdKdd其中2225,20,850/(),170/(),22.5oiiomdmmdmmWmCWmCdmm，45/()WmC将上数据代人公式31252.510251850204522.51700oK得oK=471．6W／（m2·℃）。再以临界条件算得mt水20℃50℃液体30℃80℃所以12805030,302010tCtC1212301018.230lnln10mtttCtt又因为KoSotm=Wccpc(t2–t1）代入数据得3471.618.21.25101.9(5020)oS试卷答案第7页（共9页）解得So=8.3m2。3、有一吸收塔，塔内装有25mm25mm3mm的拉西环，其比表面积a=20423/mm(假设全部润湿)，在20℃、1atm下操作。空气-丙酮混合气中含有6%(体积分数)的丙酮，混合气量为14003/mh(标准状态)。塔顶喷淋的清水量为3000kg/h，丙酮回收率=98%。平衡关系为y=1.68x(x、y为摩尔分数)。已知塔径D=0.675m，总传质系数20.4/()yKkmolmh。试求：(1)传质单元数OGN；(2)填料层高度H解：先将流量化为摩尔流量140062.5(/)22.4Gkmolh3000166.67(/)18Lkmolh(1)10.06,98%y21(1)(10.98)0.060.0012yy20x11262.5()(0.060.0012)0.022166.67GxyyL112211221122121.680.0220.0370()()(0.060.037)(0.00120)0.00740.060.037lnln0.001200.060.00127.9650.0074eeeemeeOGmymxymxyyyyyyyyyyyNy(2)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A。2223.140.6750.36()44ADm62.52.13()0.42040.36OGyGHmKaA2.317.9716.96()OGOGHHNm4、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。进料量试卷答案第8页（共9页）为1000kmol/h，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0