化工原理试卷及答案

化工原理试卷及答案1填空题（每空1分，共20分）1．某容器内的绝对压强为200kPa，当地大气压为101.3kPa，则表压为______。2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有、和。3．热量传递的基本方式有、和。4．吸收因子A可表示为，它是与的比值。5．空气的干球温度为t，湿球温度为tw，露点温度为td，当空气的相对湿度等于1时，则t、tw和td的大小关系为。6．吸收操作一般用于分离混合物，其原理是利用原料中各组分差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离混合物，其原理是利用原料中各组分的差异来达到分离的目的。7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段和阶段。8．全回流（R=）时，精馏段操作线的斜率为，提馏段操作线的斜率为，对相同的xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数。一、选择题（每小题2分，共20分）1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是（）A.21221()ududB．21122()ududC．1122ududD．1221udud2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定（）A．效率一定B．功率一定C．转速一定D．管路（l+∑le）一定3．对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600W•m-2•K-1，α2＝116W•m-2•K-1，要提高总传热系数K，最简单有效的途径是（）A．设法增大α1B．设法增大α2C．同时增大α1和α2D．不确定4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是（）A．停留时间≥沉降时间B．停留时间≤沉降时间C．停留时间＜沉降时间D．停留时间＞沉降时间5．在讨论旋风分离器的分离性能时，临界粒径这一术语是指（）A.旋风分离器效率最高时旋风分离器的直径B.旋风分离器允许的最小直径C．旋风分离器能够全部分离出来的最小粒径D．能保持层流流型最大的颗粒直径6.若亨利系数E值很大，依据双膜理论，则可判断过程的吸收速率控制由（）A．气膜B．液膜C．双膜D．液相主体7．沿着精馏塔的提馏段往下，蒸气中易挥发组分（）A．越来越少B．越来越多C．基本不变D．先增多，后变少8．对逆流操作的吸收塔，其它条件不变，当吸收剂用量趋于最小用量时则（）A．吸收推动力最大B．吸收率最高C．出塔的气体浓度最低D．吸收液浓度趋于最高9．固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为（）A．平衡含水量B．自由含水量C．临界含水量D．饱和含水量10．对于有一定精馏塔数的精馏塔，当q、xF等保持一定，而回流比R增大时，则定有（）A．xD增大，xw减小B．xD不变，xw增加C．xD减小，xw增加D．xD减小，xw不变三、判断题（每小题1分，共10分）1．化学工程中的传递过程包括动量传递、热量传递和质量传递。（）2．离心泵的压头又称扬程，指离心泵对单位质量的液体所能提供的有效能量。（）3．流体在管路中流动时阻力可分为局部阻力和直管阻力两类。（）4．液体和气体的粘度均随温度升高而增大。（）5．溶液被加热到产生第一个气泡时的温度，称为泡点温度。（）6．升高温度或降低总压均有利于吸收操作的进行。（）3．流体在管路中流动时阻力可分为局部阻力和直管阻力两类。（）4．液体和气体的粘度均随温度升高而增大。（）5．溶液被加热到产生第一个气泡时的温度，称为泡点温度。（）6．升高温度或降低总压均有利于吸收操作的进行。（）7．一般来说，离心沉降设备的分离效果比重力沉降设备的分离效果好。（）8．填料塔中填料的有效比表面积越大，传质单元高度越小。（）9．两流体间壁传热时，以管外或管内表面积计，传热速率相等。（）10．转子流量计是恒压强变截面的流量计。（）四、简答题（每小题5分，共20分）1．怎样强化传热过程？哪种强化途径是最主要的？2．什么是离心泵的气蚀现象？简述气蚀现象引起的不良后果。3．简述流体在直管内流动时的流动类型及其判断依据。4．何谓两相间传质的双膜理论？其基本论点是什么？1.有一用水吸收混合气中氨的常压逆流吸收塔，如图所示。水由水池用离心泵送至塔顶经喷头喷出，泵入口管为Φ108mm×4mm的无缝钢管，管中流量为40m3/h，出口管为Φ89mm×3.5mm无缝钢管。池内水深为2m，池底至塔顶喷头入口处的垂直距离为20m。管路的总阻力损失为40J/kg，喷头入口处的压强为120kPa（表压）。试计算：1）此过程离心泵提供的有效功W；2）设泵的效率为65%，试求泵所需的功率。（本题条件下，水的密度为1000kg/m3，重力加速度g=9.81m/s2）题1附图2.在一套管式换热器中，流量为2500kg/h，平均比热容为2.0kJ/(kg•℃)的热流体在内管中从90℃冷却至50℃，环隙中冷水从20℃被加热至40℃。冷、热流体逆流流动。已知冷却水的平均比热容为4.17kJ/(kg•℃)，传热系数K值为200w/(m2•℃)。试求：（1）冷却水用量，kg/h；（2）所需的传热面积。（忽略换热过程中的热损失）3.有苯和甲苯混合物，含苯0.4，流量1000kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度=2.5。试计算：（1）塔顶产品量D；塔底残液量W及组成xW；（2）回流比R及精馏段操作线方程。一、填空题（每空1分，共20分）1．98.7kPa2．颗粒直径（dp）、颗粒密度（p）、流体密度（）3．(热)对流、(热)传导、(热)辐射4．L/mG操作线斜率平衡线斜率5．t=tw=td6．气体溶解度液体挥发度（沸点）7．恒速干燥降速干燥8．11多二、选择题（每小题2分，共20分）1-5．ACBAC6-10．BADCA三、判断题（每小题1分，共10分）1．√2．√3．√4．×5．√6．×7．√8．√9．×10．√四、简答题（每小题5分，共20分）1．根据传热总速率方程Q=KA△tm，可知，强化传热的方式有三种：1）增加传热面积A；2）增加总传热系数K；3）增加对数平均温度差；其中，增加K的方法是最为主要的一种方式。（5分）2．当叶轮入口入的最低压强降到液体在该处温度下的饱和蒸气压时，泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮材料受到损坏的现象成为汽蚀现象。（2分）汽蚀现象危害：1）造成很高的局部压力，发生噪声，引起泵的振动；2）同时还造成金属表面严重的电化学腐蚀；3）严重时，造成泵泵的流量、扬程和效率都会下降，不能正常工作。（3分）根据雷诺数Reud（分）可将流体在直管内的流动分为三种方式：1）当雷诺数Re2000,层流；2）当雷诺数2000Re4000,流动类型不稳定，可能层流，也可能湍流；3）当雷诺数Re4000,流动湍流。（3分）4．双膜理论基于双膜模型，它把复杂的对流传质过程描述为溶质以分子扩散形式通过两个串联的有效膜。（2分）双膜理论的三个基本观点：1）相互接触的气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧分别存在着稳定的气膜和液膜。膜内流体流动状态为层流，溶质A以分子扩散方式通过气膜和液膜，由气相主体传递到液相主体。2）在相界面处，气液两相达到相平衡，界面处无扩散阻力。3）在气膜和液膜以外的气液主体中，由于流体的充分湍动，溶质A的浓度均匀，即认为主体中没有浓度梯度，换句话说，浓度梯度全部集中在两个膜层内。（3分）五、计算题（每小题10分，共30分）1．解：以水池为1-1截面，塔顶喷头入口处为2-2截面，在1-1截面和2-2截面间列柏努利方程，22112212f1-2upupZg+++W=Zg+++h22（2分）以1-1截面为基准面，由己知可得：00()18,120()表压表压1122Z=,p=kPaZ=mp=kPa由于水池液面比管路的截面大得多，因此01u=塔顶喷头入口的流速22240/36002.110.08244vsqu===m/sd代入上式可得：2.110076.583881/WgJKg（5分）由evpqWpp可得40/3600338.81100057915.790.65evpqWpWKW（3分）2．解：（1）111255.56mpQqcTTKJ/S(KW)己知冷热流体换热过程中无热损失，11122221mpmpQqcTTqctt（3分）己知冷热流体换热过程中无热损失，11122221mpmpQqcTTqctt（3分）111222212500/36002.090500.67/4.17(4020)mpmpqcTTqkgsctt（2分）（）1212(9040)(5020)39.1550lnln30mttttt℃（2分）1112mpmQqcTTKAt3255.56107.1020039.15mQAmKt另解：由于1290405240203tt，故有12(9040)(5020)4022mttt℃（2分）所以3255.56106.9520040mQAmKt（3分）3．解：（1）kmol/h600kmol/h400%904.010009.0WDD10000.44000.910000.44000.96000.0667600WWxx（2）111qzxqqyqFq线方程：4.0x平衡线方程：xxyxxy5.115.2115.2联立求得交点坐标为：0.40.625ppxyminmin0.90.6251.2221.51.83330.6250.4DpppxyRRRyx精馏段操作线：317.0647.011xRxxRRyD（4分）