化工原理試卷（02生工）答案

1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)期末考試試卷（A卷）2003學(xué)年第二學(xué)期 考試科目： 化工原理學(xué)號(hào)_姓名_年級(jí)專業(yè)_評(píng)閱人_成績_一、填空題（每題2分，共20分）1.雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式為_。當(dāng)密度1000kg/m3，粘度=1厘泊的水,在內(nèi)徑為d=100mm，以流速為1m/s在管中流動(dòng)時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)等于_，其流動(dòng)類型為_ _。答案：Re=d/；105；湍流2. 離心泵的工作點(diǎn)是曲線與曲線的交點(diǎn)。離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時(shí)，離心泵會(huì)發(fā)生 現(xiàn)象。答：離心泵特性，管路特性，氣蝕3. 沸騰傳熱可分為三個(gè)區(qū)域，它們是 、 、 。工程上宜維持在 區(qū)內(nèi)操作。答：自然對(duì)流、膜狀沸騰、核狀沸騰、核狀沸騰。4. 懸浮在靜止流體中

2、的固體微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沉降時(shí)，會(huì)受到 三個(gè)力的作用。當(dāng)此三個(gè)力的_時(shí)，微粒即作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。此時(shí)微粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度，稱為_ 。答：重力、阻力、浮力 ，代數(shù)和為零 ，沉降速度5.在斯托克斯區(qū)，顆粒的沉降速度與其直徑的 次方成正比，而在牛頓區(qū)，與其直徑的 次方成正比。答：2、1/26. 單效蒸發(fā)器將F=2000kg/h，0=10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的原料液濃縮到35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，料液沸點(diǎn)進(jìn)料，忽略熱損失。蒸發(fā)器的傳熱面積A=20m2，K=1000W/m2，蒸發(fā)室壓強(qiáng)下水的飽和汽化潛熱r=2330kJ/kg，則蒸發(fā)水量為 kg/h，有效溫差為 。答：1428.6， 46.27.

3、在1個(gè)大氣壓84時(shí), 苯的飽和蒸氣壓=113.6(kpa)，甲苯的飽和蒸氣壓=44.38(kpa)，苯-甲苯混合溶液達(dá)于平衡時(shí)，液相組成x=_，氣相組成y= ，相對(duì)揮發(fā)= 。答：0.823 0.923 2.568. 精餾過程就是利用混合液的各組分具有不同的_，利用_、 _的方法，將各組分得以分離的過程。答：揮發(fā)度 多次部分汽化 多次部分冷凝9. 分別采用單級(jí)萃取與二級(jí)錯(cuò)流萃取分離同一種液體混合物，若所用的溶劑量相同，前者所得萃取液含量 后者所得萃取液含量；若要求兩者所得萃取液含量相同，前者所需溶劑量 后者所需溶劑量 ( = )。答：10. 萃取操作中，稀釋劑與萃取劑的互溶度越 ，選擇性系數(shù)越

4、，得到的萃取液組成越 。答：小、大、高(或大、小、低)二、選擇題（每小題1分，共15分）1. 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：( )。 A. 湍流流速層流流速； B. 流道截面大的為湍流，截面小的為層流； C. 層流的雷諾數(shù)1； B. 萃取相含量yA萃余相含量xA； C. 選擇性系數(shù)1； D. 分配系數(shù)kB1。答：C13. 穩(wěn)定傳熱是指傳熱系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度（ ）。 A. 既隨時(shí)間而變，又隨位置而變； B. 只隨位置而變，但不隨時(shí)間而變； C. 只隨時(shí)間而變，但不隨位而變； D. 既不隨時(shí)間而變，又不隨位置而變。答：B14. 在恒壓過濾實(shí)驗(yàn)中，提高過濾溫度，過濾常數(shù)K（ ）。 A. 增大； B. 減??；

5、 C. 不變； D. 先增大后減小。答：A15. 依靠靜壓差為推動(dòng)力進(jìn)行混合物分離的膜過程是（ ）。 A. 微濾、超濾、透析； B. 超濾、透析、電滲析； C. 超濾、反滲透、透析； D. 微濾、超濾、反滲透。答：D三、判斷題（每小題1分，共10分）1. 實(shí)際流體在導(dǎo)管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)，各種形式的能量（或壓頭）可以互相轉(zhuǎn)化，但導(dǎo)管任一截面的位壓頭、動(dòng)壓頭與靜壓頭之和為一常數(shù)。( )答：2. 間壁式換熱器內(nèi)冷、熱兩流體的傳熱總熱阻必定大于每一個(gè)分熱阻，因此，總傳熱系數(shù)的數(shù)值必定小于其中任何一個(gè)對(duì)流體傳熱系數(shù)的值。( )答：3. 做板框壓濾機(jī)的過濾實(shí)驗(yàn)時(shí)，濾液的流動(dòng)路線與洗水的流動(dòng)路線是相同的。(

6、)答：4固體顆粒在大氣中沉防是層流區(qū)域時(shí)，以顆粒直徑的大小對(duì)沉降速度的影響最為顯著。( )答：5在多效蒸發(fā)操作中，后一效蒸發(fā)器的加熱室就相當(dāng)于前一效的蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽的冷凝器。( )答：6. 對(duì)雙組分理想混合液，相對(duì)揮發(fā)度的大小可以判別該物系的分離難易程度。因此，在相同條件下，分離相對(duì)揮發(fā)度大的物系，所需理論板數(shù)多。( )答：7在一定溫度下，溶質(zhì)A在萃取相和萃余相中組成之比稱為分配系數(shù)。( )答：8. 計(jì)算對(duì)流傳熱速率Q=.A.t時(shí)，若為圓管，則式中的傳熱面積應(yīng)取管內(nèi)、外表面積的平均值。( )答：9. 對(duì)于一定的物系，影響萃取分離效果的主要因素是溫度和溶劑比。( )答：10.當(dāng)超濾分離系統(tǒng)

7、處于壓差控制區(qū)時(shí)，濃差極化的影響較大，通過膜的流動(dòng)阻力為主要阻力。( )答：四、計(jì)算、問答題（共55分）1. 用離心泵將水池內(nèi)水送至高位槽，兩液面恒定，其流程如本題附圖所示。輸水管路直徑為55mm2.5mm，管路系統(tǒng)的全部阻力損失為49J/kg，摩擦系數(shù)可取作0.024，汞柱壓差計(jì)讀數(shù)分別為R1=50mm及R2=1200mm，其他有關(guān)尺寸如圖中標(biāo)注。試計(jì)算：(1) 管內(nèi)水流速；(2) 泵的軸功率(效率為71%)(3) A截面上的表壓強(qiáng)pA。(15分)題解：(1)管內(nèi)流流速u對(duì)于等徑管路，U形管壓差計(jì)讀數(shù)R1反映了水流經(jīng)AB管段的陰力損失，由直管陰力損失計(jì)算式便可求出管內(nèi)水的流速，即：(2)軸功

8、率N在1-1與2-2兩截面間列柏努利方程得：由連續(xù)方程得(3)A截面上的壓強(qiáng)pA對(duì)第二個(gè)U形管壓差計(jì)的等壓面C、D列靜力學(xué)方程式得2. 在內(nèi)管為18910mm的套管換熱器中，將流量為的某液態(tài)烴從 100冷卻到60，其平均比熱為，環(huán)隙走冷卻水,其進(jìn)出口溫度分別為40和50，平均比熱為，基于傳熱外表面積總傳熱系數(shù)，設(shè)其值恒定，忽略熱損失。試求：(1)冷卻水用量；(2)分別計(jì)算兩流體為逆流和并流情況下的平均溫差及所需管長。(10分)題解： 1）冷卻水用量 2） （逆流） （并流） 逆流時(shí)：并流時(shí)：3. 某干燥器的操作壓強(qiáng)為79.98kPa，出口氣體的溫度為60，相對(duì)濕度70%，將部分出口氣體返回干燥

9、器入口與新鮮空氣相混合，使進(jìn)入干燥器的氣體溫度不超過90，相對(duì)濕度為12%參見附圖(a)。已知新鮮空氣的質(zhì)量流量為0.5025kg.s，溫度為20，濕度為0.005kg水/kg干空氣，試求：(1) 在H-I圖上示意出空氣在整個(gè)干燥過程中的狀態(tài)變化；(2) 新鮮空氣的預(yù)熱溫度及空氣的循環(huán)量；tmLmH1H0L, t0Imt1LR, t2L, t2H2,2L, I0LR, I2Lm(3) 預(yù)熱器需提供的熱量為多少？若將流程改為先混合后預(yù)熱，所需熱量是否有變化？(15分)附圖(a)附圖(b)4.什么叫蒸發(fā)裝置的溫差損失？蒸發(fā)裝置內(nèi)溫差損失產(chǎn)生的原因有哪些？對(duì)蒸發(fā)過程有什么影響?（5分）5. 過濾基本

10、方程式為：式中：V濾液體積，m3；過濾時(shí)間,s；A過濾面積，m2； 過濾壓差，Pa；s濾餅壓縮性指數(shù)，無因次；濾液粘度，Pas；單位壓差下濾餅的比阻，1/m2；濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比，m3濾餅/ m3濾液；Ve 過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積，m3。試根據(jù)該式分析強(qiáng)化過濾操作的途徑。(5分)6. 試分析精餾過程中回流比大小對(duì)操作費(fèi)與設(shè)備費(fèi)的影響并說明適宜回流比如何確定。(5分)3題解：(1)2=70%t0=20t2=60tm=90t1=133.3ABCMm=12%H0=0.0054題解答：蒸發(fā)器的傳熱溫度差損失：是理論傳熱溫度差和有效傳熱溫度差之間的差值，即 =tT-t 。即蒸發(fā)計(jì)算中，將總溫差與

11、有效溫差的差值稱為溫差損失。原因有三： 溶液蒸汽壓下降，溶液沸點(diǎn)升高而引起的溫度差損失； 加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失； 管路流體阻力引起的溫度差損失 ；影響：溫差損失會(huì)造成有效傳熱溫差減少，由Q=KSt,可知，會(huì)造成傳熱量Q減小，而W.r=Q可知，會(huì)造成W減小，即會(huì)造成蒸發(fā)裝置的生產(chǎn)能力下降。 5題解答：(1)提高過濾推動(dòng)力；(2)允許的話，可采用助濾劑或其他物理方法改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)、降低濾餅阻力(減小、s)；(3)將料漿適當(dāng)升溫，降低濾液粘度； (4)選擇阻力較低的過濾介質(zhì)，定期清洗或更換濾布，以減小Ve和Le；(5)合理選定每批操作的濾餅厚度L(即合理設(shè)計(jì)過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸及操作周期)。6題解答