化工原理習題

1、第一章 流體流動填空題（1）邊界層的形成是液體具有 的結(jié)果。 答案：粘性（2）用離心泵在兩個敞口容器間輸液。若維持兩容器的液面高度不變，當關(guān)小輸送管道的閥門后，管道的總阻力將_。 答案：不變分析：在兩個液面間列柏努力方程式，因位能、靜壓能和動能均不變化，所以管道總損失不變；閥門開度減小后，導(dǎo)致局部阻力增大，水量減小，直管阻力減小，總阻力不變化。（3）粘性流體流體繞過固體表面的阻力為 和 之和，稱局部阻力。答案：摩擦阻力；形體阻力（4）經(jīng)內(nèi)徑為158mm的鋼管輸送運動粘度為90/的燃料油。若保持油品作滯流流動，最大流速不能超過 。答案：1.14分析：令臨界雷諾數(shù)等于2000，即可求得大速度。 解

2、之 （6）流體在阻力平方區(qū)流動，若其他條件不變，其壓降隨著管子的相對粗糙度增加而_，隨著流體的密度增大而_。答案：增加：增大分析：在阻力區(qū)，只與相對粗糙度有關(guān)，且隨其增大而增大。由范寧公式 （7）流體沿壁面流動時，在邊界層內(nèi)垂直于流動方向上存在著顯著的_，即使_很小，_仍然很大，不容忽視。答案：速度梯度；粘度；內(nèi)摩擦應(yīng)力選擇題（1）滯流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（ ）A 流速不同； C. 雷諾數(shù)不同；B 流通截面積不同 D 滯流無徑向運動，湍流有徑向運動；答案：D（3）完成下面各類泵的比較： (1) 離心泵( )； (2) 往復(fù)泵( )； (3) 旋轉(zhuǎn)泵( )。A 流量可變，壓頭不很高，適用于粘性大的

3、流體；B 流量不均勻，壓頭根據(jù)系統(tǒng)需要而定，用旁路閥調(diào)節(jié)流量；C 流量恒定，壓頭隨流量變化，往復(fù)運動振動很大；D 流量較小，壓頭可達很高，適于輸送油類及粘稠性液體；E 流量均勻，壓頭隨流量而變，操作方便。答案： (1) E ；(2) B ；(3) D（3）用離心泵將貯槽內(nèi)的溶液送到敞口的高位槽A和B中。已知泵下游的三通處到A槽的管子規(guī)格為76mm3mm，管長20 m，管件及閥門的當量長度為5m；從三通處到B槽的管子尺寸為57mm3mm,，管長47m，管件及閥門的當量長度為4.2m。A槽液面比B槽液面高1.5m。貯槽及兩高位槽液面維持恒定?？偣芰髁繛?0m3/h。試求兩分支管路中的體積流量（l取

4、0.02）。AA1.5mBBBA00 解：欲求、必先求、。而 、須由柏努利方程式及溶液的體積衡算得。 以0-0面為基準面，以表壓計。 Zg+=Zg+式中 ， 又 及 將以上二式及已知條件代入柏努利方程式，得 兩個未知數(shù)，只有一個關(guān)聯(lián)式是不夠的。 另一關(guān)聯(lián)式可通過溶液的體積衡算求得。即 或 將（a）、（b）兩式聯(lián)立，解得： 分析：這是一個典型的分支管路的問題，必然遵循分支管路的規(guī)律： 單位質(zhì)量流體在兩支管流動終了時的總機械能與能量損失之和必然相等； 主管流量等于支管流量之和。第2章 流體輸送設(shè)備 （2）若被輸送的流體粘度增高，則離心泵的壓頭_，流量_，效率_，軸功率_。 減小 減小 下降 增大（

5、3）離心泵銘牌上標明的流量和揚程指的是_時的流量和揚程。 效率最高（4）用離心泵在兩敞口容器間輸液，在同一管路中，若用離心泵輸送1200kg/m3 的某液體(該溶液的其它性質(zhì)與水相同），與輸送水相比，離心泵的流量_，揚程_，泵出口壓力_，軸功率_。(變大,變小,不變,不確定) 不變 不變 變大 變大三、選擇題（1）離心泵的揚程，是指單位重量流體經(jīng)過泵后獲得的( ) A. 包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量 B. 機械能 C. 壓能 D. 位能（即實際的升揚高度） B.（2）往復(fù)泵在操作中( ) A. 不開旁路閥時，流量與出口閥的開度無關(guān) B. 允許的安裝高度與流量無關(guān) C. 流量與轉(zhuǎn)速無關(guān) D. 開啟旁路閥

6、后，輸入設(shè)備中的液體流量與出口閥的開度無關(guān) A.（3）某同學進行離心泵特性曲線測定實驗，啟動泵后，出水管不出水，泵進口處真空計指示真空度很高，他對故障原因作出了正確判斷， 排除了故障，你認為以下可能的原因中，哪一個是真正的原因( ) A. 水溫太高 B. 真空計壞了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞 C.（4）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)常采用（ ） A. 出口閥， B. 進口閥 C. 旁路閥C（5）用離心泵從河中抽水，當河面水位下降時，泵提供的流量減少了，其原因是（ ）。 A. 發(fā)生了氣縛現(xiàn)象 B. 泵特性曲線變了 C. 管路特性曲線變了 C第六章 吸收填空題（1）操作中的吸收塔，當生產(chǎn)任務(wù)一定，

7、若吸收劑用量小于最小用量，則吸收效果 _。答案：達不到要求分析：所謂最小液氣比及最小吸收劑用量是針對一定的分離任務(wù)而言的，當實際液氣比或吸收劑用量小于最小值時，則吸收效果達不到給定的分離要求。（2）脫吸因數(shù)S的表達式為_, 其幾何意義是_。答案：S=m/(L/G)；平衡線斜率與操作線率之比。（3）在氣體流量、氣相進出口組成和液相進口組成不變時，若減少吸收劑用量，則操作線將_平衡線，傳質(zhì)推動力將_，若吸收劑用量減至最小吸收劑用量時，設(shè)備費用將_。答案：靠近；減小；無窮大（4）根據(jù)雙膜理論，兩相間的傳質(zhì)阻力主要集中在_，增加氣液兩相主體的湍動程度，傳質(zhì)速率將_ 。答案：相界面兩側(cè)的液膜和氣膜中；增

8、大（5）壓力_，溫度_，將有利于吸收的進行。答案：增大；下降分析：由m=E/P,說明m是溫度和壓力的函數(shù)。一般情況下，溫度下降，則E值下降，故溫度下降，壓力增大，導(dǎo)致m值下降，溶解度增大，有利吸收。（6）難溶氣體屬_控制，主要傳質(zhì)阻力集中于_側(cè)。答案：液膜；液膜（7）雙膜理論的基本假設(shè)是：(1)_； (2)_； (3)_。答案：氣液界面兩側(cè)各存在一層靜止的氣膜和液膜；全部阻力集中于該兩層靜止膜中，膜中的傳質(zhì)是定態(tài)分子擴散；在相界面處，兩相達平衡。（8）等分子反向擴散適合于描述 _ 過程中的傳質(zhì)速率關(guān)系。一組分通過另一停滯組分的擴散適合于描述_ 過程中的傳質(zhì)速率關(guān)系。答案：精餾，吸收和脫吸。（9

9、）物質(zhì)在靜止流體中的傳遞，主要是依靠流體_的無規(guī)則運動。物質(zhì)在湍流的傳遞,主要是依據(jù)靠流體_的無規(guī)則運動。 答案：分子；質(zhì)點（10）吸收操作時，塔內(nèi)任一橫截面上，溶質(zhì)在氣相中的實際分壓總是_與其接觸的液相平衡分壓，所以吸收操作線總是位于平衡線的_。反之，如果操作線位于平衡線_，則應(yīng)進行脫吸過程。答案：高于；上方，下方。（11）當氣體處理量及初、終濃度已被確定，若減少吸收劑用量，操作線的斜率將_，其結(jié)果是使出塔吸收液的濃度_，而吸收推動力相應(yīng)_。答案：變?。蛔兇?；變小分析：由題意知G、y1、y2已經(jīng)確定，減少L用量意味著液氣比減小，因低濃度端已固定，故操作線斜率變小且向平衡線靠近，使傳質(zhì)推動力變

10、小。又由物料衡算：常數(shù) 可知當x2一定時，L減小，x1必增大。（12）傳質(zhì)單元數(shù)NOG及NOL反映 _。HOG及HOL則與設(shè)備的型式、設(shè)備中的操作條件有關(guān)，表示_，是吸收設(shè)備性能高低的反映。 答案：分離任務(wù)的難易；完成一個傳質(zhì)元所需的填料層高度 （13）生產(chǎn)中常見的脫吸方法有_，_和_。答案：通入惰性氣體；通入水蒸氣；降壓（14）低濃度難溶氣體的逆流吸收操作系統(tǒng)，若僅增加液體量，而不改變其他條件，則此塔的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG將_， 氣體出口濃度y2將_。 答案：增大；下降選擇題（1）對常壓下操作的低濃度吸收系統(tǒng),系統(tǒng)總壓在較小范圍增加時,享利系數(shù)將_，相平衡常數(shù)將_,溶解度系數(shù)將_.A. 增

11、加； C. 不變；B. 降低； D. 不確定 答案：C；B；C 分析：因為低壓下E僅是溫度的涵數(shù)，及 m=，H?？墒强倝涸黾覧、H不變，m下降。（2）雙組分氣體（A、B）進行穩(wěn)定分子擴散， 及分別表示在傳質(zhì)方向上某截面處溶質(zhì)A的分子擴散速率與傳質(zhì)速率，當系統(tǒng)的漂流因數(shù)大于1時，_ ；_ A.大于； B.小于； C.等于； D.不確定答案： C；A 分析：因為是雙組分氣體，所以系統(tǒng)中A和B的濃度梯度大小相等方向相反。由費克定律可知A和B的分子擴散速率也將大小相等方向相反。然而因漂流因數(shù)大于1，說明產(chǎn)出了主體流動，結(jié)果增大了A的傳遞速率。這里按習慣B為惰性組分。（3）下述說法中錯誤的是_.A. 溶

12、解度系數(shù)H值很大，為易溶氣體； C. 享利系數(shù)E值很大，為難溶氣體；B. 亨利系數(shù)E值很大，為易溶氣體； D. 平衡常數(shù)m值很大，為難溶氣體；答案：B（4）下述說法中錯誤的是_。A 液體中的擴散系數(shù)與壓力成正比，與粘度成反比；B 氣體中的擴散系數(shù)與壓力成反比，與溫度的次方成正比；C 液體中的擴散系數(shù)與溫度成正比，與粘度成反比；D 發(fā)生在靜止或滯流流體中的擴散屬于分子擴散答案：A（5）下述說法中錯誤的是_。A. 板式塔內(nèi)氣液逐級接觸，填料塔內(nèi)氣液連續(xù)接觸；B. 精餾用板式塔，吸收用填料塔；C. 精餾既可以用板式塔，也可以用填料塔；D. 吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。答案：B（6）低濃度難溶

13、氣體的逆流吸收過程，若其他操作條件不變，僅入塔氣量有所下降，則：液相總傳質(zhì)單元數(shù)將_; 液相總傳質(zhì)單元高度將_； 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)將_；氣相總傳質(zhì)單元高度將_；操作線斜將_ A. 增加；B. 減小；C. 基本不變；D. 不確定； 答案：C；C；A；B；B 分析：因液膜控制，故，可以為基本不受氣 量的影響，所以及基本不變 由 S， S，可知當G減小進， 將減小 由，可知當G減小時，將增加 顯然，G減小使下降計算題（1）在一逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某組分A，已知操作條件下平衡關(guān)系為，入塔氣體中A的含量為6%(體)，吸收率為96%，取吸收劑用量為最小用量的1.2倍，試求：(1)出塔水溶

14、液的濃度；(2)若氣相總傳質(zhì)單元高度為0.8，現(xiàn)有一填料層高為8的塔，問是否能用？ 解：對低濃度系統(tǒng)，計算時可用摩爾分數(shù)代替摩爾比，用混合氣體量代替惰性氣體量，用溶液量代替溶劑量。 (1) (2) 故此塔不能用。（2）在塔徑為05m、填料層高為4m的吸收塔內(nèi)，用清水吸收空氣中的氨，常壓逆流操作?；旌蜌夂?%（體積百分數(shù)，下同），吸收因數(shù)為1，實驗側(cè)得吸收率為90%，且側(cè)得操作條件下與含氨2%的混合氣充分接觸后的水中氨的濃度為21.42g（氨）/1000g（水）。已知水的流為30kmol/h，操作范圍內(nèi)：，而受液體的影響可忽略。試問：(1) 氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya; (2) 若該塔操作中將氣

15、量增加，而維持液氣比和操作條件等不變，則其平均推動力和傳質(zhì)單元高度將如何變化，試定性說明其理由。解：（1） 將題給數(shù)據(jù)帶入可求得平衡常數(shù) 因為 故 因操作線與平衡線相互平行，故兩線之間的垂直距離亦即推動力處處相等。所以 （2）本題屬氣膜控制，由題意知僅受氣量影響，且填料層高度不變，由 及 可知氣量增加，將增大，導(dǎo)致下降。又因為及均不變，操作線仍平行于平衡線。故由 ，可見必增大，即平均推動力增大。傳熱計算題（1）某廠庫存有一臺列管式換熱器，其主要尺寸為：列管規(guī)格38管長4m，管數(shù)127根，欲利用這臺換熱器，用水蒸氣加熱空氣。蒸汽走殼程，空氣走管程，空氣流量為6000標準/ 小時，要求自20加熱至100以上。已知：空氣側(cè)對流傳熱系數(shù)為； 蒸汽側(cè)對流傳熱系數(shù)為11000 w/ 污垢熱阻和管壁熱阻可以忽略不計； 標準狀況下，空氣密度為1.29kg/，操作條件下空氣比熱取1.01kJ/kg. 蒸汽的有關(guān)參數(shù)見附表。A) 當采用壓力為2kg/c(絕對)的加