化工原理習(xí)題1

1、第一章流體流動(dòng)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(gè)敞口容器間輸液。若維持兩容器的液面高度不變，當(dāng)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(gè)液面間列柏努力方程式，因位能、靜壓能和動(dòng)能均不變化，所以管道總損失不變；閥門開(kāi)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(guò)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(yùn)動(dòng)粘度為90mm2/s的燃料油。若保持油品作滯流流動(dòng)，最大流速不能超過(guò)。答案：1.14m/s分析：令臨界雷諾數(shù)等于2000,即可求得大速度。du0

2、.158uRe62000角軍Nu1.14m/sv9010(6)流體在阻力平方區(qū)流動(dòng)，若其他條件不變，具壓降隨著管子的相對(duì)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(duì)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(dòng)時(shí)，在邊界層內(nèi)垂直于流動(dòng)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(wú)徑向運(yùn)動(dòng)，湍流有徑向運(yùn)動(dòng)；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

3、性大的流體；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(yùn)動(dòng)振動(dòng)很大；D流量較小，壓頭可達(dá)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梢的管子規(guī)格為76mm3mm,管長(zhǎng)20m,管件及閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為5m;從三通處到B梢的管子尺寸為57mm3mm,管長(zhǎng)47m,管件及閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為4.2m。A梢液面比B梢液面高1.5m。貯梢及兩高位梢液面維持恒定?？偣芰髁繛?2hf,0 AldAle Ua220 50.02 0.07

4、Ua23.57uA2hf ,0 Blle Ub2-d2"47 4.20.02 -0.0512Ub210.1uB2將以上二式及已知條件代入柏努利方程式，得兩個(gè)未知數(shù)，只有一個(gè)關(guān)聯(lián)式是不夠的。另一關(guān)聯(lián)式可通過(guò)溶液的體積衡算求得。0.7850.072uA0.7850.0512uB60/3600uA4.330.53uB將（a）、（b）兩式聯(lián)立，解得:_2_3VA0.7850.0723.1543.6m3/h分析：這是一個(gè)典型的分支管路的問(wèn)題，必然遵循分支管路的規(guī)律：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體在兩支管流動(dòng)終了時(shí)的總機(jī)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。第二章流體輸送設(shè)備（2）若被輸送的流體粘

5、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（3）離心泵銘牌上標(biāo)明的流量和揚(yáng)程指的是時(shí)的流量和揚(yáng)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p=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(yáng)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(yáng)程，是指單位重量流體經(jīng)過(guò)泵后獲得的（）A. 包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量B.機(jī)械能C.壓能D.位能（即實(shí)際的升揚(yáng)高度）B.2）往復(fù)泵在操作中（）A. 不開(kāi)旁路閥時(shí)，流量與出口閥的開(kāi)度無(wú)關(guān)B. 允許的安裝高度與流量無(wú)關(guān)C. 流量與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)D

6、. 開(kāi)啟旁路閥后，輸入設(shè)備中的液體流量與出口閥的開(kāi)度無(wú)關(guān)A.（3）某同學(xué)進(jìn)行離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)，啟動(dòng)泵后，出水管不出水，泵進(jìn)口處真空計(jì)指示真空度很高，他對(duì)故障原因作出了正確判斷，排除了故障，你認(rèn)為以下可能的原因中，哪一個(gè)是真正的原因（）A.水溫太高B.真空計(jì)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(jìn)口閥C.旁路閥C（5）用離心泵從河中抽水，當(dāng)河面水位下降時(shí)，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(dāng)生產(chǎn)任務(wù)一定，若吸收劑用量小于最小用量，則吸收效果。

7、答案：達(dá)不到要求分析：所謂最小液氣比及最小吸收劑用量是針對(duì)一定的分離任務(wù)而言的，當(dāng)實(shí)際液氣比或吸收劑用量小于最小值時(shí)，則吸收效果達(dá)不到給定的分離要求。（2）脫吸因數(shù)S的表達(dá)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(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時(shí)，若減少吸收劑用量，則操作線將平衡線，傳質(zhì)推動(dòng)力將，若吸收劑用量減至最小吸收劑用量時(shí)，設(shè)備費(fèi)用將。答案：靠近；減??；無(wú)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(dòng)程度，傳質(zhì)速率將。答案：相界面兩側(cè)的液膜和氣膜中；增大（ 5） 壓力，溫度，將有利于吸收的進(jìn)行。答案：增

8、大；下降分析：由m=E/P,說(shuō)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(kuò)散；在相界面處，兩相達(dá)平衡。（ 8） 等分子反向擴(kuò)散適合于描述過(guò)程中的傳質(zhì)速率關(guān)系。一組分通過(guò)另一停滯組分的擴(kuò)散適合于描述過(guò)程中的傳質(zhì)速率關(guān)系。答案：精餾，吸收和脫吸。（ 9） 物質(zhì)在靜止流體中的傳遞，主要是依靠流體的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

9、物質(zhì)在湍流的傳遞,主要是依據(jù)靠流體的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。答案：分子；質(zhì)點(diǎn)（ 10） 吸收操作時(shí)，塔內(nèi)任一橫截面上，溶質(zhì)在氣相中的實(shí)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(jìn)行脫吸過(guò)程。答案：高于；上方，下方。11)當(dāng)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(dòng)力相應(yīng)。答案：變小；變大；變小分析：由題意知Gyi、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(dòng)力變小。又由物料衡算：G(yiy2)L(XiX2)常數(shù)可知當(dāng)X2一定時(shí)，L減

10、小，Xi必增大。(12)傳質(zhì)單元數(shù)Ndg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(gè)傳質(zhì)元所需的填料層高度( 13) 生產(chǎn)中常見(jiàn)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(duì)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(shí),享利系數(shù)E將，相平衡常數(shù)m將,溶解度系數(shù)H將_.A.增加；C.不變；B.降低；D.不確定答案：C;B;C分析：因

11、為低壓下E僅是溫度的涵數(shù)，及m=E,H可pEMs是總壓增加E、H不變，m下降。(2)雙組分氣體(A、B)進(jìn)行穩(wěn)定分子擴(kuò)散，Ja及Na分別表示在傳質(zhì)方向上某截面處溶質(zhì)A的分子擴(kuò)散速率與傳質(zhì)速率，當(dāng)系統(tǒng)的漂流因數(shù)大于1時(shí)，|Ja|Jb|；InaNbA.大于；B.小于；C.等于；D.不確定答案：C;A分析：因?yàn)槭请p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(fèi)克定律可知A和B的分子擴(kuò)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(shuō)明產(chǎn)出了主體流動(dòng)，結(jié)果增大了A的傳遞速率。這里按習(xí)慣B為惰性組分。(3)下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是.A.溶解度系數(shù)H值很大，為易溶氣體；C.享利系數(shù)E值很大，為難溶

12、氣體；B.亨利系數(shù)E值很大，為易7§氣體；D.平衡常數(shù)m值很大，為難溶氣體；答案：B(4)下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是。A.液體中的擴(kuò)散系數(shù)與壓力成正比，與粘度成反比;B. 氣體中的擴(kuò)散系數(shù)與壓力成反比，與溫度的3次方成正比；2C. 液體中的擴(kuò)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(kuò)散屬于分子擴(kuò)散答案：A(5)下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是。A.板式塔內(nèi)氣液逐級(jí)接觸，填料塔內(nèi)氣液連續(xù)接觸；B.精儲(chǔ)用板式塔，吸收用填料塔；C.精儲(chǔ)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)低濃度難溶氣體的逆流吸收過(guò)程，若其他操作條件不變，僅入塔氣量有所下降

13、，則：液相總傳質(zhì)單元數(shù)Nol將;液相總傳質(zhì)單元高度Hol將；氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog將；氣相總傳質(zhì)單元高度Hog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HolHl,可以為基本不受氣量的影響，所以Hol及Nol.基本不變.由Hog=SHol,S=mG,可知當(dāng)G減小進(jìn)，Hog將減小.由NogANol,A上，可知當(dāng)G減小時(shí)，Nog將增加.mG顯然，G減小使L下降.計(jì)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y2.2x,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.

14、2倍，試求：(1)出塔水溶液的濃度；(2)若氣相總傳質(zhì)單元高度為0.8m,現(xiàn)有一填料層高為8m的塔，問(wèn)是否能用？解：對(duì)低濃度系統(tǒng)，計(jì)算時(shí)可用摩爾分?jǐn)?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) SmGm10.868L1.2m1.20.96hoHogNog0.810.818.65m8m故此塔不能用。(2)在塔徑為0.5m、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?jǐn)?shù)，下同)，吸收因數(shù)為1,實(shí)驗(yàn)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30

15、kmol/h,操作范圍內(nèi)：HogG0.15,而受液體的Kya影響可忽略試問(wèn)：(1)氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya;(2)若該塔操作中將氣量增力口，而維持液氣比和操作條件等不變，則其平均推動(dòng)力和傳質(zhì)單元高度將如何變化，試定性說(shuō)明其理由。解：(1)X20Y1y-0.050.05261y110.05將題給數(shù)據(jù)帶入可求得平衡常數(shù)m丫呼勺*)0.9X21.42/100017，8因?yàn)镾mG1故L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(dòng)力處處相等。所以(2)本題屬氣膜控制，由題意知Hog僅受氣量影響，且填料層高度不變，由h0HogNog及Hog2G0.15Kya可知?dú)饬吭黾?，Hog將增大，導(dǎo)致Nog

16、下降。又因?yàn)槿思癿均不G變，操作線仍平行于平衡線。故由NogYY上2上1,可YmY2Y2見(jiàn)丫2必增大，即平均推動(dòng)力增大。傳熱計(jì)算題(1)某廠庫(kù)存有一臺(tái)列管式換熱器，其主要尺寸為：列管規(guī)格383,管長(zhǎng)4m,管數(shù)127根，欲利用這臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)m3/小時(shí)，要求自20加熱至100以上。已知：空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為58W/m2；蒸汽側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為11000w/m2污垢熱阻和管壁熱阻可以忽略不計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，空氣密度為1.29kg/m3,操作條件下空氣比熱取1.01kJ/kg.蒸汽的有關(guān)參數(shù)見(jiàn)附表。A）當(dāng)采用壓力為2kg/cm2（絕對(duì)）的加熱蒸汽時(shí)，試核算此臺(tái)換熱器是否能滿足要求。B）如果用壓力為3kgf/cm2（絕對(duì)）的加熱蒸汽，利用此臺(tái)換熱器,可以將空氣自20加熱至多少度？蒸汽消耗量為多少kg/h。附表：飽和水蒸氣表汽化絕對(duì)壓力kgf/cm2溫度熱kJ/kg1.099.12260.452.0119.62206.443.0132.92169.18解：（1）蒸汽壓