化工原理復(fù)習(xí)題

1、第一章流體流動(dòng)與輸送機(jī)械1. 燃燒重油所得的燃燒氣，經(jīng)分析知其中含CO28.5，O27.5，N276，H2O8（體積），試求此混合氣體在溫度500、壓力101.3kPa時(shí)的密度。解：混合氣體平均摩爾質(zhì)量 混合密度 2已知20下水和乙醇的密度分別為998.2 kg/m3和789kg/m3,試計(jì)算50（質(zhì)量）乙醇水溶液的密度。又知其實(shí)測值為935 kg/m3，計(jì)算相對誤差。解：乙醇水溶液的混合密度 相對誤差： 3在大氣壓力為101.3kPa的地區(qū)，某真空蒸餾塔塔頂?shù)恼婵毡碜x數(shù)為85kPa。若在大氣壓力為90 kPa的地區(qū)，仍使該塔塔頂在相同的絕壓下操作，則此時(shí)真空表的讀數(shù)應(yīng)為多少？解：題4 附圖

2、4如附圖所示，密閉容器中存有密度為900 kg/m3的液體。容器上方的壓力表讀數(shù)為42kPa，又在液面下裝一壓力表，表中心線在測壓口以上0.55m，其讀數(shù)為58 kPa。試計(jì)算液面到下方測壓口的距離。解：液面下測壓口處壓力 BDh1h2AC題5 附圖5. 如附圖所示，敞口容器內(nèi)盛有不互溶的油和水，油層和水層的厚度分別為700mm和600mm。在容器底部開孔與玻璃管相連。已知油與水的密度分別為800 kg/m3和1000 kg/m3。（1）計(jì)算玻璃管內(nèi)水柱的高度；（2）判斷A與B、C與D點(diǎn)的壓力是否相等。解：（1）容器底部壓力 （2） 10硫酸流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路，其尺寸分別為76

3、5;4mm和57×3.5mm。已知硫酸的密度為1831 kg/m3，體積流量為9m3/h,試分別計(jì)算硫酸在大管和小管中的（1）質(zhì)量流量；（2）平均流速；（3）質(zhì)量流速。 解: (1) 大管: (2) 小管: 質(zhì)量流量不變 或: 1題12 附圖11 如附圖所示，用虹吸管從高位槽向反應(yīng)器加料，高位槽與反應(yīng)器均與大氣相通，且高位槽中液面恒定?，F(xiàn)要求料液以1m/s的流速在管內(nèi)流動(dòng)，設(shè)料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為20J/kg（不包括出口），試確定高位槽中的液面應(yīng)比虹吸管的出口高出的距離。解: 以高位槽液面為1-1面,管出口內(nèi)側(cè)為2-2面,在1-1 2-2間列柏努力方程: 簡化: 題17 附圖1

4、4附圖所示的是丙烯精餾塔的回流系統(tǒng)，丙烯由貯槽回流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定，其液面上方的壓力為2.0MPa（表壓），精餾塔內(nèi)操作壓力為1.3MPa（表壓）。塔內(nèi)丙烯管出口處高出貯槽內(nèi)液面30m，管內(nèi)徑為140mm，丙烯密度為600kg/m3?，F(xiàn)要求輸送量為40×103kg/h，管路的全部能量損失為150J/kg（不包括出口能量損失），試核算該過程是否需要泵。 解: 在貯槽液面1-1與回流管出口外側(cè)2-2間列柏努力方程: 簡化: 20如附圖所示，用泵將20水從水池送至高位槽，槽內(nèi)水面高出池內(nèi)液面30m。輸送量為30 m3/h，此時(shí)管路的全部能量損失為40J/kg。設(shè)泵的效率為70，試求

5、泵所需的功率。 解: 在水池1面與高位槽2面間列柏努力方程: 簡化: 第三章傳熱1、某加熱器外面包了一層厚為300mm的絕緣材料，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.16W/（m×），已測得該絕緣層外緣溫度為30，距加熱器外壁250mm處為75，試求加熱器外壁面溫度為多少？解：2、某燃燒爐的平壁由下列三種磚依次砌成；耐火磚b1=230mm，l1=1.05 W/(m·)絕熱磚b2=230mm，l2=0.151W/(m·)建筑磚b3=240mm，l3=0.93W/(m·) 已知耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000，耐火磚與絕熱磚界面處的溫度為940，要求絕熱磚與建筑磚界面處的溫度不得

6、超過138，試求：（1） 絕熱層需幾塊絕熱磚；（2） 普通磚外側(cè)溫度為多少？解：（1）b2=?230mm<b2=442mm<230×2mm則：絕熱層需兩塊絕熱磚。校核t2=?（2）t4=?習(xí)題3-3 附圖3、50×5的不銹鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)116（·），外面包裹厚度為30mm導(dǎo)熱系數(shù)0.2W/（·）的石棉保溫層。若鋼管的內(nèi)表面溫度為623，保溫層外表面溫度為373，試求每米管長的熱損失及鋼管外表面的溫度。解：已知鋼管的內(nèi)半徑鋼管的外半徑保溫層的外半徑根據(jù)式（3-12a），每米管長的熱損失由于是定態(tài)熱傳導(dǎo)，故各層傳導(dǎo)的熱量應(yīng)該相等，可得到鋼管外表面

7、的溫度t2。16、每小時(shí)8000m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的空氣在蒸汽加熱器中從12被加熱到42，壓強(qiáng)為400kPa的飽和水蒸氣在管外冷凝。若設(shè)備的熱損失估計(jì)為熱負(fù)荷的5%，試求該換熱器的熱負(fù)荷和蒸氣用量。解：熱量衡算：查得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣物性參數(shù)蒸汽用量：17、在一套管式換熱器中，用冷卻水將1.25kg/s的苯由350K冷卻至300K，冷卻水進(jìn)出口溫度分別為290K和320K。試求冷卻水消耗量。解：由苯的定性溫度，查苯的物性參數(shù)由苯計(jì)算熱負(fù)荷由冷卻水的定性溫度，查水的物性參數(shù)18、在一列管式換熱器中，將某溶液自15加熱至40，載熱體從120降至60。試計(jì)算換熱器逆流和并流時(shí)的冷、熱流體平均溫度差。解：

8、（1）逆流1206040158045時(shí)平均溫度差為12060154010520并流：19、在一單殼程、四管程的列管式換熱器中，用水冷卻油。冷卻水在殼程流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分別為15和32。油的進(jìn)、出口溫度分別為100和40。試求兩流體間的溫度差。解：先按逆流時(shí)計(jì)算，逆流時(shí)平均溫度差為1004032156825折流時(shí)的對數(shù)平均溫度差為其中由圖3-27（a）查得，故20、在一內(nèi)管為f180´10mm的套管式換熱器中，管程中熱水流量為3000kg/h，進(jìn)、出口溫度分別為為90和60。殼程中冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20和50，總傳熱系數(shù)為2000W/(m2×)。試求：（1）冷卻水用量

9、；（2）逆流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及管子的長度；（3）并流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及管子的長度；解：（1）水的比熱（2）逆流時(shí)平均溫度差為906050204040（3）并流時(shí)平均溫度差為90602050701021、在一內(nèi)管為f25´2.5mm的套管式換熱器中，CO2氣體在管程流動(dòng)，對流傳熱系數(shù)為40 W/(m2×)。殼程中冷卻水的對流傳熱系數(shù)為3000W/(m2×)。試求：（1）總傳熱系數(shù)；（2）若管內(nèi)CO2氣體的對流傳熱系數(shù)增大一倍，總傳熱系數(shù)增加多少；（3）若管外水的對流傳熱系數(shù)增大一倍，總傳熱系數(shù)增加多少；（以外表面積計(jì)）解：查得碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)取管內(nèi)CO2側(cè)污垢熱阻

10、Rs2=0.53´10-3 (m2×K/W)管外水側(cè)熱阻Rs1=0.21´10-3 (m2×K/W)(1)總傳熱系數(shù)（以外表面積計(jì)）（2）管內(nèi)CO2氣體的對流傳熱系數(shù)增大一倍，即a¢2=80W/(m2×K)總傳熱系數(shù)增加92.8%（3）若管外水的對流傳熱系數(shù)增大一倍，a¢1=6000W/(m2×K)總傳熱系數(shù)增加0.7%第五章氣體吸收氣液平衡1在常壓、室溫條件下，含溶質(zhì)的混合氣的中，溶質(zhì)的體積分率為10，求混合氣體中溶質(zhì)的摩爾分率和摩爾比各為多少？解：當(dāng)壓力不太高，溫度不太低時(shí)，體積分率等于分摩爾分率，即y=0.1

11、0根據(jù) ，所以2向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入純的CO2氣體，經(jīng)充分接觸后，測得水中的CO2平衡濃度為2.875×102kmol/m3，鼓泡器內(nèi)總壓為101.3kPa，水溫30，溶液密度為1000 kg/m3。試求亨利系數(shù)E、溶解度系數(shù)H及相平衡常數(shù)m。解：查得30，水的稀溶液：3在壓力為101.3kPa，溫度30下，含CO220（體積分率）空氣CO2混合氣與水充分接觸，試求液相中CO2的摩爾濃度、摩爾分率及摩爾比。解：查得30下CO2在水中的亨利系數(shù)E為1.88×105kPaCO2為難溶于水的氣體，故溶液為稀溶液5用清水逆流吸收混合氣中的氨，進(jìn)入常壓吸收塔的氣體含氨6（

12、體積），氨的吸收率為93.3，溶液出口濃度為0.012（摩爾比），操作條件下相平衡關(guān)系為。試用氣相摩爾比表示塔頂和塔底處吸收的推動(dòng)力。解：塔頂： 塔底： 吸收過程設(shè)計(jì)型計(jì)算10用20的清水逆流吸收氨空氣混合氣中的氨，已知混合氣體總壓為101.3 kPa，其中氨的分壓為1.0133 kPa，要求混合氣體處理量為773m3/h，水吸收混合氣中氨的吸收率為99。在操作條件下物系的平衡關(guān)系為，若吸收劑用量為最小用的2倍，試求（1）塔內(nèi)每小時(shí)所需清水的量為多少kg？（1）塔底液相濃度（用摩爾分率表示）。解：（1） 實(shí)際吸收劑用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h856.8 kg

13、/h（2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+11在一填料吸收塔內(nèi)，用清水逆流吸收混合氣體中的有害組分A，已知進(jìn)塔混合氣體中組分A的濃度為0.04（摩爾分率，下同），出塔尾氣中A的濃度為0.005，出塔水溶液中組分A的濃度為0.012，操作條件下氣液平衡關(guān)系為。試求操作液氣比是最小液氣比的倍數(shù)？解：12用SO2含量為1.1×10-3(摩爾分率)的水溶液吸收含SO2為0.09（摩爾分率）的混合氣中的SO2。已知進(jìn)塔吸收劑流量為37800kg/h，混合氣流量為100kmol/h，要求SO2的吸收率為80%。在吸收操作條件下，系統(tǒng)的平衡關(guān)系為，求氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。解： 吸收劑流量惰

14、性氣體流量12空氣中含丙酮2%（體積百分?jǐn)?shù)）的混合氣以0.024kmol/m2·s的流速進(jìn)入一填料塔，今用流速為0.065kmol/m2·s的清水逆流吸收混合氣中的丙酮，要求丙酮的回收率為98.8%。已知操作壓力為100 kPa，操作溫度下的亨利系數(shù)為177 kPa，氣相總體積吸收系數(shù)為0.0231 kmol/m3·s，試用解吸因數(shù)法求填料層高度。解已知因此時(shí)為低濃度吸收，故kmol/m2·s= =11.0也可由和=83.3，查圖5-25得到=9.78=所以=9.78×1.04=10.17m第六章蒸餾3試計(jì)算壓力為101.3kPa時(shí)，苯-甲苯混

15、合液在96時(shí)的氣液平衡組成。已知96時(shí)，pAo=160.52kPa，pBo=65.66kPa。解：液相苯的分率：氣相苯的分率：5根據(jù)某理想物系的平衡數(shù)據(jù)，試計(jì)算出相對揮發(fā)度并寫出相平衡方程式。溫度/pAo/kPapBo/kPa70123.331.280180.447.690252.670.1100349.8101.3解：溫度/7080901003.9523.7903.6033.453（1）（2）6在一連續(xù)操作的精餾塔中，某混合液流量為5000kg/h，其中輕組分含量為0.3（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），要求餾出液輕組分回收率為0.88，釜液中輕組分含量不高于0.05，試求塔頂餾出液的摩爾流量和摩爾分?jǐn)?shù)。

16、已知MA=114kg/kmol, MB=128kg/kmol。解：進(jìn)料混合物的平均摩爾質(zhì)量：進(jìn)料混合液的摩爾流量：物料衡算：則：聯(lián)立求解得：W= 29.1 kmol/h D=11.31 kmol/h塔頂餾出液摩爾分?jǐn)?shù)：7在一連續(xù)精餾塔中分離苯氯仿混合液，要求餾出液中輕組分含量為0.96（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）的苯。進(jìn)料量為75kmol/h，進(jìn)料中苯含量為0.45，殘液中苯含量為0.1，回流比為3.0，泡點(diǎn)進(jìn)料。試求：（1）從冷凝器回流至塔頂?shù)幕亓饕毫亢妥运仙恼魵饽柫髁浚唬?）寫出精餾段、提餾段操作線方程。解：物料衡算：則：聯(lián)立求解得：W=F-D=75-30.52=44.48 kmol/h（1

17、）從冷凝器回流至塔頂?shù)幕亓饕毫浚鹤运仙羝哪柫髁浚海?）精餾段操作線方程：（3）提餾段操作線方程：提餾段下降液體組成：8某連續(xù)精餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料，已知操作線方程如下：精餾段：y=0.8x+0.172提餾段：y=1.3x-0.018試求：原料液、餾出液、釜液組成及回流比。解：精餾段操作線的斜率為：由精餾段操作線的截距：®塔頂餾出液組成提餾段操作線在對角線上的坐標(biāo)為（xw, xw），則由于泡點(diǎn)進(jìn)料，q線為垂直線。精餾段與提餾段操作線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xF：14用一連續(xù)操作的精餾塔分離丙烯-丙烷混合液，進(jìn)料含丙烯0.8（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），常壓操作，泡點(diǎn)進(jìn)料，要使塔頂產(chǎn)品含丙烯0.95，塔

18、釜產(chǎn)品含丙烷0.95，物系的相對揮發(fā)度為1.16，試計(jì)算：（1）最小回流比；（2）所需的最少理論塔板數(shù)。解：(1) 泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1 則xq=xF=0.8（2）全回流時(shí)的最小理論板數(shù)17用一連續(xù)精餾塔分離苯-甲苯混合液。進(jìn)料液中含苯0.4（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），要求餾出液中含苯0.97，釜液中含苯0.02，操作回流比為2.0，泡點(diǎn)進(jìn)料，平均相對揮發(fā)度為2.5。使用捷算法確定所需的理論塔板數(shù)。解：先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算為摩爾分?jǐn)?shù)：泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1 則xq=xF=0.44（2）全回流時(shí)的最小理論板數(shù)由吉利蘭圖查得：所需的理論塔板數(shù)NT=14.4（不包括塔釜）第一章習(xí)題1. 液體的粘度隨溫度升高而 ，氣體的粘

19、度隨溫度的升高而 。2有外加能量時(shí)以單位重量流體為基準(zhǔn)的實(shí)際流體柏努利方程為 ，各項(xiàng)單位為 。3. 水以2m·s-1的流速在35mm×2.5mm鋼管中流動(dòng)，水的粘度為1×10-3Pa·s，密度為1000kg·m-3，其流動(dòng)類型為 。4. 在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，水由粗管連續(xù)地流入細(xì)管，若粗管直徑是細(xì)管的2倍，則細(xì)管流速是粗管的 倍。答案：降低；升高； m；湍流；41. 流體在圓形直管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)Re1500，則其摩擦系數(shù)應(yīng)為（ ）A. 0.032 B. 0.0427 C. 0.0267 D. 無法確定2. 雙液體U形差壓計(jì)要求指示液的密度差

20、( ) A. 大； B. 相等； C. ??； D. 無要求3. 流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，若流動(dòng)已進(jìn)入完全湍流區(qū)，則摩擦系數(shù)與Re的關(guān)系為（ ）。 A. 隨Re增加，增加 B. 隨Re增加，減小 C. 隨Re增加，基本不變 D. 隨Re增加，先增加后減小4. 如圖所示開口容器內(nèi)盛有油高度為h1和水高度為h2及h，則B和B1點(diǎn)之間壓強(qiáng)的大小關(guān)系為（ ）。(B和B1點(diǎn)處于同一水平面) PB>PB1 B. PB<PB1 C. PB=PB1 D.無法比較答案：B；C；C；A； 1. 離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時(shí)，離心泵會發(fā)生 現(xiàn)象。 2. 離心泵開動(dòng)之前必須充滿被輸送的流體是為了防止發(fā)

21、生（ ）。 A.汽化現(xiàn)象 B.汽蝕現(xiàn)象 C.氣縛現(xiàn)象 D.氣浮現(xiàn)象答案：汽蝕；C 簡述何謂離心泵的特性曲線并說明其特點(diǎn)。答：離心泵的特性曲線表示泵的壓頭H、軸功率N、效率與流量Q之間的關(guān)系曲線。其特點(diǎn)為：（1）H-Q曲線，表示泵的壓頭與流量之間的關(guān)系。離心泵的壓頭一般隨流量的增大而下降。（2）N-Q曲線，表示泵的軸功率與流量之間的關(guān)系。軸功率隨流量的增大而上升，流量為零時(shí)軸功率最小。（3）-Q曲線，表示泵的效率與流量的關(guān)系，當(dāng)Q=0時(shí)，=0；隨著流量增大，泵的效率隨之而上升并達(dá)到一最大值，此后隨流量再增大時(shí)效率便下降。 如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為

22、f83×3.5mm，泵的進(jìn)出口管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯槽的水面高度H1為4.8m，壓力表安裝位置離貯槽的水面高度H2為5m。當(dāng)輸水量為36m3/h時(shí)，進(jìn)水管道全部阻力損失為1.96J/kg，出水管道全部阻力損失為4.9J/kg，壓力表讀數(shù)為2.452×105Pa，泵的效率為70%，水的密度r為1000kg/m3，試求：（1）兩槽液面的高度差H為多少？ （2）泵所需的實(shí)際功率為多少kW？第三章習(xí)題1. 金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨其純度的增加而 ，隨其溫度的升高而 。 2. 厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2>b3，導(dǎo)熱系數(shù)l1<l2<l3，在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻 ，各層導(dǎo)熱速率 。3. 物體輻射能力的大小與 成正比，還與 成正比。 答案：增大；降低；R1 > R2 > R3；Q1 = Q2 = Q3； 黑度；溫度的四次方 1.間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻成（ ） 2.在相同的溫度下，實(shí)際物體的吸收率比黑體的吸收率A（ ） 3.有相變的對流傳熱系數(shù)比無相變時(shí)的對流傳熱系數(shù)（ ） 4.粘度大，對流傳熱系數(shù)（ ） 5.總傳熱熱阻總是接近對流傳熱系數(shù)（ ）的一側(cè)流體。 6.壁溫