化工原理習(xí)題

1、第一章流體流動(dòng)填空題（1 1） 邊界層的形成是液體具有 _的結(jié)果。答案：粘性（2 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 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 4） 經(jīng)內(nèi)徑為 158mm158mm 的鋼管輸送運(yùn)動(dòng)粘度為 9090mm2/ /s的燃料油。若 保持油品作滯流流動(dòng)，最大流速不能超過 _

2、。答案：1.141.14m/s分析：令臨界雷諾數(shù)等于 2000,2000,即可求得大速度。Re=dU 0.158U6= 2000解之u=1.14m/sv 90漢10（6 6）流體在阻力平方區(qū)流動(dòng)，若其他條件不變，其壓降隨著管子的 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=Pf-;?hf（7 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，_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 1）滯流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（）A.A.流速不同；C.C.雷諾數(shù)不同；B.B.流通

3、截面積不同D D 滯流無徑向運(yùn)動(dòng)，湍流有徑向運(yùn)動(dòng);答案：D D（3 3）完成下面各類泵的比較：（1 1）離心泵（）（）；（2 2）往復(fù)泵（）（）；（3 3）旋轉(zhuǎn)泵（）（）。A.A.流量可變，壓頭不很高，適用于粘性大的流體；B.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.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 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 E .流量均勻，壓頭隨流量而變，操作方便。答案：（1 1） E E ； B B ； （3 3） D D（3 3）用離心泵將貯槽內(nèi)的溶液送到敞口的高位槽 A A 和 B B 中。已知泵下游的三通處到 A

4、A 槽的管子規(guī)格為 76mm3mm76mm3mm,管長(zhǎng) 2020 m m,管件 及閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為 5m5m ;從三通處到 B B 槽的管子尺寸為57mm3mm,57mm3mm,， 管長(zhǎng)47m,47m,管件及閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為 4.2m4.2m。 A A槽液 面比B B槽液面高1.5m1.5m。貯槽及兩高位槽液面維持恒定?？偣芰髁繛?0m60m3/h/h。試求兩分支管路中的體積流量（取 0.020.02）將以上二式及已知條件代入柏努利方程式，得2 23.57uA9.81 1.5=10.1uBUA2=2.83UB2-4.12a兩個(gè)未知數(shù)，只有一個(gè)關(guān)聯(lián)式是不夠的。解：欲求V、VB必先求UA、UB。而

5、UA、UA須由柏努利方程式及溶液的體積衡算得以 0-00-0面為基準(zhǔn)面，以表壓計(jì)Z ZAg+g+ A+ +2 2UA+ +、hfg=Z=ZBg+g+卑 + + 寺+ hf,0_B式中ZA-ZB= 1.5m二hf,0 -A.22I leuA20 5 UA2=0.02漢-心亠=3.57uA20.072dAhf,o_BdB丘二=002漢47+4.2匯坐20.0512210.1UB2BB另一關(guān)聯(lián)式可通過溶液的體積衡算求得。即0.785 0.072uA0.785 0.0512UB=60/3600或UA=4.33 0.53UBb將(a a)、(b b)兩式聯(lián)立，解得：uA=3.15m/sUB=2.23m/

6、sVA=0.785 0.0723.15 =43.6m3/h3VB=60 -43.6 =16.4m /h分析：這是一個(gè)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(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 _ 寸的流量和揚(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p200kg/m200kg/m3的某液體( (該溶液的其它性質(zhì)與水相同)，與輸送

7、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 1） 離心泵的揚(yáng)程，是指單位重量流體經(jīng)過泵后獲得的（）（）A.A. 包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量B.B.機(jī)械能C.C.壓能D.D.位能（即實(shí)際的升揚(yáng)高度）B.B.（2 2）往復(fù)泵在操作中（ ）A.A. 不開旁路閥時(shí)，流量與出口閥的開度無關(guān)B.B. 允許的安裝高度與流量無關(guān)C.C. 流量與轉(zhuǎn)速無關(guān)D.D. 開啟旁路閥后，輸入設(shè)備中的液體流量與出口閥的開度無關(guān)A.A.（3 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

8、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.A.水溫太高 B.B.真空計(jì)壞了C.C.吸入管路堵塞D.D.排出管路堵塞C.C.（4 4）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)常采用（ ）A.A.出口閥，B.B.進(jìn)口閥C.C.旁路閥（5 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.A.發(fā)生了氣縛現(xiàn)象B.B.泵特性曲線變了C.C.管路特性曲線變了C C第六章吸收填空題（1 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_ 。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

9、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 2） 脫吸因數(shù) S S 的表達(dá)式為_ , ,其幾何意義是_。答案：S S 二 m/m/（L/GL/G）；平衡線斜率與操作線率之比。（3 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 _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??；無窮大（4 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 5） 壓力_，溫度_ ，將有利于吸收的進(jìn)行。答案：增大；下降分析：由 m=E

10、/P,m=E/P,說明 m m 是溫度和壓力的函數(shù)。一般情況下，溫度 下降，則 E E值下降，故溫度下降，壓力增大，導(dǎo)致 m m 值下降，溶解 度增大，有利吸收。（6 6） 難溶氣體屬_ 控制，主要傳質(zhì)阻力集中于 _ 側(cè)o答案:液膜；液膜（7 7）雙膜理論的基本假設(shè)是：（1 1）_ ；_；_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 8） 等分子反向擴(kuò)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(kuò)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

11、傳遞，主要是依靠流體 _ 的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。物質(zhì)在湍流的傳遞，主要是依據(jù)靠流體 _的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。答案：分子；質(zhì)點(diǎn)（1010）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_ 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)行脫吸過程。答案：高于；上方，下方。（1111）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??；變大；變小分析：由題意知 G G、y y2已經(jīng)確定，減少 L 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

12、傳質(zhì) 推動(dòng)力變小。又由物料衡算：G（yi *2） =L（Xi-X2）=常數(shù) 可知當(dāng) X X2一定時(shí)，L L 減小，X X1必增大。（1212）_ 傳質(zhì)單元數(shù)NG及NL反映。HG及HL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（1313） 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（1414）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)NG將_，氣體出口濃度目2將_。答案：增大；下降選擇題（1 1） 對(duì)常壓下操作的低濃度吸收系統(tǒng)，

13、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.A.增加；C.C.不變；B.B.降低；D.D.不確定答案：C C； B B； C C分析：因?yàn)榈蛪合?E E 僅是溫度的涵數(shù)，及 m=-m=-，H H，?？蓀EMs是總壓增加 E E、H H 不變，m m 下降。（2 2） 雙組分氣體（A A、B 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 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 1 時(shí)，|JA|JB；|NA_NBA.大于；B.B.小于；C.C.等于；D.D.不確定答案：C C； A A分析：因?yàn)槭请p組分氣

14、體，所以系統(tǒng)中 A A 和 B B 的濃度梯度大小 相等方向相反。由費(fèi)克定律可知 A A 和 B 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 1,說明產(chǎn)出了主體流動(dòng)，結(jié)果增 大了 A A 的傳遞速率。這里按習(xí)慣 B B 為惰性組分。（3 3） 下述說法中錯(cuò)誤的是 _. .A.A.溶解度系數(shù) H H 值很大，為易溶氣體；C.C.享利系數(shù) E E 值很大，為難溶氣體;B.B.亨利系數(shù) E E 值很大，為易溶氣體；D.D.平衡常數(shù) m m 值很大，為難溶氣體；答案：B B(4)_下述說法中錯(cuò)誤的是。A.A.液體中的擴(kuò)散系數(shù)與壓力成正比，與粘度成反比；B.B.氣體中的擴(kuò)散系數(shù)與壓

15、力成反比，與溫度的3次方成正比；2C.C.液體中的擴(kuò)散系數(shù)與溫度成正比，與粘度成反比；D 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 A(5)_下述說法中錯(cuò)誤的是。A.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.B. 精餾用板式塔，吸收用填料塔；C.C. 精餾既可以用板式塔，也可以用填料塔；D.D. 吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。答案：B B(6)低濃度難溶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，貝心液相總傳質(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) NgNg 將_；氣相總傳質(zhì)單元高度HOG將_ 操作線斜將_ . A.A

16、.增加；B.B.減??；C.C.基本不變；D.D.不確 疋;(1)(1)答案：C C; C C; A A; B B; B B分析：因液膜控制，故HL、HL，可以為基本不受氣 量的影響, 所以HL及NOL.基本不變.由HOG=SHOL, S S=mG,可知當(dāng) G G 減小進(jìn)，HOG將減小.由NOG=ANOL,A二丄,可知當(dāng) G G 減小時(shí)，NG將增加.mG顯然，G G 減小使L下降.G計(jì)算題(1 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 A，已 知操作條件下平衡關(guān)系為y=2.2x，入塔氣體中 A A 的含量為 6%(6%(體) )， 吸收率為 96%96%,取吸收劑用量為最小用量的

17、 1.21.2 倍，試求：(1)(1) 出塔水溶液的濃度；(2)(2)若氣相總傳質(zhì)單元高度為 0.80.8m， 現(xiàn)有一填料層高為 8 8m的塔， 問是否能用？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) =1 2(L)iminG G由：=_y匚吃,得：y2= （1一）y1yi% - y2* %,又由（1）和式：1gyNOGIn (1 -S)h*S1-Sy2一y2JlnS68 08681 - 0.868 IL1-0 96ho二HOGNg =0.8 10.81=8.65m 8m故此塔不能用。（2 2）在塔徑為 0 0.5m5m、填料層高為

18、 4m4m 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?5%5% （體積百分?jǐn)?shù)，下同），吸收 因數(shù)為 1 1,實(shí)驗(yàn)側(cè)得吸收率為 90%90%，且側(cè)得操作條件下與含氨 2%2%的 混合氣充分接觸后的水中氨的濃度為21.42g21.42g（氨）/1000g/1000g （水）。已知 水的流為30kmol/h，操作范圍內(nèi)：尋心15，而受液體的影響可忽略。試問：（1 1）氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) K Kya;a; （2 2）若該塔操作中將氣量增 加，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% - y2Xi0.061.2 2.2=0.0227SmGm1.2m0.8681.2 0.

19、9611 -S1 -SS= 10.81U = mx1-x2y1m1.2 m元高度將如何變化，試定性說明其理由丫2二(1 -A)=0.0526(1 - 0.9) =0.00526將題給數(shù)據(jù)帶入可求得平衡常數(shù)z 02/y0,(?X 2 1.4/2 1 0 0PT718因?yàn)楣蔐L= m = 0.9GL 30G33.33kmol/hm 0.9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。所以丫m= Y =% _mX2二丫2=0.00526解: (1 1)0.0510.05=0.0526NOG丫 -0.0526-0.00526HOGYm40.444mNOG9h。0.00526一933

20、.33GKya =yHO= 382.5kmol. (m2h)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ho叫Ng及仏*:G0.15可知?dú)饬吭黾?，臨將增大，導(dǎo)致NOG下降。又因?yàn)榧癿均不絕對(duì)壓力kgf /cm2溫度C汽化變操作線仍平行于平衡線。故由NOG+I-+I-1 1，可 見丫 2 2 必增大，即平均推動(dòng)力增大。傳熱計(jì)算題（1 1）某廠庫存有一臺(tái)列管式換熱器，其主要尺寸為：列管規(guī)格 38383,管長(zhǎng) 4m4m,管數(shù) 127127 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 60006000 標(biāo)準(zhǔn)m3/ /小時(shí)，要求自 2020C加熱至 100100C以上。已知：空氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為58W/m2C;蒸汽側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為 1100011000 w/w/m2C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/1.29kg/m3，操作條件下空氣比熱取1.01kJ/kg1.01kJ/kgC蒸汽的有