化工原理期末考試真題及答案

1、填空題I. (3分)球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí)，勻速沉降的條件是_粒子所受合力的代數(shù)和為零_。滯流沉降時(shí)，其阻力系數(shù)=_24/ Rep_.2勺、連續(xù)的同種流體內(nèi)，位于同一水平面上各點(diǎn)的壓力均相等。3. 水在內(nèi)徑為 105mmX25mm只管內(nèi)流動(dòng)，水的粘度為1.005mPa*s,密度 為1000kg*m3,流速為1m/s，貝U Re=99502流動(dòng)類(lèi)型為湍流。4. 流體在圓形管道中作層流流動(dòng)，如果只將流速增加一倍，那么阻力損失為原來(lái) 的2倍;如果只將管徑增加一倍而流速不變,那么阻力損失為原來(lái)的1/4倍.5. 求取對(duì)流傳熱系數(shù)常采用因次分析法，將眾多影響因素組合成假設(shè)干無(wú)因次數(shù)群，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定各

2、特征數(shù) 數(shù)之間的關(guān)系，即得到各種條件下的關(guān)聯(lián)式。6. 化工生產(chǎn)中加熱和冷卻的換熱方法有_直接換熱_,間壁換熱和蓄熱換熱.7. 在列管式換熱器中，用飽和蒸氣加熱空氣，此時(shí)傳熱管的壁溫接近飽和蒸汽 側(cè)流體的溫度，總傳熱系數(shù)K接近空氣側(cè)流體的對(duì)流給熱系數(shù)。8. 氣液兩相平衡關(guān)系將取決于以下兩種情況： 假設(shè)pep或C Ce那么屬于解吸過(guò)程(2)假設(shè)p pe或Ce C那么屬于吸收過(guò)程9. 計(jì)算吸收塔的填料層高度，必須運(yùn)麗口下三個(gè)方面的知識(shí)關(guān)聯(lián)計(jì)算：_平衡關(guān)系 ,物料衡算，傳質(zhì)速率.10. 在一定空氣狀態(tài)下枯燥某物料能用枯燥方法除去的水分為_(kāi)自由水分首先除去的水分為非結(jié)合水分不能用枯燥方法除的水分為平衡水

3、分。II. ,當(dāng)20E的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在內(nèi)徑為100mm勺光滑管內(nèi)流 動(dòng)時(shí),假設(shè)流速為1.0m/s時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為9.93 x 105；直管摩擦阻力系數(shù)入為 12. 流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有粘性13. 計(jì)算管道流體局部阻力的方法有：當(dāng)量長(zhǎng)度法；阻力系數(shù)法；,其相應(yīng)的阻力計(jì)算公式為hf2le U d 2g；,hf2g14. 過(guò)濾是一種別離懸浮在 液體或氣體中固體微粒 的操作。15. 進(jìn)行換熱的兩流體，假設(shè)a 1?a2時(shí)，要提高K值，應(yīng)設(shè)法提高a 21a 2時(shí)，要提高K值，應(yīng)使 a 1a 2同時(shí)提高。16. 某間壁換熱器中，流體被加熱時(shí)，

4、圓形管內(nèi)湍流的傳熱系數(shù)表達(dá)式為0.023 Re0.8 Pr0.4.當(dāng)管內(nèi)水的流速為0.5m/s時(shí),計(jì)算得到管壁對(duì)水的傳熱系 d數(shù)a =2.61(kw/ (nt K).假設(shè)水的其它物性不變，僅改變水在管內(nèi)的流速,當(dāng)流速 為1.2m/s時(shí)，此時(shí)傳熱系數(shù)a =3.81(kw/ ( nV K).17. 強(qiáng)化傳熱的方法之一是提高 K值.而要提高K值那么應(yīng)提高對(duì)流傳熱系數(shù)提高 給熱系數(shù)較小一側(cè)的給熱系數(shù).18. 吸收劑用量增加，操作線斜率增大，吸收推動(dòng)力增大。(增大，減小，不變)19. 雙膜理論認(rèn)為，吸收阻力主要集中在界面兩側(cè)的氣膜和液膜之中。20. 對(duì)不飽和濕空氣，干球溫度大于濕球溫度，露點(diǎn)溫度小于濕球

5、溫度。m,21. 圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)a 1. a 2以及間壁導(dǎo)熱系數(shù)入 的關(guān)系為 _1/K1=1/a1+d1/2 入 *lnd2/d1+d1/a2d2_ .當(dāng)間壁管規(guī)格為 108 x 4m 導(dǎo)熱系數(shù)為45w. m-2.K-1時(shí),管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)分別為8000 和 1200w.m-2K-1時(shí)，總傳熱系數(shù) K11=946w.m-2.K-1 .22. 對(duì)于間壁式換熱器：m1Cp1 T1-T2 =m2Cp2 t2-t1=K.A. tm等式成立的條件是 _ 穩(wěn)定傳熱、無(wú)熱變化、無(wú)相變化。選擇題1. 從流體靜力學(xué)根本方程了解到 U型管壓力計(jì)測(cè)量其壓強(qiáng)差是A A. 與指示液密度、液面

6、高度有關(guān)，與 U形管粗細(xì)無(wú)關(guān)B. 與指示液密度、液面咼度無(wú)關(guān)，與 U形管粗細(xì)有關(guān)C. 與指示液密度、液面高度無(wú)關(guān)，與 U形管粗細(xì)無(wú)關(guān)2. 為使U形壓差計(jì)的靈敏度較高，選擇指示液時(shí)，應(yīng)使指示液和被測(cè)流體的密度差P指-p的值B 。A.偏大 B. 偏小 C.越大越好3. 假設(shè)將20T硫酸用 48x 3.5mm的無(wú)縫鋼管輸送，那么硫酸到達(dá)湍流的最低流速 為D 。20C時(shí)，硫酸的密度為1831 kg/m3粘度為25.4cP。A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s4. 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：D 。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

7、；C. 層流的雷諾數(shù) 湍流的雷諾數(shù)；D.層流無(wú)徑向脈動(dòng)，而湍流有徑向 脈動(dòng)。5. 離心泵的性能曲線中的H Q線是在C 情況下測(cè)定的。A.效率一定；B.功率一定；C. 轉(zhuǎn)速一定；D.管路1+X1 定。6. 旋風(fēng)別離器的臨界粒徑是指能完全別離出來(lái)的A 粒徑。A.最?。?B. 最大； C. 平均；7. 介質(zhì)阻力系數(shù)Z =24/Rep的適用范圍是BD 。A.圓柱形微粒；B.球形微粒；C.方形微粒；D. 層流區(qū)；E. 過(guò)渡區(qū)； F. 湍流區(qū)8. 對(duì)于沸騰傳熱，工業(yè)生產(chǎn)一般應(yīng)設(shè)法控制在A 沸騰下操作。A.泡核 B.穩(wěn)定的膜狀C. 不穩(wěn)定的膜狀9. 對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器，a= 116w/ mb Ka

8、= 11600 w/mK,要提高傳熱系數(shù)K,最簡(jiǎn)單有效的途徑是A 。A.設(shè)法增大a; B.設(shè)法增大a; C.同時(shí)增大a 和a10. 穿過(guò)三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程，如下圖，試比擬第一層的熱阻R 與第二、三層熱阻R 、R 的大小C 。A. RR+RB.R R+R C. R=R+RD. 無(wú)法比擬11. 為使脫吸操作易于進(jìn)行，通?？刹捎肁 或C 。A.升溫； B. 加壓； C. 減壓； D. 降溫;12. 對(duì)處理易溶氣體的吸收，為較顯著地提高吸收速率，應(yīng)增大A 的流速。A.氣相； B. 液相； C. 氣液兩相；13. 根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體轉(zhuǎn)移到液相主體整個(gè)過(guò)程的阻力可歸結(jié)為 C 。A.兩相界面

9、存在的阻力；B.氣液兩相主體中的擴(kuò)散的阻力；C.氣液兩相滯流層中分子擴(kuò)散的阻力；14. 將不飽和的空氣在總壓和濕度不變的情況下進(jìn)行冷卻而到達(dá)飽和時(shí)的溫度， 稱(chēng)為濕空氣的C 。A.濕球溫度；B.絕熱飽和溫度；C. 露點(diǎn)15. 空氣的飽和濕度H 是濕空氣的如下參數(shù)的函數(shù)：A 。A.總壓及干球溫度；B.總壓及濕球溫度；C.總壓及露點(diǎn)；D.濕球溫度及焓。16. 圓管的摩擦系數(shù)入=64Re公式的適用范圍是BA.過(guò)渡流B.層流C.湍流17. 一般情況下,溫度升高,液體的粘度B;氣體的粘度AA.增大B。減小C.不變18. 當(dāng)固體微粒在大氣中沉降是層流區(qū)域時(shí)，以C 的大小對(duì)沉降速度的影響 最為顯著。A.顆粒密

10、度；B.空氣粘度；C.顆粒直徑19. 湍流體與器壁間的對(duì)流傳熱即給熱過(guò)程其熱阻主要存在于C .A.流體內(nèi)；B.器壁內(nèi);C.湍流體滯流內(nèi)層中；D.流體湍流區(qū)域內(nèi).20. 對(duì)接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)溫度和壓力不變，而液相總濃 度增加時(shí)其溶解度系數(shù)H將C，亨利系數(shù)已將C。A,增加B,減少C,不變21. 通常所討論的吸收操作中，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，那么以下那種情況正確D；A.,回收率趨向最高B,吸收推動(dòng)力趨向最大C,操作最為經(jīng)濟(jì)D,填料層高度趨向無(wú)窮大22. 濕空氣經(jīng)預(yù)熱后，空氣的焓增大，而B(niǎo) .A. H, 都升高；B. H不變降低；C. H, 都降低24. 恒速枯燥階段，物料的

11、外表溫度等于空氣的B .A.干球溫度；B.濕球溫度；C.露點(diǎn)計(jì)算題、某車(chē)間準(zhǔn)備用一臺(tái)離心泵將儲(chǔ)槽內(nèi)的熱水送到敞口的高位槽內(nèi)，管子規(guī)格為60x 3.5mm鋼管，管內(nèi)流速為2m/s,吸入管路的能量損失為19.6J/kg壓出管 路的壓頭損失為4mHO (均包括全部的局部阻力損失在內(nèi))，其余參數(shù)見(jiàn)附圖示。 試求該泵提供的有效功率。解:設(shè)定儲(chǔ)槽液面為1-1，且為基準(zhǔn)面，高位槽液面為2-2，列柏式:z12P1U1Hg 2g-P2g2里Hf2gf124分Hf1 2H f吸+H f壓=19.69.80741.999+4=5.999mH2O4分100101325H1025.999760980 9.807H=12

12、.612mH 20qv -d2u 31415 0.05320.00441m3/s4分44FegHqv 980 9.807 12.612 0.00441 534.55W4 分三、某廠準(zhǔn)備選用規(guī)格為 25x 2.5mm,長(zhǎng)3m的管子組成的列管式換熱器來(lái)將 25C的液體加熱到40C。液體的流量為36m /h,相對(duì)密度為1.1,平均比 熱為2.9kJ/ (kg K)，加熱劑用410K的飽和水蒸汽(走管外)其冷凝潛熱為 2155kJ/kg，冷凝水在飽和溫度下排出，此換熱器的散熱損失為21000w，傳熱系2數(shù) K =660 w/ (m K)試求：(1) 加熱劑的消耗量為多少kg/.h?( 2)此換熱器應(yīng)用

13、多少條管子組成？s36八解：Q2 qm2cp t2 t1 1.1 1000 2.9 40 25 478.5kw2 分p3600Q 熱=Q2+ Q 損=478.5+21= 499.5kwqmirQ1qm1Qir137t137J 40499 50.2317kg/s=834.12kg/h215525 t1=137-25=112 C ; t2=137-40=97 C t1 / t2 v 2tm=(112 + 97)/2=104.5 CQA。478.5tmKA0 dL104.5 0.666.93826.938m3.1415 0.025 329取30條四、接觸法硫酸生產(chǎn)中用氧化后的高溫 SO混合氣預(yù)熱原料

14、氣(SQ及空氣混合 物)，：列管換熱器的傳熱面積為 90m，原料氣入口溫度t1=300C，出口溫 度12=430Co SQ混合氣入口溫度T1=560C，兩種流體的流量均為10000kg/h , 熱損失為原料氣所獲得熱量的6%設(shè)兩種氣體的比熱均可取為1.05kJ/(kg K)，且兩流體可近似作為逆流處理，求：(1) SO 3混合氣的出口溫度T2；(2) 傳熱系數(shù) K : W/( m2 C )。so31. 10000 X 1.05 X (560-T2)=10000 X 1.05 X (430-300) X 1.06得 T2=422.2 C( 5 分)2. Q=10000 X 1.05X (560-

15、422.2)=1.447 X 106kJ/h( 5 分) tm=(560-430)-(422.2-300)/(L n(560-430)/(422.2-300)=126 C( 5 分)3 6等Q = KA tmK=1.447 X 106 X 1000/(90 X 126 X 3600)=35.4w/(m 2)( 5 分)五、在常壓逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇?S吸收混合氣體中的可溶組分 A。 入塔氣體中A的摩爾分率為0.03，要求吸收率為95% 操作條件下的解吸 因數(shù)為0.8，物系服從亨利定律，與入塔氣體成平衡的液相濃度為 0.03 (摩爾 分率)。試計(jì)算：(1) 操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；

16、(2)出塔液體的濃度；(3) 完成上述別離任務(wù)所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù) N 。解：據(jù)題意：yi=0.03，xi=0.03 由y=mx所以m=1y1 y2y1m0.95mLm1由S1.25LGs0.8GLL1.25/1.316GGmin0.95min1分1分1分1分由物料衡算Ly1Gx-iyX2y2y110.03 10.950.0015%y1y2y y20.030.0015 0.0228LL1.25GGNog1In 1 Sy1S 7.843 o1 Sy22分1分1分4分六、在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20C、760mmH下，用清水對(duì)空氣 氨混合氣進(jìn)行逆流吸收操作，每小時(shí)向塔送入含NH1.5m

17、ol%的混合氣480用(操 作態(tài)),要求NH的回收率為95%20E的平衡關(guān)系為y=0.75x (x、y均為 摩爾分率)，出塔溶液中NH的濃度為平衡濃度的80%試求：(1) 出塔溶液中氨的濃度(用摩爾分率表示)；(2) 水用量(kg/h); (3)氣相體積總傳質(zhì)系數(shù) ?為0.09kmol/ (nt s)，計(jì)算所需填料層咼度(m) o*y10.0151. x10.8x10.8 力 0.8 0.0163分m0.752. 由物料衡算Nog11 In1 1y118.7831 1Ay2AAZHog Nog 0.3145 8.782.76m33.L* y2y1 y2m 0.75 0.950 891GX10.8%0.8 0.8m480273G 20 kmol/h22.4293L=0.891G=17.82kmol/h =320 kg/h2H OG20 360020.3145m20.09 0.785 0.5LAG0.891 1.188m0.75y11 1 20y210.05GKYa10.842A七、用清水吸收氨空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M(jìn)塔時(shí)氨的濃度y1= 0.01 摩爾分率，吸收率90%，氣液平衡關(guān)系y=0.9x。試求：1溶液最大出口濃度； 2最小液氣比；3取吸收劑用量為最小吸收劑用量的2倍時(shí)，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為多少？ 4 氣相總傳