(完整版)化工原理期末試題-2-答案

徐州工程學(xué)院試卷—學(xué)年第學(xué)期課程名稱化工原理試卷類型命題人使用班級(jí)班級(jí)考試形式閉卷考試時(shí)間100分鐘年月日教研室主任(簽字)教學(xué)院長(zhǎng)(簽字)年月日年月日學(xué)號(hào)姓名題號(hào)總分得分一30二15三四40五六七八總分10015一、單選題（共15題，每題2分，共計(jì)30分）1.滯流內(nèi)層越薄，則下列結(jié)論正確的是DA近壁面處速度梯度越小B流體湍動(dòng)程度越低D流動(dòng)阻力越大C流動(dòng)阻力越小2.判斷流體流動(dòng)類型的準(zhǔn)數(shù)為___A____。A.Re數(shù)B.Nu數(shù)C.Pr數(shù)D.Gr數(shù)3.在一水平變徑管路中，在小管截面A和大管截面B連接一U形壓差計(jì)，當(dāng)流體流過該管段時(shí)，壓差計(jì)讀數(shù)R值反映的是AAA、B兩截面間的壓強(qiáng)差CA、B兩截面間動(dòng)壓頭變化BA、B兩截面間的流動(dòng)阻力D突然擴(kuò)大或縮小的局部阻力4.離心泵銘牌上標(biāo)出的流量和壓頭數(shù)值是A。A.最大流量下對(duì)應(yīng)值B.操作點(diǎn)對(duì)應(yīng)值C.計(jì)算值D.最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)值5.離心泵在一定管路系統(tǒng)下工作時(shí)，壓頭與被輸送液體的密度無關(guān)的條件是DAZ2-Z1=0BΣhf=0CDp2-p1=06.含塵氣體，初始溫度為30℃，須在進(jìn)入反應(yīng)器前除去塵粒并升溫到120℃，在流程布置上宜AA.先除塵后升溫B.先升溫后除塵C.誰先誰后無所謂7.穿過2層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)過程，已知各層溫差為△t1=100℃,△t2=25℃，則第一、二層的熱阻R1、R2的關(guān)系為_____D______。A.無法確定B.R1=0.25R2C.R1=R2D.R1=4R28.在蒸汽-空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，下列方案中那種在工程上最有效BA提高蒸汽流速B提高空氣流速C采用過熱蒸汽以提高蒸汽流速D在蒸汽一側(cè)管壁上裝翅片，增加冷凝面積并及時(shí)導(dǎo)走冷凝熱。9.在吸收操作中，吸收塔某一截面上的總推動(dòng)力（以氣相組成表示）為AA.Y-Y*B.Y*-YC.Y-YiD.Yi-Y10.含低濃度溶質(zhì)的氣體在逆流吸收塔中進(jìn)行吸收操作，若進(jìn)塔氣體流量增大，其他操作條件不變，則對(duì)于氣膜控制系統(tǒng)，其出塔氣相組成將AA.增大11.兩組分物系的相對(duì)揮發(fā)度越小，則表示分離該物系BA.容易B.困難C.完全D.不完全B.變小C.不變D.不確定12.用某精餾塔分離兩組分溶液，規(guī)定產(chǎn)品組成的xD、xW，當(dāng)進(jìn)料組成為xF1時(shí)，相應(yīng)回流比為R1，進(jìn)料組成為xF2時(shí)，相應(yīng)回流比為R2，若xF1<xF2，進(jìn)料熱狀況不變，則CA.R1<R2B.R1=R2C.R1>R2D.無法判斷13.空氣溫度為td，濕度為Hd，相對(duì)濕度為φd的濕空氣，經(jīng)一間接蒸汽加熱的預(yù)熱器后，空氣的溫度為t1，濕度為H1，相對(duì)濕度為Φ1，則A.H1＞HdB.φd＞φ1C.H1＜HdBD.φd＜φ114.利用空氣作干燥介質(zhì)干燥熱敏性物料，且干燥處于降速階段，欲縮短干燥時(shí)間，則可采用的最有效的措施是BA.提高干燥介質(zhì)溫度B.增大干燥面積，減薄物料厚度D.提高空氣的流速C.降低干燥介質(zhì)相對(duì)濕度15.關(guān)于傳熱系數(shù)K下述說法中錯(cuò)誤的是CA.傳熱過程中總傳熱系數(shù)K實(shí)際是個(gè)平均值；B.總傳熱系數(shù)K隨著所取的傳熱面不同而異；C.總傳熱系數(shù)K可用來表示傳熱過程的強(qiáng)弱，與冷、熱流體的物性無關(guān)；D.要提高K值，應(yīng)從降低最大熱阻著手；二、填空題（15空，每空1分，共計(jì)15分）1.《化工原理》是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要研究化工生產(chǎn)中物理加工過程，按其操作原理可歸納成若干單元操作。這些單元操作按其理論基礎(chǔ)可分為：流體流動(dòng)過程、熱量傳遞過程、質(zhì)量傳遞過程。2.當(dāng)Re為已知時(shí)，流體在圓形管內(nèi)呈層流時(shí)的摩擦系數(shù)λ=_64/Re_____，在管內(nèi)呈湍流時(shí)，摩擦系數(shù)λ與____Re________、__相對(duì)粗糙度______有關(guān)。3.離心泵允許汽蝕余量Δh定義式為Δh=Δhr+安全余量（0.5m）。4.降塵室中固體顆粒可被分離的條件是氣體在降塵室內(nèi)停留時(shí)間大于或等于沉降時(shí)間。5.在管殼式換熱器中飽和蒸汽加熱空氣，則1.傳熱管的管壁溫度接近飽和蒸汽溫度；2.傳熱總傳熱系數(shù)K將接近空氣對(duì)流傳熱系數(shù)。6.多層平壁定態(tài)導(dǎo)熱中，若某層的熱阻最小，則該層兩側(cè)的溫差最小。7.吸收操作過程中，若減少吸收劑用量，操作線的斜率將減小，吸收推動(dòng)力減小。8.最小回流比的定義是特定分離任務(wù)下理論板數(shù)無限多時(shí)的回流比。9.測(cè)定空氣中水汽分壓的方法是測(cè)量露點(diǎn)。三、簡(jiǎn)答題（共3題，每題5分，共計(jì)15分）1、某球形顆粒在水中按斯托克斯定律沉降，試問在50℃水中的沉降速度和在20℃水中的沉降速度有何不同，為什么？答：根據(jù)顆粒在水中按斯托克斯定律沉降，則沉降公式為度將減小，故在50℃水中的沉降速度將大于在20℃水中的沉降速度。，因?yàn)殡S著溫度升高，水的粘2、亨利定律中E、H、m三者與溫度、壓力有什么關(guān)系？答：當(dāng)總壓不高時(shí)，在一定溫度下稀溶液上方氣相中的溶質(zhì)的平衡分壓p*A與液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比：p*A＝kX,AχA＝kC,ACA，這一關(guān)系稱為亨利定律。亨利定律適用于難溶、較難溶的氣體(如O2，CO2其液相濃度低)；對(duì)于易溶，較易溶的氣體，只能用于液相濃度甚低的情況。p*A＝kX,AχA＝EχA，p*A為溶質(zhì)A在氣相中的平衡分壓，χA為液相中溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)，E為比例系數(shù)，稱為亨利系數(shù)。p*A＝kC,ACA＝，CA為液相中溶質(zhì)A的體積摩爾濃度，H為溶解系數(shù)。＝mχA，y為溶質(zhì)A在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)，m為相平衡常數(shù)。y＝＝一般加壓和降溫可以提高氣體的溶解度H，相平衡常數(shù)m減小，故加壓和降溫對(duì)吸收操作有利，反之，升溫和減壓則有利于脫吸過程，此時(shí)亨利系數(shù)E增大。3、換熱器中用飽和蒸汽在換熱器外管冷凝放熱，加熱管內(nèi)流動(dòng)的空氣?？倐鳠嵯禂?shù)接近哪種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，壁溫接近哪種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)？忽略污垢和管壁熱阻，要..2想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大哪個(gè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)？答：對(duì)于穩(wěn)定傳熱過程：Q＝α1A1(T－Tw)＝λAm(Tw－tw)/b＝α2A2(tw－t)＝KAΔtm換熱器中用飽和蒸汽在換熱器外管冷凝放熱，加熱管內(nèi)流動(dòng)的空氣，由于飽和蒸汽一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)比空氣一側(cè)的大得多，故內(nèi)壁溫度接近于飽和蒸汽的溫度。同時(shí)，由于管壁的熱阻也很小，故管外壁溫度比較接近于內(nèi)壁溫度。由小的那個(gè)?？芍雎晕酃负凸鼙跓嶙?，要想增大總傳熱系數(shù)，應(yīng)增大對(duì)流傳熱系數(shù)四、計(jì)算題（共3題，共計(jì)40分）1、（10分）某干燥器的濕物料處理量為1000kg/h，其濕基含水量為10％，干燥到2％（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。干燥介質(zhì)為空氣，初溫20℃，相對(duì)濕度40％，經(jīng)預(yù)熱器加熱到120℃進(jìn)入干燥器，出干燥器時(shí)降溫至30℃，相對(duì)濕度70％。試求：水分蒸發(fā)量和空氣消耗量。解：由題意知：L1＝1000kg/h，ω1＝0.1，ω2＝0.02，t0=20℃，φ0＝40％，t1＝85℃，t2＝30℃，φ2＝70％則：Lc＝L1（1-ω1）＝L2（1-ω2）＝1000×（1-0.1）＝900kg/h＝L2×（1－0.02）∴L2＝918.37kg/h∴W＝L1ω1－L2ω2＝1000×0.1－918.37×0.02＝81.63kg/h由t0=20℃，φ0＝40％查I－H圖得空氣濕度H0＝0.006kg水/kg干氣由t2=30℃，φ2＝70％查I－H圖得空氣濕度H2＝0.02kg水/kg干氣空氣經(jīng)過預(yù)熱器后濕度不變，即H0＝H1＝0.006kg水/kg干氣∴2、（15分）欲用一常壓連續(xù)精餾塔分離含苯44％、甲苯56％（摩爾百分率，下同）的混合液，要求塔頂餾出液含苯97％，釜液含苯2％。已知泡點(diǎn)回流，且回流比取3。泡點(diǎn)進(jìn)料，確定全塔需要的理論塔板數(shù)及進(jìn)料位置。已知，αD=2.60，αW=2.35，進(jìn)料的物系可看作理想物系，αF=2.47。解：取全塔相對(duì)揮發(fā)度精餾段相對(duì)揮發(fā)度。(1)求最小回流比由泡點(diǎn)進(jìn)料可知：進(jìn)料的q=1，所以q線方程：聯(lián)立平衡線方程和q線方程求點(diǎn)f的坐標(biāo)(，)。所以：所以，有：(2)求最少理論板數(shù)：＝4.00(3)利用捷算法求理論板數(shù)N、：X＝Y(jié)＝＝0.3052所以，N＝12.17（包括再沸器）則：所以加料板可設(shè)在第6塊。3.（15分）如圖所示輸水系統(tǒng)，已知管路總長(zhǎng)度（包括所有當(dāng)量長(zhǎng)度，下同）為100m，壓力表之后管路長(zhǎng)度為80m，管路摩擦系數(shù)為0.03，管路內(nèi)徑為0.05m，水的密度為1000kg/m3，泵的效率為0.8