化工原理復(fù)習(xí)題

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998.2kg/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(cè)值為935解：乙醇水溶液的混合密度相對(duì)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90kPa的地區(qū)，仍使該塔塔頂在相似的絕壓下操作，則此時(shí)真空表的讀數(shù)應(yīng)為多少？解：題4附圖題4附圖4．如附圖所示，密閉容器中存有密度為900kg/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(cè)壓口以上解：液面下測(cè)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BDh1h2AC題5附圖（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)的壓力與否相等。解：（1）容器底部壓力（2）10．硫酸流經(jīng)由大小管構(gòu)成的串聯(lián)管路，其尺寸分別為φ76×4mm和φ57×3.5mm。已知硫酸的密度為1831kg/m3，體積流量為9m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)規(guī)定料液以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1題12附圖解:以高位槽液面為1-1’面,管出口內(nèi)側(cè)為2-2’面,在1-1’簡(jiǎn)化:題17附圖14．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。現(xiàn)規(guī)定輸送量為40×103kg/h題17附圖解:在貯槽液面1-1’與回流管出口外側(cè)2-2簡(jiǎn)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30m3/h，此時(shí)管路的所有能量損失為40J/kg。設(shè)泵的效率為70解:在水池1面與高位槽2面間列柏努力方程:簡(jiǎn)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(cè)得該絕緣層外緣溫度為30℃，距加熱器外壁250mm處為75解：2、某燃燒爐的平壁由下列三種磚依次砌成；耐火磚b1=230mm，1=1.05W/(m·℃)絕熱磚b2=230mm，2=0.151W/(m·℃)建筑磚b3=240mm，3=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℃，規(guī)定絕熱磚與建筑磚界面處的溫度不得超過(guò)138℃，試求：絕熱層需幾塊絕熱磚；一般磚外側(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、Φ50×5㎜的不銹鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)λ1＝16Ｗ／（ｍ·Ｋ），外面包裹厚度為30mm導(dǎo)熱系數(shù)λ２＝0.2W/（ｍ·Ｋ）的石棉保溫層。若鋼管的內(nèi)表面溫度為623Ｋ，保溫層外表面溫度為習(xí)題3-3附圖解：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(zhǎng)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)當(dāng)相等，可得到鋼管外表面的溫度t2。16、每小時(shí)8000m3（原則狀況）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%解：熱量衡算：查得原則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：（1）逆流1212060401580451201206015401052019、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101004032156825折流時(shí)的對(duì)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18010mm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W/(m2℃)。試求：（1）冷卻水用量；（2）逆流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及管子的長(zhǎng)度；（3）并流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及管子的長(zhǎng)度；解：（1）水的比熱（2）逆流時(shí)平均溫度差為906050906050204040（3）并流時(shí)平均溫度差為906090602050701021、在一內(nèi)管為252.5mm的套管式換熱器中，CO2氣體在管程流動(dòng)，對(duì)流傳熱系數(shù)為40W/(m2℃)。殼程中冷卻水的對(duì)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(duì)流傳熱系數(shù)增大一倍，總傳熱系數(shù)增長(zhǎng)多少；（3）若管外水的對(duì)流傳熱系數(shù)增大一倍，總傳熱系數(shù)增長(zhǎng)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Rs2=0.5310-3(m2K/W)管外水側(cè)熱阻Rs1=0.2110-3(m2K/W)(1)總傳熱系數(shù)（以外表面積計(jì)）（2）管內(nèi)CO2氣體的對(duì)流傳熱系數(shù)增大一倍，即2=80W/(m2K)總傳熱系數(shù)增長(zhǎng)92.8%（3）若管外水的對(duì)流傳熱系數(shù)增大一倍，1=6000W/(m2K)總傳熱系數(shù)增長(zhǎng)0.7%

第五章氣體吸取氣液平衡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=0.10根據(jù)，因此2．向盛有一定量水的鼓泡吸取器中通入純的CO2氣體，經(jīng)充足接觸后，測(cè)得水中的CO2平衡濃度為2.875×10－2kmol/m3，鼓泡器內(nèi)總壓為101.3kPa，水溫30℃，溶液密度為1000kg/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混合氣與水充足接觸，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．用清水逆流吸取混合氣中的氨，進(jìn)入常壓吸取塔的氣體含氨6％（體積），氨的吸取率為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。試用氣相摩爾比表達(dá)塔頂和塔底處吸取的推進(jìn)力。解：塔頂：塔底：吸取過(guò)程設(shè)計(jì)型計(jì)算10．用20℃的清水逆流吸取氨－空氣混合氣中的氨，已知混合氣體總壓為101.3kPa，其中氨的分壓為1.0133kPa，規(guī)定混合氣體處理量為773m3/h，水吸取混合氣中氨的吸取率為99％。在操作條件下物系的平衡關(guān)系為，若吸取劑用量為最小用的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（用摩爾分率表達(dá)）。解：（1）實(shí)際吸取劑用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h＝856.8kg/h（2）X1=X2+V（Y1-Y2）/L=0+11．在一填料吸取塔內(nèi)，用清水逆流吸取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)的水溶液吸取含SO2為0.09（摩爾分率）的混合氣中的SO2。已知進(jìn)塔吸取劑流量為37800kg/h，混合氣流量為100kmol/h，規(guī)定SO2的吸取率為80%。在吸取操作條件下，系統(tǒng)的平衡關(guān)系為，求氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。解：吸取劑流量惰性氣體流量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的清水逆流吸取混合氣中的丙酮，規(guī)定丙酮的回收率為98.8%。已知操作壓力為100kPa，操作溫度下的亨利系數(shù)為177kPa，氣相總體積吸取系數(shù)為0.0231kmol/m3·s，試用解吸因數(shù)法求填料層高度。解已知因此時(shí)為低濃度吸取，故kmol/m2·s==11.0也可由和=83.3，查圖5-25得到=9.78=因此=9.78×1.04=10.17m

第六章蒸餾3．試計(jì)算壓力為101.3kPa時(shí)，苯-甲苯混合液在96℃時(shí)的氣液平衡構(gòu)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(duì)揮發(fā)度并寫(xiě)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．在一持續(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），規(guī)定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)。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=29.1kmol/hD=11.31kmol/h塔頂餾出液摩爾分?jǐn)?shù)：7．在一持續(xù)精餾塔中分離苯－氯仿混合液，規(guī)定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?；?）寫(xiě)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=44.48kmol/h（1）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：提餾段下降液體構(gòu)成：8．某持續(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、釜液構(gòu)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：塔頂餾出液構(gòu)成提餾段操作線在對(duì)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．用一持續(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，塔釜產(chǎn)品含丙烷0.95，物系的相對(duì)揮發(fā)度為1.16，試計(jì)算：（1）最小回流比；（2）所需的至少理論塔板數(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．用一持續(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），規(guī)定餾出液中含苯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(duì)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Φ35mm×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(lèi)型為。4.在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，水由粗管持續(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：減少；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)Re＝1500，則其摩擦系數(shù)應(yīng)為（）A.0.032B.0.0427C.0.0267D.無(wú)法確定2.雙液體U形差壓計(jì)規(guī)定指示液的密度差()A.大；B.相等；C.小；D.無(wú)規(guī)定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)λ與Re的關(guān)系為（）。A.隨Re增長(zhǎng)，λ增長(zhǎng)B.隨Re增長(zhǎng)，λ減小C.隨Re增長(zhǎng)，λ基本不變D.隨Re增長(zhǎng)，λ先增長(zhǎng)后減小4.如圖所示開(kāi)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)處在同一水平面)PB>PB1B.PB<PB1C.PB=PB1D.無(wú)法比較答案：B；C；C；A；1.離心泵的安裝高度超過(guò)容許安裝高度時(shí)，離心泵會(huì)發(fā)生現(xiàn)象。2.離心泵開(kāi)動(dòng)之前必須充斥被輸送的流體是為了防止發(fā)生（）。A.汽化現(xiàn)象B.汽蝕現(xiàn)象C.氣縛現(xiàn)象D.氣出現(xiàn)象答案：汽蝕；C簡(jiǎn)述何謂離心泵的特性曲線并闡明其特點(diǎn)。答：離心泵的特性曲線表達(dá)泵的壓頭H、軸功率N、效率η與流量Q之間的關(guān)系曲線。其特點(diǎn)為：（1）H-Q曲線，表達(dá)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，表達(dá)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）η-Q曲線，表達(dá)泵的效率與流量的關(guān)系，當(dāng)Q=0時(shí)，η=0；伴隨流量增大，泵的效率隨之而上升并到達(dá)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)水管道所有阻力損失為1.96J/kg，出水管道所有阻力損失為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)大都隨其純度的增長(zhǎng)而，隨其溫度的升高而。2.厚度不一樣的三種材料構(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(guò)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；減少；R1>R2>R3；Q1=Q2=Q3；黑度；溫度的四次方1.間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各對(duì)應(yīng)層的熱阻成（）2.在相似的溫度下，實(shí)際物體的吸取率比黑體的吸取率A（）3.有相變的對(duì)流傳熱系數(shù)比無(wú)相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（）4.粘度大，對(duì)流傳熱系數(shù)（）5.總傳熱熱阻總是靠近對(duì)流傳熱系數(shù)（）的一側(cè)流體。6.壁溫總是靠近對(duì)流系數(shù)（）的流體答案：正比；?。淮?；小；較