化工單元操作技術(shù)知識(shí)點(diǎn)習(xí)題解答

《化工單元操作技術(shù)》學(xué)問(wèn)點(diǎn)、習(xí)題解答一、填空題1.粘度的物理意義是促使流體流淌產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。解答：該題目主要考核流體粘度的物理意義。液體在流淌時(shí)，在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)，稱(chēng)為液體的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用來(lái)表征液體性質(zhì)相關(guān)的阻力因子。粘度的物理意義是促使流體流淌產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。2．在完全湍流區(qū)，摩擦系數(shù)λ與Re無(wú)關(guān)，與ε/d有關(guān)。在完全湍流區(qū)則λ與雷諾系數(shù)的關(guān)系線趨近于程度線。解答：該題目主要考核對(duì)莫狄圖的理解。其中在此圖中完全湍流區(qū)的特點(diǎn)為：摩擦系數(shù)λ與Re無(wú)關(guān)，與ε/d有關(guān)，且λ與雷諾系數(shù)的關(guān)系線趨近于程度線。3．在間壁式換熱器中，間壁兩邊流體都變溫時(shí)，兩流體的流淌方向有并流、逆流、錯(cuò)流、和折流四種。解答：該題目主要考核間壁式換熱器中兩流體流淌的四種方式：并流、逆流、錯(cuò)流、和折流。4．某化工廠，用河水在一間壁式換熱器內(nèi)冷凝有機(jī)蒸汽，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，覺(jué)察換熱器的傳熱效果明顯下降，分析主要緣由是傳熱壁面上形成污垢，產(chǎn)生附加熱阻，使K值下降。解答：該題目主要考核影響熱量傳遞的因素，主要為污垢熱阻的增大使得K值下降。5．離心泵啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥；旋渦泵啟動(dòng)前應(yīng)翻開(kāi)出口閥。解答：該題目主要考核離心泵及旋渦泵的正確開(kāi)啟方法。6．離心泵通常承受出口閥門(mén)調(diào)整流量；往復(fù)泵承受旁路調(diào)整流量。解答：該題目主要考核離心泵和往復(fù)泵常用的流量調(diào)整方法。7．降塵室內(nèi)，顆?？杀环謩e的必要條件是氣體在室內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)≥顆粒的沉降時(shí)間。解答：該題目主要考核降塵室中顆?？杀环謩e的必要條件。8．過(guò)濾操作有恒壓過(guò)濾和恒速過(guò)濾兩種典型方式。解答：該題目主要考核過(guò)濾操作的兩種方式：恒壓過(guò)濾和恒速過(guò)濾。9．精餾塔的作用是供應(yīng)氣液接觸進(jìn)展傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。解答：該題目主要考核精餾塔的作用：供應(yīng)氣液接觸進(jìn)展傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。10．空氣進(jìn)入枯燥器之前一般都要進(jìn)展了預(yù)熱，其目的是進(jìn)步空氣干球溫度，而降低空氣的相對(duì)濕度。解答：該題目主要考核空氣進(jìn)入枯燥器之前一般都要進(jìn)展了預(yù)熱目的：進(jìn)步空氣干球溫度，而降低空氣的相對(duì)濕度。二、選擇題1．單位體積的流體所具有的質(zhì)量稱(chēng)為（B）。A．比容B．密度C．壓強(qiáng)D．相對(duì)密度解答：該題主要考核密度的根本概念，即為單位體積的流體所具有的質(zhì)量。2．密度為1000kg/m3的流體，在Φ108×4的管內(nèi)流淌，流速為2m/s，流體的粘度為1cp，其Re為（D）。A．105B．2×107C．2×106D．2×105解答：該題主要考核流體流淌中雷諾準(zhǔn)數(shù)的計(jì)算方法，即。3．某設(shè)備進(jìn)、出口測(cè)壓儀表中的讀數(shù)分別為p1（表壓）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg，則兩處確實(shí)定壓強(qiáng)差為（D）。A．500B．1250C．1150D．1900解答：該題目主要考核真空度及表壓的計(jì)算方法。表壓=確定壓力-大氣壓，真空度=大氣壓-確定壓力，依據(jù)上兩式所示可知，表壓+真空度=兩處確實(shí)定壓強(qiáng)差=1900mmHg。4．離心泵的工作點(diǎn)是指（D）。A．與泵最高效率時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)B．由泵的特性曲線所確定的點(diǎn)C．由管路特性曲線所確定的點(diǎn)D．泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)解答：該題目主要考核對(duì)于離心泵工作點(diǎn)的理解。在確定的管路系統(tǒng)中（指進(jìn)出口壓力、輸液高度、管路及管件的尺寸及件數(shù)、閥門(mén)的開(kāi)啟度等確定），當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速確定時(shí)，它只有一個(gè)穩(wěn)定的工作點(diǎn)。該點(diǎn)由泵的Q-H曲線與該管路的Q-He曲線的交點(diǎn)確定。5．離心泵的揚(yáng)程隨著流量的增加而（B）。A．增加B．減小C．不變D．無(wú)規(guī)律性解答：該題目主要考核離心泵特性曲線。離心泵的特性曲線是將由試驗(yàn)測(cè)定的Q、H、N、η等數(shù)據(jù)標(biāo)繪而成的一組曲線。其中揚(yáng)程H-流量Q曲線為揚(yáng)程隨流量的增大而減小。6．下列用來(lái)分別氣—固非均相物系的是（C）。A．板框壓濾機(jī)B．轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)C．袋濾器D．三足式離心機(jī)解答：該題目主要考核單元操作分別設(shè)備所處理的分別物系。板框式壓濾機(jī)分別液-固物系，轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)為液-固物系，袋濾器分別氣-固物系，三足式離心機(jī)分別固-液物系。7．下列哪一種不屬于列管式換熱器（C）。A．U型管式B．浮頭式C．螺旋板式D．固定管板式解答：該題目主要考核換熱器的類(lèi)型，其中列管式換熱器包括固定管板式、浮頭式和U型管式，然而螺旋板式換熱器為板面式換熱器的一種。8．雙層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)，兩層壁厚一樣，各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為λ1和λ2，其對(duì)應(yīng)的溫度差為Δt1和Δt2，若Δt1>Δt2，則λ1和λ2的關(guān)系為（A）。A．λ1<λ2B．λ1>λ2C．λ1=λ2D．無(wú)法確定解答：該題目主要考核傅里葉定律的應(yīng)用。其中單層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)的計(jì)算公式：，其中每層的熱通量相等q1=q2，且壁厚b1=b2，Δt1>Δt2，則λ1<λ2。9．下述分別過(guò)程中不屬于傳質(zhì)分別過(guò)程的是（D）。A．萃取分別B．汲取分別C．精餾分別D．離心分別解答：該題目主要考核哪些單元操作過(guò)程涉及到質(zhì)量傳遞。其中萃取、汲取和精餾分別中都涉及到質(zhì)量傳遞，然而離心分別是借助于離心力，使比重不同的物質(zhì)進(jìn)展分別的方法。10．某精餾塔的餾出液量是50kmol/h，回流比是2，則精餾段的回流量是（A）。A．100kmol/hB．50kmol/hC．25kmol/hD．125kmol/h解答：該題目主要考核精餾過(guò)程中回流比的概念?；亓鞅龋罁?jù)題目可知R=2，D=50kmol/h，則L=100kmol/h。11．某精餾塔的理論板數(shù)為17塊（包括塔釜），全塔效率為0.5，則實(shí)際塔板數(shù)為（D）塊。A．34B．31C．33D．32解答：該題目主要考核精餾塔的全塔效率的計(jì)算。，依據(jù)題目中已知條件，NT=16（解除塔釜），E=0.5，則NP=32。12．選擇汲取劑時(shí)不須要考慮的是（D）。A．對(duì)溶質(zhì)的溶解度B．對(duì)溶質(zhì)的選擇性C．操作條件下的揮發(fā)度D．操作溫度下的密度解答：該題目主要考核選擇適宜汲取劑的相關(guān)要求，其中汲取劑的密度對(duì)于汲取過(guò)程影響不大。13．在進(jìn)展汲取操作時(shí)，汲取操作線總是位于平衡線的（A）A．上方B．下方C．重合D．不愿定解答：該題目主要考核汲取過(guò)程的操作線方程。依據(jù)汲取過(guò)程的操作線曲線可知，汲取操作線是位于平衡線的上方。14．下列敘述正確的是（D）。A．空氣的相對(duì)濕度越大，吸濕實(shí)力越強(qiáng)B．濕空氣的比體積為1kg濕空氣的體積C．濕球溫度與絕熱飽和溫度必相等D．對(duì)流枯燥中，空氣是最常用的枯燥介質(zhì)解答：該題目主要考核枯燥過(guò)程相關(guān)根底學(xué)問(wèn)?？諝獾奈鼭駥?shí)力在確定溫度時(shí)1千克空氣的濕含量與在此溫度時(shí)的飽和狀態(tài)空氣的濕含量之差，為該空氣的吸濕實(shí)力。而相對(duì)濕度，指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比。在濕空氣中，1kg絕干空氣的體積和相應(yīng)Hkg水汽的體積之和稱(chēng)為濕空氣的比體積或濕容積。濕球溫度是標(biāo)定空氣相對(duì)濕度的一種手段，其涵義是，某一狀態(tài)下的空氣，同濕球溫度表的潮濕溫包接觸，發(fā)生絕熱熱濕交換，使其到達(dá)飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。該溫度是用溫包上裹著濕紗布的溫度表，在流速大于2.5m/s且不受干脆輻射的空氣中，所測(cè)得的紗布外表溫度，以此作為空氣接近飽和程度的一種度量。四周空氣的飽和差愈大，濕球溫度表上發(fā)生的蒸發(fā)愈強(qiáng)，而其濕度也就愈低。15．影響枯燥速率的主要因素除了濕物料、枯燥設(shè)備外，還有一個(gè)重要因素是（C）。A．絕干物料B．平衡水分C．枯燥介質(zhì)D．濕球溫度解答：該題目主要考核影響枯燥速率的主要因素有哪些。主要有濕物料、枯燥設(shè)備和枯燥介質(zhì)。三、推斷題1.設(shè)備內(nèi)的真空度愈高，即說(shuō)明設(shè)備內(nèi)確實(shí)定壓強(qiáng)愈小。（√）解答：該題目主要考核真空度的概念。真空度=大氣壓-確定壓力。2．過(guò)濾速率與濾液粘度和濾渣厚度成反比。（√）解答：該題目主要考核影響過(guò)濾速率的影響因素。其中過(guò)濾介質(zhì)性質(zhì)中的粘度越大則過(guò)濾速率越小，然而濾餅性質(zhì)中的濾餅厚度越厚則過(guò)濾阻力越大，即過(guò)濾速率越小。3．離心泵送液體的粘度越大，則流量越大。（Х）解答：該題目主要考核離心泵性能參數(shù)的影響因素。若流體粘度大于常溫下的清水的粘度，則泵的流量、壓頭、效率都會(huì)下降，但軸功率上升。4．降塵室的長(zhǎng)與降塵室的消費(fèi)實(shí)力無(wú)關(guān)。（Х）解答：該題目主要考核影響降塵室消費(fèi)實(shí)力的因素。理論上降塵室的消費(fèi)實(shí)力只與其沉降面積b.l及顆粒的沉降速度ut有關(guān)，而與降塵室的高度H無(wú)關(guān)。5．工業(yè)承受翅片狀的暖氣管代替圓鋼管，其目的是增加傳熱面積，進(jìn)步傳熱效果。（√）解答：該題目主要考核影響傳熱效果因素。當(dāng)承受翅片管代替圓管時(shí)，管內(nèi)流體流淌的形態(tài)發(fā)生變更，有利于湍流，增大K值。6．在化工消費(fèi)中應(yīng)用最廣泛的蒸餾方式為簡(jiǎn)潔蒸餾。（Х）解答：該題目主要考核不同蒸餾方式的特點(diǎn)。簡(jiǎn)潔蒸餾是將原料液一次參加蒸餾釜中，在確定壓強(qiáng)下加熱至沸，使液體不斷汽化。適宜于混合物的粗分別，特殊適宜于沸點(diǎn)相差較大而分別要求不高的場(chǎng)合。而精餾是一種利用回流使液體混合物得到高純度分別的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的液體混合物分別操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門(mén)。四、計(jì)算題1．如附圖所示，用泵將出水池中常溫的水送至汲取塔頂部，水面維持恒定，各局部相對(duì)位置如圖所示。輸水管為φ76×3mm鋼管，排水管出口與噴頭連接處的壓強(qiáng)為6.15×104Pa（表壓），送水量為34.5m3/h，水流經(jīng)全部管道（不包括噴頭）的能量損失為160J/kg。水的密度取1000kg/m3。1．解：（1）求u：u2=Ws/A2ρ=Vs／(d2π／4)=(34.5/3600)/[π／4(0.070)2]=2.49m/s（2）求Ne。①取水池液面為1-1’截面，且定為基準(zhǔn)程度面，取排水管出口與噴頭連接處為2-2’截面，如圖所示。②在兩截面間列出柏努利方程：z1g+u12/2+P1/ρ+We=z2g+u22/2+P2/ρ各量確定如下：z1=0，z2=26m，u1≈0，u2=u=2.49m/s，P1表=0，P2表=6.15×104Pa，Σhf1-2=160J/kg③將已知量代入伯努利方程，可求出WeWe=z2g+u22/2+P2/ρ+∑hf=26×9.81+(2.49)2/2+6.15×104/1000+160=479.66J/kg④求Ne。Ws=Vsρ=(34.5/3600)×1000=9.853kg/s而Ne=WeWs=479.6×9.583=4596.7≈4.597kw2．在板式精餾塔內(nèi)分別某二元志向溶液。原料液流量為100kmol/h，飽和蒸氣進(jìn)料，進(jìn)料組成為0.5（易揮發(fā)組分的摩爾分率）。塔頂餾出液量和塔釜液量一樣。塔頂為全凝器。塔釜用間接蒸汽加熱。精餾段操作線方程為：y=0.8x+0.18試求：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品的組成；（2）提餾段操作線方程式；解：（1）物料衡算：即：先求:依據(jù)精餾段方程：即：（2）用飽和蒸汽進(jìn)料：提餾段操作方程：2．承受常壓的枯燥裝置枯燥某種濕物料，已知操作條件如下：空氣的狀況：進(jìn)預(yù)熱器前t0=20℃，H0=0.01kg水/kg絕干氣；進(jìn)枯燥器前t1=120℃出枯燥器時(shí)t2=70℃，H2=0.05kg物料的狀況：進(jìn)枯燥器前θ1=30℃，w1=20%（濕基）；出枯燥器時(shí)θ2=50℃，w2絕干物料比熱：Cs=1.5kJ/kg·℃?？菰锲鞯南M(fèi)實(shí)力為53.5kg/h（按枯燥產(chǎn)品計(jì)）。求：絕干空氣流量L（kg絕干氣/h）3．解：則：4．在內(nèi)管為φ180×10mm的套管換熱器中，將流量為3500kg/h的某液態(tài)烴從100℃冷卻到60℃，其平均比熱Cp=2.38kJ/(kg?℃)，環(huán)隙走冷卻水,其進(jìn)出口溫度分別為40℃和50℃，平均比熱Cp=4.174kJ/(kg?℃)。基于傳熱外外表積的總傳熱系數(shù)K=2000W/(m2·℃)，且保持不變。設(shè)熱損失可以無(wú)視。試求：（1）冷卻水用量解：（1）冷卻水用量：W1Cp1(T1-T2)=W2Cp2(t2-t1)代入數(shù)據(jù)得：3500×2.38×(100-60)=W2×4.174×(50-40)∴W2=7982kg/h（8分）（2）