化工原理期末考试真题及答案

1、填空题1. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零 _ 。滞流沉降时，其阻力系数 =_24/ Rep_.2. 在静止的、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。3. 水在内径为 105mmX2.5m的m只管内流动， 已知水的粘度为 1.005mPa*s，密度 为 1000kg*m3，流速为 1m/s ，则 Re=99502，流动类型为湍流。4. 流体在圆形管道中作层流流动 , 如果只将流速增加一倍 , 则阻力损失为原来的 2 倍 ; 如果只将管径增加一倍而流速不变 , 则阻力损失为原来的 1/4 倍 .5. 求取对流传热系数常采用 因次

2、分析法，将众多影响因素组合成若干 无因次 数群， 再通过实验确定各特征数 数之间的关系，即得到各种条件下的 关联 式。6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有 _直接换热 _, 间壁换热和蓄热换热 .7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度，总 传热系数 K 接近空气侧流体的对流给热系数。8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况 :(1) 若 pe p 或 C Ce 则属于解吸过程(2) 若 p pe 或 CeC 则属于吸收过程9. 计算吸收塔的填料层高度 , 必须运用如下三个方面的知识关联计算 :_平衡关系 _,_物料衡算 ,_传质速率._.10

3、. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为 _非结合水分不能用干燥方法除的水分为 _平衡水分。11. , 当20的水( =998.2kg/m3, =1.005 厘泊)在内径为 100mm的光滑管内流 动时,若流速为 1.0m/s 时,其雷诺准数 Re为 9.93 105；直管摩擦阻力系数为 0.0178.12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性13. 计算管道流体局部阻力的方法有 :当量长度法 ;阻力系数法;, 其相应的阻力计算公式为 hf2 le u2 d 2g;, hf2g当14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。

4、15. 进行换热的两流体，若 12 时，要提高 K值，应设法提高 2 1 2时，要提高 K值，应使 _1_2_同时提高_。16. 某间壁换热器中 , 流体被加热时 , 圆形管内湍流的传热系数表达式为0.023 Re0.8 Pr0.4 . 当管内水的流速为 0.5m/s 时, 计算得到管壁对水的传热系 d数 =2.61(kw/ (m2K). 若水的其它物性不变 ,仅改变水在管内的流速 ,当流速 为 1.2m/s 时,此时传热系数 =3.81(kw/ (m2 K) .17. 强化传热的方法之一是提高 K值. 而要提高 K值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数 .18. 吸收剂用量增

5、加，操作线斜率增大，吸收推动力增大。 (增大，减小，不变)19. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜之中。20. 对不饱和湿空气 , 干球温度大于湿球温度，露点温度小于湿球温度。m,21. 圆筒壁总传热系数 K与间壁两侧对流传热系数 1. 2以及间壁导热系数 的关系为 _1/K1=1/a1+d1/2 *lnd2/d1+d1/a2d2_. 当间壁管规格为 108 4m 导热系数为 45(w. m-2.K-1) 时,管内外两侧给热系数分别为 8000 (w.m-2.K-1) 和 1200(w.m-2K-1) 时, 总传热系数 K11=946(w.m-2.K-1 ).22. 对于间

6、壁式换热器： m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A. tm 等式成立的 条件是 _ 稳定传热、 _无热变化、 _无相变化。选择题1. 从流体静力学基本方程了解到 U型管压力计测量其压强差是 ( A )A. 与指示液密度、液面高度有关，与U 形管粗细无关B. 与指示液密度、液面高度无关，与U 形管粗细有关C. 与指示液密度、液面高度无关，与U 形管粗细无关2. 为使 U 形压差计的灵敏度较高， 选择指示液时， 应使指示液和被测流体的密度 差( 指- )的值( B )。A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好3. 若将 20硫酸用 483.5mm的无缝钢管输送 , 则硫

7、酸达到湍流的最低流速 为( D )。已知 20时，硫酸的密度为 1831 kg/m 3粘度为 25.4cP。A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s4. 层流与湍流的本质区别是： ( D ) 。A.湍流流速 层流流速； B. 流道截面大的为湍流， 截面小的为层流；C. 层流的雷诺数 (R+R )B. R (R+R )C. R=(R+R )D.无法比较11. 为使脱吸操作易于进行，通常可采用( A )或( C )。A. 升温； B. 加压； C. 减压； D. 降温；12. 对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大（ A ）的流速。A.

8、气相； B. 液相； C. 气液两相；13. 根据双膜理论， 吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为 （ C ）。A.两相界面存在的阻力； B. 气液两相主体中的扩散的阻力；C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力；14. 将不饱和的空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度， 称为湿空气的（ C ）。A.湿球温度； B. 绝热饱和温度； C.露点15. 空气的饱和湿度 H 是湿空气的如下参数的函数： （ A ）。A.总压及干球温度； B. 总压及湿球温度；C.总压及露点； D. 湿球温度及焓。16. 圆管的摩擦系数 =64Re公式的适用范围是（ B）A. 过渡流 B. 层

9、流 C. 湍流17. 一般情况下,温度升高,液体的粘度（ B） ; 气体的粘度（A）A. 增大 B 。减小 C. 不变18. 当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ C ）的大小对沉降速度的影响 最为显著。A. 颗粒密度； B. 空气粘度； C. 颗粒直径19. 湍流体与器壁间的对流传热 （即给热过程 ）其热阻主要存在于 （ C ）. A. 流体内; B. 器壁内; C. 湍流体滞流内层中 ;D. 流体湍流区域内 .20. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓 度增加时其溶解度系数 H 将（C），亨利系数将（ C）。A,增加 B, 减少 C, 不变21. 通常所

10、讨论的吸收操作中 ,当吸收剂用量趋于最小用量时 , 则下列那种情况正 确D;A., 回收率趋向最高 B, 吸收推动力趋向最大 C, 操作最为经济 D, 填料层高度趋向无穷大 22. 湿空气经预热后 , 空气的焓增大 ,而（ B ）.A. H, 都升高; B. H 不变降低 ; C. H, 都降低24. 恒速干燥阶段 ,物料的表面温度等于空气的 （ B ）. A. 干球温度 ; B. 湿球温度 ; C. 露点计算题一、某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内， 已知管子规格为 603.5mm钢管，管内流速为 2m/s，吸入管路的能量损失为 19.6J/kg 压出管 路的压头损失为

11、4mH2O （均包括全部的局部阻力损失在内） ，其余参数见附图示。 试求该泵提供的有效功率。解： 设定储槽液面为 1-1 ，且为基准面，高位槽液面为 2-2 ，列柏式：z12 p1 u1 H g 2gz2p2 g2 u2H f122gf1 24分H f1 212Hf 吸+Hf压19.69.80741.999+4=5.999mH2O4分 100101325H102 5.999760980 9.807H=12.612mH 2Oqvd2u 3.1415 0.053220.00441m3/s4分44PegHqv 980 9.807 12.612 0.00441 534.55W 4 分三、某厂准备选用规

12、格为 252.5mm，长 3m 的管子组成的列管式换热器来将 25的液体加热到 40。已知液体的流量为 36m / h，相对密度为 1.1，平均比 热为 2.9kJ/（kgK）,加热剂用 410K 的饱和水蒸汽（走管外）其冷凝潜热为 2155kJ/kg，冷凝水在饱和温度下排出，此换热器的散热损失为 21000w，传热系2数 K =660 w/ （m2K）,试求：（1）加热剂的消耗量为多少 kg/.h？（ 2）此换热器应用多少条管子组成？36解： Q2 qm2cp t2 t11.1 1000 2.9 40 25 478.5kw 2 分2 m2 p 2 1 3600Q 热=Q2 Q 损=478.5

13、+21= 499.5kwQ12分qm1qm1rQ热Q150.2317kg/s=834.12kg/h21552分25 t1=137-25=112 ; t2=137-40=97 t1 / t2 2tm=(112 97)/2=104.5 Q2分A0478.5tmK0 A0 d0L 取 30 条104.5 0.666.93826.938m4分3.1415 0.025 3 29.4四、接触法硫酸生产中用氧化后的高温 SO3 混合气预热原料气 (SO2及空气混合 物) ，已知：列管换热器的传热面积为 90m2 ，原料气入口温度 t 1=300，出口温 度 t 2=430。SO3混

14、合气入口温度 T1=560，两种流体的流量均为 10000kg/h ， 热损失为原料气所获得热量的 6%，设两种气体的比热均可取为 1.05kJ/(kg K)， 且两流体可近似作为逆流处理，求：(1) SO 3混合气的出口温度 T2；(2) 传热系数 KW/( m2) 。1. 100001.05(560-T2)=100001.05(430-300) 1.06得 T2=422.2( 5 分)2.Q=10000 1.05(560-422.2)=1.447 106kJ/h( 5 分) tm=(560-430)-(422.2-300)/(L n(560-430)/(422.2-300)=126 ( 5

15、 分)Q=KA tmK=1.447 106 1000/(90 126 3600) =35.4w/(m 由物料衡算 ) ( 5 分 )五、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂 S 吸收混合气体中的可溶组分 A 。 入塔气体中 A 的摩尔分率为 0.03 ，要求吸收率为 95%。 已知操作条件下的解吸 因数为 0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为 0.03 （摩尔 分率）。 试计算：（1） 操作液气比为最小液气比的倍数； （2） 出塔液体的浓度；（3）完成上述分离任务所需的气相总传质单元数 N 。解： 据题意： y1=0.03 ，x1=0.03 由 y=mx 所以 m=10.95

16、m;Lm1由S1.25LGs0.8GLL1.25/1.316GGmin0.95Gminy1 y2 y1 m1分1分1分1 分 由物料衡算L y1G x1y2x2y2y110.03 10.950.0015x1y1y2y1 y20.030.0015 0.0228LL1.25GGNOG1ln 1 Sy1S 7.843 。1Sy22分1分1分4分六、在某一直径为 0.5m 的填料塔中，在 20、760mmHg下，用清水对空气 氨混合气进行逆流吸收操作， 每小时向塔送入含 NH3 1.5mol%的混合气 480m3（操 作态） , 要求 NH3的回收率为 95%。已知 20的平衡关系为 y=0.75x（

17、x、y 均为 摩尔分率），出塔溶液中 NH3 的浓度为平衡浓度的 80%。试求：（1） 出塔溶液中氨的浓度（用摩尔分率表示） ；（2） 水用量（ kg/h）; （3） 已知气相体积总传质系数 KYa 为 0.09kmol/ （m3 s）， 计算所需填料层高度（ m）。*y10.0151. x1 0.8x1* 0.8 1 0.8 0.016 3 分1 1m0.75NOG11 ln11y11 8.78311Ay2AAZHOG NOG 0.3145 8.78 2.76m33.Ly1 y2y1 y2m 0.75 0.950.891Gx10.8y10.8 0.8m480273G20 kmol/h22.4293L=0.891G=17.82kmol/h =320 kg/h2H OG20 36000.3145m220.09 0.785 0.52LAG0.891 1.188m0.75y11120y210.05GKYa1 0.842A七、用清水吸收氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y1 0.01 （摩尔分率）, 吸收率 90，气液平衡关系 y=0.9x 。试求：1）溶液最大出口浓度； 2）最小液气比； 3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的 2倍时，气相总传质单元 数为多少 ? 4 ）气相总传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为几米 ?