四川大学化工考研884复试面试化工原理面试题库答案

1、四川大学化工考研884复试面试 化工原理面试题库答案1 .用化工原理解释“开水不响，响水不开”的现象。水中能溶有少量空气，容器壁的表面小空穴中也吸附着 空气，这些小气泡起气化核的作用。水对空气的溶解度 及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少，当水被加 热时，气泡首先在受热面的器壁上生成。气泡生成之后, 由于水继续被加热，在受热面附近形成过热水层，它将 不断地向小气泡内蒸发水蒸汽，使泡内的压强（空气压 与蒸汽压之和）不断增大，结果使气泡的体积不断膨胀， 气泡所受的浮力也随之增大，当气泡所受的浮力大于气 泡与壁间的附着力时，气泡便离开器壁开始上浮。在沸腾前，窗口里各水层的温度不同 ，受热面附近水层

2、 的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中 不仅泡内空气压强 P。随水温的降低而降低，泡内有一 部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽，压强亦在减小，而外界压 强基本不变，此时，泡外压强大于内压强，于是上浮的 气泡在上升过程中体积将缩小，当水温接近沸点时，有 大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由大变小， 使水剧烈振荡，产生嗡，嗡的响声，这就是响水不开 的道理。对水继续加热，由于对流和气泡不断地将热能带至中、 上层，使整个溶器的水温趋于一致，此时，气泡脱离器 壁上浮，其内部的饱和水蒸汽将不会凝结，饱和蒸汽压 趋于一个稳定值。气泡在上浮过程中，液体对气泡的静 压强随着水的深度变小而减小，因此气泡壁

3、所受的外压 强与其内压强相比也在逐渐减小，气泡液 气分界面上 的力学平衡遭破坏，气泡迅速膨胀加速上浮，直至水面 释出蒸汽和空气，水开始沸腾了，也就是人们常说的水开了，由于此时气泡上升至水面破裂，对水的振荡 减弱，几乎听不到嗡嗡声，这就是开水不响”的原因。2 .试举例说明分子动量扩散、热量扩散和质量扩散现象，并阐述三个过程的物 理本质和共性特征。动量传递一一在垂直于实际流体流动方向上，动量由 高速度区向低速度区的转移。如：流体输送，过滤， 沉降。热量传递一一热量由高温度区向低温度区的转移。如:干燥，换热，蒸发。质量传递一一物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。如：吸收，精储，萃取，吸附

4、、膜分 离。传质和传热：结晶、干燥。由此可见，动量、热量与质量传递之所以发生，是由于物系内部存在着速度、温度和浓度梯度的缘故。可 以用类似的数学模型来描述，都可用传递方程遵维象 方程：物理量的传递速率=推动力/阻力。牛顿粘性定 律、傅里叶定律、费克扩散定律都是描述分子运动引 起传递的现象定律，通量与梯度成正比。3 .简要阐述通过圆管内流体流动实验测定摩擦系数的方法。式丰ikI!首我，充法口岂望，：。 平与忑造，m； 颦齿工t呼史.当面H隹一首祖为4的圆既百*三*茎个技菱.月1；/回叁请温曲 这愚力虹忙的身三邑重.印为九七三二置至董同莅流甘虫弁,卜随弓翦引厘 找出事三弟私在串黑Ek原数的兵点士,

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6、程降低。在液面和泵入口截面列伯努利方程， Pa/ p +uA2/2 + gZ1 = P1/ P +u2A2/2 + gZ2+hf, 流速 u2 增加，阻力 hf增加，则进口压力P1降低，P1=Pa-P真空，所以真 空表增加。P1/ P +u2A2/2 + gZ2+he= P2/ p +u2A2/2 + gZ3+hf, P1降低,he降低，P2降低,即出口的压力 表读数降低。5 .试从性能参数、操作方式、适用范围等方面对离心泵和往复泵作比较。 1-3各科化工用系比较美革式_正拉一型E在羯第，彳费.县栗i性俄特性1就量，乐未与量w性及管珞特性均有关演量低取央手物也.出打 一_.而jj1效率抵M 高

7、黑部曼号有 出门隅全口旁路粗鬲方Q 1出”全开小福足旁踣=，xl 幅度询注复M率或冲操作能量调节&W1 口 关即 小度,出口，大州 0.8）可采用 串联结构3 .介质完全冷凝后还需要过冷很多，一般需要在冷 凝器后串联一台冷却器 这种情况下两台换热器的规格一般不一样 串联优点：可以防止偏流，流速高，传热系数大, 能提高换热器的工作效率缺点：处理量小，压降较大并联优点：处理量大，压降较小缺点：容易产生偏流，流速较低，传热系数较小, 降低换热效率。以上分析，串联操作能够在较小的换热面积下达到同样 的加热效果，并联会使单列流量减少总传热系数也会减 少。所以串联好。9. 如果要安排一个沉降室和一个旋风分

8、离器出去含尘气体中的灰尘，上述两个 设备如何安排？为什么？先是是降尘室然后再经过旋风分离器。因为降尘室结构简单，流动阻力小体积大，分离效率低，生产能力 只与沉降面积BL和颗粒沉降速度ut有关，与高度H 无关，通常适合分离直径大于50微米的粗颗粒，一般 做预除尘用。旋风分离是利用离心沉降的原理使颗粒 从气固非均相混合物中分离出来，主要指标：分离效 率和气体压降。10. 影响颗粒沉降速度的因素有哪些？颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；介质的因素：流体的状态（气体还是液体）、密度、黏 度等；环境的因素：温度（t升高，密度降低，黏度升高）、 压力、颗粒的浓度；设备的因素：壁效应。11. 分离液

9、体会何物常见的单元操作有哪些？各自的操作原理、适用范围？ 精储：利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热驱动和相平衡关系约束下，使得易挥发组分（轻组分） 不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向 液相中迁移，使混合物得到不断分离。适用范围：组分的相对挥发度大。也可采用加入第三 组份共沸剂与原溶液一种或两种组分形成恒沸物，和 萃取剂来改变组分间的挥发度，并采用恒沸精僭和萃 取精僭分离。萃取：利用组分在萃取剂中溶解度的差异来实现分离。适用范围：1.组分相对挥发度接近1; 2.溶质为难挥 发物质，并且含量较低；3.有热敏性物质。吸附：各组分在固体吸

10、附剂中吸附能力的差异。适用范围：12. 某工厂有一处理废气的吸收塔，尾气的浓度为 y2,达到原国家排放标准， 由于国家标准变为y2,且y2 Cai A组分在气 相的浓度大于平衡浓度，即相界面有浓度差-传质推动 力，使得气相中的组分转移到液相中，但没有液相的 组分转移到气相。精微属于等分子反方向扩散，当摩尔汽化潜热相等的 两组分混合物蒸储时，气液界面附近即视为等物质的 量反方向扩散，气相主体通过液面的气膜扩散到液相 表面冷凝，放出的热正好使等量的液相汽化并通过气 膜扩散少气相主体。25. 传质单元高度和哪些因素有关？传质单元数和哪些因素有关?HOG为传质单元高度，单位 m,（以气相总传质系数计算

11、）传质单元高度相当于完成一个传质单元分离任务所需 要的填料层高度为一传质单元高度 HOG反映填料性 能，设备效能高低。与设备类型、填料性能，体积吸 收系数和两相流动状况有关。NO传质单元数，为一无因次量。（以y-ye为推动 力）传质单元数相当单位推动力驱动传质时，引起混合 气体组成变化的大小。反映了气体分离的难易程度、 要求。与操作液气比、相平衡、液气进出口浓度有关。26. 有一种物料，初始湿含量很高，要求干燥到很低的湿含量，问应采用气流干燥器还是流化床干燥器？请说明理由。 388页选择流化床干燥器。气流干燥特点：1.干燥强度大 气速高，物料悬浮于气体中，对粒度50微米以下的颗粒，可干燥到含水

12、量较 低。2、干燥时间短物料停留时间不超过5秒，物料 温度不会升高太多，适合热敏性物质。3、产品磨损大 流化床干燥器特点：1、物料在干燥器的时间可以调节， 由出料口控制可以得到含水量很低的物质，对颗粒大 的物质，可以通过调节风速。不适合颗粒太小的如30微米以下。2、结构简单、对物料磨损轻、气固容易分 离流动阻力小。27. 有一种热敏性物质，当物料被加热到 60摄氏度时就会变质，工厂选用气 流干燥器，采用250摄氏度的气体作为干燥介质，请分析工厂干燥工艺的合 理性。提高干燥器进口温度，可以提高传质、传热的推动力， 但为热敏性物质，气流干燥器中，物料和介质接触的 较充分、干燥速率快、时间短。介质温

13、度可选择高些， 工艺是否合理还要根据物料守恒和热量守恒计算出物 流离开干燥器时的温度。恒速段物料温度=湿球温度， 降速阶段，热量用于蒸发水分和使物料升温，物料出 口温度=允许最大温度-(5-10)28. 一在线操作的精微塔，其他条件一定，加大回流比，塔顶和塔底产品的 组成如何变化？试分析之。加大回流比，其他条件不变，精微段的液汽比增加， 提僭段上升的蒸汽量增加，液气比减小，则塔顶的组 成Xd增加，塔底的组成Xw减小。所需的理论塔板数 减小。29. 露点温度和湿球温度有何不同，试说明之。露点温度td :在总压和湿度不变，将不饱和气体冷却 达到饱和，此时的温度。湿球温度tw:大量气体和少量液体长期

14、接触后，热质 同时反方向传递达到极限时液体的温度。绝热饱和温度tas :总压一定，湿气体绝热降温增湿 至饱和状态的温度。区别：露点温度td时空气状态点沿等湿线与饱和湿度 线相交对应的温度，而湿球温度tw是空气状态点沿绝热等焰线与饱和湿度线相交对应的温度，ttw=tastd.30. 描述流体流动的拉格朗日法和欧拉法有何不同？拉格朗日法是以流体中的一个质点为研究对象，着眼 于某个流体质点，就是说跟踪质点的运动。通过描述 每一个物质点在不同时刻的位置来表述整个质点系的 位置，函数关系中自变量是物质坐标欧拉法是以流动空间中的某一点作为研究对象，质点 经过这个空间点时给以“关注”，看质点在这点怎么 运动

15、，不关注质点到达前和离开之后怎样运动。记录 空间坐标系上每个点所对应质点的编号，函数关系中 自变量是空间坐标。用来描述物质的运动，即描述不同时刻物质点所相对 参考系的位置。31. 何谓稳态热传导？传热的方式主要有三种：导热、对流、辐射。由于物 体内部分子、原子和电子等微观粒子的热运动，而组 成物体的物质并不发生宏观的位移，将热量从高温区传到低温区的过程称为导热。如果温度仅随位置变化 而不随时间发生变化，则认为是稳态导热，特点试传 热速率q为常量。32. 管壳式换热器为何常采用多管程，分程的作用是什么？通常在列管换热器封头内设置隔板来实现多管程，如 果流量不变，增加管程则流速增加，对流传热系数h

16、增加，湍流情况下h正比于uA0.8,总传热系数K也 增加，工业上采用来强化传热过程。带来的不利：两 侧流体无相变时，对流平均推动力减小，流动阻力增 加。33. 全回流操作的特点是什么，有何实际意义？全回流的特点：1、不出产品、不进原料。塔顶蒸汽冷 凝后全部回流入塔；塔底液体汽化后液全部返回塔内， 没有精微段和提储段的区分。2、回流比无穷大，即为 x-y图的对角线，所需的理论塔板数最少。3、操作线 方程为y=x,斜率为1,上升气体和下降液体的摩尔流 量相等。实际意义：在生产装置的开工阶段和塔板（或填料） 的性能研究中使用。34. 综合比较板式塔与填料塔的特点，说明板式塔和填料塔各适用与何种场 合

17、？两种气液传质设备板式塔适用：塔身较高时；对液体负荷有更大的操作 范围，可处理聚合或含固体悬浮物的物料， 清洗方便; 要移除反应热或溶解热时（安装冷却盘管）；直径不小 于0.6米；需要有侧出料时；液体流量小时；填料塔适用：塔径小于0.5时；易气泡、腐蚀性；热 敏性物质；压降小，对压力要求低的真空蒸微；35. 如何选择萃取操作的温度？在萃取过程中，稀释剂与萃取剂的互溶度越小越好，温度对互溶度有显著的影响，温度上升，互溶度增加, 使分层区域减小，温度特别高时，分层区会消失，使 萃取不能进行。分层区与萃取剂的性质和温度有关， 但温度过低，会使流体黏度增加，扩散系数减小，不 利于传质，应结合萃取传质速度和分层区因素选择最 佳操作温度