化工原理期末考试真题及答案

1、填空题I. (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勺、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 105mmX25mm只管内流动，水的粘度为1.005mPa*s,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s，贝U 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，那么阻力损失为原来 的2倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,那么阻力损失为原来的1/4倍.5. 求取对流传热系数常采用因次分析法，将众多影响因素组合成假设干无因次数群，再通过实验确定各

2、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： 假设pep或C Ce那么属于解吸过程(2)假设p pe或Ce C那么属于吸收过程9. 计算吸收塔的填料层高度，必须运丽口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. 在一定空气状态下枯燥某物料能用枯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枯燥方法除的水分为平衡水

3、分。II. ,当20E的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm勺光滑管内流 动时,假设流速为1.0m/s时，其雷诺准数Re为9.93 x 105；直管摩擦阻力系数入为 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hf2le U d 2g；,hf2g14. 过滤是一种别离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。15. 进行换热的两流体，假设a 1?a2时，要提高K值，应设法提高a 21a 2时，要提高K值，应使 a 1a 2同时提高。16. 某间壁换热器中，流体被加热时，

4、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a =2.61(kw/ (nt K).假设水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s时，此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K).17. 强化传热的方法之一是提高 K值.而要提高K值那么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

5、温度。m,21. 圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数a 1. a 2以及间壁导热系数入 的关系为 _1/K1=1/a1+d1/2 入 *lnd2/d1+d1/a2d2_ .当间壁管规格为 108 x 4m 导热系数为45w. m-2.K-1时,管内外两侧给热系数分别为8000 和 1200w.m-2K-1时，总传热系数 K11=946w.m-2.K-1 .22. 对于间壁式换热器：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. 从流体静力学根本方程了解到 U型管压力计测量其压强差是A A. 与指示液密度、液面

6、高度有关，与 U形管粗细无关B. 与指示液密度、液面咼度无关，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P指-p的值B 。A.偏大 B. 偏小 C.越大越好3. 假设将20T硫酸用 48x 3.5mm的无缝钢管输送，那么硫酸到达湍流的最低流速 为D 。20C时，硫酸的密度为1831 kg/m3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

7、；C. 层流的雷诺数 湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向 脉动。5. 离心泵的性能曲线中的H Q线是在C 情况下测定的。A.效率一定；B.功率一定；C. 转速一定；D.管路1+X1 定。6. 旋风别离器的临界粒径是指能完全别离出来的A 粒径。A.最小； B. 最大； C. 平均；7. 介质阻力系数Z =24/Rep的适用范围是BD 。A.圆柱形微粒；B.球形微粒；C.方形微粒；D. 层流区；E. 过渡区； F. 湍流区8. 对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在A 沸腾下操作。A.泡核 B.稳定的膜状C. 不稳定的膜状9. 对一台正在工作的列管式换热器，a= 116w/ mb Ka

8、= 11600 w/mK,要提高传热系数K,最简单有效的途径是A 。A.设法增大a; B.设法增大a; C.同时增大a 和a10. 穿过三层平壁的稳定导热过程，如下图，试比拟第一层的热阻R 与第二、三层热阻R 、R 的大小C 。A. RR+RB.R R+R C. R=R+RD. 无法比拟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.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

9、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到达饱和时的温度， 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. 圆管的摩擦系数入=64Re公式的适用范围是BA.过渡流B.层流C.湍流17. 一般情况下,温度升高,液体的粘度B;气体的粘度AA.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

10、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，亨利系数已将C。A,增加B,减少C,不变21. 通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，那么以下那种情况正确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. 恒速枯燥阶段，物料的

11、外表温度等于空气的B .A.干球温度；B.湿球温度；C.露点计算题、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，管子规格为60x 3.5mm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4mHO (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:z12P1U1Hg 2g-P2g2里Hf2gf124分Hf1 2H f吸+H f压=19.69.80741.999+4=5.999mH2O4分100101325H1025.999760980 9.807H=12

12、.612mH 20qv -d2u 31415 0.05320.00441m3/s4分44FegHqv 980 9.807 12.612 0.00441 534.55W4 分三、某厂准备选用规格为 25x 2.5mm,长3m的管子组成的列管式换热器来将 25C的液体加热到40C。液体的流量为36m /h,相对密度为1.1,平均比 热为2.9kJ/ (kg K)，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/ (m K)试求：(1) 加热剂的消耗量为多少kg/.h?( 2)此换热器应用

13、多少条管子组成？s36八解：Q2 qm2cp t2 t1 1.1 1000 2.9 40 25 478.5kw2 分p3600Q 热=Q2+ Q 损=478.5+21= 499.5kwqmirQ1qm1Qir137t137J 40499 50.2317kg/s=834.12kg/h215525 t1=137-25=112 C ; t2=137-40=97 C t1 / t2 v 2tm=(112 + 97)/2=104.5 CQA。478.5tmKA0 dL104.5 0.666.93826.938m3.1415 0.025 329取30条四、接触法硫酸生产中用氧化后的高温 SO混合气预热原料

14、气(SQ及空气混合 物)，：列管换热器的传热面积为 90m，原料气入口温度t1=300C，出口温 度12=430Co SQ混合气入口温度T1=560C，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 K : W/( m2 C )。so31. 10000 X 1.05 X (560-T2)=10000 X 1.05 X (430-300) X 1.06得 T2=422.2 C( 5 分)2. Q=10000 X 1.05X (560-

15、422.2)=1.447 X 106kJ/h( 5 分) tm=(560-430)-(422.2-300)/(L n(560-430)/(422.2-300)=126 C( 5 分)3 6等Q = KA tmK=1.447 X 106 X 1000/(90 X 126 X 3600)=35.4w/(m 2)( 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% 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；

16、(2)出塔液体的浓度；(3) 完成上述别离任务所需的气相总传质单元数 N 。解：据题意：yi=0.03，xi=0.03 由y=mx所以m=1y1 y2y1m0.95mLm1由S1.25LGs0.8GLL1.25/1.316GGmin0.95min1分1分1分1分由物料衡算Ly1Gx-iyX2y2y110.03 10.950.0015%y1y2y y20.030.0015 0.0228LL1.25GGNog1In 1 Sy1S 7.843 o1 Sy22分1分1分4分六、在某一直径为0.5m的填料塔中，在20C、760mmH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NH1.5m

17、ol%的混合气480用(操 作态),要求NH的回收率为95%20E的平衡关系为y=0.75x (x、y均为 摩尔分率)，出塔溶液中NH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)气相体积总传质系数 ?为0.09kmol/ (nt s)，计算所需填料层咼度(m) o*y10.0151. x10.8x10.8 力 0.8 0.0163分m0.752. 由物料衡算Nog11 In1 1y118.7831 1Ay2AAZHog Nog 0.3145 8.782.76m33.L* y2y1 y2m 0.75 0.950 891GX10.8%0.8 0.8m480273G 20 kmol/h22.4293L=0.891G=17.82kmol/h =320 kg/h2H OG20 360020.3145m20.09 0.785 0.5LAG0.891 1.188m0.75y11 1 20y210.05GKYa10.842A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