化工原理经典习题

1、化工原理(含化工原理实验)经典习题一、选择与填空(20%)1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B,若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120c和80C,第三层外表面温度为40C,则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。A、R1(R2+R3)B、R1V(R2+R3)C、R1=(R2+R3)D、无法确定4、某二元物系，相对挥发度a=2.5,对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=

2、0.35,贝Uyn-1=。5、在吸收操作中，若c*c弋ci-c,则该过程为。A、液膜控制B、气膜控制C、双膜控制D、不能确定6、分配系数kA增加，则选择性系数3。A、减小B、不变C、增加D、不确定7、在填料塔的Ap/zu曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、。8、采用一定状态的空气干燥某湿物料，不能通过干燥除去。A、结合水分B、非结合水分C、自由水分D、平衡水分二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B(两个槽位敞开)，两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m,管路内径为38mm,管路总长度为50m(包括管件、阀门、流量计的当量长度)。管路上安装一孔

3、板流量计，孔板的孔径为20mm,流量系数C0为0.63,U管压差计读数R为540mm,指示液为汞(汞的密度为13600kg/m3)。操作条件下液体密度为1260kg/m3,粘度为1x10-3Pa-s。若泵的效率为60%,试求泵的轴功率，kW。摩擦系数可按下式计算：滞流时，入=64/Re湍流时，入=0.3164/Re0.25(13%)三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5x10-5m2/s,Ve=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mmx635mmx25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数no(6%)第一页，共二页四、有一

4、列管换热器，装有25mmx2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20c加热到85C,空气流量为8000kg/h。用108c的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1X104W/(m2K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7,雷诺准数Re为2.383X104,空气导热系数为2.85X10-2W/(mK),比热容为1kJ/(kgK)。试求：(1)空气在管内的对流传热系数；(2)换热器的总传热系数(以管外表面积为基础)；(3)通过计算说明该换热器能够满足要求。(12%)五、在一连续精微塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100km

5、ol/h,其组成为0.5(易挥发组分的摩尔分率，下同)；塔顶储出液流量为50kmol/h,其组成为0.96;泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下平均相对挥发度为2.1,每层塔板的气相默弗里板效率为0.5。（1）计算釜残液组成；（2）求精储段操作线方程；（3）若经过精微段第n块实际板液相组成降低了0.01,求经过该板气相组成的最大变化量。（13%）六、在填料层高度为8.5m的吸收塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。已知进塔混合气体中溶质的含量为0.05（摩尔比）；单位塔截面上惰性气体流量为50kmol/（m2h）;气相总吸收系数为0.34kmo

6、l/（m2h）;溶质的吸收率为98%;在操作条件下，该系统的平衡关系为Y=2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍。试计算：（1）出塔液相组成；（2）所有填料的比表面积。（11%）七、湿度为0.01kg/kg绝干空气的常压新鲜空气经预热器加热后，在常压下用于干燥某种湿物料。空气进、出预热器的温度分别为20C、120C,含水量分别为20%、5%（均为湿基）。干燥后产品的流量为60kg/h,湿物料的平均比热容为2.134kJ/（kg）C,忽略干燥系统的热损失。试求：（1）新鲜空气的流量V（m3/h）;（2）干燥系统所需要的总加热速率Q。（10%）八、实验部分（15%/）1、在进行

7、间歇精储操作过程中，为了保持塔顶温度的恒定，应逐渐回流比；同时为了保持塔顶产品产量的恒定，应逐渐塔釜加热量。2、在进行圆形直管内空气湍流流动的对流传热系数测定实验中，需要测定哪些物理量？3、在恒压过滤常数测定实验中，已知不同滤液量V对应的过滤时间0，试简要说明利用作图法求取恒压过滤常数的方法。4、设计一实验流程（画出其实验流程示意图），可以完成如下实验内容：（1）进行离心泵性能的研究；（2）进行水平直管摩擦阻力与流动雷诺数关系的研究。一、【基本题】（选择填空题或直接填空，每空1分，共25分）1、在完全湍流区，流动摩擦阻力损失与（）成正比；在层流区，流动摩擦阻力损失与（）成正比。流速的一次方流速

8、的平方流速的三次方流速的五次方2、在设计沉降室时，所依据的基本关系是Vswblut,其中ut是指（）颗粒的平均沉降速度要求被除去的最小颗粒的沉降速度平均粒径大小的颗粒的沉降速度3、在塔板设计中，若加大板间距则漏夜线（），液泛线（）。下移不变上移不确定4、填料因子值减小，填料塔的液泛速度uF（）增大不变不确定减小5、对于第I类物系，若温度升高，则溶质在溶剂中的溶解度（）、分层区的面积（）。不变减小增大不确定6、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀能力（）。越强越弱不确定7、精储塔有（）种进料热状况，其中（）进料的q值最大，进料温度（）泡点温度。8、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分。其液气

9、比L/V为2.7,平衡关系为Y=1.5Xo若溶质的回收率为90%,则操作液气比与最小液气比之比值（）。9、离心泵压头的物理意义：（）。10、选择旋风分离器的依据是：（）、（）和（）。11、根据热补偿方式的不同，列管式换热器可分为（）换热器、（）换热器和（）换热器。12、某恒压过滤的方程为V2+V=0.017210,V单位为m3,。单位为s若过滤面积为18.55m2,则过滤常数K=（）、Ve=（）、0e=（）、qe=（）;欲得5m3的滤液，所需的过滤时间为（）。二、【流体输送】（共12分）采用如图所示的输送系统，将水池中的清水输送到高位槽中。（1）试分析当出口阀C的开度由C1增大到C2时，真空表

10、和压力表的读数如何变化；（8分）（2）若离心泵的方程为H=32-7.0X104Q2（m2/s）试求输水量为0.01m3/s时的管路方程。（4分）三、【传热】（共12分）一定流量的空气用列管式换热器从20c加热到80C,空气在管内呈湍流流动，管外为饱和蒸汽冷凝加热。现因生产需要，空气流量增加20%,并要求空气的第一页共二页进出口温度保持不变。现拟采用提高加热蒸汽的温度，从而提高平均传热温差的办法来解决这一问题，试求：换热器平均温差应提高的百分比。（12分）（不考虑管壁及可能的污垢热阻）四、【精储】（共13分）在常压连续精微塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为100kmol/h,其组成为0.4（

11、易挥发组分的摩尔分率，下同）；储出液流量为40kmol/h,其组成为0.95;进料为泡点进料；操作回流比为最小回流比的1.6倍；每层塔板的液相默弗里板效率EML为0.5;在本题范围内气液平衡方程为y=0.6x+0.35;测得进入该塔某层塔板的液相组成为0.35。试计算：（1）精微段操作线方程；（8分）（2）离开该层塔板的液相组成。（5分）五、【吸收】（共11分）在一直径为1.2m、填料层高度为5m的吸收塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。已知入塔混合气中惰性组分的摩尔流量为40kmol/h,气相总体积吸收系数为62.5kmol/（m3h）;在操作条件下，平衡线和操作线均为直线，且平衡线

12、与操作线的斜率之比为0.7。试计算该吸收塔的吸收率（f）A。（11分）六、【干燥】（共12分）在常压下用湿空气干燥某湿物料。已知湿空气的流量为1000kg/h,进预热器时白勺温度为20C,相对湿度为60%,进干燥器的温度为107C,离开干燥器时的湿度为0.03kg/kg绝干气，试求以下两种情况下空气出干燥器的温度。（1）理想干燥过程；（6分）（2）不向干燥器补充热量，加热物料消耗的热量为15000kJ/h,干燥器的热损失为3KW。（6分）已知20c时水的饱和蒸汽压为2.334kPa。七、【实验】（共15分）1、在进行连续精储操作过程中，随着进料中轻组分浓度减小，塔顶温度（），塔底储出液中轻组分

13、（）（2分）。2、在离心泵性能测定实验中，应进行（）曲线的测定（3分）。3、干躁过程中，随着干球温度的升高，干躁速率（），临界湿含量（）（2分）。4、设计一实验流程（画出其实验流程示意图）并写出简要实验步骤，完成如下实验内容：（8分）（1）进行恒压过滤常数的测定；（2）进行滤饼的压缩性指数s和物料常数k的测定。、选择与填空（共30分）1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Nhf将，AB管段的摩擦阻力损失2hf,AB将。（2分）2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3,若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为。（2分）：3C、1:24:3

14、9D、1:4:9A、1:2:3B、1:1题附图3题附图3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头，轴功率。（2分）A、增大B、减小C、不变D、不确定4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A截面到达B截面的时间为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为。（2分）5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度

15、的倍；洗液流通面积是过滤面积的倍。（2分）A、1B、0.5C、2D、46、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分）7、在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（2分）A、设计型B、核算型C、设计型和核算型8、操作中的精微塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W,则L/V,L。（2分）A、减小B、不变C、增大D、不确定9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分）A、X*XB、XX*C、XiXD、XXi第一页共三页10、板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。（4分）11、若萃取相和萃余相在脱

16、除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数。（2分）A、小于1B、大于1C、不确定D、等于112、多级错流萃取的特点是：、和。（3分）13、常压湿空气由t1加热到t2,则空气的性质参数H2H1、I2I1、tW2tW1。（3分）A、大于B、不确定C、小于D、等于二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H=407.0X104Q2（式中H的单位为m,Q的单位为m3/s）,当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s,此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求：（1）管

17、路的特性方程；（10分）（2）输水体积流量；（5分）（3）离心泵的有效功率。（5分）三、过滤基本方程式为：）（dd12esVVvrpAV+A=?0式中V过滤体积，m3;0过滤时间，s;A过滤面积，m2;Ap过滤的压差，Pa;s滤饼的压缩性指数，无因次；科一一滤液白W占度，Pa-s；r单位压差下滤饼的比阻，1/m2;v滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；Ve过滤介质的虚拟滤液体积，m3。试根据该式分析强化过滤操作的途径。（8分）四、某低粘度流体的流量为10000kg/h,比热容为4.18kJ/（kgC）,生产上要求将该流体由15c加热到100C。现采用的换热器是列管式换热器，其管束由

18、160根管径为。25mmx2mm的不锈钢管组成。管外的加热热源为110c的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为12kW/（m2C）。欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热器的长度为4.5m；若将单程改为双管程，而管子的总数不变，试求：（1）换热器的总传热系数；（10分）（2）所需换热管的长度。（6分）（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的热损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，两种情况下蒸气冷凝对流传热系数相同）第二页共三页五、某制药厂用板式精储塔回收丙酮含量为75%（摩尔,下同）的废丙酮液媒。该精储塔共装有28层塔板，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。因在常压下操作，该分离物

19、系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度为1.8。现场测得一组数据如下：储出液中丙酮的含量96%釜残夜中丙酮的含量5%精储段液相的负荷40kmol/h精微段气相的负荷60kmol/h提储段液相的负荷66kmol/h提储段气相的负荷60kmol/h试根据以上数据核算：（1）丙酮的回收率；（5分）（2）操作回流比与最小回流比的比值；（8分）（3）该板式塔的总板效率。（7分）提示：吉利兰图中的曲线可用下式表示，即：丫=0.5458-0.5914X+0.0027/X其中1min+?=RRRX,2min+?=NNNY六、在直径为1.2m的填料吸收塔中，拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料，该填料的比表面积为228m2/m3,在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分。已知入塔混合气体的流量为40kmol/h,溶质的含量为0.06（摩尔分