2011化工原理练习题总-

1、2011化工原理练习题（总）化工原理练习题0绪论1.化工原理中的 三传”是指动能传递、势能传递、化学能传递，动能传递、内能传递、物质传递 动量传递、能量传递、热量传递，动量传递、热量传递、质量传递2.下列单元操作中属于动量传递的有流体输送，蒸发，气体吸收，结晶 3.下列单元操作中属于质量传递 的有 搅拌，液体精微， 流体加热，沉降4.下列单元操 作中属于热量传递的有固体流态化，加热冷却，搅拌，膜分离5、 l kgf/cm2=mmHg=N/m2.在26 C和1大气压下,CO2在空气中的分子扩散系数 D 等于0.164cm2/s,将此数据换算成m2/h单位，正确的答案为 0.164m2/h 0.0

2、164 m2/h 0.005904 m2/h, 0.05904 m2/h.己知通用气体常数 R=82.06atm.cm3/mol.K,将此数据换算成用kJ/kmol.K所表示的量，正确的答案应为 8.02 82.06 8.314 83.14第一章流体流动一、选择填空题1.研究化工流体时所取的最小考察对象为分子；离子；流体质点；流体介质。2.化工原理中的流体质点是指与分子自由程相当尺寸的流体分子； 比分子自由程尺寸小的 流体粒子；与设备尺寸相当的流体微团；尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程大得多的含大量分子的 流体微团。3.化工原理中的连续流体是指流体的物理性质是连续分布的；流体的化学性质是连续

3、分布 的；流体的运动参数在空间上连续分布；流体的物理性质及运动参数在空间上作连续分布，可用连续函 数来描述。.流体静力学基本方程式的适用条件是重力场中静止流体；重力场中不可压缩静止流体；重力场 中不可压缩连续静止流体；重力场中不可压缩静止、连通着的同一连续流体.改善测量精度，减少U形压差计测量误差的下列方法不适用 的为： 。减少被测流体与指示液之间的密度差；采用倾斜式微压计（将细管倾斜放置的单杯压强计）；双 液微压计；加大被测流体与指示液之间的密度差6、一截面为矩形的管道，截面长、宽均为 0.2m,则其当量直径 de=m 7.不可压缩流体在均匀直管内作稳定流动时 , 平均速度沿流动方向的变化为

4、增大；减小；不变；无法确定.柏努利方程适用的前提条件：（流体是不可压缩的，流体的温度不变，流动系统中无热交换器、流动系统中无外功加入，流体为 理想流体）.机械能衡算式中：各能量项（或压头项）均是指某一流道截面 处的值，外功和机械能损耗（或外加压头和压头损失）则是整个流 动系统内的值。10、某液体在一段水平圆形直管内流动，已知 Re值为1800,若 平均流速为0.5m/s,则管中心点处速度为 m/s,流体在管内流 动类型属流动。11.某液体在一段 108x 4m冰平圆形直管内流动，已知管中心 点处速度为1.0m/s,黏度为0.001Pa.s密度为1000kg/m3,则管内流 体流动的雷诺数为，流

5、动类型属流动。u212.流体流经变径管时，局部阻力损失的计算式hf?中的u是指：。2小管中的流速u1;小管中的流速u1与大管中的流速u2的 算术平均值；大管中的流速u2;小管中的流速u1与大管中的流速u2的对数平均值。13.双指示液微差压差计要求指示液密度差 。小；大；中等；越大越好。.现输送45 m3/h的水，如管内水的流速约为2.5m/s,则可选 钢管。？76mm?3mm ;？88.5mm?4mm ;？108mm?4mm;？25mm?2mmo.某流体流过一截面为矩形的管道，其长为 a米，宽为b米，则矩形截面的当量直径为 。 ab; a?b; 2ab/(a?b2ab/(a?b16.某地大气压

6、为735mmHg,现测得一容器的绝压 350 mmHg 下操作，则该容器的真空度应为 385 kPa。13水在一段圆形直管内做层流流动，若其他条件不变，现流量 和管径均减小为原来的二分之一，则此时的流动阻力产生的压力损失 为原来的8倍。2倍；4倍；8倍； 16倍。14圆形管内的湍动充分发展后，流体的边界层厚度等于圆管的 半径。等于；大于；小于；没关系。15液体在两截面间的管道内流动时，其流动方向是从总能量大 的界面流向总能量小的截面。从位能大的界面流向位能小的截面； 从静压能大的界面流向 静压能小的截面；从动能大的界面流向动能小的截面；从总能 量大的界面流向总能量小的截面。16水在内径一定的圆

7、管中定态流动，若水的质量流量保持恒定，当水温升高时，Re值变大。变大；变小；不变；不确定。17圆形管内的湍动充分发展后，流体的边界层厚度等于圆管的 半径(等于；大于；小于，没关系)18 转子流量计，当流量为50m3/h时，测定流量计转子上下的 压差为250Pa,现流量为100,则流量计转子上下的压差为 250Pa 250;500; 125; 1000。19随流量Q的增大，离心泵的功率N的变化趋势为 增大 。20.有人希望使管壁光滑些，于是在管道内壁涂上一层石蜡（对 管径的影响可以忽略），倘若输送任务不变，且流体呈层流流动，流 动的阻力将会A变大B变小C不变D阻力的变化取决于流体和石蜡的润湿情况

8、二、简答题.简述柏努利方程适用的前提条件。流体是不可压缩的（1分），流体的温度不变（1分），流动系统 中无热交换器（1分）、流动系统中无外功加入（1分），流体为理想 流体（1分）。.（化工原理习题1-16）其他条件不变，若管内流速越大，则 湍动程度越大，其阻力损失应越大，然而，雷诺数增大时摩擦系数却 变小，两者是否矛盾？应如何解释？lu2不矛盾，由范宁公式 wf?可知，阻力损失不仅与摩擦系数？ 有关，还与u2有d2关。层流时，u越大，虽然摩擦系数？（？1/Re港小，但wf越大 （因wf正比于u）。完全湍流时，u越大，而摩擦系数？不随Re变化， 但wf正比于u2,故wf越大。.如何选择U形管压差

9、计中的指示剂？采用 U形管压差计测定 某阀门前后的压差，问压差计的读数与U形管压差计的安装位置有关吗？U形管压差计要求指示液与被测流体不互溶、不起化学反应，其 密度大于被侧液体，常用的指示液有水银、四氯化碳、水和液体石蜡 等，应根据被测流体的种类和测量范围选择合适的指示液。采用 U 形管压差计测某阀门前后的压力差，压差计的读数与U形管压差计的安装位置无关。第二章流体输送机械一、选择题1.离心泵扬程的意义是 泵实际的升扬高度；泵的吸液高度；液体出泵和进泵的压差换算成的液柱高度单位重量液体出泵和进泵的机械能差值2.离心泵铭牌上标明的扬程 H可理解为该泵在规定转速下可以将 20 C的水升扬的高度该泵

10、在规定转速、最高效率下将20 C的水升扬的高度 该泵在规定转速下对20 C的水提供的压头该泵在规定转速及最高效率下对20 C的水提供的压头 3.启动下列化工泵时不需打开出口阀门的有离心泵；旋涡泵；计量泵；隔膜泵 4.下列化工用泵中不属于正位移型的为 离心泵；螺杆泵；隔膜泵；齿轮泵.当流量一定而且流动进入阻力平方区时,离心泵的最小汽蚀 余量决定于泵的结构尺寸；泵的结构尺寸和供液处压 强大小泵的结构尺寸，被输送液体的性质；供液处压强大小和被输 送液体的性质.离心泵的工作点决定于管路特性曲线；离心泵特性曲线管路特性曲线和离心泵 H-Q特性曲线；与管路特性曲线和 离心泵特性曲线无关 7.某管路要求输液

11、量Q =80 m3/h,压头H=18 m,今有以下4个型号的离心泵，分别可提供一定的流量 Q和压头H, 则宜选用 Q =88 m3/h,H=28m ; Q =90 m3/h,H=28m; Q=88m3/h,H=20m ; Q=88 m3/h,H=16m8.对调节幅度不大，经常需要改变流量时采用的方法为 改变离心泵出口管路上调节阀开度；改变离心泵转速 车削叶 轮外径；离心泵的并联或串联操作 9.离心泵的效率 刀与流量Q 的关系为Q增加，和增大；Q增加，利减小Q增加，昧增大后减小；Q增大，昧减小后增大10. 离心泵的轴功率N与流量Q的关系为 Q增大,N增大；Q 增大,N减小Q增大,N先增大后减小；

12、Q增大,N先减小后增大11. 倘若关小离心泵出口阀门，减小泵的输液量，此时将会引起 泵的扬程增大，轴功率降低；泵的输液阻力及轴功率均增大。泵的扬程及轴功率均下降；无法确定。.倘若开大离心泵出口阀门，提高泵的输液量，会引起 泵的效率提高；泵的效率降低；泵的效率可能提高也可能降低；泵的效率只决定于泵的结构及泵的转速，与流量变化无关.在测定离心泵特性曲线的实验中，启动泵后，出水管不出水， 泵进口处真空表指示真空度很高，某同学正确找到原因并排除了故 障。你认为可能的原因是。水温太高；真空表损坏；吸入管堵塞；排出管堵塞。.比较下述各种流量计，选出合适的描述：（1）孔板流量计E;（2）文丘里流量计C; （

13、3）转子流量计D （A.调换方便，但不耐高 温高压，压头损失较大；B.能耗小，加工方便，可耐高温高压；C.能 耗小，多用于低压气体的输送，但造价高；D.读取流量方便，测量精度较高，但不耐高温高压；E.制造简单，调换方便，但压头损失 较大。）10对于三层圆筒壁的稳定热传导而言，若Q1、Q2、Q3为 从内向外各层的导热量，则它们之间的关系为 Q1Q2Q3; Q3Q2Ql; Ql=Q2=Q3; Q1、Q2、Q3之间无法比较11.某燃烧炉炉壁内外表面温度分别为t1、t2,今在炉壁外表面加一层保温层，炉壁内外表面的温度变化为 T1,T2。 下列的判断正确的是：T1= T2,TI- T2t1-t2; T1

14、T2,T1-T2t1-t2 T1tl-t2;（1）、（2）、（3）以外的其他判断.设水在一圆直管内呈漏流流动，在稳定段处，其对流传热系 数为X 1；若将水的质量流量加倍，而保持其他条件不变，此时的对流 传热系数 2与 1的关系为 2=%;1 2=2 %;1 2=20.8 泌% 2=20.4 % 1.液体在圆形直管内作强制端流时,其对流传热系数与雷诺 准数Re的n次方成正比，其中n的值为0.5;0.8;1;2.下列关于换热设备的热负荷及传热速率说法中错误的是热负荷决定于化工工艺的热量衡算传热速率决定于换热设备、操作条件及换热介质热负荷是选择换热设备应有的生产能力的依据换热设备应有的生产能力由传热

15、速率确定.下列准数中反映的物体物性对对流传热影响的是Nu;Re;Pr;Gr.间壁二侧流体的传热过程 1 % 2值相差较大（口工 % 2难以确定；.下列准数中反映流动状态和揣流程度对对流传热影响的是Nu、Re、Pr、Gr.下列关于流体在换热器中走管程或走壳程的安排中不一定妥当的流量较小的流体宜安排走壳程；饱和蒸气宜安排走壳程；腐蚀性流体及易结垢的流体宜安排走管程；压强高的流体宜安排走管程；.对由外管直径d1,内管直径为d2组成的套管而言，其传热当量直径为(d12-d22)/d2;(d12-d22)/d1;(d12-d22)/2;(d12-d22)/ (d1 + d2).对由外管直径为d1,内管直

16、径为d2组成的套管而言，按润湿 周边计算而得的当量直径为(d1+d2)/2;d1+d2;d1-d2;d2-d1.换热器中任一截面上的对流传热速率 =系数 谁动力，其中推 动力是指两流体温差度(T-t);冷流体进、出口温度差(t2-tl)热流体进、出口温度差(T2-T1);液体温度和管壁温度差(T-Tw)或(tw-t).工业上列管式换热器用于：1、水一水换热；II、气一水换热； III、饱和蒸气一水换热三种情况。有关总传热系数K正确的是 。I最大,II其次；II最大,III其次III最大,I其次；I最大,III其次.对列管式换热器，当管束和壳体温差超过时，应采取适当的温差补偿措施。 60 C;

17、50 C; 40 C; 30 C24.冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的给热系数为 1 = 100W/(m2.K),热流体一侧的给热系数为 2=1000W/(m2.K),总传热系数K接近哪一侧的给热 系数&要提高K,应着重提高哪一侧的给热系数:。 接近 提局民L接近x Z提图0ct接近 提图* t接近x Z提图0c 2一定流量的液体在一 ？25mm?2.5mm的直管内做湍流流动， 其给热系数i=1000W/（m2.K）,如流量和物性都不变，改用一 ？19mm?2mm的直管， 则其将变为W/（m2.K）。 1259; 1496; 1585; 1678。二、填空.间壁式换热器的传热过程是 对流、传

18、导、对流。2.金 属的导热系数 入大约为 几十 人大约为10-2kcal/（m h；C ）.平壁稳定热传导过程，通过三层厚度相同的材料，每层间温 度变化 112蒯入1入2入3的大小顺序为 入1R2R3。.某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B, A tA A tB,则A层导热系数 5.下面各组传热系数0c的数值大小（饱和蒸气的压 力相同）为：（1）空气kcal/（m h）,液体的 入大约为10-1 kcal/（m h ; ）,气体的（2）水蒸气冷凝 冰加热或冷却（3）鸾管 口直管.套管换热器的总传热速率方程的表达式为；以外表面积为基准的总传系数 Ko的计算式为（忽略垢层热阻）。.写出两种带

19、有热补偿的列管式换热器的名称U型管式、浮头式，带补偿圈的固定管板式（任意 2种）。换封头.多程列管式热交换器的壳程中常装有一定数目与管束相垂直的折流挡板（简称挡板），其目的是提高对流传热系数.有相变时的对流传热系数比无相变时大，黏度小值大，对流给热系数小，热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时 对流传热系数大.当设计一台用饱和蒸气加热空气的列管式换热器时空气宜在管内流动。.列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温 接近饱和水蒸气的温度，总传热系数 K的值接近空气传热膜系数.固定管板式列管换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物 料应走管程。.根据冷、热两流体的接触方式的不同，换热器

20、分为直接混合 式、蓄热式、间壁式等类型。15.热量传递的基本方式为热传导 （简 称导热卜对流传热、热辐射等。间壁式换热器的类型有夹套式喷淋式蛇管换热器套管式列管式沉浸式蛇管换热器等17.根据所采取的温差补偿措施的不同，列管式换热器包括固定 管板式、浮头式、U型管式、具有补偿圈的固定管板式等类型18在通常情况下的同类换热器中，设空气的自然对流的给热系 数为0c 1空气的强制对流给热系数为 0c Z水的强制对流给热系数为 % 3,蒸汽冷凝的强制对流给热系数为 4则从大到小的顺序为% 4 % 3 % 2 为 1寸于某些热敏性物料的加热而言，为避免出口温度 过高而影响产品质量，冷热流体宜采用并流操作（

21、逆流、并流、错 流、湍流）。19对于固定管板式换热器，下列换热介质通常走管程的有 A、C、 D,走壳程的有B、E、F。A高压流体；B蒸汽；C易结垢的流体； D腐蚀性流体；E黏度大的流体；F被冷却的流体。20两流体通过间壁换热，冷流体从20c升至50C,热流体从100c降到70c则并流时的?tm= 43,28 C,逆流时的？tm=50 C。21在套管式换热器中，热流体进出口温度分别为 100c和60C, 冷流体进口温度为30C,且已知冷热流体的热容流量 mscp相等， 则?tm= 30C。 30; 40; 50; 70。22套管式换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽，使管内的空 气温度升高，保持空

22、气的压强不变，流量增大，其他条件不变，则传 热速率Q变大，传热系数K变大，空气出口温度t2变小，对数平均 温差？tm变大。23有一并流操作的换热器，已知冷流体进出口温度分别为 20C 和50C,热流体进出口温度分别为 90c和60C,则其平均传热温 差?tm 为 30.8 C。某一热流体流经一段直管后，再流入同一管径的弯管段，则弯管 的传热系数比直管段的大。三、简答题：1.热水瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？（从传热的角度简析理由）（1）热水瓶胆设计成玻璃夹层结构，夹层内空气被抽出，接近真空，可防止对流热损失；（2）瓶胆夹层内表面均镀有银、铝等低黑度涂层，减低了辐射散热量（3）

23、使用中，瓶盖选用导热系数小的软木塞，而且灌水时还要在瓶口处留一段空气 柱，因为空气的导热系数远小于水，从而有效的降低了瓶口处的热损 失。2.提高给热系数的措施有哪些？（1）提高流速，增加管程数提高管内流速，增加折流板数提高 壳程流速，但此方法是以增大泵耗为代价的。（2）改变流动状态：增加折流板，加强壳程的湍动程度，管内 表面加工螺纹梢，管内安装插入物如麻花纽带等。（3）有相变的沸腾和冷凝传热的强化： 液体沸腾保持核状沸腾， 制造人工表面，增加汽化核心数，冷凝保持滴状冷凝，排除不凝气体， 保持气液流向一致，合理布置冷凝面，利用表面张力（沟梢、金属丝）（4）引入机械振动：传热面振动或流体振动，目的

24、是加强层流 底层的湍动3.传热基本方程中，推导得出对数平均推动力的前提条 件是什么？假设的前提条件：（1）定态换热操作，或略热损失；（2）传热系 数K在整个传热面上保持不变；（3）忽略冷、热流体的比热容随温度的变化。4.室内暖气片为什么只把外表面制成翅片状？室内暖气片内部的热流体和片外的冷流体 （空气）之间的热传递 为对流-导热-对流的过程，因为暖气片外壁与空气的给热系数远小于 片内一侧水或水蒸气与内壁的给热系数，即片外一侧的给热热阻为控 制热阻，要提高传热速率，改变片外的给热系数更重要，暖气的外表面制成翅片状后，加剧了空气的湍动程度，破坏了层流底层，使总传 热系数增大。5.气温下降，应添加衣

25、服，把保暖性好的衣服穿在里 面好还是外面好，为什么？因为保暖性好的衣服导热系数小，热阻大，热损失小，所以把保暖性好的衣服穿在外面好6.简述换热器的强化途径(P207)从传热速率方程Q=KA?tm,因此强化传热，有三个途径：(1)传热系数K:与两流体的给热系数、污垢热阻、和管壁热 阻有关。d11d2bd21?Rs12?Rs2?1,则所需要理论板数增加；减少；不变；无穷大.甲说:若增加精储塔的进料量就必须增加塔径。乙说：增大精储塔的塔径就可以减少精储塔板。丙说：若想提高塔底产品的纯度应增 加塔板。甲、乙、丙三种说法中正确的是 甲、乙对；乙、丙 对；甲、丙对；丙对.某连续精储塔，原料量为F、组成为x

26、F,储出液流量为D、组 成为xD。现F不变而xF减小，欲保持xD和xW不变，则D将增加；减少；不变；不确定.下列说法中比较概括而确切地说明了液体的精微过程的是精微过程中溶液在交替地进行汽化与冷凝精微过程中溶液的部分汽化与蒸气的部分冷凝伴随进行精储过程中液气两相在进行传质；精储过程中蒸发与回流联 合进行8.精储理论中理论板概念提出的充分而必要的前提是 塔板无泄漏；板效率为100% ;离开塔板的气液相达到平衡； 板上传质推动力最大9.下面有关理论板概念中不正确的是。理论板也是实际塔板理论板是理想化的塔板，即不论进入该板的气、液相组成如何, 而离开该板的气、液相在传质、传热两方面都达到平衡，或者说离

27、开该板的气、液两相组成平衡，温度相同 在精储计算中，一般首先 求得理论板数，再用塔效率予以修正，即可得实际板数 理论板是 一个气、液两相都充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想 化塔板10.有关恒摩尔流的假定说法中正确的是在精微塔内，各板上下降液体的摩尔量相等在精微塔内，各板上上升蒸气的摩尔量相等精储塔内，在没有进料和出料的塔段中，各板上上升蒸气的摩 尔量相等（恒摩尔气流），各板上下降液体的摩尔量相等（恒摩尔液流）精储塔内精储段和提储段下降液体摩尔流量（或上升蒸气摩尔 流量）相等11.二元连续精储计算中，进料热状态q的变化将引起x -y图上变化的线有 平衡线和对角线；平衡线和 q线； 操

28、作线和q线；操作线和平衡线.12.精储塔操作时,其温度和压力从塔顶到塔底的变化趋势为温度逐渐增大，压力逐渐减小；温度逐渐减小，压力逐渐增大 温度逐渐减小，压力逐渐减小； 温度逐渐增大，压力逐渐增大13.对一定分离程度而言，精微塔所 需最少理论板数为 全回流；50%回流；25%回流；无法判断.若某精微塔正在正常、稳定地生产，现想增加进料量，且要 求产品质量维持不变，宜采取的措施为加大塔顶回流液量；加大塔釜加热蒸气量加大塔釜加热蒸气量以及冷凝器冷却水量；加大冷凝器冷却 水量.在精储设计中，对一定的物系，其xF、q、xD和xW不变， 若回流比R增加，则所需理论板数 N将减小；增加；不变；无法确定.某

29、二元理想体系进行连续精微,相邻二理论板气液浓度分别为yn、xn、yn+1、xn + 1 （见图7-3），在x-y图（图7-4）上将4个浓度 表示出来的高低顺序为：ynyn+1xnxn+ 1 yyn yn+1 xn17某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.6,相 应的泡点为t1,与之平衡的气相组成为yA=0.8,相应的露点为t2, 则：t1等于t2 （等于，大于，小于，不确定）。二、填空2.精微分离的依据是 各组分挥发度 的差异。要使混合物中的 组分得到完全的分离，必须进行多次的部分冷凝和部分汽化相对挥发度的表示式=。3.写出用相对挥发度0c表示的相平衡关系式4,双组分理想溶液在同

30、一温度下2纯组分的饱和蒸气压分别为PA0和PB0,则相对挥发度 AB的表示式为PA0/ PB0。5,q线方程的表达式为y=qx/(q-1) - xF/(q-1);该表达式在x -y图 上的几何意义是精储段和提储段操作线交点的轨迹方程。.当进料热状态 q=1时,xF与xd之间关系为：xF = xd 7. 当进料热状态q1, xF与xd之间关系为：xF 8,若已知某精微过程 的回流比R和塔顶产品的质量xD,则精微段操作线方程为 9,精储实验中，通常在塔顶安装一个温度计，以测量塔顶的气相温 度，其目的是为了判断塔内操作是否稳定和塔顶产品组成是否合格。.某精储操作时,原料液流量F、组成xF、进料热状态参数q 及精微段上升蒸气量 V均保持不变，若回流比增加，则此时储出液 组成xD增加、釜液组成xw减小、储出液流量 D减少 、精储 段液气比L/V增加.某精储塔操作时，F、xF、q、D保持不变，增加回流比R, 则此时xD