化工单元操作技术知识点习题解答

《化工单元操作技术》学问点、习题解答一、填空题1.粘度的物理意义是促使流体流淌产生单位速度梯度的剪应力。解答：该题目主要考核流体粘度的物理意义。液体在流淌时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。粘度的物理意义是促使流体流淌产生单位速度梯度的剪应力。2．在完全湍流区，摩擦系数λ与Re无关，与ε/d有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于程度线。解答：该题目主要考核对莫狄图的理解。其中在此图中完全湍流区的特点为：摩擦系数λ与Re无关，与ε/d有关，且λ与雷诺系数的关系线趋近于程度线。3．在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流淌方向有并流、逆流、错流、和折流四种。解答：该题目主要考核间壁式换热器中两流体流淌的四种方式：并流、逆流、错流、和折流。4．某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，觉察换热器的传热效果明显下降，分析主要缘由是传热壁面上形成污垢，产生附加热阻，使K值下降。解答：该题目主要考核影响热量传递的因素，主要为污垢热阻的增大使得K值下降。5．离心泵启动前应关闭出口阀；旋涡泵启动前应翻开出口阀。解答：该题目主要考核离心泵及旋涡泵的正确开启方法。6．离心泵通常承受出口阀门调整流量；往复泵承受旁路调整流量。解答：该题目主要考核离心泵和往复泵常用的流量调整方法。7．降尘室内，颗粒可被分别的必要条件是气体在室内的停留时间应≥颗粒的沉降时间。解答：该题目主要考核降尘室中颗粒可被分别的必要条件。8．过滤操作有恒压过滤和恒速过滤两种典型方式。解答：该题目主要考核过滤操作的两种方式：恒压过滤和恒速过滤。9．精馏塔的作用是供应气液接触进展传热和传质的场所。解答：该题目主要考核精馏塔的作用：供应气液接触进展传热和传质的场所。10．空气进入枯燥器之前一般都要进展了预热，其目的是进步空气干球温度，而降低空气的相对湿度。解答：该题目主要考核空气进入枯燥器之前一般都要进展了预热目的：进步空气干球温度，而降低空气的相对湿度。二、选择题1．单位体积的流体所具有的质量称为（B）。A．比容B．密度C．压强D．相对密度解答：该题主要考核密度的根本概念，即为单位体积的流体所具有的质量。2．密度为1000kg/m3的流体，在Φ108×4的管内流淌，流速为2m/s，流体的粘度为1cp，其Re为（D）。A．105B．2×107C．2×106D．2×105解答：该题主要考核流体流淌中雷诺准数的计算方法，即。3．某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处确实定压强差为（D）。A．500B．1250C．1150D．1900解答：该题目主要考核真空度及表压的计算方法。表压=确定压力-大气压，真空度=大气压-确定压力，依据上两式所示可知，表压+真空度=两处确实定压强差=1900mmHg。4．离心泵的工作点是指（D）。A．与泵最高效率时对应的点B．由泵的特性曲线所确定的点C．由管路特性曲线所确定的点D．泵的特性曲线与管路特性曲线的交点解答：该题目主要考核对于离心泵工作点的理解。在确定的管路系统中（指进出口压力、输液高度、管路及管件的尺寸及件数、阀门的开启度等确定），当泵的转速确定时，它只有一个稳定的工作点。该点由泵的Q-H曲线与该管路的Q-He曲线的交点确定。5．离心泵的扬程随着流量的增加而（B）。A．增加B．减小C．不变D．无规律性解答：该题目主要考核离心泵特性曲线。离心泵的特性曲线是将由试验测定的Q、H、N、η等数据标绘而成的一组曲线。其中扬程H-流量Q曲线为扬程随流量的增大而减小。6．下列用来分别气—固非均相物系的是（C）。A．板框压滤机B．转筒真空过滤机C．袋滤器D．三足式离心机解答：该题目主要考核单元操作分别设备所处理的分别物系。板框式压滤机分别液-固物系，转筒真空过滤机为液-固物系，袋滤器分别气-固物系，三足式离心机分别固-液物系。7．下列哪一种不属于列管式换热器（C）。A．U型管式B．浮头式C．螺旋板式D．固定管板式解答：该题目主要考核换热器的类型，其中列管式换热器包括固定管板式、浮头式和U型管式，然而螺旋板式换热器为板面式换热器的一种。8．双层平壁定态热传导，两层壁厚一样，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为Δt1和Δt2，若Δt1>Δt2，则λ1和λ2的关系为（A）。A．λ1<λ2B．λ1>λ2C．λ1=λ2D．无法确定解答：该题目主要考核傅里叶定律的应用。其中单层平壁定态热传导的计算公式：，其中每层的热通量相等q1=q2，且壁厚b1=b2，Δt1>Δt2，则λ1<λ2。9．下述分别过程中不属于传质分别过程的是（D）。A．萃取分别B．汲取分别C．精馏分别D．离心分别解答：该题目主要考核哪些单元操作过程涉及到质量传递。其中萃取、汲取和精馏分别中都涉及到质量传递，然而离心分别是借助于离心力，使比重不同的物质进展分别的方法。10．某精馏塔的馏出液量是50kmol/h，回流比是2，则精馏段的回流量是（A）。A．100kmol/hB．50kmol/hC．25kmol/hD．125kmol/h解答：该题目主要考核精馏过程中回流比的概念。回流比，依据题目可知R=2，D=50kmol/h，则L=100kmol/h。11．某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为（D）块。A．34B．31C．33D．32解答：该题目主要考核精馏塔的全塔效率的计算。，依据题目中已知条件，NT=16（解除塔釜），E=0.5，则NP=32。12．选择汲取剂时不须要考虑的是（D）。A．对溶质的溶解度B．对溶质的选择性C．操作条件下的挥发度D．操作温度下的密度解答：该题目主要考核选择适宜汲取剂的相关要求，其中汲取剂的密度对于汲取过程影响不大。13．在进展汲取操作时，汲取操作线总是位于平衡线的（A）A．上方B．下方C．重合D．不愿定解答：该题目主要考核汲取过程的操作线方程。依据汲取过程的操作线曲线可知，汲取操作线是位于平衡线的上方。14．下列叙述正确的是（D）。A．空气的相对湿度越大，吸湿实力越强B．湿空气的比体积为1kg湿空气的体积C．湿球温度与绝热饱和温度必相等D．对流枯燥中，空气是最常用的枯燥介质解答：该题目主要考核枯燥过程相关根底学问。空气的吸湿实力在确定温度时1千克空气的湿含量与在此温度时的饱和状态空气的湿含量之差，为该空气的吸湿实力。而相对湿度，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。在湿空气中，1kg绝干空气的体积和相应Hkg水汽的体积之和称为湿空气的比体积或湿容积。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段，其涵义是，某一状态下的空气，同湿球温度表的潮湿温包接触，发生绝热热湿交换，使其到达饱和状态时的温度。该温度是用温包上裹着湿纱布的温度表，在流速大于2.5m/s且不受干脆辐射的空气中，所测得的纱布外表温度，以此作为空气接近饱和程度的一种度量。四周空气的饱和差愈大，湿球温度表上发生的蒸发愈强，而其湿度也就愈低。15．影响枯燥速率的主要因素除了湿物料、枯燥设备外，还有一个重要因素是（C）。A．绝干物料B．平衡水分C．枯燥介质D．湿球温度解答：该题目主要考核影响枯燥速率的主要因素有哪些。主要有湿物料、枯燥设备和枯燥介质。三、推断题1.设备内的真空度愈高，即说明设备内确实定压强愈小。（√）解答：该题目主要考核真空度的概念。真空度=大气压-确定压力。2．过滤速率与滤液粘度和滤渣厚度成反比。（√）解答：该题目主要考核影响过滤速率的影响因素。其中过滤介质性质中的粘度越大则过滤速率越小，然而滤饼性质中的滤饼厚度越厚则过滤阻力越大，即过滤速率越小。3．离心泵送液体的粘度越大，则流量越大。（Х）解答：该题目主要考核离心泵性能参数的影响因素。若流体粘度大于常温下的清水的粘度，则泵的流量、压头、效率都会下降，但轴功率上升。4．降尘室的长与降尘室的消费实力无关。（Х）解答：该题目主要考核影响降尘室消费实力的因素。理论上降尘室的消费实力只与其沉降面积b.l及颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度H无关。5．工业承受翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是增加传热面积，进步传热效果。（√）解答：该题目主要考核影响传热效果因素。当承受翅片管代替圆管时，管内流体流淌的形态发生变更，有利于湍流，增大K值。6．在化工消费中应用最广泛的蒸馏方式为简洁蒸馏。（Х）解答：该题目主要考核不同蒸馏方式的特点。简洁蒸馏是将原料液一次参加蒸馏釜中，在确定压强下加热至沸，使液体不断汽化。适宜于混合物的粗分别，特殊适宜于沸点相差较大而分别要求不高的场合。而精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分别的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分别操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。四、计算题1．如附图所示，用泵将出水池中常温的水送至汲取塔顶部，水面维持恒定，各局部相对位置如图所示。输水管为φ76×3mm钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15×104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。水的密度取1000kg/m3。1．解：（1）求u：u2=Ws/A2ρ=Vs／(d2π／4)=(34.5/3600)/[π／4(0.070)2]=2.49m/s（2）求Ne。①取水池液面为1-1’截面，且定为基准程度面，取排水管出口与喷头连接处为2-2’截面，如图所示。②在两截面间列出柏努利方程：z1g+u12/2+P1/ρ+We=z2g+u22/2+P2/ρ各量确定如下：z1=0，z2=26m，u1≈0，u2=u=2.49m/s，P1表=0，P2表=6.15×104Pa，Σhf1-2=160J/kg③将已知量代入伯努利方程，可求出WeWe=z2g+u22/2+P2/ρ+∑hf=26×9.81+(2.49)2/2+6.15×104/1000+160=479.66J/kg④求Ne。Ws=Vsρ=(34.5/3600)×1000=9.853kg/s而Ne=WeWs=479.6×9.583=4596.7≈4.597kw2．在板式精馏塔内分别某二元志向溶液。原料液流量为100kmol/h，饱和蒸气进料，进料组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率）。塔顶馏出液量和塔釜液量一样。塔顶为全凝器。塔釜用间接蒸汽加热。精馏段操作线方程为：y=0.8x+0.18试求：（1）塔顶和塔底产品的组成；（2）提馏段操作线方程式；解：（1）物料衡算：即：先求:依据精馏段方程：即：（2）用饱和蒸汽进料：提馏段操作方程：2．承受常压的枯燥装置枯燥某种湿物料，已知操作条件如下：空气的状况：进预热器前t0=20℃，H0=0.01kg水/kg绝干气；进枯燥器前t1=120℃出枯燥器时t2=70℃，H2=0.05kg物料的状况：进枯燥器前θ1=30℃，w1=20%（湿基）；出枯燥器时θ2=50℃，w2绝干物料比热：Cs=1.5kJ/kg·℃。枯燥器的消费实力为53.5kg/h（按枯燥产品计）。求：绝干空气流量L（kg绝干气/h）3．解：则：4．在内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热Cp=2.38kJ/(kg·℃)，环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃，平均比热Cp=4.174kJ/(kg·℃)。基于传热外外表积的总传热系数K=2000W/(m2·℃)，且保持不变。设热损失可以无视。试求：（1）冷却水用量解：（1）冷却水用量：W1Cp1(T1-T2)=W2Cp2(t2-t1)代入数据得：3500×2.38×(100-60)=W2×4.174×(50-40)∴W2=7982kg/h（8分）（2）