化工原理习题 (2)

1、化工原理第一章 练习1 湍流流动的特点是 脉动 ，故其瞬时速度等于 时均速度 与 脉动速度 之和。 2雷诺准数的物理意义是 黏性力和惯性力之比 。3当地大气压为755mmHg，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg，则其真空度为405 mmHg。4以单位体积计的不可压缩流体的机械能衡算方程形式为。5实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 黏性 。6如图所示，水由敞口恒液位的高位槽流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管路总阻力损失（包括所有局部阻力损失）将 （1） 。(1)不变(2)变大(3)变小(4)不确定7如图所示的并联管路，其阻力关系是 （C） 。 （A）(hf)A1B(

2、hf)A2B （B）(hf)AB=(hf)A1B+(hf)A2B （C）(hf)AB=(hf)A1B=(hf)A2B （D）(hf)AB(hf)A1B=(hf)A2B8孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒 截面 、变 压头 ，而后者是恒 压头 、变 截面 。9如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的水平管子流出，阀门前、后的管长见图。槽中水位恒定。今测得阀门全闭时，压力表读数p=59.3kPa。现将阀门全开，试求此时管内流量。已知阀门（全开）的阻力系数为6.4，管内摩擦因数l=0.018。答：槽面水位高度在槽面与管子出口间列机械能衡算式，得： 解得： 1水以70m3/h的流量流过倾

3、斜的异径管通。如图。已知小管内径dA=100mm，大管内径dB=150mm，B、A截面中心点高度差h=0.3m，U形压差计的指示液为汞。若不计AB段的流体流动阻力，试问：U形压差计哪一支管内的指使液液面较高？R为多少？2如附图所示，水泵抽水打进B、C水槽。已知各管内径相等，且AB段、AC段和OA段（不包括泵内阻力）的管道长与局部阻力当量管长之和 相等。设摩擦系数值皆相同，过程定态。求 。3。水以6.410-4m3/s的流量流经由小至大的管段内。如图。小管内径d1=20mm，大管内径d2=46mm。欲测1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R，采用倒U形压差计。已知压差计内水面上空是=2.5k

4、g/m3的空气，读数R=100mm。求水由1至2截面的流动阻力hf。第二章基本概念：1、 区分离心泵的气缚和气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念。2、 离心泵的工作点是怎么确定的？离心泵流量调节方法有哪些？各种方法的实质及优缺点。3、 离心泵的压头受哪些因素影响？4、 后弯叶片有什么优点？5、 为什么启动离心泵前要关闭出口阀门？6、 离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？1、区分离心泵的气缚和气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念。离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被“气体”缚住一样，称离心泵的气

5、缚现象；危害是使电机空转，容易烧坏电机；避免或消除的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。 “汽蚀现象”则是由于泵内某处的绝对压力低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，也就是说当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象；汽蚀的危害是损坏泵壳，同时也会使泵在工作中产生振动，损坏电机；降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。可见二者产生的原因不同，现象不同，后果亦不同。但都是离心泵正常操作所不允许的现象。离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量, 液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度z，而且还要

6、用于静压头的增量p/g和动压头的增量u2/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离z，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。离心泵的特性曲线HeQe与管路的特性曲线HQ二者的交点称为泵在该管路上的工作点。意味着它所对应的流量和压头，既能满足管路系统的要求，又能为离心泵所提供。换言之，工作点反映了某离心泵与某一特定管路相连接时的运转情况,离心泵只能在这一点工作。离心泵的设计点存在于离心泵的效率与流量的特性曲线中，是指离心泵在一定转速下的最高效率点。泵在与最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，在与最高效率点对应的Q、H、N值被称为最佳工

7、况参数。2离心泵的工作点是怎么确定的？离心泵流量调节方法有哪些？各种方法的实质及优缺点。答：离心泵的特性曲线HeQe与管路的特性曲线HQ二者的交点称为泵在该管路上的工作点。流量调节方法：（1）改变阀门开度调节流量优点：方法简便，应用广泛。对于调节幅度不大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。 缺点：关小阀门会使阻力加大，因而需多消耗一部分能量以克服附加的阻力，经济上不合理。（2）改变转速调节流量 优点：可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因此节能效果显著。 缺点： 但需要变速装置，难以做到流量连续调节，因此一般只有在调节幅度大、时间又长的季节性调节中才使用。（3

8、）改变叶轮直径 可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。3 离心泵的压头受哪些因素影响？答：它与泵自身的结构（如叶片弯曲情况、叶轮直径等）、尺寸、转速及流量有关。（P92）4 后弯叶片有什么优点？答：前弯叶片的绝对速度c2虽大（动压头虽大），但流体动压头经蜗壳部分转化为静压头过程中，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。因此，为获得较高的能量利用率，采用后弯叶片。5 为什么启动离心泵前要关闭出口阀门？答：离心泵工作时，其轴功率Ne随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不至于超负荷而受到损失，同时

9、也避免出口管线的水力冲击。6 离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。 叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高（供能装置）。泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用（集液及转能装置）。轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。 叶轮：按结构分闭式、半闭式与开式；按吸液方式分单吸式（轴向推力及平衡孔）和双吸式。按叶片形状分为后弯、径向和前弯。例题1、离心泵的工作点：如图1所示，用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将_。(A) 增大 (B)

10、 减少 (C) 不变 (D)不确定 2、离心泵在两敞口容器间输液,以下说法是正确的：当变化时，离心泵的 _。（A）eQ特性曲线发生变化，NQ线也发生变化（B）eQ特性曲线不发生变化，但NQ特性曲线要发生变化（C）eQ特性曲线发生变化，NQ线特性曲线不发生变化（D） eQ特性曲线与PaQ特性曲线都不发生变化3、离心泵铭牌上标明的流量是指_。（A）效率最高时的流量 （B）泵的最大流量（C） 扬程最大时的流量 （D）最小扬程时的流量4、离心泵叶轮形状不同，流体阻力损失也不同，阻力损失最大的为_。（A） 后弯叶轮 （B）径向叶轮 （C）前弯叶轮 （D）90的叶轮2、如图1所示，在管路系统中装有离心泵。

11、吸入管路为894.5 mm,压出管路为684 mm,吸入管直管长度为6 m,压出管直管长度为13 m,两段管路的摩擦系数均为=0.03，吸入管路中装有90标准弯头1个(=0.75)，压出管路装有阀门1个(=6.4)，90标准弯头2个，管路两端水面高度差为10 m，泵进口高于水面2 m,管内流量为0.012 m3/s。试求：(1)泵的扬程；(2)泵进口处断面的压力为多少？(3)如果高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可流过同样的流量？图1解：(1) 泵的扬程在1-1和2-2截面间列柏努利方程由于1、2截面很大，u1=0, u2=0; p1=p2, 所以(2) 由液面1-1至进口处3-3

12、列柏努利方程(3) 当水从高位槽沿原路返回时，在高位槽液面2-2与水面1-1之间列柏努利方程解得 qV = 9.8510-3 m3/s 104及对流传热膜系数为a，当水流量减为一半时，对流传热膜系数改变为a (B) 。（A） a=（1/2）a （B） a（1/2）a（C） a= 。3、某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成，相应的露点为t2。则t1与t2大小关系为。4、简单蒸馏的主要特点是 间歇、不稳定、分离程度不高 。5、当塔板上 离开的汽相与液相之间达到平衡 时，称该塔板为理论塔板。6、已测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的气、液两股物流的组成分

13、别为0.82和0.70，则其中 0.82 是汽相组成。7、“蒸馏操作依据是组分间沸点差异”此话错在何处？ 错在“沸点差异”上 。8、某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成为x0，则y1 = x09、当进料为气液混合物且气液摩尔比为2比3时，则进料热状况参数q值为 0.6 。10、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于 难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低的场合 。11、对一定组成的二元体系的精馏过程，压力越大，则相对挥发度越 小 ，对分离越 不利 。12、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐 降低 ，其沸点则逐渐 升高 。13、某连续精馏塔中，若精馏段操作线

14、方程的截距等于零，则回流比等于 ，馏出液量等于 0 ；14、全回流时，精馏段操作线方程为，提馏段操作线方程为。15、间歇精馏与连续精馏不同点在于： 前者为非稳态，而后者为稳态 和 前者只有精馏段，没有提馏段 。16、恒沸精馏与萃取精馏主要针对 沸点相差很小 和 具有恒沸物 ，采取加入第三组分的办法以改变原物系的 相对挥发度 的物系。17、已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比是 1：1 。18、在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻实际塔板上液相组成分别为、（均为易挥发组份摩尔分率）。已知操作条件下相对挥发度为3，则 0.7 ，以液相组成表示的第n板的单板效率 76.2% 。全回流时

15、， 19、精馏塔的塔顶温度总低于塔底温度，其原因之一 塔顶处易挥发组份浓度大 ；原因之二塔顶处压力低 。20、用连续精馏塔分离理想溶液，饱和液体进料。已知进料液中含易挥发组分55%（摩尔百分数，下同），与此相平衡的汽相组成为75%，要求塔顶产品含易挥发组分95%。求：（1） 最小回流比；（2） 若加料板上液体组成与进料组成相同，回流比为1.5，求进料板上一板流下的液体组成。解：（1）（2）设加料板上一板流下的液体组成为xm，离开加料板的汽相组成为ym+1（如图所示）。则 21、在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽，其中易挥发组分的含量为0.54（摩尔分率），回流比R=3.6，塔

16、釜间接蒸汽加热，塔顶全凝，泡点回流，提馏段操作线的斜率为1.25，截距为-0.0187，求馏出液组成xD。解：q线方程： (1)提馏段操作线方程： (2)联立式1、2得交点坐标为： 精馏段方程为： 将xd=0.447 , yd=0.54代入得： xD=0.87522、 一精馏塔，塔顶设全凝器，在常压下分离苯一甲苯物系，采用回流比R=3。今测得塔顶馏出液浓度xD=0.985和第一块塔板下流液体浓度x1=0.970（均为摩尔分率）；已知物系的相对挥发度，试计算第一块塔板的板效率EmV。解：精馏段操作线方程为： 又 23、 在连续精馏塔中，进行全回流操作。已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.

17、8，xn=0.7，（均为易挥发组分摩尔分率）。已知操作条件下相对挥发度，则以液相组成表示的第n板的单板效率EmL为多少？解：全回流时操作线方程为： 又 即 24、用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为0.4（摩尔分率，下同），馏出液组成为0.9，残液组成为0.1，相对挥发度为2.5，饱和液体进料。塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。操作回流比为3。试求：（1）馏出液及残液量；（2）塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol？（3）离开塔釜上一块理论板液相组成为多少？解：(1) 即 解之得： （2） （3） 提馏段操作线方程为： 设离开塔釜上一块理论板液相组成为xN，

18、则 吸收1、若某气体在水中的亨利系数E很大，说明该气体为 难 溶气体。2、计算填料层的高度可以用传质单元数乘以填料的等板高度，此说是 错误 的。 填料层高度=传质单元高度传质单元数3、如图所示为同一温度下A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是 CBA ；因为当气体组分不变时，在相同的压力下，浓度越大，溶解度越大。4、解吸时溶质由 液相 向 气相 传递。5、对低浓溶质的气液平衡系统，当系统温度增加时，其溶解度系数E将 增大 。而气相分压不变，当系统中液相总浓度增加时，其平衡常数m将 不变 。6、在设计吸收塔时，增加吸收剂用量，将使操作线的斜率 增大 和吸收过程的推

19、动力(ym)增大 。7、设计中采用液气比时，ym = 0 ，塔高H 。8、某低浓度气体吸收过程，已知：相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=210-4Kmol/(m3 s)，kxa=0.4kmol/(m3.s)。则该吸收过程为 气 膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为 99.95% ；该气体为 易 溶气体。9、吸收过程物料衡算时的基本假定是： 惰性气体不溶解 。 吸收剂不挥发 。10 对某吸收系统，如果1/ky 1/kx，则为气膜控制；1/ky 1/kx，则为液膜控制。此说法是 错 的。（对或错）11、对易溶气体吸收，欲提高其总传质系数，主要可采取的措施是 减少气膜阻力 ，理

20、由是是由气膜控制的 。1、 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%(体积 %)，吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y = 2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：(1)水溶液的出塔浓度；(2)若气相总传质单元高度为0.6m ，现有一填料层高度为6m的塔，问该塔是否合用？2. 在101.3 kPa及25 的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为y1=0.04、y2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13103 kPa，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。（1） 试计

21、算吸收液的组成； （2） 若操作压力提高到1013 kPa而其他条件不变，再求吸收液的组成。解：（1） 吸收剂为清水，所以 所以操作时的液气比为 吸收液的组成为 （2） 3. 在一直径为0.8 m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45 kmol/h，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为，气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m3s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h）及所需的填料层高度。解： 惰性气体的流量为水的用量为 求填料层高度 4在常压逆流吸收塔中,用纯溶剂回收混合气中的A组份,入塔气体流量为1120m3/h(标准状态),入塔y1=5%(v%),吸收率为90%,吸收因数L/mG=2,亨利系数E=1.5atm,该塔塔径为0.8m,体积吸收系数Kya=100kmol/m3.h。试求： (1) 出塔液体组成x1; (2) 填料层高度H;若操作中入塔浓度y1=10%(体积),其它条件不变，则出塔液体浓度x1为多少？ 解：(1) m=E/P=1.5/1=1.5 吸收因数A=L/mG=2 L/G=3据全塔物料衡算： L(x1-x2)=G(y1-y2)