四川大学化工原理模拟考题参考答案
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一、客观题
01．牛顿黏性定律的数学表达式是 ????dudy ，服从此定律的流体称为 牛顿流体 。 02．实际流体与理想流体的主要区别在于 实际流体具有黏性 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于 实际流体柏努利方程中有阻力损失项 。 03．液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是 D 。
A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面； C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。 04．离心泵在启动前应 灌泵 ，否则会发生__气缚__现象；离心泵的安装高度应 小于 允许安装高度, 否则会发生 汽蚀 现象。
05．进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出
口温度不超过40℃，则必须采用 并流 操作。
06．冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是 A A. 提高小的h值； B. 提高大的h值；
C. 两个都同等程度提高； D. 提高大的h值，同时降低小的h值。 07．蒸汽冷凝时的热阻 B 。
A. 决定于汽膜厚度； B. 决定于液膜厚度；
C. 决定于汽膜和液膜厚度； D. 主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响。 08．在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用 C 方法来提高传热速率最合理。
A. 提高蒸汽速度； B. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C. 提高空气流速； D. 将蒸汽流速和空气流速都提高。 09．沉降室的生产能力与 C 有关。
A. 颗粒沉降速度和沉降室高度； B. 沉降面积；
C. 沉降面积和颗粒沉降速度； D. 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。
10．恒速过滤时，过滤速率 不变 ，过滤压差随滤饼厚度的增加而 增加 ；恒压过滤时，过滤压差 不变 ，过滤速率随滤饼厚度的增加而 减小 。
二、计算题
1．用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m和45m。泵吸入管与排出管分别为内径205mm和内径180mm的钢管。吸入管管长50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），
1
A2123345m2m1排出管管长200m（包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm，水的密度1000 kg/m3，粘度1.0×10-3 Pa﹒s，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：
??68???0.1???dRe??试求：
0.23
（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？ （2）泵吸入口处A点的真空表读数？
（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？ 解：（1）吸入管内流速 u1?V150/3600??1.263 m/s， A10.785?0.2052Re1?d1u1???0.205?1.263?1000?258915，属于湍流； ?31.0?10V150/3600??1.638 m/s， A20.785?0.1802排出管内流速 u2?Re2?d2u2???0.180?1.638?1000?294840，属于湍流；
1.0?10?3（2）在1－1与2－2间列柏努利方程
2u0p1u12z0g???z1g????hf1?2 p0?pa?2?2p0u0?0z0?0
20.23?u12?u0l1u12?0.368??pA真＝p0－p1＝???z1?z0?g???1???0.0231 ? ?1?0.1?2d12??205258915???1.26321.263250pA真＝1000??2?9.81??0.0231??20.2052?(3) 在1－1与3－3间列柏努利方程
???24911 Pa ??22u0p3u3z0g???he?z3g????hf1?3 p0?p3?pa?2?2p0u0?u3?0z0?0
20.23l1u12l2u20.368?? ?2?0.1?he＝?z3?z0?g??1??2???0.0237 d12d22?180294840? 2
22501.2632001.638he＝47?9.81?0.0231??0.0237??500.89 J/kg
0.20520.1802N?
Ne??heV??＝500.89?150/3600?1000?32108.36 W
0.652．在由118根?25?2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg?℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m2?℃)，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2?℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求： （1）加热空气需要的热量Q为多少？
（2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？ （3）此换热器能否完成生产任务？
解：（1）Q?w2cp2?t2?t1??7200/3600?1.005??60?20??80.4 kJ/s (2) K2?1d1?2h2d1h1?110.025?80000.02?50?39.8 W/(m2?℃)
(3) A2?118?3.14159?0.025?3?27.8 m2
?tm??t1??t1?40??91.45 ℃ ?t172.9lnln112.9?t2J/s?101.184 kJ/s，能够完成生产任务。
Q?K2A2?tm?39.8?27.8?91.45?101184下 册
一、填空与选择：
（1）吸收操作一般用于分离 气体 混合物，其原理是利用气体中各组分在吸收剂中 溶解度 的差异
来达到分离的目的。
（2）精馏操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料中各组分的 挥发度 差异来达到分
离的目的。
（3）萃取操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料液中各组分在萃取剂中 溶解度 的差
异来达到分离的目的。
（4） 全回流（R = ?）时，精馏段操作线的斜率为 1 ，提馏段操作线的斜率为 1 ，对相同的xD
和xW，部分回流比全回流所需的理论板数 多 。
3
（5）气液两相在填料塔内逆流接触时， 填料表面 是气液两相的主要传质面积。为保证操作过程中
两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好的 液体分布 装置。
（6）写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A) 漏液 ；(B) 液泛 ；(C) 雾沫、气泡夹带 。 （7）两组分的相对挥发度 ? 越小，则表示分离该物系越 B 。
A. 容易； B. 困难； C. 完全； D. 不完全。 （8）二元溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化： B 。
A. 平衡线； B. 操作线与q线； C. 平衡线与操作线； D. 平衡线与q线。 （9）物料的平衡水份一定是 C 。
A. 非结合水份； B. 自由水份； C. 结合水份； D. 临界水份。 （10）对流干燥过程按干燥速率一般分为：
（1） 恒速 段，该段中空气温度 下降 ，物料温度 不变 ，除去的是 非结合 水份； （2） 降速 段，该段中空气温度 下降 ，物料温度 上升 ，除去的是 结合 水份。
（11）用对流干燥除去湿物料中的水份时，当干燥介质一定，湿物料中 自由 水份可以除去，
平衡 水份不可以除去。
（12）某三元混合液组成为xA=0.2，xB=0.5，xS=0.3。试在三角形相图中表示出该点的坐标位置。
A 0.8 0.6 0.4 0.2 B 0.2 0.4 0.6 0.8 S 0.2 0.4 0.6 0.8
二、在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。入塔气体流量为
1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X，液气比L/V=3，体积传质系数KYa = 100 kmol/m2?h(?Y)，塔径为0.8m。试求
（1）出塔液体浓度X1； （2）所需填料层高度Z。 解：（1）进塔惰性气体量 V?1120??1?0.05??47.5 kmol/h 22.4 4
Y1?0.05?0.0526Y2?Y1?1????0.0526?0.1?0.00526
1?0.05V1X2?0X1??Y1?Y2????0.0526?0.00526??0.01578
L3*（2）Y1?1.5?0.01578?0.02367Y2*?0
NOG?Y1?Y20.0526?0.00526??3.41 0.0526?0.02367?0.00526?Ym0.0526?0.02367ln0.00526V47.5??0.9455 m 2KYa?100?0.785?0.8HOG?Z?HOGNOG?0.9455?3.41?3.224 m
三、有苯和甲苯混合物，含苯0.4，流量1000 kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出
液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度??= 2.5。试求 （1）塔顶产品量D；塔底残液量W及组成xW； （2）回流比R及精馏段操作线方程；
（3）由第二块理论板（从上往下数）上升蒸汽的组成。 解：（1）
0.9D?9000?0.4D?400kmol/hxW?W?600kmol/h
1000?0.4?400?0.9?600xW（2）q?11000?0.4?400?0.9?0.0667
600y?zqx?Fq?1q?1 q线方程： x?0.4
平衡线方程：??2.5y??x1????1?x
y?2.5x
1?1.5x联立求得：xd?0.4 Rmin?yd?0.625xD?yd0.9?0.625??1.222yd?xd0.625?0.4R?1.5Rmin?1.8333
精馏段操作线：
y?xRx?D?0.647x?0.317R?1R?12.5x11?1.5x1
（3）y1?xD?0.9 由平衡线方程可得：0.9?x1?0.7826
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