化工原理期末试题及答案

模拟试题一

1、当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为 395 mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg,则其绝对压强为 2105mmHg 。

2、流体在管内作湍流流动时,在管壁处速度为 0 ,临近管壁处存在层流底层,若Re值越大,则该层厚度越 薄

3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体,目的是为了防止 气缚 现象发生;而且离心泵的安装高度也不能够太高,目的是避免 汽蚀 现象发生。 4、离心泵的气蚀余量越小,则其抗气蚀性能 越强 。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气,总传热系数K接近于 空气 侧的对流传热系数,而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。

6、热传导的基本定律是 傅立叶定律 。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻 大 (大、小)一侧的?值。间壁换热器管壁温度tW接近于?值 大 (大、小)一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈小,则该壁面的热阻愈 大 (大、小),其两侧的温差愈 大 (大、小)。

7、Z=(V/KYa.Ω).(y1-Y2)/△Ym,式中:△Ym称 气相传质平均推动力 , 单位是kmol吸收质/kmol惰气;(Y1—Y2)/△Ym称 气相总传质单元数。

8、吸收总推动力用气相浓度差表示时,应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之差。

9、按照溶液在加热室中运动的情况,可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。

10、蒸发过程中引起温度差损失的原因有:溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置,由精馏塔 塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数kA是指 yA/xA ,其值愈大,萃取效果 越好 。

13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中,常用 干湿球温度计 来测量空气的湿度。

15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是 热量传递和质量传递 相结合的过程。

1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动,则各截面上的( D ) A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等

2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为100kPa,此设备进出口之间的绝对压强差为( A

A.50 B.150 C.75 D.无法确定

3、离心泵的阀门开大时,则( B )。 A.吸入管路的阻力损失减小 B.泵出口的压力减小 C.泵入口处真空度减小 D.泵工作点的扬程升高

4、下列( A )不能实现对往复泵流量的调节。A.调节泵出口阀的开度 B.旁路调节装置 C.改变活塞冲程 D.改变活塞往复频率

5、已知当温度为T时,耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力,则铝的黑度( D )耐火砖的黑度。 A.大于 B.等于 C.不能确定 D.小于

6、某一套管换热器,管间用饱和水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动),使空气温度由20℃升至80℃,

现需空气流量增加为原来的2倍,若要保持空气进出口温度不变,则此时的传热温差应为原来的( A )倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定

7、当吸收质在液相中的溶解度甚大时,吸收过程主要受( A )控制,此时,总吸收系数KY )。

A. 气膜; B. kx; C. 气液膜同时; D. kY

; E. 液膜; F. Kx;

近似等于( D

9、提高蒸发装置的真空度,一定能取得的效果为 ( A )。 A.将增大加热器的传热温差 B.将增大冷凝器的传热温差 C.将提高加热器的总传热系数 D.会降低二次蒸气流动的阻力损失

10、在板式吸收塔操作中,当上升气体流速过小时,操作会发生( C )现象。 A.液泛 B.雾沫夹带 C.漏液 D.淹塔

三、计算题:(50分)

1、由水库将水打入一敞开水池,水池水面比水库水面高50 m,要求的流量为90 m3/h,输送管内径为156 mm,在阀门全开时,管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000 m,泵的特性曲线可近似地用直线H=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3/h,管路摩擦系数可取为λ=0.025,水的密度ρ=1000 Kg/m3,试问此泵能否满足要求?(10分)

解:在1-1,2-2截面间列机械能衡算式,得:

Z1 + p1/ρg + u12/2g + He =Z2 + p2/ρg + u22/2g + ∑hf1-2 (2分)以表压计,p1=p2=0,u1≈0,u2≈0,

4?管路内流速:4=d290=1.31m/s23600?0.785?0.156u=

将以上数据代入方程,并整理得:

He=(Z2-Z1)+∑hf1-2=50+0.025×1000/0.156×1.312/(2×9.81)=64.0 m (2分) 即当Q=90 m3/h时,管路所需压头为64 m。 又当Q=90 m3/h时,泵所能提供得压头:

H=124.5-0.392Q=124.5-0.392×90=89.2 m (2分)

当流量Q=90 m3/h时,泵所能提供的压头大于管路所需要的压头,所以该泵能够满足要求。(1分)

3、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液(服从亨利定律),操作压力为850[mmHg] ,相平衡常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数kG=1.25[kmol.m-2.h-1.atm],液膜吸收分系数kL=0.85[m.h-1],试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?(5分) 解:m=E/P ∴E=mP=0.25×850/760=0.28(大气压) (1分) ∵是稀溶液

∴H =ρ/Ms.E =1000/(0.28×18)=198.4(kmol.m-3.atm) (1分) 根据 1/KG =1/kG +1/(HkL ) 即 1/KG =1/1.25 + 1/(198.4×0.85)

∴ KG ≈kG =1.25 [kmol.m-2.h-1.atm] (2分)

因此,是气膜控制过程。(1分)

5、常压下拟用温度为20℃、相对湿度为57.5%的空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90℃后送入干燥室,离开时的温度为45℃、湿度为0.022kg水/kg干气。现要求每小时将1200kg的湿物料由含水率3%(湿基)干燥至0.2%(湿基),已知物料进、出口温度分别为20℃和60℃,在此温度范围内,绝干物料的比热为3.5kJ/(kg·℃),水的平均比热为4.19 kJ/(kg?℃)。干燥设备热损失可按预热器中加热量的5%计算。试求:新鲜空气用量,kg/h;预热器的加热量QP,kW。(8分)

解:(1) 查图或计算得H=0.008kg干/kg

0

???20.03?0.002W?G11?1200??33.64kgh

1??21?0.002 (2)

模拟试题二

一、填空题:(每空1分,共16分)

1、流体在变径管中作稳定流动,在管径缩小的地方其静压能 减小 。

2、当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时,公式中的流速应该用 细 管中的速度。

(2分)L?W33.64??2402.8kg干空气/hH2?H00.022?0.008(2分)(2分)L??L?1?H0??2402.8??1?0.008??2422.1kg/hQP?L?I1?I0??LcH0?t1?t0?(2分)?2402.8??1.01?1.88?0.008??90?20??172407.63kJ/h?47.89kW(2分)

3、离心泵的主要部件包括 叶轮 、 泵壳和导轮 以及 离心泵的轴封装置 。 4、离心泵的工作点是 管路特性 曲线与 离心泵特性 曲线的交点。

5、由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻愈 小 ,其两侧的温差愈 小 6、在无相变的对流传热过程中,热阻主要集中在 滞离层内(或热边界层内) ,减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。

7.在气体流量,气相进出口组成和液相进口组成不变时,若减少吸收剂用量,则传质推动力将 减少 ,操作线将 靠近 平衡线。

8.对一定操作条件下的填料吸收塔,如将塔料层增高一些,则塔的H0G将 不变 ,N0G将增加 (增加,减少,不变)。

10、单效蒸发操作中,二次蒸发温度低于生成蒸汽温度,这是由于传热推动力和溶液沸点升高造成的。 11、为了防止发生_液泛_,降液管内清液层高度及停留时间应符合一定的要求。

12、在三角形坐标图上,三角形的顶点代表 纯物质 ,三条边上的点代表 二元混合物 ,三角形内的点代表 三元混合物 。

13、影响分配系数kA数值的因素有 物系 、 温度 、 组成 。 14、恒定的干燥条件是指空气 温度 湿度 流速 均不变的干燥过程。 15、在恒速干燥阶段,湿物料表面的温度近似等于 热空气的湿球温度 。 1、流体在管内流动时,如要测取管截面上的流速分布,应选用( A )流量计测量。 A.皮托管 B.孔板流量计 C.文丘里流量计 D.转子流量计 2、在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数λ数值( B )。

A.只取决于Re; B.只取决于e/d; C.与e无关; D.只与e有关。 3、离心泵流量的调节,可以通过 D 来实现。

A 调节泵出口阀的开度 B 调节转速和叶轮外缘尺寸D2 C 离心泵并联或串联 D 以上均正确 4、往复泵属于 B 。A 动力式泵 B 容积式泵C 流体作用式泵 D 以上均不正确 5、在两灰体间进行辐射传热,两灰体的温度差为50℃,现因某种原因,两者的温度各升高100℃,则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比,应该_B_。A. 减小 B. 增大 C. 不变 6、在蒸气—空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中的_B_在工程上可行。 A. 提高蒸气流速 B. 提高空气流速

C. 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D. 在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积 7、若享利系数E值很大,依据双膜理论,则可判断过程的吸收速率为( B )控制。 A. 气膜 B. 液膜 C. 双膜 D. 无法判断 8、采用多效蒸发的目的在于 ( A )。

A.提高完成液的浓度 B.提高蒸发器的生产能力 C.提高水蒸气的利用率 D.提高完成液的产量 9、下列说法错误的是( B )。 A. B.

在一个蒸发器内进行的蒸发操作不一定是单效蒸发 蒸发与蒸馏相同的是整个操作过程中溶质数不变

C. D.

加热蒸气的饱和温度一定高于同效中二次蒸气的饱和温度 蒸发操作时,单位蒸气消耗量随原料液温度的升高而减少

10、板式塔的流体力学性能包括 ABCDE 。

13、同一物料,如恒速阶段的干燥速率加快,则该物料的临界含水量( C ) A.不变 B.减少 C. 增大 D.不一定

14、将水喷洒于空气中而使空气减湿,应该使水温( D ) A.等于湿球温度 B.低于湿球温度 C. 高于露点 D.低于露点 三、计算题:(50分)

1.用泵向压力容器输水,已知:管内径d=0.1m,粗糙度ε=10-4m,管路总长(包括局部阻力的当量长度)l=220m,水的物性:ρ=1000kg/m3,μ=10-3N·s/m2, 容器内压力p2=124kPa (表),外加能量We =364.5J/kg。试求:

2p2210m11(1) 总阻力损失Σhf等于多少J/kg?(2) 管内流速u等于多少m/s?(7分)

解:(1) 取计算截面为1-1、2-2,基准面为1-1,在1-2间列柏努利方程可得:

2u12p2u2gz1???We?gz2????hf ?2?2p1∵ z1?0,z2?10m,p1?0(表),u1?u2?0,p2?124kPa(表),We?364.5J/kg124?103∴ ?hf?We?gz2?142.4J/kg。 ?364.5?9.81?10??142.4J/k即总阻力损失为g?1000p2(2)

?d?10?10?30.1?4?hf??2d?hfluu? d2?l2

设??0.026,则:u?du?0.1?2.19?1032?0.1?142.45??2.23?10 ?2.23m/sRe??0.026?22010?3查Moody图知??0.026。 ∴ 假设成立,故管内流速为2.23m/s。

4、在直径为0.8m的填料塔中,用1200kg.h-1的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3(标准).h-1

,混合气含 SO21.3%(体积),要求回收率99.5%,操作条件为20℃、1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传

,求液体出口浓度和填料层高度。(10分)

.h-1

质系数 Kya=0.060kmol.m-3.s-1

解: 已知:D=0.8m Ls =1200kg.h-1 G=1000Nm3 y1

=0.013 φ=0.995 x1=0 ye =0.75x Kya=0.06kmol.m-3.s-1

Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol.s-1 G =1000/(22.4×3600)=0.0124kmol.s-1

∵为低浓度吸收 ∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49 y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065 x2=(G/L)(y1-y2)+x1=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868 ∵ Z=HOG×NOG

而NOG=(y1-y2)/ΔYm Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490

Δym

Δy2=y2--y2*=0.000065-0=0.000065

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