化工原理期末考试真题及答案.docx

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化工原理期末考试真题及答案

填空题

1.（3分）球形粒子在介质中自山沉降时，匀速沉降的条件是—粒子所受合力的代数和为零—o滞流沉降时，其阻力系数二24/Rep・

2.在静止的、连续的同种流体内,位于同一水平面上各点的压力均相等。

3.水在内径为4）105mmX2.5mm的只管内流动,已知水的粘度为1.005mPa*s,密度为1000kg*m3,流速为lm/s,则Re=99502,流动类型为湍流。

4.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的

2倍;如果只将管径增加一倍而流速不变■则阻力损失为原来的尊倍.

5•求取对流传热系数常釆用卫逖分析法，将众多影响因素组合成若干无因次数群，再通过实验确定各特征数数之间的关系,即得到各种条件下的关联式o

6.化工生产中加热和冷却的换热方法有直接换热,间壁换热和蓄热换热.

7・・

3.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽侧流体的温度，总传热系数K接近空气侧流体的对流给热系数。

9•气液两相平衡关系将取决于以下两种情况：

10•⑴若pe>p或C>Ce则属于解吸过程

口・⑵若p>pe或Ce〉C则属于吸收过程

12•计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：

_垃去系-JI勿料衡算-传质速率•一

13•在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为也她首先除去的水分为结合水分不能用干燥方法除的水分为一平衡水分。

14•，当20°C的水（P=998.2kg/m3,U=1.005厘泊）在内径为100mm的光滑管内流动时，若流速为1.Om/s时，其雷诺准数Re为9.93X10：

直管摩擦阻力系数X为0,0178,

15.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性

16•计算管道流体局部阻力的方法有：

当量长度法;阻力系数法;,其相应的阻力计

算公式为…打

17•过滤是一种分离悬浮在液体或气体中固体微粒的操作。

18

述飪行换热的两流体，若J》S时，要提高K值，应设法提高：

；当J

时，要提高K值，应使，一。

-同时提高

20.某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为

a=0.023-ReO8PrO4.当管内水的流速为0.5m/s时，计算得到管壁对水的传热系d

数a=2.61（kw/（m:

・K）.若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速，当流速为1.2m/s时，此时传热系数a二3.81（kw/（m'•K）・

21•强化传热的方法之一是提高K值.而要提高K值则应提高对流传热系数提高给热系数较小一侧的给热系数.

22云收剂用量增加，操矗线斜率增大,吸收推动力增大。

（增大，减小，不变）

23•双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜之中。

24•对不饱和湿空气,干球温度大于湿球温度,露点温度小于湿球温度。

25.圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数al.02以及间壁导热系数X

的关系为_1/K1二l/dl+dl/2入*lnd2/dl+dl/&2d2・当间壁管规格为4>108X4mm,

导热系数为45（w.m-2.K-1）时,管内外两侧给热系数分别为8000（w.m-2.K-l）和1200（w.m-2K-l）时，总传热系数K11=946（w.m~2.K-l）.

26.对于间壁式换热器：

mlCpl（T1-T2）二m2Cp2（t2-tl）二K.A.△tm等式成立的条件是_稳定传热、一无热变化、一无相变化。

27.

选择题

1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是（A）

A.与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关

B.与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关

C.与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关

2.为使U形压差计的灵敬度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度

差（PP）的值（B）。

A.偏大B.偏小C.越大越好

I

3.若将20°C硫酸用4）48X3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速为（D）。

已知20°C时，硫酸的密度为1831kg/m'粘度为25.4cP。

A・0.133m/sB・1・5m/sC・0.15m/sD・1・35m/s

4.层流与湍流的本质区别是：

（D）o

A•湍流流速〉层流流速；B•流道截面大的为湍流，截面小的为层

流；

C.层流的雷诺数〈湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

5•离心泵的性能曲线中的H——Q线是在（C）情况下测定的。

A.效率一定；B.功率一定；

C.转速一定；D.管路（1+E1）一定。

6.旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（A）粒径。

A.最小；B.最大；C.平均；

7•介质阻力系数=24/Re?

的适用范围是（BD）□

A.圆柱形微粒；B.球形微粒；C.方形微粒；

D.层流区；E.过渡区；F.湍流区

8•对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在（A）沸腾下操作。

A•泡核B.稳定的膜状C.不稳定的膜状

9•对一台正在工作的列管式换热器，已知a=116w/（m:

•K）a=11600w/要提高传热系数（K）,最简单有效的途径是（A）o

10.穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示，试比较第一层的热阻R与第

二、三层热阻R、R的大小（C）o

A.R＞（R+R）B.R＜（R+R）

C・R二（R+R）D.无法比较

11•为使脱吸操作易于进行，通常可采用（A）或（C）。

A.升温；B.加压；C.减压；D.降温；

12.对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大（A）的流速。

A.气相；B.液相；C.气液两相；

13.根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（C）o

A.两相界面存在的阻力；B.气液两相主体中的扩散的阻力；

C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力；

14.将不饱和的空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度，称为湿空气的（C）。

A•湿球温度；B.绝热饱和温度；C.露点

13•空气的饱和湿度H是湿空气的如下参数的函数：

（A）o

A•总压及干球温度；B•总压及湿球温度；

C.总压及露点；D.湿球温度及焙。

16....

:

:

圆管的摩擦系数X=64Re公式的适用范圉是（B）

A.过渡流B•层流C•湍流

17•—般情况下，温度升高，液体的粘度（B）;气体的粘度（A）

A.增大B。

减小C.不变

18•当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（C）的大小对沉降速度的影响最为显著。

A.颗粒密度；B.空气粘度；C.颗粒直径

19•湍流体与器壁间的对流传热（即给热过程）其热阻主要存在于（C）.

A•流体内；B.器壁内；C.湍流体滞流内层中；

D•流体湍流区域内.

20•对接近常圧的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H将（C）,亨利系数E将（C）o

＜

A,增加B,减少C,不变

21.通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，则下列那种情况正确D;

A.,回收率趋向最高B,吸收推动力趋向最大

C,操作最为经济D,填料层高度趋向无穷大

22..湿空气经预热后，空气的焙增大，而（B）.

A.H,4）都升高;B.H不变4）降低;C.H,都降低

24••恒速干燥阶段，物料的表面温度等于空气的（B）.

A.干球温度；B•湿球温度；C.露点

计算题

某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，已知管子规格为060X3.5mm钢管，管内流速为2m/s,吸入管路的能量损失为19.6J/kg压出管路的圧头损失为4mH：

0（均包括全部的局部阻力损失在内），其余参数见附图示。

试求该泵提供的有效功率。

W：

设泄储槽液面为且为基准而，髙位槽液而为2・2,列柏式:

石+A+生+R=&+厶+坐+*

4分

pgZg

Pg辽

196

•+4—l・999+4=5・999mHQ

9.807-

4分

100101325

…_766X980x9.807+//_^0_2^+：

）"9

H=12.612mH2O

=J^=^x0.05^x2=0.00441mVs4分

三、某厂准备选用规格为

>25X2.5mm,长3m的管子组成的列管式换热器来将25°C的液体加热到40°Co已知液体的流量为36m/h,相对密度为1.1,平均比热为2.9kJ/（kg•K），加热剂用410K的饱和水蒸汽（走管外）其冷凝潜热为2155kJ/kg,冷凝水在饱和温度下排出，此换热器的散热损失为21000w,传热系数K=660w/（n?

•K），试求：

（1）加热剂的消耗量为多少kg/・h?

（2）此换热器应用多少条管子组成？

解：

Q2=%¥“（G-人）=———xl.lxl000x2.9x（40-25）=478.5kw

3600

Q,u=Q2+Q戸478.5+21二499.5kw

O4995

qmX=仝=_=0.2317kg/s=834.12kg/h

r2155137-137

25-40

Ati=137-25=112°C;At2=13740=971Ati/At2<2

△tm=（112+97）/2=104.5°C

Q478.5三=

4）===6.938m'

6.938

△g/C104.5x0.66

n=———==29.4

龙〃（上3.1415x0.025x3

取30条

四、接触法硫酸生产中用氧化后的高温SOs混合气预热原料气（SO,及空气混合

物），已知：

列管换热器的传热面积为90m:

原料气入口温度tx=300°C,出口温度坍430°C。

SO*混合气入口温度7]=560°C,两种流体的流量均为10000kg/h,热损失为原料气所获得热量的6%,设两种气体的比热均可取为1.05kJ/（kg・K）,且两流体可近似作为逆流处理，求：

（1）SOs混合气的岀口温度*

（2）传热系数KW（m2-°C））o

1・10000X1.05X（560-T2）=10000X1.05X（430-300）X1.06

得72=422.2°C（5分）

2.0=10000X1.05X（560-422.2）

<

=1.447X106kJ/li（5分）

△佔（（560430）・（422.2・300））/（Lm（56（M30）/（422・2・300））

=126X2（5分）

Q=KAAtm

K=1.447X10&X1000/（90X126X3600）

=35.4w/（m2•°C）（5分）

五、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分Ao入塔气体中A的摩尔分率为0.03,要求吸收率为95亂已知操作条件下的解吸因数为0.8,物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。

试计算：

（1）操作液气比为最小液气比的倍数；

（2）出塔液体的浓度；

（3）完成上述分离任务所需的气相总传质单元数Xo

解：

①据题意：

yi=0.03,x：

=0.03由y二mx所以m二11分

G

②由物料衡算土=丄匚丄

GX]_£

旳=X（1一〃）=0.03（1-0.95）=0.0015

=0.0228

y1—y2_一v2_0.03-0.0015x严飞"芝二—怎—

GG

In（1-5）A+s=7.843o

.®丿.

六、在某一直径为0.5m的填料塔中，在20°C、760mmHg下，用清水对空气—氨混合气进行逆流吸收操作，每小时向塔送入含NH31.5mol%的混合气480n?

（操作态）,要求册的回收率为95%o已知20°C的平衡关系为y二0・75x（x、y均为摩尔分率），出塔溶液中NHs的浓度为平衡浓度的80%。

试求：

（1）出塔溶液中氨的浓度（用摩尔分率表示）；

（2）水用量（kg/h）;（3）已知气相体积总传质系数Ky&为0.09kmol/（m3•s）,

计算所需填料层高度（m）o

/.Z=HgxNg=0.3145x&78=2.76/z?

七、用清水吸收氨一空气混合气中的氨。

混合气进塔时氨的浓度几=0.01（摩尔分率），吸收率90%,气一液平衡关系y二0・9x。

试求：

1）溶液最大岀口浓度;

2）最小液气比；3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？

4）气相总传质单元髙度为0.5m时，填料层高为儿米？

解：

yi=0.01n=90%y：

=yi（l-n）=0.01（1-0.9）=0.001

Xc=0,x；=y1/0.9=0.01/0.9=0.0111

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—=2—=2x0.811=1.62

G\G丿皿血

y/=0,yi=0.9X0.00556=0.005

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Z=0.5mX3.6=1.8m。

3分