化学工程基础考试试题.pdf

1、某设备的表压强为 100kPa，则它的绝对压强为 kPa；另一设备的真空度为 400mmHg，则它的绝对压强为 mmHg。 （当地大气压为 101.33 kPa） 2、某设备其真空度的读数为 80mmHg，其绝压=_ mH2O ，_Pa。 （该地 区的大气压为 720mmHg） 。 3、某设备的表压强 60kPa，设当地大气压为 100kPa，则它的绝对压强为 Pa， atm；另一设备的真空度也为 60kPa，则它的绝对压强为 at。 4、某温度下正庚烷和正辛烷混合溶液中，正庚烷的摩尔分数为 0.4，则此温度下该混合溶液 的密度为 kg/m3。 （该温度下正庚烷和正辛烷的密度分别为 684kg/m3、 703kg/m3） 1、化工“三传”指的是 ， ， 。 2、如果流体的体积不随压力变化而变化，该流体称为 ，若随压力发生变化， 则称为 。 2、流体连续介质假定指的是 。 3、在静止的液体中，液体任一点的压强与液体的 和 有关。 4、在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力_ 。 5、在流体静力学中，当液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化， 说明压力具有 。 1、如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力，直接在该处连接一 U 形压差计，指示液为水银，读数 R250mm，m900mm。 已知当地大气压为 101.3kPa，水的密度 1 000kg/m3，水银的密度 13 600kg/m3。试计算该截 面处的压力（表压） 。 判断题 1、粘度值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度减小；对于气体，温度升高，粘 度增大。( ) 2、 Re 反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系， 标志流体流动的湍动程度。 其值愈小， 流体的湍动愈剧烈，内摩擦力也愈大。( ) 3、不可压缩性流体流经各截面时的体积流量也不变，流速 u 与管截面积成正比，截面积越 小，流速越小；反之，截面积越大，流速越大。( ) 4、理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，但各截面上每种形式的能 量并不一定相等，它们之间可以相互转换。( ) 5、流体在圆管内作湍流流动时，从管中心到管壁只有湍流流动型态。( ) 6、流体在水平变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。( ) 填空题 1、雷诺实验表明，流体流体在管道中流动存在两种截然不同的流型，它们分别 是 、_ 。 2、牛顿粘性定律的数学表达式： 。 3、 Re 反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系， 标志流体流动的湍动程度。 其值愈大， 流体的湍动愈 ，内摩擦力也 。 4、决定流体内摩擦力大小的物理量称为 ，用符号 表示。 1、不可压缩流体在圆形管道中，任意截面的流速与管内径（ ） 。 A. B. C. 成反比 D. 成正比 2、 流体在圆管内作湍流流动时， 其平均流速 u 与管中心的最大流速 umax 的关系为 （ ） 。 A. u1.5umax B. u0.8umax C. u0.5umax D. uumax 3、在圆形直管中流动的流体，可通过 Re 准数判断其流动型态，当 Re 时为湍流。 （A）4000 （B）2000 （C）2000Re4000 、 20的甘油(=1261kg/m3， =1.5Pa S)在内径为 100mm 的管内流动时,若流速为 2.0m/s， 则流体的流动状态为 。 （A）过渡区域 （B）湍流 （C）层流 （D）不确定 问答题 1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？ 1、如图所示，管路由一段内径 60mm 的管 1、一段内径 100mm 的管 2 及两段内径 50mm 的 分支管 3a 及 3b 连接而成。水以 310-3m3s 的体积流量自左侧入口送入，若分支管 3a 内 的体积流量为原流量的 0.4，分支管 3b 内的体积流量为原流量的 0.6，试求各段管内的流速 （10 分） 2、 将高位槽内料液向塔内加料。 高位槽和塔内的压力均为大气压。 要求料液在管内以 0.5m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为 1.2m（不包括出口压头损失） ，试求高位槽液面比塔 入口处的高 x 为多少米？（10 分） 3、在图示装置中，水管直径为573.5mm。当阀门开启时，压力表读数为 2.03104Pa， 设总压头损失为 0.5m。若水槽液面距水管管中心线的垂直距离为 3m ，求水的流量。水密 度=1000kg/m3。 （10 分） 4、在图示装置中，管路用水泵从低位槽送往高位槽，高位槽压力表读数为 0.5KPa（表压） ， 两液面高度差为 14 m，管路直径为573.5mm，管路总阻力损失为 5 填空题 1、流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为 原来的_。 2、某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_ 曲线，其管中心最大流速 为平均流速的_倍，摩擦系数与 Re 的关系为_。 3、流体在流动过程中，其入口阻力损失系数 。 4、流体流动时的摩擦阻力损失 hf 所损失的是机械能中的_项。 判断 1、由于离心泵无自吸能力，为避免气蚀现象的发生，启动前先要灌泵。( ) 2、为避免发生汽蚀。离心泵的实际安装高度应高于允许安装高度。( ) 选择题 1、某新买的离心泵发现有气缚现象，应_ 。 （A）停泵，向泵内灌液 （B）降低泵的安装高度 （C）检查进口管路是否有泄漏现象 （D）检查出口管路阻力是否过大 2离心泵的安装高度有一定限制的原因主要是（ ） 。 A、防止产生“气缚”现象； B、防止产生汽蚀； C、受泵的扬程的限制； D、受泵的功率的限制。 3下列哪个选项是离心泵的主要部件。 （ ） A、叶轮和泵壳； B、电机； C、密封环； D、轴封装置和轴向力平衡装置。 选择题 4离心泵装置中（ ）的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。 A、吸入管路； B、排出管路； C、调节管路； D、分支管路。 5关闭出口阀启动离心泵的原因是（ ） 。 A、轴功率最大； B、能量损失最小； C、启动电流最小； D、处于高效区。 6离心泵的工作原理是利用叶轮高速运转产生的（ ） 。 A、向心力； B、重力； C、离心力； D、拉力。 问答题 1、简述离心泵发生气蚀现象的原因及避免的措施？ 、用泵将 20下的苯从地下贮槽送至高位槽，流量为 300L/min ，高位槽液面比贮槽液面 高 10m ，贮槽与高位槽均大与大气相通，已知吸入管路的总压头损失为 4.28J/kg ，排出管 路的总压头损头为 150J/kg(含进出口损失) ，求 (1) 泵的扬程， (2) 若泵的效率为 70% ， 求泵的轴功率。(20下苯的密度为 879kg/m3)（分） 某设备其真空度的读数为 80mmHg，其绝压=_ mH2O ，_Pa。 （该地区的 大气压为 720mmHg） 。 例：用泵将 20下的苯从地下贮槽送至高位槽，流量为 300L/min ，高位槽液面比贮槽液 面高 10m ，贮槽与高位槽均大与大气相通，已知吸入管路的总压头损失为 4.28J/kg ，排出 管路的总压头损头为 150J/kg(含进出口损失) ， 求 (1) 泵的扬程， (2) 若泵的效率为 70% ， 求泵的轴功率。(20下苯的密度为 879kg/m3) 、某车间准备用一台离心泵将贮槽内的水送到敞口的高位槽内，已知管子规格为57mm 3.5mm 钢管，管内流速为 2 m/s，吸入管路的能量损失为 29.43 J/kg，压出管路的压头损失为 2 m 水柱（均包括全部的局部阻力在内） ，设泵的效率为 0.6，求泵的轴功率。 （15 分） 1、传热的基本方式为_、_、_。 2、 为减少圆形管导热损失， 采用包覆三种厚度相等的保温材料 A、 B、 C， 若 ， 则包覆的顺序从内到外依次为 。 3、列举三种间壁式换热器： ， ， 。 4 、 在 稳 定 多 层 壁 导 热 过 程 中 ， 当 总 温 差 一 定 时 ， 传 热 速 率 的 大 小 取 决 于 。 5、 换热器根据冷、 热流体热量交换的原理和接触方式可分为： _、 _、 _。 6、在稳定多层壁导热过程中，哪层热阻大，哪层温差就 。 7、导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量， 越大 ，导热性能越 ；从 强化传热来看，应选用 的材料。 8、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 ，减少热阻的最有效 措施是 。 1、多层平面壁稳态热传导时，推动力是内壁面与外壁面间总的温度差；总热阻是各层热阻 的倒数之和。( ) 2、通过平壁的热传导，各处的和 q 均相等；而在圆筒壁的热传导中，各处的和 q 亦相 等。( ) 3、流体原来是静止的，但内部由于温度不同、密度不同，造成流体内部上升下降运动而发 生的传热过程称为强制对流。( ) 4、辐射传热过程不仅有能量的转移，而且还伴有能量形式的转化。( ) 5、稳定圆筒壁热传导中，任何位置的热通量 q 都相等。( ) 1、在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变化是依次降低， 则三层材料的导热系数的大小顺序（ ） 2、 某平壁传热过程， 其内壁温度为 210， 外壁温度为 30， 已知材料 =1.2 ， 壁厚 10cm， 则其热通量 q = 。 （A）150 （B）1500 （C）1080 （D）2160 3、双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为1 和2，其对应的温度 t1t2,t1t2,则1 和2 的关系为（ ） 。 （A）1 2； （C）1=2； （D） 无法确定。 、 列举传热的三种基本方式以及它们主要区别。 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为 100mm，其导热系数分 别为 0.9W/（m）及 0.7W/（m） 。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为 700， 外表面温度为 130。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为 40mm、 导热系数为 0.06W/（m）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为 740，外 表面温度为 90。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减 少百分之几？（分 2、一外径为 100mm 的蒸汽管，外包一层 50mm 绝热材料 A 。 0.06 wm-1 k-1，其外再包一层 25mm 绝热材料 B， 0.075wm-1k-1。设 A 的内侧温度和 B 的外侧温度分别为 180和 35，试求每米管长上的热损失及 A、B 界面的温度（15 分） 3、603 的钢管，外包一层厚 30mm 石棉后，又包一层 30mm 软木。已知钢的导热系数 为 45W/（m） ，石棉和软木的导热系数分别为 0.16W/（m）和 0.04W/（m） 。 又已知管内壁温度为 110，软木外侧温度为 10，求每米管长所损失的热量。若将两保温 材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为 10不变，则此时每米管长上损失的热量又为 多少？（15 分） 4、红砖平壁墙，厚度为 500mm，一侧温度为 200，另一侧为 30。设红砖的平均导热系 数取 0.57W/（m） ，试求： （1）单位时间、单位面积导过的热量； （2）距离高温侧 350mm 处的温度。 （10 分 5、 若炉灶的炉壁顺序地由厚 24cm 的耐火砖(1=0.90 W/ （m ） )、 12cm 的绝热砖(2=0.20 W/（m）)和 24cm 的建筑砖(3=0.63 W/（m) )砌成，传热稳定后，耐火砖的内壁 温度为 940 ，普通砖的外壁面温度为 50，试求（1）每秒钟每平方米壁面传导传热所散 失的热量； （2）求各砖层交界面的温度。 （15 分） 例 603.5mm 的钢管外层包有两层绝热材料，里层为 40mm 的氧化镁粉，平均导 热系数=0.07W/m，外层为 20mm 的石棉层，其平均导热系数=0.15W/m。现用 热电偶测得管内壁温度为 500，最外层表面温度为 80，管壁的导热系数=45W/m。 试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。 例：常压下，空气在管长为 4m，管径为 的钢管中流动，流速为 15m/s，温度由 150oC 升至 250oC。试求管壁对空气的对流传热系数。 热空气在冷却管管外流过，o=90W/（m2） ，冷却水在管内流过， i=1000W/（m2） 。冷却管外径 do=16mm，壁厚=1.5mm，管壁的=40W/（m） 。 试求： 总传热系数 Ko； 管外对流传热系数o 增加一倍，总传热系数有何变化？ 管内对流传热系数i 增加一倍，总传热系数有何变化？ 试计算压力为 147.1kN/m2， 流量为 1500kg/h 的饱和水蒸汽冷凝后并降温至 50时所放出的 热量。 解： 此题可分成两步计算：一是饱和水蒸汽冷凝成水，放出潜热；二是水温降至 50时 所放出的显热。 蒸汽冷凝成水所放出的热量为1 查水蒸汽表得：p=147.1kN/m2 下的水的饱和温度 Ts=110.7；汽化潜热 r=2230.1kJ/kg 1=qm,hr=1500/36002230.1 =929kJ/s=929kW 水由 110.7降温至 50时放出的热量2 平均温度 t=(110.7+50)/2 =80.4 80.4时水的比热 cp,h=4.195kJ/kg 2=qm,hcp,h(Ts-T2) =1500/36004.195 (110.7-50) =106kJ/s=106kW 共放出热量=1+2=929+106=1035kW 、间壁传热过程中，i、 o 若数量级相差较大，欲提高总传热系数 K，关键在于 。 （A）提高i、o 中较小的那个 （B）提高i、o 中较大的那个 （C）两个都要提高 （D）不确定 2、当冷热两流体的相差较大时，欲提高换热器的 K （ ） 1、工业上常用的换热器间壁两侧的流体流向共有四种，其分别为 ；其中， 在稳定变温传热中，流体的流向选择 时，传热平均温差最大。 2、两流体的进出口温度已经确定时，逆流时的Tm 比并流的 ，故单位时间内 传递相同的热量时，逆流所需的传热面积比并流的 。 3、二流体逆流流动换热，T 进 =140，T 出 =80，t 进 =20,t 出 =60，则 Tm = 。 4、 二流体逆流流动换热， T1 =140， T2 =80， T 1 =20， T 2 =60， 则Tm = 。 若采用并流，则其Tm = 。 （A）69.5 （B）74.5 （C）54.3 （D）55.8 5、热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成污垢层，在同样的操作条件 下，与无垢层相比，结垢后的换热器的 K ， Tm 。 （A）变大 （B）变小 （C）不变 （D）不确定 1、在一套管换热器中，用冷却水将 1.28kg/s 的苯由 360K 冷却至 300K，冷却水在25 2.5mm 的管内中流动，其进出口温度分别为 290K 和 320K。已知水和苯的对流传热系数分 别为 0.85 kW/（m2K）和 1.7 kW/（m2K） ，又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长 和冷却水消耗量。已知苯、水的定压比热分别为 1.704kJ/（kgK） 、4.183 kJ/（kgK） ，套 管的导热系数为 49 W/（m2K） 。 （ 2、2、用套管式换热器将流量为 230kg/h 的水从 35加热到 93，加热流体油的初温为 175， 流量为 230kg/h， 比热为 2.09kJ/ （kg.K） 。 第一个换热器 A1=0.47 m2， K1=570W/(m2.K)， 第二个换热器 A2=0.94 m2，K2=370W/(m2.K)，应该选用哪一个换热器？取水的比热为 4.18 kJ/（kg.K） （均采用逆流操作） 。 （分） 3、在一单程列管式换热器中，欲用水将 1500kg/h 的煤油从 140冷却到 40，水的进、 出口温度分别为 30和 40，两流体逆流流动。煤油的平均比热容为 2.3kJ/(kg)，水的 平均比热容为 4.187 kJ/(kg)。若换热器的总传热系数为 300W/(m2)，试求： （1）冷却 水的流量； （2）换热器的对数平均温度差； （3）换热器的传热面积。 4、 某逆流列管式换热器由多根252.5mm 的钢管组成，用饱和水蒸汽加热混气，混气走管 内。已知加热剂为 130的饱和蒸汽，混气的质量流量为 7200kg/h，流速 3m/s，混气的进、 出口温度分别 20和 60， 操作条件下的混气比热为 1.005 kJ/(kg)， 密度为 113kg/m3 。 已知换热器的总传热系数 K 为 300 W/（m2） ，试求此换热器的根数 n 及管长 L（15 分） 在一逆流操作的列管式换热器中用水将油品冷却，换热器管束由252mm 的钢管组成， 油品的比热为 2.5 kJ/(kg)，油走管间，流量为 5000kg/h, 温度从 100冷却至 65，水 走管内，温度从 20升至 45，油和水的对流给热系数分别为 500 W/(m2)和 2000 W/(m2)。如果忽略污垢热阻，求总传热系数 K 和所需的传热面积 A。 （15 分 估算在 20和 1.01310-5Pa 下 CO2 在空气中的扩散系数。 解：设 A 组分为 CO2，B 组分为空气 VA = 26.910-6m3.Mol-1 VB =20.110-6m3.Mol-1 Mr，A=34 Mr，B=29 T=273+20=293K P=1.01310-5Pa 23/13/1 2/1 , 75. 16 )()( ). 1 ()/1(10013. 1 BA BrAr VVp MMT D 1.吸收单元操作中，加压和降温有利于 操作过程；而减压和升温则有利于 操作过程。 3、吸收的基本依据是_。 4、吸收过程中，漂流因子的数学表达式为_，其含义是反映了_。 5、对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数 E ，相平衡 常数 m ,溶解度系数 H 。 6、发生吸收过程的充分必要条件是： ( ) 7、吸收操作过程中，对于 ，E 称为相平衡常数 ( ) 8、某一气液相平衡物系，当总压一定时，温度升高，则亨利系数将降低。( ) 9、吸收操作的依据是根据混合物的挥发度的不同而达到分离的目的。 （ ） 0、吸收操作时， 或 ，故吸收操作线在平衡线的 ，操作 线离平衡线愈远吸收的推动力 。 （A）上方 （B）下方 （C）愈大 （D）愈小 1、下述说法错误的是（ ） 。 （A）溶解度系数 H 值很大，为易溶气体（B）亨利系数 E 值越大，为易溶气体； （C）亨利系数 E 值越大，为难溶气体； （D）平衡常数 m 值越大，为难溶气体。 1、在双膜理论中， ， 若 ，即传质阻力 主要集中在气相，此吸收过程称为_；若 ，即传质阻力主要集中在液 相，此吸收过程称为_。 2、在双膜理论中， ， 。若_，即传质阻力主要集中 在气相，此吸收过程称为气膜控制；若_，即传质阻力主要集中在液相，此吸收过程 称为液膜控制。 3、对于难溶气体，吸收时属于 （在气膜、液膜中选填）控制过程；强化吸收 的手段是 。 4、当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受（ ）控制，此时，总吸收系数 KG 近似等于（ ） 。 A. 气膜；KL B. 液膜；KL C.气膜；kG D. 液膜；kG 5、根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系 数 。 （A）大于液相传质分系数 （B）近似等于液相传质分系数 （C）小于气相传质分系数 （D）近似等于气相传质分系数 6、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 。 （A）两相界面存在的阻力 （B）气液两相主体中的扩散阻力 （C）气膜、液膜中分子扩散的阻力 （D）气相主体的涡流扩散阻力 、什么叫气膜控制？什么叫液膜控制？ 1、吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。 ( )。 2、根据生产实践经验，在吸收传质中，通常选取吸收剂用量为最小用量的 1.12.0 倍， 即 。( ) 3、关于吸收操作线，以下叙述不正确的是 。 （A）定态连续吸收时，其斜率为吸收操作的液气比 （B）吸收操作 线与系统的平衡关系、塔型及操作条件 T、p 无关 （C）操作线离平衡线愈远吸收的推动力愈小 （D）吸收操作线在平衡线的上方 在 1.01105Pa、25条件下，在一逆流操作的吸收塔内，用清水吸收混合气中的 SO2。若 进塔气体中含 SO2 5（体积百分率） ，吸收率为 90，在该吸收操作条件下的相平衡关 系为 ，实际操作液气比为最小液气比的 1.5 倍，计算实际操作液气比和 液体出塔组成 XA1。 （15 分） 、在某一逆流操作的吸收塔内，用清水吸收混合气中的 SO2，其余为空气。若进塔气体中 含 SO2 4（体积百分率） ，若 SO2 被吸收的流量为 8Kmol/h， ，在该吸收操作条件下的相 平衡关系为 ，水的实际用量为最小用量的 1.5 倍，计算实际用水量为 多少 m3/h ? （水的密度为 1000 /m3） （15 分） 在一逆流操作的吸收塔内， 用洗油吸收焦炉煤气中的苯。 已知在操作条件下若进塔煤气中含 苯