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化工单元操作同步测试题解答绪 论 同步测试题答案一、 填空题1化学、物理2技术基础课程二、问答题这些在各种化工类产品的生产过程中，普遍采用、遵循共同的物理学规律、所用设备相似、具有相同作用的基本物理操作，称为单元操作三、计算题解：电解液 I000kg NaOH 的质量：1000 0 . 1 = 100kg NaCl 的质量： 1000 0 . 1 = 100kg H2O 的质量：1000 0 .8 = 800kg在全过程中，溶液中 Na0H 量保持一定，为 100kg ，浓缩液中含Na0H为50 ，食盐分离后的浓缩液量：1000 . 5 = 200kg，200kg 浓缩液中H2O 的质量： 200 0 . 48 = 96kgNaCl 的质量：200 0 . 02 = 4kg水分蒸发量： 80096704 kg分离的食盐量：100496 kg第一章 流体流动同步测试题答案一、填空题1. 该设备的绝对压强=640-200=440mmHg2. 4250kg/h3. 雷诺准数；Re4000；Re2000；Re在2000-4000之间。 4. 抛物线，2，/d，Re，减小。5. 减少，减少，增加6. 黏性 黏度7. 快 水的黏度比油的小 8. 当速度梯度为1单位时，单位面积上所产生的内摩擦力就是黏度的数值9.10. 据 11. 直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度。12. 位，静压。13湍流14. 细15. 不， 摩擦阻力。16100mm 172 1/4二、选择题答案 1-5 A；B；D；D；C 6-10 B ；D ；C；C ；A。三、判断题答案 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.四、问答题答案1. 2. 因质量流量一定，即u一定，水温升高时，水的黏度减小，所以Re将增大。3. 三者之间可以用一个公式表示为：4. 滞流：稳态流动，质点只沿轴线方向移动，并无其它方向流动； 湍流：质点除了沿轴线方向移动外，还有其它方向移动，且流速产生脉动。5. 在流动过程中，若系统的参变量不随时间改变仅随所在空间位置而变的流动称为定态流动。6. 涉及的机械能有位能、动能和静压能。以上三者之和称为总机械能。7. （1）在完成任务的情况下，管路应尽可能短，且多走直线、少拐弯。 （2）尽量少装管件和阀门等。 （3）在选择管径时尽可能选大管径，从流量方程式和阻力计算式可以看出，管径变化， 阻力变化很大。 （4）在被输送物料中加人某些药物，如丙烯酞胺、聚氧乙烯氧化物等，以减少腐蚀 和污垢的形成。 （5）尽可能利用大自然的能量，如重力场等。8. 主要应用于以下三个方面：（1） 压强差与压强的测量。（2） 测量容器内的液面位置（3）计算液封高度。 9. 静止流体 。此时柏努利方程式可化简为即为静力学基本方程式。所以，静力学基本方程式是柏努利方程式的一个特例。10. 选取原则为：1、两截面一定要与流动方向相垂直。2、流体必须充满两个截面间的空间。3、所选的截面上各物理量除待求的外，必须是已知或可以算出的。4、计算输送机械有效功时，两个截面应选在输送机械的两侧范围内。11. 根据静力学基本方程可知三根管22/截面流速相等，根据柏努利方程知三根管22/截面压强不相等五、计算题答案1.解：（1）求标准状态下空气的0：已知MO2=32，MN2=28，MAr=40。单位均为kg/kmol。 Mm= MO2O2+ MN2N2+ MArAr=320.21+280.78+400.01 =28.96kg/kmol（2分） kg/m3（2）求3.8104Pa、20时空气的平均密度： kg/m3由计算结果可看出：空气在标准状况下的密度与其在3.8104Pa、20状态下的密度相差很多，故气体的密度一定要标明状态。2. 解：（1）根据兰州地区的条件，先求出操作时塔顶的绝对压强 绝对压强=当地大气压-真空度 =85.382.6=2.7 kPa （2）在天津操作时，要维持相同的绝压，则 真空度=当地大气压-绝对压强 =101.332.7=98.63 kPa3. 解：（1）PC=PD可以成立。因A与B两点在静止的、连通的同一流体内，并且在同一水平面上。 而PAPB，因C与D两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通的同一种流体中。（2）求h。 在测压口处平面找出E与F两点，很明显PE=PF（符合等压点的四个条件） PE=Pa+ h11g+ h22g 而 PF= Pa+h2g 因PE=PF故可得：Pa+ h11g+ h22g = Pa+h2g代入已知数据可得： 0.7800+0.61000=1000h h=1.16m 4. 解：取图中等压面A-A/则有：PA=PA/ 而PA=P1+（h+R）气g PA/=Pa+R水g 联立两式并整理可得： P1= Pa +R（水-气）g -h气g 因气104, 0. 7Pr120, 6010、流体与壁面的温度差为1时，在单位时间内通过每平方米单位面积传递的热量。11、加大壳程流体的速度，使湍流程度加剧，提高壳程流体的对流传热系数。12、管内，原油，饱和水蒸气一侧。二、单项选择题题号123456789101112答案ABABBCABCBBC三、分析简答题1、答：（1）当间壁两侧值相差很大时，可采用管壁上装翅片的方法增加值小的那一侧的传热面积。（2）有可能的话调整两流体的进口温度，或从结构上采用逆流或接近逆流的流向进行操作，以提高传热平均温度差。（3）通过提高两流体的流速；或在管内加麻花铁或其他添加物，在壳体设置折流挡板，增加流体的人工扰动；及时清除垢层，减小污垢热阻等方法提高流体的湍动程度，提高对流传热系数。2、答： t表示的是冷流体进出口温度的差；tm表示的是换热器进出口端冷热两流体温度的对数平均值，该值与两流体的流动方向、流动状态有关；T表示热流体进出口温度的差。3、答：（1）不洁净和易结垢的流体宜走管程，以便于清洗管子；（2）腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，而且管内也便于检修和清洗；（3）高压流体宜走管程，以免壳体受压，并且可节省壳体金属的消耗量；（4）饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排出冷凝液，且蒸汽较洁净，不易污染壳程；（5）被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体散热，增强冷却效果；（6）有毒流体宜走管程，以减少流体泄漏；（7） 粘度较大或流量较小的流体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，由于流体流向和流速不断改变，在很低的雷诺数（Re4000 Pr=Cp=4.1831031.00510-30.5989=7.02流体被冷却,n=0.3 =0.023dRe0.8Prn =0.0230.59890.017(3.38104)0.87.020.3 =6103.6 w/(m2)5、解: Re=du=0.021101.291.8610-5=1.4561044000 Pr=Cp=1.0051031.8610-50.0267=0.7 =0.023dRe0.8Prn (流体被加热,n=0.4) =0.0230.02670.021(1.456104)0.80.70.4 =54.27 w/(m2)6、解:由t定=20+802=50 查得流体苯的物性数据如下: 苯=885kg/m3 Cp=1.86kJ/kg =0.45mPas =0.148w/mu=qmA=8.328550.7850.02238=0.82m/s Re=du=0.020.828550.4510-3=3.121044000 Pr=Cp=1.861030.4510-30.148=5.655流体被加热,n=0.4 =0.023dRe0.8Prn =0.0230.1480.02(3.12104)0.85.6550.4 =1340.46 w/(m2)当流量增加一倍时，u=2u，则=0.023d（du）0.8Prn=0.023d（d2u）0.8Prn=（2u）0.8（u）0.81.747、解:由题义可知上升蒸汽冷凝为饱和凝液热流体T: 80 80冷流体t： 35 20 t 45 60tm=t大-t小lnt大t小=60-45ln6045=528、解: 逆流 热流体T: 300 200冷流体t：180 28t 120 172 tm=t大-t小lnt大t小=172-120ln172120=144并流： 热流体T: 300 200冷流体t： 28 180t 272 20tm=t大-t小lnt大t小=272-20ln27220=96.559、解: 1K0=d0idi+d0dm+10 (忽略污垢热阻)1K0=0.025500.02+0.00250.025450.0225+11000=0.0261K0=38.37 w/(m2)10、解:根据Q热=Q冷qm重Cp重T=qm原Cp原t11042.17103180-120=1.41041.92103(t2-30)t2=78.44并流： 热流体T: 180 120冷流体t： 30 78.44t 150 41.56tm=t大-t小lnt大t小=150-41.56ln15041.56=84.49Q=KAtmA并=QKtm=11042.17103180-12041810384.49=36.87m2逆流 热流体T: 180 120冷流体t： 78.44 30t 101.56 90 tm=t大-t小lnt大t小=101.56-90ln101.5690=95.66Q=KAtmA逆=QKtm=11042.17103180-12041810395.66=32.56m211、解: 由t定苯=78+402=59查得苯的物性参数 Cp=1.66kJ/kg由t定水=20+352=27.5查得水的物性参数 Cp=4.174kJ/kg两流体在传热过程中无相变 Q苯=qmCpTQ苯=1.251.6610378-40=7.885104 J/sQ苯=Q水=qm水Cptqm水Cpt =7.885104qm水=7.885104Cpt=7.8851044.174103(35-20)=1.26kg/s1K0=d0idi+d0dm+10 (忽略污垢热阻)did0=0.0250.02=1.254000 Pr=Cp=1.861030.4510-30.148=5.655流体被加热,n=0.4 i=0.023dRe0.8Prn =0.0230.1480.02(1.67104)0.85.6550.4 =813 w/(m2)(2)计算总传热系数K1K0=d0idi+d0dm+10+Ri did0=0.0250.02=1.25A实 所以本换热器不合用。第四章 非均相混和物分离同步测试题解答一、填空题1、加速；匀速；匀速。2、颗粒密度大于气体密度；层流。3、地面积；高度。4、深层过滤；滤饼过滤5、物料特性；过滤压强差；过滤介质阻力大小。二、选择题1、D；2、A；3、B；4、B；5、A三、判断题1、；2、；3、；4、；5四、解答题1、颗粒在沉降过程中，靠近器壁的颗粒会受到器壁的影响，其沉降速度比自由沉降小，称为壁应。当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时可忽略。2、比阻反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响。不可压缩滤饼取决于悬浮液的物理性质；可压缩滤饼取决于两侧压强差。3、不可行。过滤时间增大到某一数值后会使滤液量增幅小于过滤时间的增幅，使过滤速率减小，不经济。五、计算题1、（1）20=110-3PaS，50=0.5510-3PaS；50=988.1kg/m3, 20=998.2kg/m3。（2）同理，粒径增加一倍在同温水中作自由沉降，速度变为原来的4倍。2、设为层流沉降： u=(1010-6)2(3000-1.29)9.807/(180.03510-3) =4.6710-3ms-1 验算：Re=(1010-64.6710-31.29)/(0.03510-3) =1.7210-31 假设正确单层流量：V单=LBut=424.6710-3=0.037m3s-125层流量：V=25V单=250.037=0.925 m3s-1 =3330m3.h-1每小时处理炉气量V标=V(To/T)=3330(270/423) =2149.15 m3.h-13、（1） V实=0.810.81182=23.62m2 V2=KA2 A计=V(1/K)0.5=81/（1.6510-523600）0.5 =23.2m2 A实A计，可满足要求 （2）求w dv/dw=(1/4)(dv/dq)=V/8 =8/(82)=0.5m3.h-1 w=Vw/(dv/dq)w=0.25/0.5=0.5h第五章 蒸发同步测试题解答一、填空题1、传热过程，沸点2、不断供给热量和排除汽化的蒸汽3、生，二次，单效，多效4、传热推动力，溶液沸点升高（温度损失）5、降低了溶液沸点和提高了传热温差6、增大传热系数的有效温差二、分析简答题答1、某蒸发器在正常操作条件下，可将一定流量的原料液蒸至一定浓度，现发现完成液浓度达不到要求，其可能的原因是：（1）加热蒸汽温度下降了（2）操作压强升高了（3）原料量增多了（4）原料浓度降低了答2、多效蒸发有三种流程，其各自特点为：（1）并流加料流程：优点在于后一效蒸发室的压强比前一效低，溶液可以借助于压强差自动流到后一效蒸发器而不需要泵，同时，前一效溶液的沸点比后一效的高，进到后一效后，无需加热还可放热，可多蒸发一些溶剂。缺点是溶液的浓度逐步增大，温度又逐渐降低，因而黏度增加，传热系数降低，使整个生产能力减小。（2）逆流加料流程：优点在于溶液浓度虽越来越大，但温度越来越高，黏度相差不大，传热系数不致降低很多，缺点是用泵输送，使装置复杂化，另外，各效的进料温度都比较低，所产生的二次蒸汽比并流的少。（3）平流加料流程：此流程适用于蒸发过程中伴有结晶析出的溶液。答3、蒸发时溶液的沸点升高主要与溶液类别、浓度、操作压强有关：（1）因溶液蒸气压下降而引起温度差损失（2）因加热管内液柱静压强而引起温度差损失（3）由于管路流动阻力而引起温度差损失所以蒸发时溶液的沸点比二次蒸汽的饱和温度高。三、计算题1、解：已知F=10000kg/h，XW1=20%，XW2=25%将数据代入W=F1-XW1XW2=100001-0.200.25=2000 kg/h2、解：加热蒸汽量可根据D=FCp(T沸-T1)+Wr+q损R从附录查得加热蒸汽在压强为200kPa时的汽化潜热R=2202.7 kJ/kg，查得温度为337.2K时二次蒸汽的汽化潜热r=2344.7 kJ/kg，从上题已知F=10000kg/h，W=2000 kg/h，由题知Cp=3.7kJ/（kgK），T沸=337.2K，T1=293K将上述各值代入公式计算D=FCp(T沸-T1)+Wr+q损R=100003.7337.2-293+20002344.7+02202.7=2862.3 kg/h3、解：由式=f常查得常压下20.32%的NaCl水溶液的沸点为378K常=378-373=5K查得在压强为48.26 kPa时二次蒸汽的沸点为353.7K，r=2307.9 kJ/kg所以温度校正值f=0.0162T2r=0.0162353.722307.9=0.88 溶液沸点升高值=f常=0.885=4.4第七章 精馏同步测试题解答第七章 精馏同步测试题解答一、填空题1多次部分气化；多次部分冷凝2塔板数为无穷时的回流比的极限值3过热蒸气；最多4沸点差很小；具有恒沸物体系；相对挥发度5减小；增加；增加6增加；减小；增加；降低7减少；增大；增大8增加；减小；不变；增加9高于；由于塔顶轻组分浓度高于塔底的，相应的泡点较低；由于塔内压降使塔底压力高于塔顶，因而塔底的泡点较高10增加；减少；不变；不变11增加；减少；减少；不变；降低 12返混现象；小液滴因其沉降速度小于气流速度被气流夹带至上层塔板和大滴液因板间距小于液滴的弹溅高度而被气流带至上层塔板；液体在降液管中停留时间过短，气泡来不及从液体中分离返回至板面而被液体卷入下层塔板。13气流分布不均匀，影响汽液间传质；塔板结构，液相流量，液流长度（塔径）；采用结构简单的筛板塔， 溢流 装置采用双溢流或多溢流。二、选择题1 D 2 A 3 A 4 B 5 B 6 D 7 D 8 C 9 A 10 D三、问答题或分析题1混合液中各组分的挥发度的差异；自塔顶向下的液流和自塔底向上的气流2 通过能力大 塔板效率高 塔板压降低 操作弹性大 结构简单，造价低； 液泛线 雾沫夹带线， 漏液线， 液相上限线， 液相下限线3保证塔板上有一定高度的液层，以便气液两相充分接触传质；让液体在表面上形成液膜并沿填料间空隙下流，同时让气体在填料空隙间上升并在润湿的填料表面上进行气液两相间的传质。43种；鼓泡接触状态，泡沫接触状态，喷射接触状态；3种；严重漏液、溢流液泛、严重雾沫夹带。5整块式；分块式；分块式；通过入孔装拆塔板；鼓泡区，设置筛孔、浮阀或泡罩的区域，为气液传质的有效区域。溢流区，为降液管和受液盘所占的区域。破沫区，又称安定区，位于鼓泡区和湍流区之间，分两条，入口侧防止漏液，出口侧使液体中夹带的泡沫进入降液管前可部分脱离液体。边缘区，又称无效区，是靠近塔壁的一圈边缘区，供支承塔板之用。四、计算题1 2 （1）泡点温度为，液相组成为0.47，瞬间平衡气相组成：苯为0.7，甲苯为0.3。（2）加热到，为气液共存，气相苯为0.62，液相苯为0.4。（3）加热到，此时蒸汽组成：苯为0.5。3 ，则 ，4 ，5 （1）（2）6 全塔物料衡算：（1）（2）7 8 （1）（2）（3）9 （1）泡点进料 ，精馏段：q线方程：（2）， q线方程：（3）露点进料，q线方程：10 全塔物料衡算：精馏段：提馏段操作线方程：11 （1）（2）（3）12 精馏段操作线方程： （1）泡点进料q线方程为 则精馏与提馏方程的交点为，平衡方程式为： （2）因塔顶采用全冷凝器，故由（2）式求得：由（1）式求得：依上述方法逐板计算，当求得 时为加料板为止。计算过程列于下表：序号10.950.844420.88570.688930.78160.505640.65880.3555则精馏段理论板数为413 NT=12,进料板为塔顶往下数第7层。14 （1）饱和液体进料时，（2）饱和蒸汽进料时，15平衡方程为：， 塔顶全凝器，则 1617 （1）精馏段：提馏段：（2）塔高：第八章 干燥同步测试题答案一、填空题 1、物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中水汽的分压，存在传热传质推动力，热量传递和质量传递2、不变，降低，升高，不变3、干湿球温度计4、温度，湿度，气速及流动方式5、增大，减小6、热空气的湿球温度7、等湿度，等焓，等干球温度，等相对湿度，蒸气分压线二、选择题1、D2、C3、A4、B5、B6、A7、C8、B9、D10、C三、问答题答案略四、计算题1、答：（1）H0.0309；I119.7kJ/kg干空气；（2）56.7%；H0.046kg水/kg干空气2、答：1.102kJ/(kg);=0.9883、答：P268kPa4、答：3.93kg5、答：（1）66%；（2）14.4%；（3）16.3%；（4）0.298kg水6、答：（1）L3.410kg干空气/h;(2)kg/kg干空气7、答案：223kg/s；163；81.1第九章 其他分离技术同步测试题答案一、填空题传质过程 液液萃取、固液萃取和气液萃取。超临界条件 流动性能 精馏这。2.2溶解度的差异 完全分离 部分分离 萃取剂 原料液（或料液）， 溶质、 稀释剂(或称原溶剂) 萃取相， 萃余相。选择性透过膜 组分分离 选择性透过膜） 固相膜。目微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)。对称膜 非对称膜 微滤膜、超滤膜 纳滤膜。膜组件 膜、膜的支撑体 泵、过滤器、阀、仪表及管路 板框式、螺旋卷式、管式 中空纤维式。二、问答题1选择萃取剂应考虑哪些因素？答：）萃取剂的选择性所采用的萃取剂应有较好的选择性，即萃取剂必须对原料液中待分离的组分有显著的溶解能力，而对其他组分及稀释剂应不溶或少溶。）萃取剂的物理性质萃取剂的某些物理性质也对萃取操作有一定的影响：(1)密度 萃取剂必须在操作条件下能使萃取相与萃余相之间保持一定的密度差。(2)界面张力 应从界面张力对两液相混合与分层的影响上综合考虑，选择适当的界面张力。常用体系界面张力数值可在文献中找到。有人建议，将溶剂和原料液加入分液漏斗中，经充分剧烈摇动后，两液相最多在5min以内要能分层，以此作为溶剂界面张力适当与否的大致判别标准。(3)黏度 低黏度的萃取剂有利于两相间的流动与传质，有利于两相的混合与分层，对萃取过程有利。）萃取剂的化学性质萃取剂需有良好的化学稳定性，不易分解和聚合，并应有足够的热稳定性和抗氧化稳定性，且对设备的腐蚀性要小。）萃取剂回收的难易：易于回收。）其他指标：如萃取剂的价格、来源、毒性以及是否易燃，易爆等，均为选择萃取剂时需要考虑的问题。萃取操作流程由哪几部分组成？萃取系统有哪些设备组成？答：萃取的操作过程一般分为三部分：待分离组分的萃取，即把萃取剂和原料液充分混合，使原料液中的待分离组分转移到萃取相中；萃取相和萃余相的分离，即使萃取相和萃余相分层和分离；萃取剂的回收，即通过蒸馏等方法使萃取相中的萃取剂与溶质分离，萃取剂循环使用，对萃余相中的萃取剂也要回收和利用。由此，萃取操作过程体系由混合、分层、分离、蒸馏等所需的一系列设备共同完成，这些设备的合理组合就构成了萃取操作的流程。根据分离的工艺要求、原料液与萃取剂的性质等具体条件，工业生产中所采用的萃取流程有多种，主要有单效和多效、逆流和并流之分。相对于液液萃取，固液萃取装置有以下几个特点？答：固体混合物中各组分之间的相互作用极为复杂，影响萃取作用的因素较多；萃取过程速率要小得多，萃取过程达到平衡所需时间较长；由于固体物料的非流动性，萃取过程的连续性较差，固体物料的输送是固液萃取工艺的一个难题；固液萃取所得萃取物通常是性质相近的多种组分的混合物，要