化工原理试题库(1_9)

化工原理试题库 试题一 一 填空题 18 分 1 某设备上 真空度的读数为 80mmHg 其绝压 Pa 该地区的大气压为0 2 mH 720mmHg 2 常温下水的密度为 1000 粘度为 1cp 在的管内以 速度流动 其流动类 3 m Kg mmd100 内 s m 3 型为 3 流体在管内作湍流流动时 从中心到壁可以 4 气体的粘度随温度的升高而 水的粘度随温度的升高 5 水在管路中流动时 常用流速范围为 低压气体在管路中流动时 常用流速范围为 s m s m 6 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是 离心泵 往复泵 7 在非均相物糸中 处于 状态的物质 称为分散物质 处于 状态 的物质 称为分散介质 8 间竭过滤操作包括 9 传热的基本方式为 10 工业上的换热方法有 11 称为 其物理意义为 提高管内值的有效方法 提高管外值的有效方法 12 蒸汽冷凝有二种方式 即 和 其中 由于 其传热效果好 二 问答题 36 分 1 一定量的流体在圆形直管内作层流流动 若将其管径增加一倍 问能量损 失变为原来的多少倍 2 何谓气缚现象 如何防止 3 何谓沉降 沉降可分为哪几类 何谓重力沉降速度 4 在列管式换热器中 用饱和蒸汽加热空气 问 1 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度 2 传热糸数 K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数 3 那一种流体走管程 那一种流体走管外 为什么 5 换热器的设计中为何常常采用逆流操作 6 单效减压蒸发操作有何优点 三 计算题 46 分 1 如图所示 水在管内作稳定流动 设管路中所有直管管路的阻力糸数为 现发现压力表03 0 上的读数为 若管径为 100mm 求流体的流量及阀的局部阻力糸数 05 2 mH 2 在一 列管式换热器中 用冷却将的热水冷却到 热水流量为 冷却水在管C 0 100C 0 50 h m3 60 内 流动 温度从升到 已 知传热糸数 K 为 换热管为C 0 20C 0 45 Cm w 2000 2 的钢管 长 为 3m 求冷却水量和换热管数 逆流 mm5 225 已知 3 960 m K 热水 KKg Kj CC 187 4 冷水热水 试题一答案 一 填充题 1 8 7m 0 2 Hpa 4 1053 8 2 湍流 5 3 103 10 1 1000 3 1 0 du Re 3 层流 过渡流和湍流 4 增加 降低 5 3 8 8 15 s m s m 6 启动前应灌满液体 关出口阀门 用调节阀调节流 量 往复泵启动前不需灌液 开旁路阀 用旁路阀 来调节流量的 7 分散 连续 8 过滤 洗涤 卸渣 清洗滤布 重整 9 热传导 对流传热 热辐射 10 间壁式 混合式 蓄热式 热管 11 称为对流传热膜糸数 当流体与壁面温度差为 1K 时 通过单位面积单位时间内所传递热量的多 少 增加流程 加拆流挡板 12 滴状冷凝和膜状冷凝 滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下 二 问答题 1 g u d l h 2 2 1 1 11 12 2dd 1 2 2 2 4 1 4 1 u d V u 1 22 2 2 64 ud 1 2 2 2 22 16 1 2 h g u d l h 2 离心泵只能空转而不能输送液体的现象 离心泵启动前应灌满液体 3 沉降是指依靠外力的作用 利用分散物质与分散介质的密度差异 使之发生相对运动而分离的过 程 沉降可分为重力沉降和离心沉降 颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动 这一 速度称为重力沉降速度 10m 50m25m 图 1 1 3 传热管的壁温接近于蒸汽的温度 传热糸数 K 接近于空气的对流传热膜糸数 空气走管内 饱和 蒸汽走管外 蒸汽散热快 4 因为逆流操作 推动力大 所需的传热面积小 减少载热体的用量 5 可以降低溶液的沸点 可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂 可以浓缩不耐高温的溶液 可以减 少蒸发器的热损失 三 计算题 1 图示 在 1 1 2 2 面间列板努利方程 g p g u z 1 2 1 1 2 2 2 2 2 2 h g p g u z g u g u d lu 2 2 81 9 2 500010 222 进 81 9 2 1 5 0 81 9 2 1 1 0 50 03 0 81 9 2 1 5 2 u s m u44 2 h m s m udV 33 2 9 68019 0 4 1 在 2 2 3 3 面间列板努利方程 g p g u z 2 2 2 2 2 3 2 3 3 2 h g p g u z g u g u g u d l 22 2 050 222 出 81 9 2 1 81 9 2 1 1 0 25 03 0 81 9 2 44 2 5 2 8 即流体的流量为局部阻力糸数为 8 h m s m 33 9 68 019 0 2 1 22 AKV 6030 30 4 2 22 K s m K 2 6 1056 3 102 3 3 2 V 2 222 2 1 2 1 VAKV 3 7 1 mV 3 2 22 AKV 3600 2 301056 3 2 2 2622 AKV 3 8 6 mV 3 21 1 1 TTCG s Kg G32 2 Ct 0 5 42 A 12 2 2 ttCG tK 2 4 39 m 即冷却水的流量为和管子根数为 167 根 167 n s Kg 32 试题二 一 填充题 20 分 1 牛顿粘性定律 粘度在 SI 制中的单位是 2 常用测定流量的流 3 在流动糸统中 若截面上流体的流速 压强 密度等仅随 而变 不随 而变 称为稳定流动 若以上各量既随 而变 又随 而变 称为不稳定流动 4 等边三角形的边长为 a 其当量直径为 5 流体在圆形直管内滞流流动时 其速度分布是 型曲线 其管中心的最大流速为平 均流速的 縻擦糸数与的关系为 e R 6 泵是指 按其工作原理来分可分为 7 气体按压缩比来分 可分为 8 降沉室内颗粒得以沉降的条件 9 过滤操作实际上是滤液通过 和 的流动过程 过滤速率是指 10 传热一般采用逆流操作 但为 时采用并流操作 11 用二种厚度相同的材料保温时 往往把 的材料包在内 层 以达到好的保温效果 12 蒸发是利用溶液中溶质的 用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 溶液的浓 度或析出溶质 13 金属的导热糸数大都随其纯度的增加而 随其温度的升高 14 对流传热的热阻主要集中在 因 强化对流传热的重要途径 15 工程上流体流经换热器的压降通常限定在 Kpa 二 问答题 30 分 1 流体的流动形态有哪几种 如何判断 2 何谓层流内层 其厚度受哪些因素影响 3 采用多级压缩的优点有哪些 4 列管式换热器为何要进行热补偿 5 单层圆筒壁的内 外半径分别为和 壁表面温度分别为和 若 试写出圆筒 1 r 2 r T t t T 任意半径 r 处的温度表达式 三 计算题 50 分 1 流量为 5000的水通过一根 20Km 长的水平管 总压降为 0 5Mpa 现在中央接一完全相同 h m3 的平行管到中点 问总流量变为多少 设总压降始终不变 流动始终为高度湍流 局部 h m3 阻力忽略 2 泵将的水由一贮槽打到另一贮槽 其中吸入管和排出管的管径为的无缝钢管 C 0 20mmm498 吸入管长为 50m 排出管长为 160m 且泵到管出口的距离为 10m 其中流量 已知 h m3 35 m 时水 atmp1 0 02 0 0 3 s HKwN2 电 94 0 电 C 0 20 3 1000 m Kg 2 3 1024 1 m sN 2 3 0 104 2 m N p 求 忽略动压头 求泵的安装高度 泵的轴功率和效率 3 一列式换热器规格如下 管长 3m 管数 30 根 管径为 管程为 1 现拟选用此mm5 225 换热器冷凝 冷却饱和蒸汽 使之从饱和温度降至 走管外 其流量为 2 CSC 0 46C 0 10 2 CS 其冷凝潜热为 比热为 水走管内 且与成逆 s Kg G07 0 1 Kg Kj 356 CKg Kw 0 05 1 2 CS 流流动 冷却水的进出口温度分别为和 已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数C 0 5C 0 30 分别为和 问此换热器是否造适用 Cm W K 02 1 2000 Cm W K 02 2 100 4 用一传热面积为的蒸发器将某溶液由 15 浓缩到 40 沸点进料 要求每小时蒸得 375Kg 2 10m 浓缩液 已知加热蒸汽压强为 200Kpa 蒸发室的操作压强为 20Kpa 此操作条件下的温度差损失 可取 热损失可忽略不计 试求 开始设入使用时 此蒸发器的传热糸数为多少 C 0 8 操作一段时间后 因物料在传热面上结垢 为完成同样蒸发任务 需将加热蒸汽的压力提 高到 350Kpa 问此时蒸发器的传热糸数为多少 查得 20Kpa 水蒸汽的饱和温度为 汽化潜热为C 0 1 60 Kg Kj 9 2354 查得 200Kpa 水蒸汽的饱和温度为 查得 350Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 0 2 120C 0 8 138 试题二的答案 一 填充题 1 2 孔板流量计 文丘里流量计 转子流量计 3 位置 时间 时 dy dw 2 m sN 间 位置 4 5 抛物线 0 5 a 3 3 e R 64 6 为液体提供能量的输送机械 离心式 往复式 旋转式和流体作用式 7 通风机 鼓风机 压缩机 8 颗粒的停留时间大于沉降时间 9 介质和滤渣层的流动 单位时间内所获到的滤液量 10 控制温度 降低粘度 减少阻力 11 导热糸数小的 12 不挥发性 提高 13 增加 增加 14 层流内层 减薄层流内层的厚度 15 10 13 101 3 二 问答题 1 流体的流动形态有两种 层流和湍流 用雷诺准数来判断 当 为层流 当2000 e R 为湍流 4000 e R 2 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层 此薄层称为层流内层 受管 径 流速 粘度和密度 3 避免压缩后气体温度过高 提高气缸容积糸数 减小功率 使压缩机结构更为合理 4 列管式换热器中 由于两流体的温度不同 使管束和壳体的温度也不相同 因此它们的热膨胀程 度也有区别 若两流体的温度差较大 以上 时 由于热应力会引起设备的变形 甚至弯C 0 50 曲和破裂 因此我们要考虑热补偿 5 1 2 ln 2 r r tTL Q 1 ln 2 r r tTL 1 2 1 ln ln r r r r tT Tt 三 计算题 1 设接平行管道后 总流量为 二平行管流量为和 h m V 3 3 h m V 3 1 h m V 3 2 板努利方程 3 2 3 2 pu 1 1 2 1 2 f h pu 3 2 3 2 pu 2 2 2 2 2 f h pu 总压降相同得 2 2 3 3 3 u d l 2 2 1 1 1 u d l 2 2 u d l 321 llll 2 1 321 31 2 1u u 2 uu 5 8 3 h m VV 3 6330 5 8 s m d V u53 1 3600 09 0 4 1 35 4 1 22 1 s m u53 1 2 m g u d l g u Hh g u HZ s f s 555 1 81 9 2 53 1 09 0 50 02 0 81 9 2 53 1 0 3 2 22 2222 2 考虑 0 5m 的安装安全糸数 则泵的安装高度为 1m KwNN88 1 94 0 2 电电轴 g u g u d l ZhZH 22 22 出进 81 9 2 53 1 5 01 09 0 50160 02 0 11 2 HmH75 16 KwgHQN6 13600 81 9 1000 35 75 16 85 电 N N 3 换热器已有的传热面积 2 07 7 3 025 0 14 3 30 mdlnA 求所需的传热面积 1 32 图 2 1 22 10m 11 图 2 2 冷凝段的热量 1 QKwrw 9 24356 07 0 冷却段的热量 KwTTCwQ65 236 05 1 07 0 2112 总热量为 Q 27 55Kw 1 Q 2 Q 冷却水的用量 s Kg ttC Q G0263 530 187 4 55 27 12 水 冷却水离开冷却段的温度 C CG Q tt 0 1 4 7 187 4 263 0 65 2 5 比水 冷凝段的温度差 Ct 0 7 25 3046 4 746 ln 30464 746 冷却段的温度差 Ct 0 4 16 510 4 746 ln 5104 746 冷凝段所需传热面积 2 1 84 4 7 25 200 1000 9 24 m tK Q A 冷却段所需传热面积 2 2 61 1 4 16 100 1000 65 2 m tK Q A 所需的总的传热面积 A 6 45 2 m 4 水分蒸发量 F x x FW625 0 1 1 0 375 WF F 1000Kg W 625Kg 溶液的沸点为 Ct 0 1 688 1 60 传热糸数 K 为 Cm w tA Q K 02 785 1 68 2 120 3600 10 1000 9 2354 625 改变压力后的传热糸数 Cm w tA Q K 02 578 1 68 8 138 3600 10 1000 9 2354 625 可见结垢以后的传热糸数降低 试题三 一 填充题 18 分 1 空气在标准状态下密度为 1 29 在 0 25Mpa 下 绝压 时的密度为 3 m Kg C 0 80 2 产生流体阻力的原因有 3 转子流量计在安装时应 4 连续性方程是 指导出来的 它适用 流体 2211 susu 5 直管阻力的表示式为 管中流出 流入管中 出 入 6 离心泵的安装高度超过允许安装高度时 离心泵会发生 现象 7 往复式压缩机的工作循环为 四个阶段 8 一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是 9 固定管板式列管式换热器中 压力高 腐蚀性以及不清洁的物料应走 程 10 一根暴露在外的热管子以 散发热量 11 式中两个准数 Pr 若液体被冷却时 n e R d Pr 023 0 8 0 内 Re n 12 多效蒸发主要有 三种典型流程 二 判断题 18 分 1 在并联管路中 它们的阻力相等 同理在串联管路中 它们的流速也是相等 的 稳定流动 2 转子流量计可以读出任何流体的流量 3 用雷诺准数来判断流体的流动形态时 在 SI 制中属层流范围 在 cgs 制中属 湍流范围 4 粘度是流体的物理性质之一 则雷诺准数也是流体的物理性质之一 离心泵铭牌上的性能参数是指 泵扬程最高点下的性能参数 5 往复式压缩机的工作循环是由吸气 排气 膨胀 压缩四个阶段组成 6 沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关 与沉降高度无关 7 气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸 8 用板框式过滤机进行恒压过滤操作 随着过滤时间的增加 滤液量不断增加 生产能力也不断增加 9 多层导热时 其推动力为各层推动力之和 阻力也为各层阻力之和 10 流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大 11 多层平壁稳定导热时 如果某层壁面导热糸数小 则该层的导热热阻大 推动力小 12 若以饱和蒸汽加热空气 传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度 13 所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体 14 在同一种流体中 不可能同时发生自然对流和强制对流 15 多效蒸发可以提高蒸汽的利用率 二次蒸汽利用一次称为单效蒸发 利用二次称为双效蒸发 依次 类推 16 对流传热糸数是物质的一种物理性质 17 黑体 镜体 和灰体都是理想化的物体 在自然界中并不存在 18 总传热糸数 K 可用来表示传热过程的强弱 与冷 热流体的物性无关 三 计算题 64 分 1 图示 U 管压差计甲的上部管内充满了水 下部为汞 汞的液面落差为 求 若再接cm3 12 P 一 U 管压差计乙 其上部仍为水 下部放置不知名的液体 且测得 求 cmR 5 63 乙乙 2 一降层室长为 5m 宽为 3m 高为 4m 内部用隔板分成 20 层 用来回收含尘气体中的球形固体颗粒 操 作条件下含 尘气体的流量为 气体密度 粘度为 h m3 36000 3 9 0 m Kg 尘粒密度 试求理论上能 100 除smPa 03 0 3 4300 m Kg 去的最小颗粒直径 甲 乙 P1 2 P 3 外径为 200mm 的蒸汽管道 管外壁温度 为 管外包以导热糸数为C 0 160 的保温材料 要求保温层外壁面温度不超过 每米 管长的热损失t 4 101 108 0 C 0 60 不超过 问保温层的厚度应为多少 m w 150 4 欲将浓度为 25 沸点为 流量为的 NaOH 水溶液经蒸发浓缩到 50 料C 0 5 131 h Kg 3600 液的进口温度为 加热蒸汽的压强为 392 4Kpa 绝压 冷凝器的压强为 53 32Kpa 据经验C 0 20 蒸发器的传热糸数可取 溶液的密度为 若忽略蒸发器的热损失 求 Km W 1100 23 1500 m Kg 加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积 CKg Kj C 0 93 4 已知 p 53 32Kpa Ct 0 83 Kg Kj r2000 p 392 4Kpa CT 0 9 142 Kg Kj R2143 试题三答案 一 填充题 1 2 内縻擦力和流体的流动状态 3 保持垂直 4 质量守恒定律 3 5 2 m Kg 5 1 0 5 6 气蚀现象 21 d l 2 2 u 7 吸气 压缩 排气 膨胀四个阶段所组成 8 热流体以对流传热的方式将热量传给壁面 壁面间的热传导 冷流体以对流传热的方式获得热量 9 管程 10 自然对流 热辐射 11 12 并流 逆流和平流 ud Re p r C P 3 0 n 二 判断题 6 10 17 为对 其余都为错 三 计算题 1 Rgp 测示 Kpap708 3 10 81 9 03 0 1 6 13 3 Kpap708 3 10 81 9 635 0 1 3 示 3 1600 m Kg 示 2 降沉室的总面积 2 3003 5 20mA 沉降速度 s m A V u033 0 3600 300 36000 设沉降区为层流 则有 18 2 gd u s 3 2 10 03 0 18 81 9 9 04300 033 0 d md 5 1006 2 验算 166 0 10 03 0 9 0 033 0 1006 2 3 5 du Re 3 保温材料的导热糸数 Km w 0921 0 150 100 100 ln 601600921 140 3 2 ln 2 r R tT l Q mm47 4 水分蒸发量 h Kg x x FW1800 50 25 1 36001 1 0 加热蒸汽消耗量 s Kg R ttCF D f 736 0 2143 205 131 93 4 3600 0 所需的传热面积为 2 9 125 5 131 5 142 1100 2143 736 0 m tK RD A 即所需的加热蒸汽消耗量为 所需的传热面积为 s Kg 736 0 2 9 125 m 试题四 一 填充题 20 分 1 边界层的形成是流体具有 结果 2 用阻力糸数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时 按 管内的流速来计算动项 3 长方形的长为 2a 宽为 a 其当量直径为 4 粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的 5 经内径为 158mm 的钢管输送运动粘度为的燃料油 若保持油品作层流流动 则最大流 s m2 90 速不能超过 6 用离心泵在两个敞开容器间输液 若维持两容器的液面高度不变 当关小输送管道的阀门后 管道 的总阻力将 6 离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点 8 往复式压缩机的余隙糸数 则增大 生产 能力 容 9 沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 使之发生相对运动而实现分离的 操作 沉降过程有 和 沉降两种方式 10 工业上常用的过滤介质主要有 11 在过滤操作中 真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 12 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 材料的导热糸数的大小顺序 13 沸腾传热可分为三个区域 它们是 应维持在 区内操作 14 用饱和蒸汽加热水 经过一段时间后 发现传热阻力迅速加大 这可能是由于 所引起的 15 温度差损失包括 二 选择题 1 层流和湍流的本质区别是 A 流速不同 B 流通截面积不同 C 雷诺数不同 D 层流无径向流动 湍流有径向流动 2 选择下述流体在管路中常用的流速 1 过热水蒸汽 2 水及一般流体 3 压强较高的气体 4 粘度较大的液体 A 1 3 B 0 5 1 C 15 20 D 30 50 s m s m s m s m 3 离心泵铭牌上标明的是泵在 时的主要性能参数 A 流量最大 B 压头最大 C 效率最高 D 轴功率最小 4 下列结论正确的是 A 液体的粘度随温度的升高而减小 B 气体的粘度随温度的升高而增大 C 液体的粘度基本上不随压强变化 D 气体的粘度随压强增大而减小 5 离心泵吸入管路底阀的作用是 A 阻拦液体中的固体颗粒 B 避免出现气蚀现象 C 维持最低的允许吸上高度 D 防止启动前充入的液体从泵内漏出 6 在一个过滤周期中 为了达到最大生产能力应 A 过滤时间应大于辅助时间 B 过滤时间应小于辅助时间 C 过滤时间应等于辅助时间 D 过滤加洗涤所需时间等于 1 2 周期 7 下述说法中正确的是 A 过滤速率与过滤面积成正比 B 过滤速率与过滤面积的平方成正比 C 过滤速率与滤布阻力成反比 D 过滤速率与操作压差的平方成正比 8 在降尘室中 尘粒的沉降速度与下列因素无关的是 A 颗粒的几何尺寸 B 颗粒与流体的密度 C 流体的水平流速 D 颗粒的形状 9 旋液分离器是利用离心力分离 A 离心机可分离液液混合物 B 离心机可分离液固混合物 C 离心机可分离气固混合物 D 离心机所分离的不均匀混合物中至少有一相是液相 10 传热过程中当两侧流体的对流传热糸数都较大时 影响传热过程的将是 A 管壁热阻 B 管内对流传热热阻 C 污垢热阻 D 管外对流传热热阻 11 下述措施中对提高换热器壳程对流传热糸数有效的是 A 设置折流挡板 B 增大板间距 C 增加管程数 D 增加管内流体的流速 12 在确定换热介质的流程时 通常走管程的有 走壳程的有 A 高压流体 B 蒸汽 C 易结垢的流体 D 腐蚀性流体 E 粘度大的流体 F 被冷却的流体 13 采用多管程换热器 虽然能提高管内流体的流速 增大其对流传热糸数 但同时地导致 A 管内易结垢 B 壳程流体流速过低 C 平均温差下降 D 管内流动阻力增大 14 增大换热器传热面积的办法有 A 选用粗管排列 B 选用翅片管 C 增加管程数 D 增加壳程数 15 关于传热糸数 K 下述说法中错误的是 A 传热过程中总传热糸数 K 实际上是个平均值 B 总传热糸数 K 随着所取的传热面不同而异 C 总传热糸数 K 可用来表示传热过程的强弱 与冷热流体的物性无关 D 要提高 K 值 应从降低最大热阻着手 三 计算题 1 图示为一输油管路 未装流量计 但在 A B 分别测 得压强为 试估算管道中KpaPA150 KpaPA140 油的流量 已知 管为 A B 间距为 10m mm489 其中管道的当量长度为 9 3m 3 820 m Kg cp121 2 试证明球形颗粒在重力场中作自由 沉降时 层流 区域内的沉降速度公式 为 18 2 0 gd u s 3 用一板框压滤机在 300Kpa 压强差下过滤 某悬浮液 已知过滤常数 K 为 s m2 5 105 7 e q 为 要求每一操作周期得滤液 过滤时间为 0 5h 设滤 饼不可压缩 且滤饼与滤液 2 3 012 0 m m 3 8m 体积之比为 0 025 试求 过滤时间 若操作压强差提高至 600Kpa 现有一台板框过滤机 每框的尺寸 为 若要求每个过滤周期仍得滤液 则至少需要多少个框能满足要求 过滤时间mm25635635 3 8m 又为多少 4 一卧式列管换热器 钢质换热管长为 3m 直径为 水以的流速在管内流动 并mm225 s m 7 0 从被加热到 流量为 温度为烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体 C 0 17C 0 37 s Kg 25 1 C 0 72 烃蒸汽的冷凝潜热为 已测得 蒸汽冷凝传热糸数为 管内侧热阻为个侧热阻 Kg Kj 315 Cm w 02 800 的 40 污垢热阻又为管内侧热阻的 70 试核算换热管的总根数及换热器的管程数 计算时可忽略管 壁热阻及热损失 试题四答案 一 填充题 1 粘性 2 细 3 4 剪应力 5 6 不变 7 管路a 3 4 s m 14 1 特性曲线 离心泵特性曲线 8 小 大 9 力场 密度 重力 离心 31 3 VV V 10 织物介质 粒状介质 多孔性固体介质 11 滤饼层 过滤介质 12 依次增加 13 自然对流 膜状对流 核状对流 核状对流 14 冷凝水未排出 不凝性气体未排 15 溶液沸点升高 静压力 流体阻力所引起的温度差损失 二 判断题 1 D 2 D A C 3 C 4 A B C 5 B 6 D 7 B 8 C 9 B 10 B 11 A 12 A C D B E F 13 C D 14 B 15 C 三 计算题 1 在 A B 两点间列板努利方程 B A A Z g u g P Z 2 2 g u d ll g u g P eB 2 2 22 1 81 9 820 10150 0 3 81 9 2 081 0 3 19 81 9 820 10140 23 u 02 0 2 u 设流体在管路中作层流流动 则 e R 64 u 117 0 02 0 117 0 02 0 22 u u u s m u7 1 核算雷诺准数 2000933 ud Re 则 油品的流量为 h m udV 3 2 52 31 4 1 2 颗粒作自由沉降 受力 gdF s 6 1 3 1 gdF 6 1 3 2 2 4 1 2 2 3 u dF ma0 321 FFF 层流 3 4gd u s e R 24 18 2 gd u s 3 过滤面积 2 Kqq e 3600 05 10 5 7012 0 8 52 A 2 5 22 mA 滤饼体积 框数 3 2 0025 0 8mV 20 025 0 635 0 635 0 2 0 n 过滤总面积 22 13 1620 2 635 0 mA 2 Kqq e 42 10 5 1012 0 13 16 8 h478 0 5 传热量为 所需水量 KwQ394 s Kg W713 4 Ct 0 25 44 单管水量 每程所需管子数为 s Kg W243 0 20 n 每程传热面积 传热糸数 2 71 4 mA Cm W K 02 2 476 所需传热面积 管程数为 n 4 总管数为 80 根 2 7 18 mA 试题五 一 简答题 60 分 1 图示管路中 流体作稳定流动 问 1 静压头 哪个大 为什么 2 体积流量 V 哪个大 为什么 g p 3 质量流速哪个大 为什么 不计阻力 2 图示 测出 A B 两端点的压力差 3 管子的类型有哪几种 表示方法有哪几种 家里的自 来水管是什么管 4 何谓离心泵的汽蚀现象 如何防 止 5 何谓过滤介质 对过滤介质有何要求 6 说明热负荷与传热速率的概念及两者之间的关糸 7 何谓加热剂和冷却剂 举例说明之 8 叙述导热糸数 对流传热膜糸数 图 5 2 传热糸数的单位及物理意义 9 强化传热的途径有哪些 10 蒸发操作有何特点 二 计算题 1 容器 A B 分别盛有水和密度为的洒精 3 800 m Kg 中间接一水银压差计 1 当容器 A 中的压强 表压 时 paPA 4 10943 2 测得 求容器 BmR3 0 mh5 0 1 mh2 0 2 内的压强为多少 A B 图 5 1 B Z A 测 示 R A p B p 1 2 1 h 2 h R 2 当容器 A 中的压强减小至 容器 B 内的压强不变 则水银压差计内的读数为paPA 4 10962 1 多少 2 用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷 贮罐内异丁烷液面恒定 其上方压强为 652 365Kpa 泵位 于贮罐液面以下 1 5m 处 吸入管路的全部压头损失为 1 6m 异丁烷在输送条件下的密度为 饱和蒸汽压为 637 65Kpa 在泵的性能表上查得 输送流量下泵的允许汽蚀余量为 3 530 m Kg 3 5m 试问该泵能否正常操作 3 在一板框过滤机上过滤某种悬浮液 在 0 1Mpa 表压 下 20 分钟可在每平方米过滤面积上得到 0 197的滤液 再过滤 20 分钟又得到滤液 0 09 试求共过滤 1 小时可得总滤液量为多少 3 m 3 m 4 某溶液在单效蒸发器中蒸浓 用饱和蒸汽加热 需加热蒸汽量 加热蒸汽的温度为 h Kg 2100 其汽化潜热为 已知蒸发器内二次蒸汽的冷凝温度为 各项温度差损C 0 120 Kg Kj 2205C 0 81 失共为 取饱和蒸汽冷凝的传热膜糸数为 沸腾溶液的传热膜糸数为C 0 9 2 Km W 8000 2 1 求该换热器的传热面积 管壁热阻 垢层热阻及热损失忽略不计 Km W 3500 2 一 问答题 1 g u g p Z A A A 2 2 g u g p Z B B B 2 2 g p g p BA BA VV uW BA WW 2 hRgpp A 测 RghZgpp B 示测 RgZgppp BA 测示测 RgZgp 测示测 3 管子的类型有 钢管 铸铁管 有色金属管和非金属管 表示方法有 英寸表示法 公寸直径表示法 外径乘壁厚 4 泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时 此时液 体将急剧汽化 并产生 大量汽泡 使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝 泵体振 动 产生噪声 其流量和扬程明显下降 这一 现象称为汽蚀现象 确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现象 5 过滤介质 一种多孔性物质 要求 多孔性 阻力小 有一定的机械强度 有一定的化学稳定性 6 传热速率 单位时间内通过传热面的传热量 热负荷 当生产上需要加热 或冷却 某物料时 便要求换热器在单位时间内向该物料输入或输出一定的热量 这是生产对换热器换热能力的要求 称为 该换热器的热负荷 一个满足生产的换热器应该是 传热速率等于 略大于 热负荷 7 加热剂 给出热量对物料起加热作用的载热体称为加热剂 例蒸汽 冷却剂 取走热量对物料起冷却作用的载热体称为冷却剂 例水 8 导热糸数 在壁厚为 1m 时 在单位面积单位时间内以热传导的方式所传递热量的多少 单位是 传热糸数 当冷热流体的温度差为 1K 时 通过单位面积单位时间内所传递热量的多少 单位 Km W 是 对流传热膜糸数 当流体与壁面温度差为 1K 时 通过单位面积单位时间内以对流传 Km W 2 热的方式所传递热量的多少 单位是 Km W 2 9 强化传热的途径有 增加传热面积 增加有效传热面积 增加温度差 采用逆流流动 增加传热糸数 K 增加流体的湍流流动 防止垢层热阻的形成及及时 地消除垢层热阻 10 蒸发操作的特点 溶液沸点的升高 节约能源 物料本身的工艺特性 二 计算题 1 11 hgpp A Rghgpp HgB 22 Rghgp HgB 22 11 hgpA papB 3 1026 7 2 11 RR hgpp A 22 2 Rg RR hgpp HgB 2 11 RR hgpA 22 2 Rg RR hgp HgB mR221 0 2 f hh g pp Z 0 0 mZ27 2 6 15 3 81 9 530 637650652365 即泵不能正常工作 3 2 Kqq e 60 20 197 0 2 Kqe 60 20 2 206 0 2 Kqe 60 20 2 2 2 Kqq e 2 3 022 0 m m qe s m K 8 1096 3 过滤 1 小时所得到的总滤液量为 0 356 2 3 356 0 m m q 2 3 m m 4 传热量 12902205 3600 2100 KwrDQ 溶液的沸点 Ct 0 90981 温差 Ct 0 3090120 传热糸数 Km Kw K 435 2 8000 1 3500 1 1 11 1 2 21 传热面积 2 66 17 30 435 2 1290 m tK Q A 故所需的传热面积为 2 66 17m 试题六 一 填充题 20 分 1 精馏分离的依据是 的差异 要使混合物中的 组分得到完全分离 必须 进行 多次地 2 相对挥发度的表示式 对于二组分溶液的蒸馏 当 1 时 能否分离 3 q 的定义式是 饱和液体进料 q 饱和蒸汽进料 q 蒸汽是液体的 3 倍的混合进料时 q 4 二组分的连续精馏操作 精馏段操作线方程为 提馏段 操作线方程为245 0 75 0 xy 当 q 1 时 则 02 0 25 1 xy W x D x 5 在连续精馏中 其它条件均不变时 仅加大回流 可以使塔顶产品 若此时加热蒸汽 D x 量 V 不变 产品量 D 将 若在改变 R 的同 时 保持塔顶采出量不变 必需增加蒸汽用量 那么冷却水用量将 6 压力 温度 将有利于吸收的进行 7 完成下列方程 并指出吸收糸数的单位 的单位 i ckNk 的单位 pKN G G K 8 吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是 9 饱和空气在恒压下冷却 温度由降至 其相对湿度 绝对湿湿度 H 露点 1 t 2 t 湿球温度 10 萃取操作的依据是 萃取操 作选择溶剂的主要原则是 二 简答题 36 分 1 叙述恒縻尔流假设的内容 2 板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些 如何防止 3 试推导并流吸收塔的操作线方程 并在 y x 的相图上表示出来 4 叙述双膜理论的论点 5 画出单级萃取操作相图 6 叙述湿空气的性能参数 三 计算题 44 分 1 双股进料的二元连续进料 均为泡点液相进料 进料液为 21 F F 求第三段的汽相和液相流量 已知 第一段的汽液相流量分别为 V 和 L 2 某填料吸收塔用纯轻油吸收混 V L 1 F 2 F V L 合气中的苯 进料量为 1000 标准 进料气体中含苯 5 体积百分数 其余为惰性气体 h m3 要求回收率 95 操作时轻油含量为最小用量的 1 5 倍 平衡关系为 Y 1 4X 已知体积吸收总糸 数为 轻油的平均分子量为 170 求轻油用量和完成该生 产任务所需填料层高度 hm Kmol K ya 125 3 3 有一干燥糸统如图 新鲜空气为 Ct 0 0 20 与干燥器出口温度为 干空气 水 Kg Kg H01 0 0 湿度为 Ct 0 2 50 干空气 水 Kg Kg H08 0 2 的废气汇合后进入预热器 废气 新鲜空气 0 08 0 2 干燥器中的干物料为 h Kg G1500 1 温含量为 求新鲜空气加47 0 1 W05 0 2 W 入量和预热器加入的热量 试题六答案 一 填充题 1 各组分的挥发度 部分汽化和部分冷凝 2 不能 B A 3 进料的液化分率 q 1 q 0 q 0 25 4 0 08 W x98 0 D x 5 提高 下降 增加 6 增加 下降 7 的单位是 的单位 CCkN iA k s m PPKN GA G K atmsm mol 2 8 层流或静止 9 不变 下降 下降 下降 10 组分在萃取剂中的溶解度的差异 对被萃取组分有较好的选择性 与稀释剂互 溶度愈小愈好 易 回收便宜无毒性 二 问答题 1 恒縻尔溢流 在精馏塔的精馏段内 从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量 皆相等 提馏段内 也是如些 但两段不一定相等 恒縻尔汽化流 在精馏塔的精馏段内 从每一块塔板上上升的汽 体的千縻尔流量皆相等 提馏段内也是如些 但两段不一定相等 2 液流量 塔板结构和液流长度 可采取 双溢流或多溢流降液管 结构简单的筛 板塔 3 11 XXLYYV 11 YX V L X V L Y 0 8 0 t 0 H 2 t 2 H E 1 Y 1 X Y X 2 Y 2 X 简答题 5 预热器干燥器干燥器 E F 4 相互接触的气 液两流体间存在着稳定的相界面 界面两侧各有一个很薄的有效层流膜层 吸收质是 发分子扩散的方式通过此膜层 在相界面处 气 液两相达到相平衡 在膜层以外的中心区域 由于 流体的充分湍动 吸收质的浓度是均匀的 即两相中心区的浓度梯度为 0 全部浓度变化集中在两个 有效层流膜层内 6 湿空气的性质参数有 相对湿度 湿度 焓 比容 比热 干球温度 湿球温度 露点温度 绝热饱 和温度 三 计算题 1 解 由物料衡算得 VLLFFV 21 而料液是泡点进料 则 VV 21 LLFF 2 解 0526 0 05 0 1 05 0 1 Y 00263 0 951 0526 0 1 12 YY 0 2 X33 1 4 1 0526 0 00263 0 0526 0 2 1 21 min XX YY V L h Kmol LL 1 89 4 22 1000 33 1 5 133 1 5 1 h Kg WL151471 89 170 00263 0 2 Y 02825 0 21 1 L YYV X01305 0 1 Y 00651 0 m Y Z m YK YYV mya 74 2 21 即轻油量为 所需填料层高度为 2 74m h Kg 15147 3 解 由等焓过程找到预热后混合气的状态点 干空气 水 Kg Kg H0652 0 1 Ct 0 1 5 80 由质量比找到混合气的状态点 干空气 水 Kg Kg Hm0652 0 Ctm 0 43 干燥水分量 h Kg GGW16 663 05 0 1 47 0 1 1500 1500 21 新鲜空气量 h Kg H HH W L956801 0 1 01 0 08 0 16 663 1 0 02 KwttHQ mmp 47 4243 5 80 0652 0 88 1 01 1 88 1 01 1 1 即新鲜空气量为 预热所提供的热量为 42 74Kw h Kg 9568 试题七 一 填充题 20 分 1 直接水蒸汽加热的精馏塔适用于 与间接蒸汽相比 相同要求下 所需理论塔板数将 2 平衡线表示塔的任一截面上气 液两相的 操作线表示了 3 溶液中各组分之挥发度可用它在 和与之平衡的液相 之比来表示 若 是理想溶液 则 4 对拉乌尔定律产生正偏差是由于 5 对拉乌尔定律产生负偏差是由于 6 在板式塔的设计中 为了减少雾沫夹带 我们可以适当地 塔径 以 空塔气速 也可 以适当地 板间距 7 实验室用水吸收空气中的 基本属于 控制 其气膜中的浓度梯度 液膜中的 2 0C 浓度梯度 气膜阻力 液膜阻力 8 在吸收操作时 若解吸因素 增加 而气 液进料组成不变 则溶质 的回收率将 L mV 9 组分 A B 的分配糸数之比值 能否 萃取分离 1 10 理论干燥过程是指 11 总压为 0 1Mpa 的空气温度小于时 空气中水蒸汽分压的最大值应为 C 0 100 12 单级萃取操作中 料液为 F 若溶剂用量愈大 则混合物的点愈 S 点 当达到 溶液 变为均一相 二 问答题 30 分 1 何谓理论板 为什么说一个三角形梯级代表一块理论块 2 何谓塔的漏液现象 如何防止 3 填料可分为哪几类 对填料有何要求 4 写出任意一种求温度的方法 5 叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的 三 计算题 50 分 1 用一精馏塔分离二元理想混合物 已知 进料浓度为 进料量为 3 3 0 F x h Kmol 2000 泡点进料 要求塔 顶浓度为 0 9 塔釜浓度为 0 1 以上均为縻尔分率 求塔顶 塔釜的采 出量 若 R 2 写出精馏段和提馏段的操作线方程 min R 2 用纯水吸收空气 氨混合气体中的 氨 氨的初始浓度为 0 05 縻尔浓度 要求氨的回收率不低于 95 塔低得到的氨水浓度不低于 0 05 已知操作条件下的气 液相平衡关糸为 Y 0 95X 试计算 1 逆流操作 气体流量取 且 sm Kmol 02 0 2 sm Kmol K ya 02 0 3 求所需填料层高度 2 采用部分吸收剂再循环流程 新鲜吸收剂与循环量之比为 20 气体流量不变 体积吸收总 糸数也不变 求所需填料层高度 3 在密闭的容器内 盛有温度为 总压为 101 3Kpa 湿度为的湿空气 c 0 20 干空气 水 Kg Kg 01 0 水蒸汽的饱和蒸汽压为 2 338Kpa 试求 1 该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少 2 若容器内压入温度为的干空气 使总压上升为 303 9Kpa c 0 20 该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少 试题七的答案 一 填充题 1 待分离的混合物为水溶液 且水是难挥发组分的情况 理论板数要多 2 易挥发组分在气 液两相间的浓度关糸 易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成 与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关糸 3 气相中的分压 縻尔分率 同温度下的饱和蒸汽压来表示 4 不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的 5 不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的 6 增大 减少 增大 7 液膜控制 小于 小于 8 减少 9 能 10 干燥过程为等焓过程 11 该温度下水蒸汽的饱和蒸汽压 12 接近 溶解度曲线上 二 问答题 1 理论板 离开这一块板上的气 液相组成满足平衡关糸的板 在绘三角形梯级时 正好使用了 一次平衡关系和一次操作线关系 与逐板法相比 正好跨过了一块板 可认为一个三角形梯级 代表了一块理论板 2 塔板上的液体直接从塔板上漏下的现象 增加上升蒸汽量 3 填料主要可分为实体填料和网体填料 要求要有较大的比表面积 较高的空隙率 一定的化学 稳定性和一定的机械强度 重量轻 造价低 4 利用露点温度查得 p 即可算出湿度 pP p h 622 0 5 第一 在三角形相图上作出溶解度曲线和辅助曲线 第二 根据生产任务找出原料液组成点 F 末级萃余相组成点 溶剂点 S 利用杠杆规则找到 第三 联结 F和S 的延长 n R 1 E 1 E n R 线交于这一操作点 第四 作的延长线交于点 找到后 作的延长线交 1 R 2 E 2 R 2 R 于点 以此类推 直至最终萃余相的组成小于为此 所作的联结线数目 即为所求的理 3 E n R 论级数 三 计算题 1 WDF WD 2000 h Kmol D500 WDF WxDxFx 1 09 03 0 2000WD h Kmol W1500 x x Y 21 3 3 0 x3 0 q x5 0 q y 3 1 min qq qD xy yx R6 2 R 11 R x x R R y D 25 0722 0 xy083 0 83 1 xy 即精馏塔的塔顶和塔釜采出量分别为和 两段的操作线方程为 h Kmol 500 h Kmol 1500 和 25 0722 0 xy083 0 83 1 xy 2 0526 0 1 Y0025 0 2 Y0526 0 1 X0 2 X 00263 0 1 Y0025 0 2 Y00256 0 m Y