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由沉降时 匀速沉降的条件是 粒子所受合力的 代数和为零 滞流沉降时 其阻力系数 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 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 1m 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 1 4 倍 5 求取对流传热系数常采用 因次 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 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 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 8 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况 1 若 pe p 或 C Ce 则属于解吸过程 2 若 p pe 或 Ce C 则属于吸收过程 9 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 平衡关系 物料衡算 传质速率 10 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 自由水分首先除 去的水分为 非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分 11 当 20 的水 998 2kg m3 1 005 厘泊 在内径为 100mm 的光滑管内 流动时 若流速为 1 0m s 时 其雷诺准数 Re 为 9 93 105 直管摩擦阻力系数 为 0 0178 12 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13 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 2 2 e f l u h dg 2 2 f u h g 14 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作 15 进行换热的两流体 若 1 2时 要提高 K 值 应设法提高 2 当 1 2时 要提高 K 值 应使 1 2 同时提高 16 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 当管内水的流速为 0 5m s 时 计算得到管壁对水的传热系 0 80 4 0 023RePr d 数 2 61 kw m2 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 3 81 kw m2 K 17 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 18 吸收剂用量增加 操作线斜率增大 吸收推动力增大 增大 减小 不变 19 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 20 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 21 圆筒壁总传热系数 K 与间壁两侧对流传热系数 1 2 以及间壁导热系数 的关系为 1 K1 1 a1 d1 2 lnd2 d1 d1 a2d2 当间壁管规格为 108 4mm 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 1 和 1200 w m 2K 1 时 总传热系数 K11 946 w m 2 K 1 22 对于间壁式换热器 m1Cp1 T1 T2 m2Cp2 t2 t1 K A tm 等式成立 的条件是 稳定传热 无热变化 无相变化 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 形压差计的灵敏度较高 选择指示液时 应使指示液和被测流体的密 度差 指 的值 B A 偏大 B 偏小 C 越大越好 3 若将 20 硫酸用 48 3 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 时 硫酸的密度为 1831 kg m3粘度为 25 4cP A 0 135m s B 1 5m s C 0 15m s D 1 35m s 4 层流与湍流的本质区别是 D 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 R R B R R R C R 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 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 15 空气的饱和湿度 H 是湿空气的如下参数的函数 A A 总压及干球温度 B 总压及湿球温度 C 总压及露点 D 湿球温度及焓 16 圆管的摩擦系数 64Re 公式的适用范围是 B A 过渡流 B 层流 C 湍流 17 一般情况下 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 对接近常压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 将 C 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 空气的焓增大 而 B A H 都升高 B H 不变 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 一 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 60 3 5mm 钢管 管内流速为 2m s 吸入管路的能量损失为 19 6J kg 压 出管路的压头损失为 4mH2O 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 解 设定储槽液面为 1 1 且为基准面 高位槽液面为 2 2 列柏式 4 分 1 2 22 1122 12 22 f pupu zHzH gggg 4 分 1 2 2 19 6 41 999 4 5 999mH O 9 807 fff HHH 压 吸 100101325 1025 999 760980 9 807 H H 12 612 mH2O 4 分 223 3 1415 0 05320 00441m s 44 v qd u 4 分980 9 807 12 612 0 00441534 55W ev PgHq 三 某厂准备选用规格为 25 2 5mm 长 3m 的管子组成的列管式换热器来 将 25 的液体加热到 40 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 660 w m2 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 2 分 2221 36 1 1 1000 2 94025478 5kw 3600 mp Qq ctt Q热 Q2 Q损 478 5 21 499 5kw 2分 11m Qq rQ 热 2 分 1 1 499 5 0 2317kg s 834 12kg h 2155 m Q q r 137 137 25 40 t1 137 25 112 t2 137 40 97 t1 t2 2 tm 112 97 2 104 5 2分 4 分 2 0 0 478 5 6 938m 104 5 0 66 m Q A t K 0 0 6 938 29 4 3 1415 0 025 3 A n d L 取 30 条 四 接触法硫酸生产中用氧化后的高温 SO3混合气预热原料气 SO2及空气混合 物 已知 列管换热器的传热面积为 90m2 原料气入口温度t1 300 出口 温度 t2 430 SO3混合气入口温度T1 560 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 SO3混合气的出口温度T2 2 传热系数K W m2 1 10000 1 05 560 T2 10000 1 05 430 300 1 06 得 T2 422 2 5 分 2 Q 10000 1 05 560 422 2 1 447 106kJ h 5 分 tm 560 430 422 2 300 Ln 560 430 422 2 300 126 5 分 Q KAtm K 1 447 106 1000 90 126 3600 35 4w m2 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 A 入塔气体中 A 的摩尔分率为 0 03 要求吸收率为 95 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 N 解 据题意 y1 0 03 x1 0 03 由 y mx 所以 m 1 1 分 1 分 12 1 min 0 95 yyL m y G m 由 1 分 1 1 25 0 8 mLm S L Gs G 1 分 min 1 25 1 316 0 95 LL GG 由物料衡算 2 分 12 12 yyL Gxx 1 分 21 10 03 1 0 950 0015yy 1 分 1212 1 0 030 0015 0 0228 1 25 yyyy x LL GG 4 分 1 2 1 ln17 843 1 OG y NSS Sy 六 在某一直径为 0 5m 的填料塔中 在 20 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 NH3 1 5mol 的混合气 480m3 操作态 要求 NH3的回收率为 95 已知 20 的平衡关系为 y 0 75x x y 均为摩尔分率 出塔溶液中 NH3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 KYa 为 0 09kmol m3 s 计算所需填料层高度 m 1 3 分 1 11 0 015 0 80 80 80 016 0 75 y xx m 2 由物料衡算 2 分 1212 1 1 L0 75 0 95 0 891 0 8 G0 80 8 yyyym y x m kmol h 480273 20 22 4293 G kmol h 320 kg h 2 分L 0 891G 17 82 3 3 分 OG 2 20 3600 H0 3145 0 09 0 785 0 5 Ya G m K 0 891 1 188 0 75 L G A m 1 0 842 A 1 2 11 20 10 05 y y 3 分 1 2 111 ln18 78 1 1 OG y N AyA A 3 分0 3145 8 782 76 OGOG ZHNm 7 用清水吸收氨 空气混合气中的氨 混合气进塔时氨的浓度 y1 0 01 摩 尔分率 吸收率 90 气 液平衡关系 y 0 9x 试求 1 溶液最大出口浓度 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 气相总传质单元高度为 0 5m 时 填料层高为几米 解 y1 0 01 90 y2 y1 1 0 01 1 0