化工原理试卷及答案

化工原理试卷及答案化工原理试卷及答案 1 填空题 每空填空题 每空 1 分 共分 共 20 分 分 1 某容器内的绝对压强为 200 kPa 当地大气压为 101 3 kPa 则表压为 2 在重力沉降操作中 影响沉降速度的因素主要有 和 3 热量传递的基本方式有 和 4 吸收因子 A 可表示为 它是 与 的比值 5 空气的干球温度为 t 湿球温度为 tw 露点温度为 td 当空气的相对湿度等于 1 时 则 t tw和 td的大小关系为 6 吸收操作一般用于分离 混合物 其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的 目的 精馏操作则一般用于分离 混合物 其原理是利用原料中各组分的 差异 来达到分离的目的 7 恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段 8 全回流 R 时 精馏段操作线的斜率为 提馏段操作线的斜率为 对相同的 xD和 xW 部分回流比全回流所需的理论板数 一 一 选择题 每小题选择题 每小题 2 分 共分 共 20 分 分 1 不可压缩流体在圆管内作稳定流动 流动速度与管径的关系是 A 2 12 21 ud ud B 2 11 22 ud ud C 11 22 ud ud D 12 21 ud ud 2 离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 A 效率一定B 功率一定 C 转速一定D 管路 l le 一定 3 对一台正在工作的列管式换热器 已知 1 11600 W m 2 K 1 2 116 W m 2 K 1 要 提高总传热系数 K 最简单有效的途径是 A 设法增大 1B 设法增大 2 C 同时增大 1和 2D 不确定 4 在降尘室内 要使微粒从气流中除去的条件是 A 停留时间 沉降时间B 停留时间 沉降时间 C 停留时间 沉降时间D 停留时间 沉降时间 5 在讨论旋风分离器的分离性能时 临界粒径这一术语是指 A 旋风分离器效率最高时旋风分离器的直径 B 旋风分离器允许的最小直径 C 旋风分离器能够全部分离出来的最小粒径 D 能保持层流流型最大的颗粒直径 6 若亨利系数 E 值很大 依据双膜理论 则可判断过程的吸收速率控制由 A 气膜B 液膜 C 双膜D 液相主体 7 沿着精馏塔的提馏段往下 蒸气中易挥发组分 A 越来越少B 越来越多 C 基本不变 D 先增多 后变少 8 对逆流操作的吸收塔 其它条件不变 当吸收剂用量趋于最小用量时则 A 吸收推动力最大B 吸收率最高 C 出塔的气体浓度最低 D 吸收液浓度趋于最高 9 固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为 A 平衡含水量 B 自由含水 量 C 临界含水量D 饱和含水量 10 对于有一定精馏塔数的精馏塔 当 q xF等保持一定 而回流比 R 增大时 则定有 A xD增大 xw减小B xD不变 xw增加 C xD减小 xw增加 D xD减小 xw不变 三 判断题 每小题三 判断题 每小题 1 分 共分 共 10 分 分 1 化学工程中的传递过程包括动量传递 热量传递和质量传递 2 离心泵的压头又称扬程 指离心泵对单位质量的液体所能提供的有效能量 3 流体在管路中流动时阻力可分为局部阻力和直管阻力两类 4 液体和气体的粘度均随温度升高而增大 5 溶液被加热到产生第一个气泡时的温度 称为泡点温度 6 升高温度或降低总压均有利于吸收操作的进行 3 流体在管路中流动时阻力可分为局部阻力和直管阻力两类 4 液体和气体的粘度均随温度升高而增大 5 溶液被加热到产生第一个气泡时的温度 称为泡点温度 6 升高温度或降低总压均有利于吸收操作的进行 7 一般来说 离心沉降设备的分离效果比重力沉降设备的分离效果好 8 填料塔中填料的有效比表面积越大 传质单元高度越小 9 两流体间壁传热时 以管外或管内表面积计 传热速率相等 10 转子流量计是恒压强变截面的流量计 四 简答题 每小题四 简答题 每小题 5 分 共分 共 20 分 分 1 怎样强化传热过程 哪种强化途径是最主要的 2 什么是离心泵的气蚀现象 简述气蚀现象引起的不良后果 3 简述流体在直管内流动时的流动类型及其判断依据 4 何谓两相间传质的双膜理论 其基本论点是什么 1 有一用水吸收混合气中氨的常压逆流吸收塔 如图所示 水由水池用离心泵送至塔顶经 喷头喷出 泵入口管为 108 mm 4 mm 的无缝钢管 管中流量为 40 m3 h 出口管为 89 mm 3 5 mm 无缝钢管 池内水深为 2 m 池底至塔顶喷头入口处的垂直距离为 20 m 管路的总阻力损失为 40 J kg 喷头入口处的压强为 120 kPa 表压 试计算 1 此 过程离心泵提供的有效功 W 2 设泵的效率为 65 试求泵所需的功率 本题条件下 水的密度为 1000kg m3 重力加速度 g 9 81m s2 题 1 附图 2 在一套管式换热器中 流量为 2500 kg h 平均比热容为 2 0 kJ kg 的热流体在内管中 从 90 冷却至 50 环隙中冷水从 20 被加热至 40 冷 热流体逆流流动 已知冷 却水的平均比热容为 4 17 kJ kg 传热系数 K 值为 200 w m2 试求 1 冷 却水用量 kg h 2 所需的传热面积 忽略换热过程中的热损失 3 有苯和甲苯混合物 含苯 0 4 流量 1000 kmol h 在一常压精馏塔内进行分离 要求塔 顶馏出液中含苯 0 9 以上均为摩尔分率 苯的回收率不低于 90 泡点进料 泡点回流 取回流比为最小回流比的 1 5 倍 已知相对挥发度 2 5 试计算 1 塔顶产品量 D 塔底残液量 W 及组成 xW 2 回流比 R 及精馏段操作线方程 一 填空题 每空 1 分 共 20 分 1 98 7 kPa 2 颗粒直径 dp 颗粒密度 p 流体密度 3 热 对流 热 传导 热 辐射 4 L mG 操作线斜率 平衡线斜率 5 t tw td 6 气体 溶解度 液体 挥发度 沸点 7 恒速干燥 降速干燥 8 1 1 多 二 选择题 每小题 2 分 共 20 分 1 5 ACBAC 6 10 BADCA 三 判断题 每小题 1 分 共 10 分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 四 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 根据传热总速率方程 Q KA tm 可知 强化传热的方式有三种 1 增加传热面积 A 2 增加总传热系数 K 3 增加对数平均温度差 其中 增加 K 的方法是最为主要的一种方式 5 分 2 当叶轮入口入的最低压强降到液体在该处温度下的饱和蒸气压时 泵内液体汽化 汽泡 形成和破裂的过程中使叶轮材料受到损坏的现象成为汽蚀现象 2 分 汽蚀现象危害 1 造成很高的局部压力 发生噪声 引起泵的振动 2 同时还造成金属表面严重的电化学腐蚀 3 严重时 造成泵泵的流量 扬程和效率都会下降 不能正常工作 3 分 根据雷诺数 分 Re ud 可将流体在直管内的流动分为三种方式 1 当雷诺数层流 Re2000 2 当雷诺数流动类型不稳定 可能层流 也可能湍流 2000Re4000 3 当雷诺数流动湍流 Re4000 3 分 4 双膜理论基于双膜模型 它把复杂的对流传质过程描述为溶质以分子扩散形式通过两个 串联的有效膜 2 分 双膜理论的三个基本观点 1 相互接触的气液两相存在一个稳定的相界面 界面两侧分别存在着稳定的气膜和液 膜 膜内流体流动状态为层流 溶质 A 以分子扩散方式通过气膜和液膜 由气相主体 传递到液相主体 2 在相界面处 气液两相达到相平衡 界面处无扩散阻力 3 在气膜和液膜以外的气液主体中 由于流体的充分湍动 溶质 A 的浓度均匀 即认 为主体中没有浓度梯度 换句话说 浓度梯度全部集中在两个膜层内 3 分 五 计算题 每小题 10 分 共 30 分 1 解 以水池为 1 1 截面 塔顶喷头入口处为 2 2 截面 在 1 1 截面和 2 2 截面间列柏努 利方程 22 1122 12f1 2 upup Z g W Z g h 22 2 分 以 1 1 截面为基准面 由己知可得 00 18 120 表压 表压 11 22 Z p kPa Z m p kPa 由于水池液面比管路的截面大得多 因此0 1 u 塔顶喷头入口的流速 22 2 40 3600 2 11 0 082 4 4 vs q u m s d 代入上式可得 2 1100 76 5838 81 WgJ Kg 5 分 由可得 ev pq W pp 3 分 40 3600 338 81 1000 57915 79 0 65 ev pq W pWKW 2 解 1 KJ S KW 1112 55 56 mp Qq cTT 己知冷热流体换热过程中无热损失 3 分 11122221mpmp Qq cTTq ctt 己知冷热流体换热过程中无热损失 3 分 11122221mpmp Qq cTTq ctt 1112 2 221 2500 3600 2 09050 0 67 4 17 4020 mp m p q cTT qkg s ctt 2 分 12 1 2 9040 5020 39 15 50 lnln 30 m tt t t t 2 分 1112mpm Qq cTTKA t 3 2 55 56 10 7 10 200 39 15 m Q Am K t 另解 由于 故有 1 2 90405 2 40203 t t 12 9040 5020 40 22 m tt t 2 分 所以 3 分 3 2 55 56 10 6 95 200 40 m Q Am K t 3 解 1 kmol h600kmol h400 90 4 01000 9 0 WD D 1000 0 4400 0 9 1000 0 4400 0 9