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过程原理与设备自学考试试题答案一、 名词解释1. 层流：流体在管中流动时，若其质点终沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点之间互不混合，充满整个管子的流体如一层一层的同心圆筒在平行地流动。2. 气缚：离心泵在启动前未充满液体，则在泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力很小，此时，在吸入口处所形成的真空度不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵但不能输送液体，这种现象称为气缚。 3. 离心沉降：依靠离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动。4. 滴状冷凝：冷凝液在壁面上聚集成许多分散的液滴，沿壁面滚下互相合并成更大的液滴，露出冷凝壁面，使蒸气能在壁面上冷凝，这种方式称滴状冷凝。5. 液沫夹带：汽相穿过板上液层时，无论是喷射状态还是泡沫状态操作，都会产生数量甚多、大小不一的液滴，这些液滴中的一部分被上升气流夹带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。6. 质量流速：单位时间内流体流经管路单位截面的质量。7. 萃取：利用各组分在液体萃取剂中的溶解度不同来分离液体混合物或固体混合物。 8. 自由沉降：单个颗粒在流体中沉降，或者可利群在流体中分散得较好而颗粒在互不接触、互不碰撞的条件下沉降。9. 变温传热：若间壁的一侧或两侧流体沿传热面的不同位置温度不偶那个，即流体从进口到出库，温度有了变化，或是升高或是降低，这种情况的传热称为变温传热。10. 液泛：随着塔板汽液流量增大到一定程度，会引起降液管内充满液体而形成液泛现象。11. 稳定流动：流体在管路中流动时，在任意点上的流速、压力等有关物理量参数都不随时间而改变。12. 摩擦阻力损失：由于流体具有粘性，流动时产生内摩擦使一部分机械能转化为热能而损失掉。通常把流体机械能损失或压头损失称为摩擦阻力损失。 13. 过滤：是使含有固体颗粒的非均相物系通过布、网等多孔性材料，分离出固体颗粒的操作。14. 温度梯度：自等温面上某一点出发，沿不同方向的温度变化率不相同，而以该点等温面法线方向的温度变化率最大，称为温度梯度。15. 漏液：当汽相通过筛孔的速度较小时，液体会从整个塔板上漏下来，称为漏液现象。16. 湍流：当流体在管中流动时，若有色液体与水迅速混合，流体质点除了沿管路向前流动外，各质点的运动速度大小和方向都随时发生变化，质点间相互碰撞，相互混合。这种流动状态称为湍流。17. 扬程：单位重量流体流经泵所获得的能量。 18. 曳力：当物体以一定速度绕过静止的固体颗粒时，由于流体的粘性，会对颗粒有作用力，反之，当固体颗粒在静止的流体中移动时，流体会对颗粒有作用力，这种作用力称为曳力。19. 自然对流：由于物体内部冷、热部分的密度不同而产生的对流。20. 蒸馏：利用液体混合物中各组分的挥发度不同进行组分分离的单元操作。21. 层流底层：由于流体具有粘性，邻近管壁处的流体受管壁处流体层的约束作用，其流速不大，仍然保持一层层流流动的流体薄层，称为层流底层。22. 机械损失：泵轴与轴承之间的摩擦以及泵轴密封处的摩擦等造成的功率损失。 23. 沉降分离法：使气体或液体中的固体颗粒受到重力、离心力或惯性力作用而沉降的方法。 24. 强制对流：若冷、热两部分流体的对流是在泵、风机或搅拌等外力作用下产生的，称为强制对流。25. 液面落差：当液体从塔板进口流向出口的过程中，为了克服流体阻力，液面逐渐降低。塔板进、出口之间的清液层高度称为液面落差。26. 不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。27. 完全湍流：当Re增大到一定程度，层流底层很薄，壁面的突出点全部伸入湍流主体中，这种情况下的流动称为完全湍流。 28. 干扰沉降：当非均相物系中的颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，颗粒沉降会受到其他颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降。 29. 热辐射：物质因为本身温度的原因激发产生电磁波，向空间传播，则称为热辐射。30. 饱和状态：在密闭容器内，在一定温度下，纯组分液体的汽液两相达到平衡状态，称为饱和状态。二、填空题1. 互溶，大于2. 管路特性，泵特性3. 热传导，对流，热辐射4. 五，冷液体，低于5. 5606. 气缚7. 增加 ， 不变 ， 减小8. 大， 小9. 增加 ， 增加 ， 减少10. 不互溶 ， 截面积。11. H-qv ， P-qv ， -qv 12. 固定管板式 ， U形管式 ， 浮头式。13. 滴状冷凝 膜状冷凝。14. 升高 ， 降低。15. 灌泵 关闭。 16. 增大 ， 增大， 减少 。 17. 增加 ， 不变 ， 减小。18. 1。19. 气缚。 20. 增加 ， 减小。 21. 减小 不变 不变 增加 增加。22. 123. 24. 汽蚀 25. 底面积 ， 高度 26. 自然对流 ， 强制对流。27. 冷液体 最低 最近 最少三、单项选择题（10分，每题2分，4选1）1 23 4 5 678 9 10 111213 14 15 161718 19 20 212223 24 25 262728 29 30 四、多项选择题（每题5个答案，2个以上为正确答案）1. 23. 4. 5. 6. 78. 9. 10. 11. 1213. 14. 15. 16. 1718. 19. 20. 21. 2223. 24. 25. 26. 2728. 29. 30. 五、简答题1. 能量损失相等。因为对于1管路有 对于2管路有 2. 离心泵无自吸能力。 泵启动后，叶轮内叶片间的液体也随之旋转，在惯性离心力的作用下，液体从叶轮中心被甩向外围并获得能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳内流道逐渐扩大，使液体减速，部分动能转化为静压能。 泵入口的压力处于真空状态。3. 过滤介质的作用是使液体通过而使固体颗粒截留住。 常用的过滤介质有织物介质，堆积的粒状介质，多孔性介质4. 流体的物理性质流体对流的起因流体流动状态流体的相态变化传热面的形状、相对位置与尺寸（特征尺寸）5. 间歇精馏与连续精馏不同之处在于原料液一次加入塔釜中，因此间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段，釜液组成不断地变化，故产品组成逐渐降低，一般待釜中液体组成降到规定值后，精馏操作即被停止。6. 答：当流体在管中流动时，若其质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点之间互不混合，充满整个管子的流体如一层一层的同心圆筒在平行地流动。这种状态称为层流。当流体在管中流动时，若有色液体与水迅速混合，流体质点除了沿管路向前流动外，各质点的运动速度大小和方向都随时发生变化，质点间相互碰撞，相互混合。这种流动状态称为湍流。Re2000时，流动类型为层流；Re4000时，流动类型为湍流。7. 当叶轮入口处最低压力点处的压力降到液体在液体在该处温度的饱和蒸汽压时，液体将有部分汽化，同时还会有溶解于液体的气体解析出来，生产大量小气泡。这些小气泡随液体流到叶轮内压力高于时，小气泡会突然破裂，其中的蒸汽迅速凝结，周围的液体将以高速冲向刚消失的气泡中心，造成很高的局部冲击压力，冲击叶轮，发生噪声，引起振动。金属表面受到压力大，频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活性气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。8. 答：出口气体含尘量增加。因为气体温度增加，密度减小，而质量流量不变，则气体流速增大，含尘气体在降尘室内停留时间减少，同时气体温度增加，粘度增加，颗粒沉降速度减少，在降尘室内沉降时间增加，则相对较大颗粒也不能分离出来。所以出口气体中含尘量增加。 或者根据 ，气体温度增加，减小，增大，增大，所以增大。能够分离出来的临界颗粒直径增大，则出口气体含尘量增加。9. 答：两侧流体的对流传热系数，污垢热阻以及管壁的影响。（1） 改变流体的流动状况提高流速（2） 改变流体物性（3） 改变传热表面状况 增加传热面的粗糙程度 改变表面结构 改变传热面的形状和大小10. 答：塔板的生产能力大 操作弹性大汽相通过塔板的压力降小 塔板效率高结构简单，造价低廉11. 答：不可压缩非粘性流体为理想流体。实际流体具有粘性，即流体在管内流动过程中会使一部分机械能转化为热能，引起总机械能损失，而理想流体则没有能量损失。12. 改变阀门开度 改变泵的转数 泵的并联操作 泵的串联操作13. 答： Re 2时 2Re500 500Re2*105 所以Re越大，影响越小。14. 答：主要优点：结构紧凑，单位体积内的传热面积大平板一次传热面，翅片为二次传热面，传热系数大，传热效果好。轻巧牢固，质量轻、强度高。主要缺点：流道较小，易堵塞，清洗困难，构造复杂，内漏后很难修复。15. 答：精馏过程需要汽液两相逐板接触，汽相进行多次部分冷凝，同时液相进行多次部分汽化，使混合物中两组分在汽液两相之间进行传质和传热，以达到两组分的分离。为此，需要塔顶液相回流及塔底的汽相回流，它们为塔板上汽液两相进行部分冷凝和部分汽化提供所需的热量与冷量。16. 答：（1） 阀门关闭时 （2） 阀门打开时 17. 答：工作原理：启动前，先将泵壳内灌满被输送的液体。启动后泵轴带动叶轮旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，流速非常高。泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化为静压能。于是液体以较高的压力从压出口进入排出管，输送到所需的场所。18. 答：重力，浮力，阻力。 流体的密度，粘度，颗粒的密度，颗粒的直径19. 答：膜状冷凝：若冷凝液能润湿壁面，形成一层完整的液膜布满液面并连续向下流动。滴状冷凝：若冷凝液不能很好地润湿壁面，仅在其上凝结成小液滴，此后长大或合并成较大的液滴而脱落。滴状冷凝的热阻比膜状冷凝时的小。但很难实现持久性。20. 答：、的液相与、的汽相在第n板上接触，因汽相温度高于也想温度，汽相发生部分冷凝，把热量传递给液相，使液相发生部分汽化。难挥发组分B从汽相向液相传递，而易挥发组分A从液相向汽相传递。则上升汽相中是A组分增多，B组分减少，而下降液相中A组分减少，B组分增多。21. 不同 直管水平安装 直管垂直安装 22. 因为液体粘度增大，叶轮内液体流速降低，流量减少。 因为液体粘度增大，液体流经泵内时的流动摩擦损失增大，扬程减小。 因为液体粘度增大，叶轮前、后盖板与液体之间的摩擦而引起能量损失增大，使所需要的轴功率增大。23. ，底面积W 为原来的n 倍 ，颗粒直径为原来的1/n 。 若颗粒直径不变，气体处理量为原来的n 倍。24. （1）增大传热平均温度差；（2）增大单位体积的传热面积A/V ；（3）增大总传热系数K 。25. （1）精馏段 每层塔板上升蒸气的摩尔流量皆相等，为V ；每层塔板下降液体的摩尔流量皆相等，为 L 。 （2）提馏段每层塔板上升蒸气的摩尔流量皆相等，为V ；每层塔板下降液体的摩尔流量皆相等，为 L。成立的条件：溶液中两组分的摩尔汽化热相等。因汽液两相温度不同而传递的热量可忽略。精馏塔保温良好，其热量损失可以忽略。26. 牛顿粘性定律 当时，单位面积上所产生的内摩擦大小。27. 离心泵的特性曲线有三条，分别是，。当时，P最小。因此启动离心泵时，应关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。28. 颗粒密度、 流体密度 、颗粒直径、 颗粒形状 、壁效应 、 干扰沉降。29. 因为相变时液体吸收汽化热变为蒸气，或蒸气放出汽化热变为液体。对于同一种液体，其汽化热的值比该气体的比热容大得多，所以相变时的对流传热系数比无相变时的大。30. ，F、xF、R、D不变，则不变，不变，不变，增加，精馏段操作线远离平衡曲线，相同分离要求所需理论板数增加，现运行的精馏塔塔板数不变，则所能达到的分离程度降低，所以和都减小。六、计算题 1. 解: 在河水面1-1截面与进水塔管道出口外侧2-2截面之间列伯努利方程 (表压) 管入口 出口入水塔 2. 解：（1） （3）q线方程 因，故进料为饱和液体，q=13. 解: 在高位槽液面1-1截面与管道出口2-2截面之间列伯努利方程 以地面为基准 (表压) 4. 解：（1） 100%=100%=94.82% （2） 由汽液相平衡方程 联立上二式得 因，故进料为饱和液体，q=1 5. 解:在高位槽液面1-1截面与密闭槽液