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化工原理题库答案第一章流体流动一、名词解释（每小题2分）1、由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。2、流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。3、流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。4、流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。5、流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。6、速度梯度，即在与流动方向垂直的方向上流体速度的变化率。DUYY7、8、把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为的直管阻力。所EL折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。9、用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。10、/D相对粗糙度。11、，比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力黏度，简称黏度。SYUF12、流通截面上某一点的速度，可直接测量M/S。13、以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。14、表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。15、真空度等于大气压强减去绝对压强。二、单选择题（每小题2分）1、B2、BDCA3、A4、D5A6、C7、B8、C9、D10、B11、BG12、C13、C14、1B2B15、（1）E（2）A16、B17、B18、C19、A20、（1）C（2）C21、B22、C23、A24、A25、A26、C27、B28、A29、D30、A31、B32、A33、B三、1、E/D2、DU/DY牛顿3、动静压头之和静压头4、位置时间5、66、2；1/47、滞流边界层厚度湍流边界层厚度滞流内层主流区流速8、MT2L1MT3L29、流体具有黏性10、增大降低11、U1A11U2A22常数U1D12U2D22常数12、1M/S20PA13、大284M3/H14、15、PA10PA2100MMH2OPB1300MMH2O21RGPB3340MMH2O916、PAS或NS/M2、M2/S17、16M04M18、1/1619HFUPGZUPGZ2211HFUPGZUPGZ222112021、050822、28M/S连续性23、下降24、无黏性25、10126、相等流量之和27大029529528、增加不变29、230、绝对压强四、问答题（每小题2分）1、RE2000的流动称为层流流动，RE4000的流动称为湍流流动2、RE2000的流动称为层流流动，RE4000的流动称为湍流流动3、流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。4、对非圆形截面的通道，可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替，此直径即称为“当量直径”。5、当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长。6、三种情况中，下游截面22的流速相等7、三种情况中，下游截面22的压强不相等，其中（A）的压强最大，（C）的压强最小。这是因为（C）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低8、2013YUD9、10、时，水向低位槽流动2PZGA五、判断题（每小题1分）1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、六、计算题1、1已知V20Y200Y2，则0DVY令，解得Y005M，即管半径R005M当005/20025M，0DVY2V20Y200Y2200025200002520375M/S3分220M/S/M则W0052010N/M22分0YVD0YDV2、4分221UPUPZGZGZI、PI均按管中心线取值，因Z1Z2，U24U1得22145H020U10511M/S4分21215PG2分332210065784MVDUS2UGRI4083Y3、令高于喷嘴出口5M处水流截面为22截面12截面间P1P2D212D1，U1D12U2D22U23分4由即U11376M/S2分21ZG2211985U4、U10U2P1P2于是GZ1GZ2HFGZ1Z2HF2064分2U239M/S2分0505129866GZZ1Z22061514M2分2213598UG增高为Z1Z1151411414M2分5、2分32840496MUS层流1622分153964EDR64ER列两截面柏方82081EWZGHFF0,UPA2243516697LUJFDKG4分95708EW2分314156ESENWKW6、层流2分3058982EDUR64982分24364MS列两截面柏方2分2EPWZGHF250UF4分34987164891665439EJKG2分3654380415ESENWKW7、管子出口流速U140M/S2分2GH91400152U001352U01728M/S2分由水槽液面至收缩管处排伯努利方程30971788PP0170103PA4分P0PV，故收缩管处不会发生水汽化。2分8、阀关时ZA1810000513600ZA5M2分阀全开对AA和CC截面外侧列伯努利方程取ZC0基准面,22CCAUUGGHF4分220,0AP解出U302M/S2598115C3分320360844MVH对AA到BB截面列伯努利方程2BAPUGZHF4分2230503981518B解出PB176104N/M2（表）2分9、解阀门全闭时，由P2GH，即水槽液面距阀门中心线的高度为31M。50313198HM2分阀门开启时，以水槽液面为上游截面11，压力表处为下游截面22，管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式4分Z1H31M，Z20，P10，P2021013105PA，U10，HF/G05MH2O代入上式3解得U2324M/S2分523598U2分3236094MVDUH10、122510245106SKGTWSH1122截面列伯努利方程ZGF5分2160275438ZGM2阀前后231010UPPAPIGR即84381031361103981R2R2006826M6MM5分31122截面列伯努利方程当U08U081512M/S2LUZGHFD2438LGDU5分29814360954因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起A点压强PA增大。5分11、1122截面列伯努利方程4分21UZGHF2分2136045MSELUHFD221ELUZGD2分2509814EL2分298150482ELM12、期中3分00ISGRVAUC02IGRUC2981361856364I222030RM2分19R13、2分221010753644MUSD2分357810ER1分0253649187列两面的柏方3分2122FPPLUHD表2分22442110751598079081LUPAD14、解烟囱底端为上游截面11、顶端内侧为下游截面22，并以截面11为基准水平面。在两截面间列柏式，即22FPUPGZGZH式中Z10，Z230M，U1U24分由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1033105PA及400计算，即2分533004/847PMKGMRT以表示大气的密度，PA，1与PA，2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即P1PA，149PA因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故P2PA，2PA，1GZ22分标准状况下空气的密度为1293KG/M3，所以10133105PA、20时的密度为2分271931/0KGM于是P2PA，11298130PA，1353PA将以上各值代入柏式，解得2分,10AAFHJKG2分2FELUD其中2分14092EM烟道气的流速为2分6127/53US烟道气的流量为2分30910543621/SAKGH15、取池内水面为截面1，作为基准面；输水管出口为截面2，则有Z10,Z220M,P10,P2500103PAU10,2分2分5893604MUS3分221EFPUPZGWZGH代入数值，得WE738J/KG2分质量流量WS15/36001000417KG/S2分有效功率NE4177383080J/S308KW2分泵的轴功率2分KWPE135608316、解（1）在11，22两截面间列柏努力方程，U1U20，P1P20，WE04分2FLUGZHD由，代入上式025316RE得U3513M/S2分验证RE033513800/0073115504000假设正确，VAU89395M3/H2分（2）流量减半，流速减半，即U17565M/SRE5775符合伯拉修斯式列11，22间柏努力方程2102536RELUGZD则3分4222025316ER80316EELLUUDDLM4分17、0233206981307614750/5/4SEFFRGVCAMSVU3分（1）由A、B两点列柏努力方程2222344,005187619610BEFABFAPUPUZHZHGGLDP5分（2）86249ENW轴AB段消耗的功率4分34175096190SEFPMVUW则3分16905344EN18、主管道SMAVSU/0915/60/8/21文丘里喉部M处3分/44/3222在高位水槽上面与M处界面间的列柏努利方程得真空度）231632/0915/0/48/2MHGOGUDUZGP5分2H碱碱水H水H水151400/100021M，；，PCPR9、降低因水的导热率大于保温材料的导热率,受潮后,水占据一定的孔隙空间，使保温层材料导热率增大,保温效果降低。8、不凝气和冷凝水不凝气构成附加的气膜传热阻力，而冷凝水的积累减小换热面积。11、减少愈低12、0813、管程壳程QXTXTQ1114、膨胀节；浮头式；U型管33315、膨胀节浮头式U型管16、在两固体壁面间，平行放置多块黑度较小的遮热板。17、大于,小于大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚。18、T1T2或T2T119、光滑较浅20、套管式换热器，列管式换热器，夹套式换热器，板式换热器，螺旋板式换热器，蛇管式换热器，板翅式换热器等任选五种。21、单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量W/M千卡/小时米22、确定准数中各物性参数的温度自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾23、相等不相等曲线24、1KCAL/KG,J/KG四25、空气饱和水蒸气蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热26、1100288增加管长。如果采用增加管数的办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,降低。27、滞流底层滞流底层的传热机理是导热,流体的导热率一般比较低。28、大大于29、越大30、31、5432132、辐射33、管程34、管间35、灰体36、037、038、039、黑度40、饱和蒸气41、空气42、管内43、管间44、四、判断题（每题1分）1、（）2、（）3、（）4、（）5、（）6、（）7、（）8、（）9、（）10、（）五、问答题1、答壁温接近饱和蒸气的温度。因为，饱和蒸气的空气的，OWIWATT1OI则所以，,传热管的壁温接近饱和蒸气大的温度。IOWTTW2、因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。3、由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。4、答120TCTTAQPCWS012TWSPC即需测参数空气流量；空气进、出口温度（1、2）；饱和蒸汽压力,然后查出饱和蒸汽温度TS；C管壁温（W）5、答措施一让液膜和蒸汽同向流动，则磨擦力使液膜流动加速，厚度减薄，从而使增大；措施二若为单根管，将垂直放置改为水平放置。若为管束，则需减小垂直列上的管数，或把管子排列旋转一定的角度；措施三及时排除不凝气体。6、答如图隔板将管子分成若干组，构成多程换热器,增大流速,以提高管程。7、答需要测水的进、出口温度和，可使用温度计测量需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量,需1T2要测水的流量,可使用转子流量计测量。12TCWQP水水换热器面积LDNA0平均推动力21LTTM12TTT21TTT基于外表面的总传热系数MPMTLDNCVTAQK0120（水水五、计算题1、解设单位面积炉壁的热损失为（），加保温层前，是双层平壁的热传导QS（4分）2213/407190WBTQ加保温层后，是三层平壁的热传导（4分）232142/7064019MBTQ热损失减少的百分数（2分）821Q2、解由已知R20426/20213M，R3021304260639M（5分）每米管长的热损失（5分）WRTLQ/492106LN37LN233、解当忽略管壁及污垢热阻时40512KW/M24分397K由于,故应设法增大之值12在管程允许的压力降范围内增大空气的流量,设将空气流量提高24倍,则W/M28042408802W/M25分71512K若将增大一倍W/M3分9873110W/M3分K9873K4、解102510562RE44DU3分160PRL可采用下式计算对流给热系数NNUPRRE2380流体被加热N042分518W/M22分040263NUD2当管子根数减少时,流速变大4分SMN/152分80U）2分280/5324W5、解原内管外径内径51D0M2D新内管外径内径3M27设改用3225钢管后,内管对流给热系数15分81804DDV5分532716、解3分212MPCTSKTWK605385分21LN3021TTTK得567031LN603521TTN3分721TCT91256036014分/MHTKW7、解以下标“”表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知12210TCWTTQPCPH3分M两式相除，得（A）1210TTTKM将和比定律应用于下式，得12121212147857643TTTTTTTM4分4305LN762843T所以4317L212TT093147LN12T3分98031ET2241T或（B）9843T由式A得267581TT即（C）20384T联立式B和C解得216T215T5分7490931285624LN12TTM8、解原流动情况M2/WK1892W/M22分（1）管内对流传热系数增加一倍222040W/M2M2/WK359W/M2（3591892）/189289754分（2）管外对流传热系数增加一倍2350700W/M2M2/WK1944W/M2（19441892）/18922754分9、解（1）产生污垢前的热阻（M2）/W4分产生污垢后的热阻（M2）/W（0007177000674）/0006746484分（2）总传热系数W/（M2）2分10、解原平均温度差13501T60412T3分92635LNLN21TTM由热量衡算1221TCWTCQPCPH4分50421TPCH当油的温度降至80时,由热量衡算得18052TCCWQPCPH或解得3分12TPC502T新的平均温度差，15015135,8050301T2T869305LNM由传热速率方程可分别得原换热器592105DLKNTSCWQMPH新换热器868L6925075分5111、解由总传热速率方程式MOTSKQ式中12519103（8030）1188KW3分21TCWQPHKW25分M22分12、解换热器的传热量12TCWQPC（10000/3600）1050（420300）35105W热气体出口温度21TPH即35105（10000/3600）1050（560T2）解得4404分2T流体的平均温度差23分W23分13、1MIIITAQKWHKJCWP5837/301528051123分4LDII65309LN8MT2分/1472KMWI2TTWW/M2K1420105490529WOTWTAQW738201204810蒸汽放热Q537蒸汽用量5分HKGRW/1042614、解因为管外蒸汽冷凝的比管内空气的大得多，且管壁及污垢热阻可略去，有12121DK2分D122分MMMTLDNTLDNTKAQ212则2分TQL2注意上式中的N为列管换热器总管数。VS2078500332200/2121026M3/SUND/78502注意求VS2时必须用每管程的管数，对双管程即N/2，不能用总管数N。Q102610710051038626662104W12PTCMS12PSTCRE213104104为湍流3分UD209733002300232131040806970450W/M2K22RE80PR428594分MT2S1LNTT860L所以2分LTDQM259031425M10815、1WTCWRPCH526OC2分501945012TTPCOC74IK2/MWOC161T359021TOC8762359421TTM3分MITDLTKAQM1分698705174IMTL221693DA2112TTTKATTWCQMP1057405360945022TT3分12T升温后OC8521TTTOC93602221TWTWCQP512108215630194503分853741280I/631742KMWI2分52TWCTAKQPM19022TT根据给出数据算得TO852CTTOM1719522分WTAKQ502356301212TWCPP1650PPWCTOC4TOCOC85210T76342102T2OCTTWAKQ5104736513072245第五章蒸馏一、名词解释1、利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。2、当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。3、组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。4、混合液中两组分挥发度之比。5、是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。6、气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。7、产品流量与原料液流量之比。8、在一定的操作条件下，第N层板下降液相的组成与相邻的下一层（N1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。9、精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。10、两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。11、在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。12、是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。二、填空题1、相等2、离开的汽相与液相之间达到平衡时3、难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、降低，升高5、增加回流比，不断下降6、7、0632、0411、2468、混合液中各组分挥发度的差异由塔板或填料层所构成的若干个接触级、塔顶有液相回流、塔底有上升气流。9、YX附图1YX附图2YX附图310、11、间歇、不稳定、分离程度不高12、08213、N13T42T14、前者为非稳态，而后为稳态前者只有精馏段，没有提馏段。15、6616、，17、，18、不容易分离19、，20、079421、前者为稳态过程，后者为非稳态过程22、回流比增大，所需理论板数减少，塔设备所引起的设备费降低；但冷凝器、再沸器热负荷增大，换热器设备费及加热蒸汽、冷却水所消耗的动力费增大。当R大到一定值后，总费用（设备费和动力费之和）呈现上升趋势。23、24、冷液25、Q03826、泡点27、露点132LX321DX28、越低29、越高30、容易分离31、越高32、塔顶液相回流33、塔顶34、塔底35、少36、全回流37、最小回流比38、为零39、理论板40、相平衡41、一个梯级42、液相43、提高三、单选择题1、C2、B3、B4、A5、A6、B7、C8、D9、D10、C、A11、B12、C13、A14、B、A15、B16、A17、C18、D19、B20、C21、A22、B23、A24、C25、D26、A27、C28、A29、B30、C四、判断题1、对2、错3、对4、错五、问答题1、取较小回流比时，为达到一定的分离程度需要的理论板层数要多，使设备费高，随回流比加大，所需理论板数减少，使设备费降低，同时操作费增加；但若继续加大回流比，则会因塔径，换热器的加大，而使设备费又将上升。操作回流比应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R（112）RMIN。2、1T；2，T；3，T；4不变3、理由由F不变、D增加可知W变小；由F、Q、R不变，可知随D增大而增大，1V，FQ因而，提馏段操作线斜率将变小，提馏段理论板分离能力提高，。VVL1WX至于的变化情况需用排除法确定，过程如下R不变，则精馏段操作线斜率不变。假设不变或变大，作DXD图可知，理论板数均比原工况时的多（见附图1、2），这与理论板数固定相矛盾。所以，只能变小。X附图附图24、5、简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。6、冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。7、回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。8、不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。9、在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧急停工时采用。10、在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。11、使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。12、每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡，因此代表一层理论板。13、回流比越大，塔顶产品浓度越高。14、进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热状况以及回流比。15、Q0表示饱和气相进料，Q1表示饱和液相进料，0Q1表示气液混合进料。16、塔板的作用是提供气液接触的场所。六、计算题1、解（1）将,代入得1LDX095DX8L解之得5分0809522设离开第一块理论板的汽相组成为，1Y590791LX又即1LDVYXR0978VDRL解之得（5分）59（3）,1Q259072111FFXY（5分）MIN40725DFRYX2、解（1）如图所示。Y1D,XDF,XFLX1YWW,XW106DYX（5分）1106205584Y,LFV11WFDWXXLYV0030625D（1）（5分）96又（2）58114WWXXY且（3）030166FWDWWXXX将式2、3代入式1得589514WX解之得（舍去）094WX036WX（2）将代入式3得（5分）410/DKMOLH3、解（1）即FDWXX0294WD解之得（3分）432KMOL/H5682泡点进料，0EFX250462511EEXY（3分）MININ9062541183DEXR（3）精馏段操作线方程09650182DNNXYXR109DYX11783251X（4分）21063806012Y（4）F、R、D不变，而进料状态由饱和液体改为饱和蒸汽时，Q，故DRV1随Q而，提馏段塔板分离能力，必，又由全塔物料衡算可知，1VWVL1WX。可见不能完成分离任务。（5分）DX4、解（1）（4分）1084DYX10584064YX（4分）2138093DXR（3分）20569305184WYX2（4分）1187/FDKMOLH5、解1设原料中汽相组成为，液相组成为，则EYEX将，代入得123EFEYX045FX2解之得（5分）120453EEYX0375EX06EY223QMIN9610375DEXYRMIN16234R095DFX0459FDX（5分）1WF1WFFX22340147115RQLRDQDV050509323403WFFXXXQQ提馏段操作线方程为（5分）179WLYXXV6、解（1）由Q线方程,15203615,FQQXYYXX联立方程与得320594MINQDYR1621IN（5分）26071XRXYD（2）FDWD6094KMOL/HF21094KMOL/H（5分）（3）HKMOLQFRLV/8492106394021（5分）257XWXYW7、解（1）由FDW得10651/9XKMOLH（4分）38/WKL（2）由题可知5QQ线方程为01FXY2YX平衡线方程为1XY251XY令并化简得270X求得Q线与平衡线交点，049X8QY（5分）MIN5071249DQR（3）IN151268（3分）1051680627354NDNNXXYR（4）05126LQFV137VDR11526053893717MWMLXXYV（3分）13408、解由精馏段操作线方20967011DRYXXX，得；，得5分081R078D将提馏段操作线方程与对角线方程联立解得，即5分3YX6X6WX将两操作线方程联立解得081723YX038X因是泡点进料，线垂直，两操作线交点的横坐标即是进料浓度，Q5分08FX9、解采用最小回流比时，精馏段操作线方程为MIN11NDRYX即5分163095762034YX由相平衡方程，得5分25115XXY联立两方程，解得，0634215XY0367X92Y此点坐标（0367，0592）即为。,QY因，即，说明进料的热状况为气液混合进料。04FXQFX由线方程，Q1FYX此线与平衡线的交点即是操作线与平衡线的交点有0592036704QQ解出5分67Q10、解（1）代入数据FDWXX104901DW解此方程组，得，5分438/KMOLH562/KMOLH（2）饱和液体进料时，即，则V1312/LVL843RD精馏段操作线方程10分109670312DRYXXX第六章吸收一、选择题（每题2分）、C2、D3、BA4、CC5、BAB6、AAB7、C8、D9、A10、D11、D12、A13、BC14、A15、16、A17、A18、CCAB19、BC20、C21、D22、CA23、B24、C25、B26、BA27、ABB28、ABB29、C30、CBC31、AC32、AB33、B二、填空题（每题2分）1、CBA，在相同气相分压下，2、大于，上方3、不变，变大EBCE4、气膜100易P/PBM由于总体流动的存在使传质速率比单纯分子扩散增加的倍数。5、6、5M/S13、，14、湿度、温度、速度、与物料接触的状况。15、自由含水量XX02300070223结合水量为XH002非结合水量XXH02300202116、在物料表面和大孔隙中附着的水份。17、高18、流化床干燥器19、物料结构、含水类型、物料与空气接触方式、物料本身的温度。20、21、高四、问答题（每题3分）1、将不饱和的空气等湿冷却至饱和状态，此时的温度称为该空气的露点TD。HD0622PSPPSPSHDP0622HD由于露点是将空气等湿冷却达到饱和时的温度，因此只要知道空气的总压和湿度，即可由上式求得PS，再由水蒸汽表查出对应的温度即为该空气的露点。2、如图示3、先预热，T升高、H不变、J降低，从而提高湿空气的吸收水分能力；另外，T升高，加大传热温差，从而提高干燥速率。4、饱和空气条件下相等，即TTWTD不饱和空气条件下不等。5、对的。因为恒速阶段去除的是以机械方式附着在物料表面的水，这部分水恰好属于非结合水分。6、不对。因为降速阶段的第一阶段去除的水分为非结合水分，第二阶段去除的水分才是结合水分。7、由干燥UX图可知该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材料内部自由迁移的速率。而与外界湿空气风速、压力等因素关系不大,只有升高空气温度才能提高物本身温度从而加速内部水分向表面迁移的速率。所以说他的建议是可取的。8、大量未饱和湿空气与少量液体（水），在绝热条件下充分接触，进行热、质传递，液相（水）所达到的平衡温度称为湿球温度。温度计的感温泡用湿沙布包裹，并始终保持表面