化工原理习题

1、第一章流体流动填空题(1)边界层的形成是液体具有 的结果。答案：粘性(2)用离心泵在两个敞口容器间输液。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 。答案：不变分析：在两个液面间列柏努力方程式，因位能、静压能和动能均 不变化，所以管道总损失不变；阀门开度减小后，导致局部阻力增大, 水量减小，直管阻力减小，总阻力不变化。(3)粘性流体流体绕过固体表面的阻力为 和 之和,称局部阻力。答案：摩擦阻力；形体阻力(4)经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90mm2/s的燃料油。若保持油品作滞流流动，最大流速不能超过 。答案：1.14m/s分析：令临界雷诺数等于2000,即可求得

2、大速度。du 0.158uRe 6 2000角军 Nu 1.14m/sv 90 10(6)流体在阻力平方区流动，若其他条件不变，具压降随着管子的 相对粗糙度增加而,随着流体的密度增大而。答案：增加：增大分析：在阻力区， 只与相对粗糙度有关，且随其增大而增大。由范宁公式( 7)流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显着的 ，即使 很小， 仍然很大，不容忽视。答案：速度梯度；粘度；内摩擦应力选择题( 1)滞流与湍流的本质区别是( )A 流速不同；C.雷诺数不同；B 流通截面积不同D滞流无径向运动，湍流有径向运动；答案：D( 3)完成下面各类泵的比较：(1) 离心泵 () ；(2) 往复

3、泵 () ；(3) 旋转泵 () 。A 流量可变，压头不很高，适用于粘性大的流体；B 流量不均匀，压头根据系统需要而定，用旁路阀调节流量；C流量恒定，压头随流量变化，往复运动振动很大；D 流量较小，压头可达很高，适于输送油类及粘稠性液体；E 流量均匀，压头随流量而变，操作方便。答案： (1) E ； (2) B ； (3) D( 3) 用离心泵将贮槽内的溶液送到敞口的高位槽A 和 B 中。 已知泵 下游的三通处到A梢的管子规格为 76mm 3mm,管长20 m,管件及阀门的当量长度为5m;从三通处到B梢的管子尺寸为57mm 3mm,管长47m,管件及阀门的当量长度为4.2m。A梢液面比B梢液面

4、高1.5m。贮梢及两高位梢液面维持恒定。总管流量为22hf,0 AldAle Ua220 50.02 0.07Ua23.57uA2hf ,0 Blle Ub2-d2"47 4.20.02 -0.0512Ub210.1uB2将以上二式及已知条件代入柏努利方程式，得两个未知数，只有一个关联式是不够的。另一关联式可通过溶液的体积衡算求得。0.785 0.072uA 0.785 0.0512uB 60/3600uA 4.33 0.53uB将（a）、（b）两式联立，解得:_ _2_ _3VA 0.785 0.072 3.15 43.6m3/h分析： 这是一个典型的分支管路的问题， 必然遵循分支

5、管路的规律： 单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能量损失之 和必然相等； 主管流量等于支管流量之和。第二章 流体输送设备（ 2）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 ，流量，效率 ，轴功率 。减小 减小 下降增大（ 3）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是时的流量和扬程。效率最高（ 4）用离心泵在两敞口容器间输液，在同一管路中，若用离心泵输送p= 1200kg/m3的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量，扬程 ，泵出口压力，轴功率 。 （变大,变小,不变,不确定）不变 不变 变大 变大三、选择题（ 1）离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的 （）A. 包

6、括内能在内的总能量B. 机械能C. 压能D. 位能（即实际的升扬高度）B.2）往复泵在操作中（）A. 不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关B. 允许的安装高度与流量无关C. 流量与转速无关D. 开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关A.（ 3）某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水， 泵进口处真空计指示真空度很高， 他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因 （）A. 水温太高 B. 真空计坏了 C. 吸入管路堵塞D. 排出管路堵塞C.（ 4）往复泵的流量调节常采用（）A. 出口阀， B. 进口阀 C. 旁路阀C（ 5）用

7、离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（ ）。A. 发生了气缚现象B. 泵特性曲线变了C. 管路特性曲线变了C第六章 吸收填空题（ 1） 操作中的吸收塔，当生产任务一定，若吸收剂用量小于最小用量，则吸收效果 。答案：达不到要求分析： 所谓最小液气比及最小吸收剂用量是针对一定的分离任务而言的， 当实际液气比或吸收剂用量小于最小值时， 则吸收效果达不到给定的分离要求。（ 2） 脱吸因数 S 的表达式为 , 其几何意义是。答案：S=m/（L/G） ；平衡线斜率与操作线率之比。（ 3） 在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将平衡线，传质推

8、动力将，若吸收剂用量减至最小吸收剂用量时，设备费用将。答案：靠近；减小；无穷大（ 4） 根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在 ，增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将 。答案：相界面两侧的液膜和气膜中；增大（ 5） 压力 ，温度 ，将有利于吸收的进行。答案：增大；下降分析：由m=E/P,说明m是温度和压力的函数。一般情况下，温度下降，则E值下降，故温度下降，压力增大，导致m值下降，溶解度增大，有利吸收。（ 6） 难溶气体属 控制， 主要传质阻力集中于 侧。 答案：液膜；液膜（ 7） 双膜理论的基本假设是：（1） ；（2） ；（3） 。答案：气液界面两侧各存在一层静止的气膜和液膜；全部阻力集

9、中于该两层静止膜中， 膜中的传质是定态分子扩散； 在相界面处，两相达平衡。（ 8） 等分子反向扩散适合于描述 过程中的传质速率关系。 一组分通过另一停滞组分的扩散适合于描述 过程中的传质速率关系。答案：精馏，吸收和脱吸。（ 9） 物质在静止流体中的传递， 主要是依靠流体的无规则运动。物质在湍流的传递, 主要是依据靠流体的无规则运动。答案：分子；质点（ 10） 吸收操作时，塔内任一横截面上，溶质在气相中的实际分压总是与其接触的液相平衡分压，所以吸收操作线总是位于平衡线的 。 反之， 如果操作线位于平衡线， 则应进行脱吸过程。答案：高于；上方，下方。11) 当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少

10、吸收剂用量，操作线的斜率将， 其结果是使出塔吸收液的浓度， 而吸收推动力相应。答案：变小；变大；变小分析： 由题意知G、 y1、 y2 已经确定， 减少 L 用量意味着液气比减小，因低浓度端已固定， 故操作线斜率变小且向平衡线靠近， 使传质推动力变小。又由物料衡算：G(yi y2)L(xi X2)常数可知当X2 一定时，L减小，Xi必增大。(12)传质单元数Ndg及NOl反映。HOg及HOl则与设备的型式、设备中的操作条件有关，表示，是吸收设备性能高低的反映。答案： 分离任务的难易；完成一个传质元所需的填料层高度( 13) 生产中常见的脱吸方法有， 和。答案： 通入惰性气体；通入水蒸气；降压(

11、 14) 低浓度难溶气体的逆流吸收操作系统，若仅增加液体量，而不改变其他条件，则此塔的气相总传质单元数Nog将,气体出口浓度y2 将。答案：增大；下降选择题( 1) 对常压下操作的低浓度吸收系统 ,系统总压在较小范围增加时,享利系数E将,相平衡常数m将 溶解度系数H将.A. 增加； C. 不变；B.降低； D.不确定答案：C; B; C分析：因为低压下E仅是温度的涵数，及 m=E, H可 p EMs是总压增加E、H不变，m下降。(2)双组分气体(A、B)进行稳定分子扩散，Ja及Na分别表示在 传质方向上某截面处溶质 A的分子扩散速率与传质速率，当系统的 漂流因数大于1时，|Ja| |Jb|；

12、In a NbA.大于；B.小于；C.等于；D.不确定答案：C; A分析：因为是双组分气体，所以系统中 A和B的浓度梯度大小 相等方向相反。由费克定律可知 A和B的分子扩散速率也将大小相 等方向相反。然而因漂流因数大于1,说明产出了主体流动，结果增 大了 A的传递速率。这里按习惯 B为惰性组分。(3)下述说法中错误的是.A.溶解度系数H值很大，为易溶气体；C.享利系数E值很大，为难溶气体；B.亨利系数E值很大，为易§气体；D.平衡常数m值很大，为难溶气体；答案：B(4)下述说法中错误的是。A .液体中的扩散系数与压力成正比，与粘度成反比;B. 气体中的扩散系数与压力成反比，与温度的

13、3次方成正比；2C. 液体中的扩散系数与温度成正比，与粘度成反比；D. 发生在静止或滞流流体中的扩散属于分子扩散答案：A(5)下述说法中错误的是。A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；B.精储用板式塔，吸收用填料塔；C.精储既可以用板式塔，也可以用填料塔；D.吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。答案：B(6)低浓度难溶气体的逆流吸收过程，若其他操作条件不变，仅入 塔气量有所下降，则：液相总传质单元数 Nol将;液相总传质 单元高度Hol将；气相总传质单元数Nog将；气相总传质单元高度Hog将* ,操作线斜将. A.增加；B.减小；C.基本不变；D.不确 心答案：C; C; A; B;

14、 B分析：因液膜控制，故Hol Hl,可以为基本不受气 量的影响， 所以Hol及Nol.基本不变.由Hog=SHol, S= mG,可知当G减小进，Hog将减小.由Nog ANol , A 上，可知当G减小时，Nog将增加.mG显然，G减小使L下降.计算题(1)在一逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某组分 A,已 知操作条件下平衡关系为y 2.2x,入塔气体中A的含量为6%(体)， 吸收率为96%,取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：(1)出塔水溶液的浓度；(2)若气相总传质单元高度为0.8m ,现有一填料层高为8m的塔， 问是否能用？解：对低浓度系统，计算时可用摩尔分数代替摩尔比，用

15、混合气 体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。(1)(2) S mG m10.868L 1.2m1.2 0.96ho Hog Nog 0.8 10.81 8.65m 8m 故此塔不能用。(2)在塔径为0.5m、填料层高为4m的吸收塔内，用清水吸收空气 中的氨，常压逆流操作。混和气含氨 5% (体积百分数，下同)，吸 收因数为1,实验侧得吸收率为90%,且侧得操作条件下与含氨2% 的混合气充分接触后的水中氨的浓度为 21.42g (氨)/1000g (水)。已知水的流为30kmol/h,操作范围内：Hog G0.15,而受液体的Kya影响可忽略试问：(1)气相总体积传质系数Kya; (2)若该

16、塔操作中将气量增 力口，而维持液气比和操作条件等不变，则其平均推动力和传质单 元高度将如何变化，试定性说明其理由。解：(1)X2 0Y1 y-0.05 0.05261 y11 0.05将题给数据带入可求得平衡常数m!吁勺*)0.9X 21.42/100017，8因为 S mG 1 故L因操作线与平衡线相互平行，故两线之间的垂直距离亦即 推动力处处相等。所以(2)本题属气膜控制，由题意知Hog仅受气量影响，且填料层高度不变，由h0 HogNog及Hog 2G0.15Kya可知气量增加，Hog将增大，导致Nog下降。又因为人及m均不G变，操作线仍平行于平衡线。故由 Nog Y Y上2上1,可YmY

17、2Y2见丫2必增大，即平均推动力增大。传热计算题(1)某厂库存有一台列管式换热器，其主要尺寸为：列管规格38 3, 管长4m,管数127根，欲利用这台换热器，用水蒸气加热空气。蒸汽走壳程， 空气走管程， 空气流量为 6000标准m3/ 小时， 要求自 20加热至100以上。已知：空气侧对流传热系数为 58W/ m2 ；蒸汽侧对流传热系数为11000 w/m2 污垢热阻和管壁热阻可以忽略不计；标准状况下，空气密度为1.29kg/m3 ，操作条件下空气比热取1.01kJ/kg.蒸汽的有关参数见附表。A）当采用压力为2kg/cm2（绝对）的加热蒸汽时，试核算此台换热器是否能满足要求。B） 如果用压力为 3kgf /cm2 （绝对）的加热蒸汽，利用此台换热器，可以将空气自20加热至多少度？蒸汽消耗量为多少kg / h 。附表：饱和水蒸气表汽化绝对压力 kgf /cm2温度热 kJ /kg1.099.12260.452.0119.62206.443.0132.92169.18解：(1)蒸汽压力为 2kgf/cm2 (T=11