《化工单元过程与操作》完整章节习题

PAGEPAGE1绪论、第一章练习题一、不定项选择题：1.以下物理量单位表示不正确的是（）A.压力kPaB.密度g/cm3C.黏度PaD.体积流速m/s2.流速和流量的关系是（）A.Vs=AuB.Vs=A/uC.Ws=ρuD.Ws=ρuA3.离心泵的性能参数有（）A.流量VB.扬程HC.效率ηD.轴功率NE.转速n4.离心泵的能量损失有哪几种形式（）A.容积损失B.水力损失C.摩擦损失D.机械损失二、填空题：1.Re的表达式为_________________，当流体在圆管内流动，Re≤2000时为______流；Re≥4000时为______流；2000＜Re＜4000时为______流。2.化工单元操作中的“三传”指的是__________传递、__________传递和__________传递。3.1atm=_________mmHg=_________mH2O=__________Pa=__________kPa=________MPa4.某设备上压力表读数为77kPa，该地区大气压强为760mmHg，其绝对压强为______Pa；若改为真空表读数为77kPa，此时绝对压强为______Pa。5.伯努利方程中的项称为______压头，项称为______压头，z项称为______压头，静压头与位压头之和称为______压头。6.单元操作学统一的研究方法是_________________和_________________。7.SI制，长度单位是______，质量单位是______，时间单位是______，温度单位是______，物质的量单位是______。8.常见的流速u单位是_________，质量流速G单位是_________，体积流量Vs单位是_________，质量流量Ws单位是_________。9._________是形成流体流动阻力的场所，决定了流动阻力的大小，源于其造成的阻力称为_________________或_________________。10.动量传递的总阻力形式为_________，可见该总阻力与传递面积成______比，面积越大，总阻力越______。11.由摩擦因数图可知：（1）层流区，λ与Re及的关系为____________________________________________________________________________；（2）湍流区，λ与Re及的关系为__________________________________________________________________________________________________________________________；（3）完全湍流区，λ与Re及的关系为_____________________________________________________________________________________________________________________。12.符合牛顿黏性定律的流体称为__________流体，不符合的称为__________流体。非牛顿流体分为__________流体和__________流体。而黏性流体中，黏性与时间无关的有_______________________________________________，与时间有关的有______________________________________________________________。例如：干酪、巧克力为__________流体，蛋黄酱、动物血、果酱为__________流体，，浓淀粉溶液、蜂蜜为__________流体。13.单级离心泵由动部件_________________和静部件_________________两大部分组成。其中叶轮有______________________________________三种结构。14.两台相同的泵，可以串联或并联操作，称为________操作。串联时，每台泵的压头相加后等于泵组的__________。但是串联泵组中的每台泵如果单独连在管路中，单联泵的流量______（以下填＜、＞、＝、≠）串联泵组的流量或串联泵组中每台泵的流量；并联时，泵组的流量______每台泵流量之和，泵组的压头______泵组中每台泵的压头。并联泵组中的每台泵单独连在管路中，单联泵的压头______并联泵组的压头。15.泵业标准规定实际汽蚀余量要比hn大_________m以上。16.气体输送机械包括__________________________________________________________。其中通风机分为__________和__________通风机，按压力分为______________________。风压分为__________、__________和__________。三、简答题：1.单元操作的特点2.食品物料及加工过程的特点3.物理量准数化的优点是4.使用离心泵的注意事项5.常用获取真空的方法四、名词解释1.气蚀现象2.气缚现象3.边界层分离五、计算题1.如图所示，泵的吸入管内径为95mm，排出管内径为62mm，两测压表盘中心间垂直距离因安装误差为0.01m，泵的转速为2900r/min，用20℃的水测定，测出流量为6L/s，泵出口处压力表读数为0.15MPa，泵入口处压力表读数为-0.031MPa，功率表测得电动机所消耗的功率为1.5kW，泵由电动机直接带动，电动机的效率为95%。试求该泵在输送条件下的压头、轴功率和效率。2.某烟道气的组成为CO213%、H2O11%、N276%，温度为400℃，压强为100kPa，以上百分数若分别为体积和质量分数，求混合气体的密度。3.以Ф60mm×3.5mm的水煤气钢管满流输送15℃的清水，设流速2.0m/s，求水的质量流量、质量流速和体积流量。4.用泵将贮池中常温下的水送至位于楼顶的水槽中，贮液池水面维持恒定，各部分的相对位置如图所示。已知输水管的直径为Φ57×3.5mm，排出管出口处的压强为常压，送水量为15.5m3/h，水流经全部管道（不包括管出口）的能量损失为50J/kg，试求泵的功率（效率η取0.65）。

第二章练习题计算题1.用光滑小球在黏性流体中自由沉降可测定该液体的黏度。测试时用玻璃筒盛满待测液体，将直径为6mm的钢球在其中自由沉降，下落距离为200mm，记录钢球的沉降时间。现用此法测试一种密度为1300kg/m3的糖浆，记录的沉降时间为7.32s，钢球的相对密度为7.9，试求此糖浆的黏度。2.一台过滤机在恒压下进行过滤操作，过滤进行到30min时，共获得滤液4.50m3，过滤介质的阻力可以忽略不计，试问当过滤进行到1h可获得多少滤液，此时的过滤速率为多少m3/s？填空过滤机洗涤过程中，表示洗涤速率，表示过滤终了速率，则二者的关系是_______________________________。乳浊液分为两类：例如牛奶，油为_________相（填“分散”或“连续”），称为_______________乳化液；而奶油中，油为_________相，称为_______________乳化液。在外力场作用下，利用________________________________________，使两相发生相对运动而实现化合物分离的操作称为沉降分离。根据外力场不同可分为_________沉降和_________沉降。颗粒充填时设备受到振动，则空隙率ε_________（填“大”、“小”）；采用湿法充填，则空隙率ε_________；大小不一的颗粒床层空隙率ε_________；器壁处空隙率ε_________。过滤的原料液通常称为_________或_________，过滤用的多孔性材料，称为_________，留在其上面的固体颗粒，称为_________或_________，通过滤饼和介质上的清液，称为_________。根据过滤推动力的不同将过滤分为_________、_________、_________、_________等。滤饼洗涤有两种方式，一种为_______________，特点是_____________________________________________________________________________________________________；另一种为_______________，特点是______________________________________________________________________________________________________________________。7.完全疏水的石蜡HLB=______，完全亲水的聚乙二醇HLB=______。食品行业用于油包水型油溶性乳化剂的HLB值多为_________；用于水包油型水溶性乳化剂的HLB值多为_________。三、判断1．球形度越大，Фn值越小，且Фn值总小于1。（）2.各向同性床层的一个重要特点是床层横截面上可供流体通过的自由截面与床层截面之比在数值上等于空隙率ε。（）3.一般乱堆床的空隙率在0.47~0.70。（）4.qe称为介质常数，反映了过滤介质的阻力。（）5.乳化剂是除了油相和水相之外的第三种物质，能使分散相分散并能使乳化液稳定。（）6.一般HLB值在1-20之间，HLB=10是亲水、亲油的分界线。（）四、简答提高流化质量的措施有哪些？乳化液稳定性的主要因素有哪些？乳化分散的方法有哪几种？气力输送的优点是？5.搅拌器强化湍动的措施有哪些？

第三章练习题一、名词解释1.导热系数2.间壁传热3.黑体4.白体（镜体）5.灰体二、填空1.λ金属、λ非金属、λ气体、λ液体的关系是____________________________________________。绝大多数纯金属的导热系数随温度的升高而__________，随纯度的提高而__________；而非金属的λ值随温度的升高而__________，随密度的增加而__________。2.对液体的导热系数而言，λ金属液体________λ一般液体（填“＜、＞”），多数金属液体的λ值随温度的升高而__________，而非金属液体的λ值随温度的升高而__________，其中水的λ值__________（填“最大”、“最小”）。3.气体的导热系数随温度的升高而__________，随压力的升高而__________。4.饱和蒸汽在冷却壁面的冷凝过程，根据冷凝液与壁面的接触状况分为_________________和_________________两种。冷凝过程中，冷凝液能润湿壁面，在壁面上形成连续的冷凝液膜，则称为_________________；反之，则在壁面上形成液滴，随机沿壁面流下，称为_________________。二者中对流传热系数大的是_________________。5.热传导的必要条件是____________________________________________。6.导热系数的单位是_________________，对流传热系数的单位是_________________。7.描述导热过程的定律是_________________，描述对流传热过程的定律是_________________，描述热辐射过程的三个定律是_________________、_________________、_________________。8.工业中的液体沸腾分为_________________和_________________两种。9.间壁式换热器按传热壁面特点可分为__________、__________和__________三种。三、不定项选择1.黑体的含义是（）A.A=1B.R=1C.D=1D.A+R+D=12.灰体的含义是（）A.R=1B.R+D=1C.A+R=1D.A+D=13.传热的方式有（）A.传导B.对流C.沸腾D.辐射四、简答1.简述对流传热系数的影响因素。2.间壁传热的三个步骤。3.管壳式换热器的设计和选用步骤。4.传热过程的强化措施。5.提高传热平均温差的措施有哪些？6.减小热阻的方法有哪些？五、计算题1.有一平壁的厚度为200mm，平壁的内侧温度t1为600℃，外侧温度t2为200℃，导热系数为λ=1+0.001tW/(m·℃)。试求传过平壁的热通量和平壁内的温度分布。导热系数按常数计算。2.食品生产厂家为了对加热蒸汽管进行保温，在外径150mm的蒸汽管外包厚度为100mm的保温层，保温材料用公式λ=0.103+0.000198t，蒸汽管外t=180℃，保温层外温度为40℃，求每米管长的热损失。3.现用一列管式换热器加热某种油料，油在管外流动，进口温度为100℃，出口温度为160℃；加热剂在管内流动，进口温度为250℃，出口温度为180℃，试分别计算并流与逆流时的平均温度差。4.热空气在冷却管外流过，对流传热系数为90W/(m2·K)，冷却水在管内流过，对流传热系数为1000W/(m2·K)，冷却管外径16mm，管壁厚1.5mm，管材的导热系数为40W/(m·K)，试求：①传热系数K；②管外给热系数α0增加1倍，传热系数K；③管内给热系数αi增加1倍，传热系数K；④改善换热过程K的有效途径。

第四、五章练习题一、不定项选择题： 1.以下为气膜控制的是（）A.水吸收NH3B.水吸收HClC.水吸收O2D.水吸收CO22.晶体的最小基本单元是（）A.晶胞B.晶格C.晶核D.晶种3.散装填料根据结构特点不同，可分为（）A.拉西环B.鲍尔环C.阶梯环D.矩鞍形E.弧鞍形4.填料所用的材质有（）A.陶瓷B.塑料C.石墨D.玻璃E.金属二、填空题：1.热杀菌是以_______________________________________为主要目标的热加工，可分为_________________和_________________。2.结晶的必要条件是_______________________________；结晶的方法有_______________、_______________和_________________。3.气体扩散系数的范围在_________________，随温度的升高而____________，随压力的升高而____________。液体扩散系数比气体____________，与____________成正比，与____________成反比。4.描述吸收操作中的两相平衡关系称为_________________，其三种形式分别为___________________，___________________，___________________。5.KG≈kG时，传质阻力几乎集中于______相，这种情况称为______膜控制过程；若KL≈kL时，传质阻力几乎集中于______相，这种情况称为______膜控制过程。6.描述动量通量的定律是___________________，描述热量通量的定律是___________________，描述质量通量的定律是___________________。7.按塔板形式区分，典型的板式塔主要有____________、____________、____________。8.填料层高度的计算方法分为___________________和___________________。三、简答题：1.蒸发的目的？2.蒸发器选型的要求。3.冷冻浓缩的优点是？4.常见的属于传质过程的单元操作有哪些？5.简述双膜理论的要点。6.简述三传的类似律。7.板式塔设计的程序是？8.液体分布器设计的基本要求。四、名词解释1.吸收操作2.扩散系数3.蒸发4.单效蒸发5.等摩尔扩散6.单向扩散五、计算题1.用标准蒸发器对苹果汁进行浓缩，在稳定状态下，稀果汁以1.0kg/s的流量进料，稀果汁的浓度为11%总固形物，浓缩果汁的浓度为75%总固形物，稀果汁比热容为3.9kJ/(kg·℃)，生蒸汽的压强为300kPa，进料温度为20℃，产品在蒸发器内的沸点为59.7℃，假定总传热系数为850W/(m2·K)。假如忽略沸点升高，蒸发器的热损失按照加热蒸汽提供热量的3%计算，蒸汽在饱和状态下冷凝，冷凝液也在饱和温度下被排出，计算浓缩产品的质量流量、蒸汽用量、蒸发器的换热面积。2.酒精水溶液中含酒精20%（体积分数），酒精和水混合总体积近似按相加计算，纯酒精的密度为790kg/m3，水的密度1000kg/m3，试分别用质量分数、摩尔分数、质量比和摩尔比表示溶液的组成。若将此溶液全部汽化成101.3kPa下的混合气体，求酒精的分压，用摩尔分率和摩尔比表示气体的组成。

第六章练习题一、不定项选择题： 1.工业上最常用的间歇蒸馏是（）A.闪蒸B.简单蒸馏C.萃取精馏D.精馏2.以下是理想物系的是（）A.苯-甲苯B.甲醇-水C.甲醇-乙醇D.氢氧化钠水溶液二、填空题：1.按操作是否连续，蒸馏可分为_______________和_________________；按蒸馏原理，分为_______________、_________________、_______________、_________________和_________________；按操作压强，分为_______________、_________________、_______________；按混合物中组分的数目，分为_______________和_________________。2.分子蒸馏与一般真空蒸馏的区别是____________________。3.理想溶液气液相平衡符合____________定律。4.回流比增大，设备费用的变化情况是____________________，操作费用的变化情况是____________________。总费用的最低点所对应的回流比即为____________________。5.恒沸点的特点是_________________________________________________。6.工业上最常用的简单蒸馏是_____________过程，平衡蒸馏是_____________过程（填“间歇、连续”）。7.原料液进入的板层称为_____________，该板以上的塔段称为_____________，以下称为_____________。8.回流比是_____________和_____________的比值，用字母_____________表示。三、简答题：1.恒摩尔流假设所需要满足的条件是？2.最适宜的回流比是如何选择的？请简述之。四、名词解释1.简单蒸馏2.闪蒸（平衡蒸馏）3.回流比五、计算题1.已知A与B的饱和蒸气压与温度的关系可按下列安托因方程算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。问：①总压为70mmHg（绝压）时，A与B的沸点各为多少？②在上述总压和68℃时，该物系可视为理想物系，此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分数？2.某二元物系，原料液浓度xF=0.35，连续精馏分离得塔顶产品浓度xD=0.92。已知塔顶产品中易挥发组分回收率η=0.9，求塔底产品浓度xW。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分数。

第七章练习题一、简答：吸收的目的。2.何为吸收操作？3.选择吸收剂的原则（可做多选）。二、填空：按照被吸收的组分数，吸收可分为________________和________________；按照吸收质与溶剂之间是否发生化学反应，分为________________和________________；按照吸收过程中溶液的温度是否发生明显变化，分为________________和________________；按照气体的浓度高低，分为________________和________________。三、计算：含有25%（体积分数）CO2的某种混合气体与水接触，系统的温度为20℃，总压为101.3kPa。试求液相中CO2的平衡浓度CA*为多少？若系统温度30℃，该平衡浓度又为多少？已知20℃、30℃时亨利系数分别为1.46×10某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气-A混合气中的A。总压为1大气压。已知塔底气相中含A2.5%（摩尔分数），水中含A的浓度为2×10-5（摩尔分数）。试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。已知5℃时E=3.19×104kPa，30℃时E=6.17×104kPa。3.用清水逆流吸收混合气中有害组分A，已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进料混合气组成为0.04（摩尔分数，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下的平衡关系为y*=2.5x，试求：①L/G为（L/G）min的倍数；②所需塔高H；③若气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.0033，求此时塔高应增加多少？附：计算题第3题答案①∵两式相比得：②∵∴③L、G、x2、y1均不变，此时由物料衡算式7-2，得，即解得：，此时

第八、九章一、简答：1.萃取过程。2.简述离子交换过程的机理。其中最慢的步骤是什么？3.提高干燥系统热效率的措施有哪些？4.浸取操作计算一般需确定哪些条件？二、选择1.选择性系数β的取值范围是（）A.β=1B.β＜1C.β＞1D.无法确定2.物料与在一定条件下不能用干燥方法除去的水分称为（）A.平衡水分B.自由水分C.结合水分D.非结合水分3.高分子合成膜主要有（）A.醋酸纤维素类B.硝酸纤维素类C.聚酰胺类D.聚砜类E.含氮杂环高聚物类三、填空：1.根据吸收剂表面分子提供的作用力形式不同，吸附可分为__________