化工原理试卷、习题及答案

第1页共18页PAGE答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html《化工原理》考试一、选择1.在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的倍。A.2；B.6；C.4；D.1。2.流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数与和有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与有关。3.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为。A.1.2m；B.0.6m；C.2.4m；D.4.用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将。A.增加；B.不变；C.减小；D.不确定。5.离心泵的效率η和流量Q的关系为。A.Q增大，η增大；B.Q增大，η先增大后减小；C.Q增大，η减小；D.Q增大，η先减小后增大。6.若沉降室高度降低，则沉降时间；生产能力。A.不变；B.增加；C.下降；D.不确定。7.用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（θ的单位为s），则K为m2/s，qe为m3/m2，为s。8.在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有、和。二、解释下列概念或术语1.质量流速2.汽蚀余量3.过滤速率三、用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90kPa的管路（可按光滑管考虑）的内径为32mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15m。试计算该离心泵的效率。四、恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min得滤液1L，若又过滤5min后，试求：1.得到滤液量（L）；2.过滤速率（L/min）。设：过滤介质阻力可忽略。化工原理（上）练习题一、填空1.离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前_、启动后通过__调节流量；住复泵启动前__、启动后通过_____调节流量。2.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍时，则水的流量为原来流量的_______倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。3.流体在管路中典型流动形态有________和________两种，一般以________来区分，前者值为_______，后者值为_______；而两者的本质区别在于流体流动时。4.研究流体在管中流动的沿程阻力系数λ与Re的关系，可用图表示，根据两者关系及流动状态，可将图分为四个区，其中，滞流区λ与Re，完全湍流区λ与Re。5.有相变时的对流传数系数比无相变时________，粘度值大，对流传热系数________；热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对流传热系数________。6.离心泵的工作点是_______曲线与_______曲线的交点，生产中离心泵工作点的变化意味着会发生变化。7．对于旋风分离器，其尺寸增大，分离效率将；若颗粒直径增大，则分离效率将。8．旋风分离器当切向进口速度相同时，随着旋风分离器的直径增大．其离心分离因数越______；而同样转速下离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越______。9.降尘室气固两相分离设备，它们的生产能力Vs与该设备的、____和__有关，与______无关。单层降尘室Vs≤；具有n层水平隔板的多层单层降尘室Vs≤。10．一套管式换热器，用水冷却油，水走管内，油走管外，为强化传热，加翅片，问翅片加在管侧。11.流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数与和有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与有关。12.用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（θ的单位为s），则K为m2/s，qe为m3/m2，为s。13.在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有、和。14.流体在流动过程中，由于速度的大小和方向发生变化而引起的阻力，称为____________阻力。15.流体流动机械能包括、及，流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的__________。16.某容器内的绝对压强为200kPa，当地大气压为101.3kPa，则表压为___________。17．颗粒在沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响，称为_________沉降。18．离心泵组合操作的选定原则为：高阻管路选______，低阻管路选____________。19．过滤操作的推动力是_________。20.蒸发过程中引起温度差损失的原因有，和1。21.蒸发器的生产强度是指，欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高和。22.某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为kPa（当地大气压为101.33kPa）。23.离心泵的特性曲线是在一定下，用常温为介质，通过实验测定得到的。离心泵的主要特性曲线包括、___和三条曲线。24.离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将会发生__现象；而当泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生__现象。25.离心泵通常采用__调节流量；往复泵采用调节流量。7．理论上降尘室的生产能力与和有关，而与无关。设计除尘设备时，降尘室做成多层的目的是。26.大容器里饱和液体沸腾分为，和1阶段。工业上总是设法在下操作。27．蒸发过程中引起温度差损失的原因有，和1。28.某粘性液体在一定管路系统中流动，在流量不变条件下将液体加热，则液体的黏度将___，雷诺准数Re将___，流动阻力将__。29.旋风分离器的分离效率随器身的增大而减小。30．物体黑度是指在温度下，灰体的与之比，在数值上它与同一温度下物体的相等。31．热量传递的基本方式有、和。32.多效蒸发与单效蒸发相比，其优点是。二、选择题1．离心泵的特性曲线是在的情况下测定的。A)效率一定；B)功率一定；C)转数一定；D)管路（l+∑le）一定。2．在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在对α的影响是。A)会使α大大降低；B)会使α增大；C)对α无影响；D）会使α大大升高。3．在蒸气—空气间壁传热过程中，为强化传热，在下列方案中，是可行的。A)提高空气流速；B)提高蒸汽流速；C)采用过热蒸汽来提高蒸气温度；D)降低空气的流速。4．在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理：。甲：传热器的壁温接近加热蒸汽的温度。乙：换热器总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数。A)甲乙均合理；B)甲乙均不合理；C)甲合理，乙不合理；D)甲不合理，乙合理。5．在一维稳态多层平壁热传导时，各层的温度差正比于各层的。A)导热系数；B)密度；C)热阻；D)传热面积。6.在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的倍。A.2；B.6；C.4；D.1。7.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为。A.1.2m；B.0.6m；C.2.4m；D.8.用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将。A.增加；B.不变；C.减小；D.不确定。9.离心泵的效率η和流量Q的关系为。A.Q增大，η增大；B.Q增大，η先增大后减小；C.Q增大，η减小；D.Q增大，η先减小后增大。10.若沉降室高度降低，则沉降时间；生产能力。A.不变；B.增加；C.下降；D.不确定。11．拟采用一个降尘室和一个旋风分离器来除去某含尘气体中的灰尘，则较适合的安排是。

A）降尘室放在旋风分离器之前B）降尘室放在旋风分离器之后C）降尘室与旋风分离器并联D）方案A、B均可12．用管子从高位槽放水，当管径缩小一半时，则水的流量为原来流量的____倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。A)4；B)1；C)0.5；D)0.2513．已知直圆管内流动阻力损失与流速的平方成正比，则其流动形态为________。

A）层流；B）湍流；C）完全湍流；D)过渡流

14．对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600W•m-2•K-1，α2＝116W•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α1B.设法增大α2C.同时增大α1和α2D.15．温度相差100℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10℃，则此时的辐射传热量与原来的相比将___。

A.不变B.变大C.变小D.16．在完全湍流区，流动摩擦阻力损失与成正比；在层流区，流动摩擦阻力损失与成正比。A.流速的一次方；B.流速的平方；C.流速的三次方；D.流速的五次方。17.在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是。A.提高空气流速B.提高蒸汽流速C.采用过热蒸汽以提高蒸汽流速D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液18.在设计固定管板式列管换热器时，危险性大（有毒、易燃易爆、强腐蚀性等）的流体应走。A.壳程；B.管程；C.壳程和管程均可三、判断题1．液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。（）2.流体作滞流流动时，摩擦系数与管壁粗糙度与雷诺数有关。（）3.转子流量计的刻度与被测流体的密度无关。（）4.离心泵的压头又称扬程，它是指离心泵对单位质量的液体所能提供的有效能量。（）5.离心泵的轴功率随液体密度而改变。（）6.一般情况下，离心沉降设备的分离效果比重力沉降设备的分离效果好。（）7.板框压滤机的洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率。（）8.凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。（）9.换热器的总传热系数主要决定于流体的特性、传热过程的操作条件及换热器的类型。（）10.多效蒸发虽然提高了加热蒸汽的利用率，但降低了生产强度，二者是相互矛盾的。（）四、名词解释题1.牛顿粘性定律2.质量流速3.汽蚀余量4．过滤速率5.傅立叶定律6.蒸发强度三、分析题1．一定流量的20℃常压含尘气体在进入反应器之前需要尽可能除尽尘粒并升温至400先除尘后升温；（2）先升温后除尘；试分析那种安排更合理？2．通过三层平壁稳定热传导中，若测得各面的温度t1、t2、t3和t4分别为500℃、400℃、200℃3．如何强化换热器中传热过程。4.过滤的基本方程式为：，试根据该式分析强化过滤操作的途径。5.某套管传热实验装置，传热管为薄壁紫铜管，现采用Ts=120℃的饱和水蒸气冷凝来加热管内呈湍流流动的空气，空气的进出口温度为t1=25.0℃和t2=55.0℃。有三位实验者测得的传热铜管的平均壁温tw分别为119.0℃、（1）试计算说明三位实验者测得平均壁温的合理性；（2）若增大空气流量，其他操作条件不变，试分析：空气出口温度应如何变化；传热管平均壁温应如何变化。本题参考资料：气体强制对流传热系数的大致范围：20~100W/(m2·℃)；水蒸气冷凝传热膜系数的大致范围：5000~15000W/(m2·℃)。四、计算题1.用离心泵将水以12m3/h的流量由水池打到敞开的高位槽，两液面保持不变，液面高差为20m，管路总长度（包括所有当量长度）为100m，管路摩擦系数为0.025，管子内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为80%。计算泵的有用功；计算泵的轴功率；分析如将泵的转速提高8%，则泵的流量Q、压头H、以及功率N将如何变化？2.恒压下用板框压滤机过滤某悬浮液，已知正常生产时过滤面积为2.6m2，2小时后得滤液100m3。由于某种原因生产进度临时发生变化，要求2小时完成203.某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃4.某单程列管式换热器，其换热管为mm的不锈钢管，管长为3m，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为W/(m2℃)。水的流量为15000kg/h，平均比热容为4.18kJ/(kg℃)；管壁与水的对流传热系数为1000W/(m2℃)；不锈钢的导热系数为17W/(m℃)。试求：1．总传热系数Ko；2．水的出口温度。5.恒压下用板框压滤机过滤某悬浮液，已知过滤面积为0.6m2，3小时后得滤液60m31．若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少m3滤液？2．若其他条件不变，过滤时间缩短至原来的1/4，可得多少m3滤液？6.质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性参数如下：比热容Cp=1kJ/(kg·℃)，导热系数λ＝2.85×10－2W/(m2·℃)，粘度μ＝1.98×10－5Pa·s，ρ＝1.20kg/m3现有一单程列管式换热器，装有φ25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？计算中可忽略污垢热阻，不计热损失。低粘流体圆管强制对流时传热系数关联式可参考：7.用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90kPa的管路的内径为32mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门的当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15m。试计算该离心泵的效率。（若为湍流，摩擦系数可按柏拉修斯经验公式来计算）8、恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min得滤液1L，若又过滤5min后，试求：1.得到滤液量（L）；2.过滤速率（L/min）。设：过滤介质阻力可忽略。9.在一传热面积为50m2的单程列管换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷却水的流量为36000kg/h，其温度由20℃升高到38℃。溶液温度由110℃降到(1)两种情况下，流体物性可视为不变。水的平均比热容可取为4．187kJ/(kg℃)；(2)可按平壁处理，两种工况下αi、αo分别相同；(3)忽略管壁热阻和换热器的热损失。化工原理（下）练习题一、填空1.精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。2.双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝_______，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。4.精馏计算中，q值的含义是_________，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。6.____操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。8.气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。9.精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况参数q值为。10.对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。12.对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t,湿球温度tw和露点td间的关系为___________;对饱和空气则有_________。13.用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m将，溶解度系数H将。在吸收过程中，KY和kY是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数KYa值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m将。18.亨利定律表达式p*＝Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21.脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1S2S3。22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H，t，φ，传热传质推动力。23．对于一定干球温度的空气，当其相对湿度越时，其湿球温度越。14.干燥过程是和相结合的过程。恒定的干燥条件是指空气的、和均不变的干燥过程。在干燥操作中，常用来测量空气的湿度。24.恒速干燥阶段又称控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是；降速干燥阶段又称控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是。在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于热空气的温度，此阶段汽化的水分为水。二、选择题1.若要求双组分混合液分离成两个较纯的组分，则应采用________。

A.平衡蒸馏B.简单蒸馏C.精馏2．精馏计算中，以下说法正确的是________。

A.再沸器算一块理论板B.全凝器算一块理论板C.加料板算一块理论板3．操作中的精馏塔，若增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比，塔顶馏出液组成。

A.增大；B.减小；C.不变；D.不确定4.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA＝0.6相应的泡点为t1，与之相平衡的气相组成yA＝0.7，相应的露点为t2，则。A.t1＝t2；B.t1＜t2；C.t1＞t2；D.不能判断5.精馏塔的操作线是直线，其原因是。

A.理论板假设B.理想物系C.塔顶泡点回流D.恒摩尔流假定6．两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系。A.容易B.困难C.完全D.不完全7．操作中的精馏塔，若减小回流比，其他操作条件不变，则精馏段的液气比，塔顶馏出液组成。

A.增大B.减小C.不变D.不确定8.在精馏塔的图解计算中，若进料热状况变化，将使。

A.平衡线发生变化B.操作线与q线变化C.平衡线和q线变化D.平衡线和操作线变化9．用精馏塔完成分离任务所需理论板数NT为8（包括再沸器），若全塔效率ET为50%，则塔内实际板数为。A.16层B.12层C.14层D.无法确定10.对接近常压的低组成溶质的气液平衡系统，当温度升高时，亨利系数E将，相平衡常数m将，溶解度系数H将。A.增大；B.不变；C.减小；D.不确定11．若某气体在水中的溶解度系数H非常大，则该气体为。A.易溶气体；B.难溶气体；C.中等溶解度气体；D.不确定12．在吸收操作中，以气相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。A.Y*—Y；B.Y—Y*；C.Yi—YD.Y—Yi13．在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是。A.水吸收氢；B.水吸收硫化氢；C.水吸收氨；D.水吸收氧14．在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。A.X*—XB.X—X*C.Xi—XD.X—Xi15．在逆流操作的填料塔中，当吸收因数A＜1，且填料层为无限高时，则气液相平衡出现在。A.塔顶B.塔上部C.塔底D.塔下部16．在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为，不能除去的水分为。

A.平衡水分B.结合水分C.非结合水分D.自由水分17．在干燥实验中，随着空气流量的提高，恒定干燥速率，临界含水量将。A.不变B.减少C.增大D.不一定18．湿物料的平衡水分一定是。

A.非结合水B.自由水分C.结合水D.临界水分19．已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数。

A.H，pB.H，tdC.H，tD.I，tas20．同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快，则该物料的临界含水量将。A.不变B.减少C.增大D.不一定21．湿空气在预热过程中不变化的参数是。A.焓B.相对湿度C.湿球温度D.露点22．在恒定干燥条件下，用热空气干燥某物料，当干燥速率将为零时，物料中剩余的水分是。

A.自由水分；B.结合水；C.非结合水；D.平衡水分23.对不饱和空气，干球温度、湿球温度及露点三者之间的关系为；对于饱和空气，三者之间的关系为。A.ｔ＞ｔd＞ｔw；B.ｔ=ｔw=ｔd；C.ｔ＞ｔw＞ｔd；D.不确定24.在总压为101.33kPa下，将不饱和空气由温度ｔ1降温至温度ｔ2，则该湿空气的湿度H将，相对湿度j将，露点ｔd将。A.增大B.减小C.不变D.不确定25．空气的湿含量一定时，其温度愈高，则它的相对湿度____________。

A.愈高B.愈低C.不变26．将不饱和空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度，称为湿空气的___________。

A.湿球温度B.绝热饱和温度C.露点三、分析题1．一操作中精馏塔，若保持F、xF、q、V’（塔釜上升蒸汽量）不变，而增大回流比R，试分析xD、xW、D、W变化趋势。并说明上述结果在实际生产中有何意义？

2．已知常压（101.3kPa）下60℃及803．在一常压精馏塔中分离苯—甲苯混合液，原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（苯摩尔分率，下同），泡点进料。馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.1。操作回流比为2.0。试求：（1）塔顶及塔底产品流量（kmol/h）；（2）达到馏出液流量56kmol/h是否可行？最大馏出液流量为多少？（3）若馏出液流量为54kmol/h，xD要求不变，应采用什么措施（定性分析）？4．试分析湿空气的湿球温度与其绝热饱和温度有何区别和联系？

5．试分析：（1）湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等？什么情况下不等，大小关系如何?（2）湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处?四、计算题1.戊烷