化工原理期末试题及答案

化工原理期末试题及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.流体在圆形直管内作层流流动时，管中心最大流速为平均流速的__倍；摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为λ=2.雷诺数的物理意义是__与__之比。3.离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、__、__以及允许汽蚀余量等。4.当离心泵入口处压力低于该温度下液体的饱和蒸气压时，会发生____现象。5.热量传递的三种基本方式为：__、和__。6.在间壁式换热器中，冷热流体的相对流向主要有并流、逆流、__和__。7.双膜理论认为气液界面两侧存在__膜和__膜，传质阻力集中于这两层膜内。8.亨利定律的表达式之一为p*=Ex，其中E称为__9.精馏操作中，进料热状况参数用q表示，冷液进料时q__1，过热蒸气进料时q__0。10.全回流操作时，精馏塔的理论板数达到__，操作线方程为__。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.流体在圆形直管内流动，若流量不变，管径增大一倍，则流速变为原来的（）。A.1B.1C.2倍D.4倍2.离心泵启动前应充满液体，主要是为了防止发生（）。A.气缚B.汽蚀C.倒灌D.超压3.在恒压过滤操作中，过滤速率随过滤时间的延长而（）。A.增大B.不变C.减小D.先增大后减小4.为减少污垢热阻，工业上常采取的措施是（）。A.提高流体流速B.降低流体温度C.增加管壁厚度D.增大管径5.下列对流传热系数最大的一般是（）。A.气体自然对流B.气体强制对流C.液体强制对流D.水蒸气膜状冷凝6.在吸收操作中，增大吸收剂用量，吸收推动力将（）。A.增大B.减小C.不变D.无法确定7.精馏塔中，增大回流比，完成同样分离任务所需理论板数将（）。A.增加B.减少C.不变D.先减少后增加8.湿空气的干球温度t、湿球温度tw和露点tA.tB.tC.tD.t9.恒摩尔流假设通常用于简化下列哪类过程的计算？（）A.吸收B.精馏C.干燥D.过滤10.流体在管路中处于完全湍流区，若流量增大，摩擦系数λ的变化趋势为（）。A.增大B.减小C.基本不变D.无法确定三、判断题（每题1分，共10分）1.离心泵的扬程是指泵对单位质量流体所做的功。2.流体流动边界层越厚，对流传热系数越大。3.理想溶液遵循拉乌尔定律，其相对挥发度不随温度变化。4.在并流换热器中，冷流体的出口温度一定低于热流体的出口温度。5.亨利系数E越大，气体在液体中的溶解度越大。6.精馏塔的全塔效率通常大于1。7.湿空气的绝热饱和温度与湿球温度在数值上近似相等。8.提高流体流速可以增大对流传热系数并减少污垢沉积。9.气膜控制吸收中，提高液体喷淋密度可显著提高传质速率。10.恒压过滤时，过滤速率保持恒定。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述离心泵启动时发生“气缚”与运行中发生“汽蚀”的原因及防止措施。2.简述影响对流传热系数的主要因素。3.简述双膜理论的基本要点。4.简述精馏操作中增大回流比对分离效果的影响及其优缺点。五、计算题（每题10分，共30分）1.用离心泵将水池中的水以20 m3/h的流量送入高位槽。管路采用ϕ57×3 mmQ流速：u沿程与局部阻力损失：h以水池液面为截面1-1，高位槽液面为截面2-2，因两液面流速均近似为0，且均与大气相通，故泵扬程：H2.某列管式换热器中，热油与冷油进行逆流换热。热油流量为2.0 kg/s，比热容为2.0 kJ/(k(1)传热速率Q；(2)所需传热面积A。Q(2)逆流对数平均温差：热端温差：Δ冷端温差：ΔΔ所需传热面积：A3.在常压填料吸收塔中用清水吸收空气-氨混合气中的氨。混合气流量为100 kmol/h(1)最小液气比LV(2)若实际液气比取最小液气比的1.5倍，实际液气比及实际吸收剂用量。Y出口气相组成：Y清水入口X2X最小液气比：L实际液气比：L惰性气体流量：V实际吸收剂用量：L参考答案与解析一、填空题1.答案：2；642.答案：惯性力；黏性力3.答案：轴功率；效率4.答案：汽蚀5.答案：热传导；对流传热；辐射传热6.答案：错流；折流7.答案：气膜；液膜8.答案：亨利；小9.答案：大于；小于10.答案：最少；y二、单项选择题1.答案：B解析：由Q=uA=uπd2.答案：A解析：泵内有空气时，因空气密度很小，叶轮旋转产生的离心力不足以吸入液体，导致不能正常输送，称为气缚。启动前灌泵可排除空气。3.答案：C解析：恒压过滤时，随滤饼层增厚，过滤阻力不断增大，过滤速率逐渐减小。4.答案：A解析：提高流体流速可增强湍动程度，减薄层流底层，既强化对流传热，又可抑制污垢沉积。5.答案：D解析：有相变的对流传热系数通常远大于无相变过程，水蒸气冷凝时潜热大、给热系数高；气体对流传热系数一般最低。6.答案：A解析：增大吸收剂用量可使操作线斜率增大，操作线远离平衡线，传质推动力增大。7.答案：B解析：回流比增大，精馏段操作线斜率增大，操作线远离平衡线，传质推动力增大，所需理论板数减少，但能耗增加。8.答案：A解析：对不饱和湿空气，干球温度高于湿球温度，湿球温度高于露点；若空气饱和，则三者相等。9.答案：B解析：恒摩尔流假设主要用于双组分精馏计算，使操作线方程简化为直线。10.答案：C解析：完全湍流区中λ与Re无关，只取决于相对粗糙度，因此流量增大时λ三、判断题1.答案：错误解析：扬程是指泵对单位重量流体所增加的机械能，单位为m；单位质量流体对应的是比功，单位为J/kg。2.答案：错误解析：边界层越厚，层流底层和热阻越大，对流传热系数越小。3.答案：错误解析：饱和蒸气压随温度变化，相对挥发度一般也会随温度变化，只是在精馏计算中可近似视为常数。4.答案：正确解析：并流时冷热流体同向流动，冷流体出口端与热流体出口端之间必须存在正温差才能继续传热，因此冷流体出口温度必然低于热流体出口温度。5.答案：错误解析：由p*=Ex，在分压一定时6.答案：错误解析：全塔效率为理论板数与实际板数之比，实际板数多于理论板数，故全塔效率通常小于1。7.答案：正确解析：对于水蒸气-空气系统，湿球温度与绝热饱和温度数值上近似相等。8.答案：正确解析：流速增大可增强传热并抑制污垢沉积，但同时流动阻力也会增加。9.答案：错误解析：气膜控制时传质阻力主要在气膜侧，应增大气速或改善气相湍动等措施，提高液速效果不明显。10.答案：错误解析：恒压过滤时，随滤饼增厚，过滤阻力增大，过滤速率逐渐降低；保持过滤速率恒定的是恒速过滤。四、简答题1.答案：气缚：启动前泵壳和吸入管路内未充满液体或存有空气。因气体密度远小于液体，叶轮旋转产生的离心力小，叶轮中心不能形成足够的真空度，液体不能被吸入。防止措施为启动前灌泵排气，保证泵内充满液体。汽蚀：泵入口处最低压力低于该温度下液体饱和蒸气压，液体局部汽化产生气泡；气泡随液体进入高压区后迅速凝结破裂，产生局部水击，损坏叶片并造成振动、噪声。防止措施包括合理限制泵的安装高度、增大吸入管路直径、降低液体温度、提高泵入口压力等。2.答案：(1)流体流动状态和流速：湍流下的对流传热系数远大于层流，流速越高越有利于传热；(2)流体物性：如导热系数、比热容、黏度、密度和体积膨胀系数等；(3)传热面的几何特征：管径、管长、布置方式及传热面形状等；(4)流体的相变情况：有相变时对流传热系数显著增大。3.答案：(1)气液两相界面两侧各存在一层很薄的滞流膜，分别为气膜和液膜；(2)溶质以分子扩散方式依次通过气膜和液膜，传质阻力集中在双膜内；(3)气液界面上两相达到平衡状态，界面本身不存在传质阻力；(4)总传质阻力可视为气膜阻力与液膜阻力之和。4.答案：增大回流比，精馏段操作线斜率增大，操作线向对角线方向远离平衡线，传质推动力增大，完成同样分离任务所需理论板数减