化工原理期末试题及答案.doc

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1、模拟试题一1、当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg,则真空度为 395 mmHg 。测得另一容器内的表压强为 1360 mmHg,则其绝对压强为 2105mmHg 。2、流体在管内作湍流流动时,在管壁处速度为 0 ,临近管壁处存在层流底层,若 Re 值越大,则该层厚度越 薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体,目的是为了防止 气缚 现象发生;而且离心泵的安装高度也不能够太高,目的是避免 汽蚀 现象发生。 4、离心泵的气蚀余量越小,则其抗气蚀性能 越强 。5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气,总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数,而壁温接近于 饱和

2、水蒸汽 侧流体的温 度 值 。6、 热 传 导 的 基 本 定 律 是 傅 立 叶 定 律 。 间 壁 换 热 器 中 总 传 热 系 数 K 的 数 值 接 近 于 热 阻 大 ( 大 、 小 ) 一 侧 的 值 。间 壁 换 热 器 管 壁 温 度 tW 接 近 于 值 大 ( 大 、 小 ) 一 侧 的 流 体 温 度 。 由 多 层 等 厚 平 壁 构 成 的 导 热 壁 面 中 , 所 用 材 料的 导 热 系 数 愈 小 , 则 该 壁 面 的 热 阻 愈 大 ( 大 、 小 ) , 其 两 侧 的 温 差 愈 大 ( 大 、 小 ) 。7、Z=(V/K Ya.).(y 1Y 2)

3、/Y m,式中:Y m 称 气相传质平均推动力 , 单位是 kmol 吸收质/kmol 惰气;(Y 1Y2)/Y m 称 气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时,应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之差。9、按照溶液在加热室中运动的情况,可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。10、蒸发过程中引起温度差损失的原因有:溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。11、工业上精馏装置,由精馏塔 塔、冷凝器、再沸器等构成。12、分配系数 kA 是指 yA/xA ,其值愈大,萃取效果 越好 。13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液

4、中组分分离的操作。14、在实际的干燥操作中,常用 干湿球温度计 来测量空气的湿度。15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是 热量传递和质量传递 相结合的过程。1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动,则各截面上的( D )A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为 100kPa,此设备进出口之间的绝对压强差为( A A50 B150 C75 D无法确定3、离心泵的阀门开大时,则( B ) 。 A吸入管路的阻力损失减小 B泵出口的压力减小C泵入口处真空度

5、减小 D泵工作点的扬程升高4、下列( A )不能实现对往复泵流量的调节。 A调节泵出口阀的开度 B旁路调节装置C改变活塞冲程 D改变活塞往复频率5、已知当温度为 T 时,耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力,则铝的黑度( D )耐火砖的黑度。A大于 B等于 C不能确定 D小于6、某一套管换热器,管间用饱和水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动) ,使空气温度由 20升至 80,现需空气流量增加为原来的 2 倍,若要保持空气进出口温度不变,则此时的传热温差应为原来的( A )倍。A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定7、当吸收质在液相中的溶解度甚大时,吸收过程主要受( A )控制,此时,

6、总吸收系数 KY 近似等于( D ) 。A. 气膜; B. kx; C. 气液膜同时; D. kY ; E. 液膜; F. Kx ;9、提高蒸发装置的真空度,一定能取得的效果为 ( ) 。A.将增大加热器的传热温差 B.将增大冷凝器的传热温差C.将提高加热器的总传热系数 D.会降低二次蒸气流动的阻力损失10、在板式吸收塔操作中,当上升气体流速过小时,操作会发生( C )现象。A.液泛 B.雾沫夹带 C.漏液 D.淹塔三、计算题:(50 分)1、由水库将水打入一敞开水池,水池水面比水库水面高 50 m,要求的流量为 90 m3/h,输送管内径为 156 mm,在阀门全开时,管长和各种局部阻力的当

7、量长度的总和为 1000 m,泵的特性曲线可近似地用直线 H124.5-0.392Q 表示,此处 H 为泵的扬程 m,Q 为泵的流量 m3/h,管路摩擦系数可取为 0.025,水的密度 1000 Kg/m3,试问此泵能否满足要求?( 10 分)解:在 1-1,2-2 截面间列机械能衡算式,得:Z1 + p1/g + u12/2g + He Z2 + p2/g + u22/2g + hf1-2 (2 分)以表压计,p1p20,u10,u20,管路内流速: u224901.3/s36.785.6d 将以上数据代入方程,并整理得:He(Z2Z1)hf1-2 50+0.0251000/0.1561.3

8、12/(29.81)64.0 m (2 分)即当 Q90 m3/h 时,管路所需压头为 64 m。又当 Q90 m3/h 时,泵所能提供得压头:H124.5-0.392Q124.50.3929089.2 m (2 分)当流量 Q90 m3/h 时,泵所能提供的压头大于管路所需要的压头,所以该泵能够满足要求。 (1 分)3、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液(服从亨利定律) ,操作压力为 850mmHg ,相平衡常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数 kG=1.25kmol.m-2.h-1.atm,液膜吸收分系数 kL0.85m.h-1,试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜

9、控制过程?(5 分)解:m=E/P E=mP=0.25850/760=0.28(大气压) (1 分)是稀溶液H =/Ms.E =1000/(0.2818)=198.4(kmol.m-3.atm) (1 分)根据 1/KG =1/G +1/(HL )即 1/KG =1/1.25 + 1/(198.40.85) G G =1.25 kmol.m-2.h-1.atm (2 分)因此,是气膜控制过程。 (1 分)5、常压下拟用温度为 20、相对湿度为 57.5的空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到 90后送入干燥室,离开时的温度为 45、湿度为 0.022kg 水/kg 干气。现要求每小时将 1

10、200kg 的湿物料由含水率 3%(湿基)干燥至 0.2%(湿基) ,已知物料进、出口温度分别为 20和 60,在此温度范围内,绝干物料的比热为3.5kJ/(kg) ,水的平均比热为 4.19 kJ/(kg)。干燥设备热损失可按预热器中加热量的 5%计算。试求:新鲜空气用量,kg/h;预热器的加热量 QP,kW 。 (8 分)解:(1)(2))2(64.302.121 分hkgGW查图或计算得H 00.008kg干 /kg02L 分 )(干 空 气 /8.643分 )( 2/1.2401821 hkgH 分 )(00tLcIQHP分 )(9.47/63.724kWhkJ模拟试题二一、填空题:(

11、每空 1 分,共 16 分)1、流体在变径管中作稳定流动,在管径缩小的地方其静压能 减小 。2、当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时,公式中的流速应该用 细 管中的速度。3、离心泵的主要部件包括 叶轮 、 泵壳和导轮 以及 离心泵的轴封装置 。4、离心泵的工作点是 管路特性 曲线与 离心泵特性 曲线的交点。5、由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻愈 小 ,其两侧的温差愈 小 6、在无相变的对流传热过程中,热阻主要集中在 滞离层内(或热边界层内) ,减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。7.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

12、量,则传质推动力将 减少 ,操作线将 靠近 平衡线。8.对一定操作条件下的填料吸收塔,如将塔料层增高一些,则塔的 H0G 将 不变 ,N 0G 将增加 (增加,减少,不变)。10、单效蒸发操作中,二次蒸发温度低于生成蒸汽温度,这是由于传热推动力和溶液沸点升高造成的。11、为了防止发生_液泛_,降液管内清液层高度及停留时间应符合一定的要求。12、在三角形坐标图上,三角形的顶点代表 纯物质 ,三条边上的点代表 二元混合物 ,三角形内的点代表 三元混合物 。13、影响分配系数 kA 数值的因素有 物系 、 温度 、 组成 。14、恒定的干燥条件是指空气 温度 湿度 流速 均不变的干燥过程。15、在恒

13、速干燥阶段,湿物料表面的温度近似等于 热空气的湿球温度 。1、流 体 在 管 内 流 动 时 , 如 要 测 取 管 截 面 上 的 流 速 分 布 , 应 选 用 ( A ) 流 量 计 测 量 。A.皮 托 管 B.孔 板 流 量 计 C.文 丘 里 流 量 计 D.转 子 流 量 计2、在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数 数值( B )。A.只取决于 Re; B.只取决于 e/d; C.与 e 无关; D.只与 e 有关。3、离心泵流量的调节,可以通过 D 来实现。A 调节泵出口阀的开度 B 调节转速和叶轮外缘尺寸 D2 C 离心泵并联或串联 D 以上均正确4、往复泵属于 B

14、。A 动力式泵 B 容积式泵 C 流体作用式泵 D 以上均不正确5、在两灰体间进行辐射传热,两灰体的温度差为 50,现因某种原因,两者的温度各升高 100,则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比,应该B。A. 减小 B. 增大 C. 不变6、在蒸气空气间壁换热过程中,为强化传热,下列方案中的B在工程上可行。A. 提高蒸气流速 B. 提高空气流速 C. 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D. 在蒸气一侧管壁加装翅片,增加冷凝面积7、若享利系数 E 值很大,依据双膜理论,则可判断过程的吸收速率为( B )控制。A. 气膜 B. 液膜 C. 双膜 D. 无法判断8、采用多效蒸发的目的在于 ( A ) 。

15、A.提高完成液的浓度 B.提高蒸发器的生产能力 C.提高水蒸气的利用率 D.提高完成液的产量9、下列说法错误的是( B ) 。A 在一个蒸发器内进行的蒸发操作不一定是单效蒸发B 蒸发与蒸馏相同的是整个操作过程中溶质数不变C 加热蒸气的饱和温度一定高于同效中二次蒸气的饱和温度D 蒸发操作时,单位蒸气消耗量随原料液温度的升高而减少10、板式塔的流体力学性能包括 ABCDE 。13、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( C )A.不变 B.减少 C. 增大 D.不一定14、将水喷洒于空气中而使空气减湿,应该使水温( D )A.等于湿球温度 B.低于湿球温度 C. 高于露点 D.

16、低于露点三、计算题:(50 分)1.用泵向压力容器输水,已知:管内径 d=0.1m,粗糙度 =10-4m,管路总长(包括局部阻力的当量长度)l=220m,水的物性:=1000kg/m 3,=10 -3Ns/m2, 容器内压力 p2=124kPa (表) ,外加能量 We =364.5J/kg。试求:(1) 总阻力损失 hf 等于多少 J/kg? (2) 管内流速 u 等于多少 m/s?(7 分)10解:(1) 取计算截面为 11、22,基准面为 11,在 12 间列柏努利方程可得:fe211 hupgzWupgz J/kg5.364(kPa1240(0m0 e2112 Wp表 ) ,表 ) ,

17、 即总阻力损失为 142.4J/kg。J/g.8.9536432ef pgzh(2)410.d2fudlhlhf设 ,则:6.0 m/s3.206.41u 53102.109.2duRe查 Moody 图知 。 假设成立,故管内流速为 2.23m/s。0.4、在直径为 0.8m 的填料塔中,用 1200kg.h-1 的清水吸收空气和 SO2 混合气中的 SO2 ,混合气量为1000m3 (标准).h -1 ,混合气含 SO21.3(体积),要求回收率 99.5,操作条件为 20、1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传质系数 Kya=0.060kmol.m-3.s-1 ,求液体出口浓度和

18、填料层高度。 (10 分)解: 已知:D=0.8m Ls =1200kg.h-1 G=1000Nm3 .h-1y1 =0.013 =0.995 x1 =0 ye =0.75x y=0.06kmol.m -3 .s-1Ls =1200/(360018)=0.0185 kmol.s-1 G =1000/(22.43600)=0.0124kmol.s-1为低浓度吸收 (L/G)=0.0185/0.0124=1.49 y2 =y1 (1-)=0.013(1-0.995)=0.000065x2=(G/L)(y1-y2)+x1=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868 ZH OGNOG

19、而 NOG=(y1-y2)/Ym y1=y1-y1*=0.013-0.750.00868=0.006490y2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065 ym =(y1-y2)/ln(y1/y2)=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.001396N oG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266 HoG /(y)模拟试题三1、牛顿粘性定律的数学表达式为 dyu,牛顿粘性定律适用牛顿型流体。2、当流体在管内流动时,若要测取管截面上流体的速度分布,应选用皮托管流量计测量。3、离心泵的能量损失包括 容积损失 、 水

20、力损失 和机械损失三部分。4、流体输送机械的目的是 最终实现非自动化过程 。5、物体辐射能力的大小与 T 成正比,还与 成正比。7、由于吸收过程气相中的溶质分压总 大于 液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总是在平衡线的 上方 。增加吸收剂用量,操作线的斜率 增大 ,则操作线向 远离 平衡线的方向偏移,吸收过程推动力(yy e) 增大 。8、与常压蒸发比,真空蒸发的优点是降低溶液沸点,提高传热温差。9、提高蒸发器生产强度的主要途径是增大传热系数和有效温差。10、在精馏、吸收等设备中,通常在设备的顶部设有_除沫器_,用于分离出口气中的液体,以提高产品质量,减少液沫损失。11、通常物系的温度升高,

21、组分 B、S 的互溶度 加大 ,两相区面积 减小 ,不利于萃取分离。13、在 101.33kPa 的总压下,在间壁式换热器中将温度为 293K、相对湿度为 80%的湿空气加热,则该空气下列状态参数变化的趋势是:湿度 不变 ,相对湿度 降低 ,湿球温度 增高 ,露点温度 不变 。14、测定空气中水汽分压的实验方法是测量 露点 。1、水以 2ms-1 的流速在5mm2.5mm 钢管中流动,水的粘度为 110-3Pas,密度为 1000kgm-3,其流动类型为( B ) 。A. 层流 B. 湍流 C. 无法确定 D. 过渡流2、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动,则各截面上的( D )A.速度

22、不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等3、关于往复泵下列说法不正确的是( D )A 往复泵具有自吸能力,不必灌液 B 往复泵安装高度也受限制,且有汽蚀现象C 往复泵流量与压头几乎无关 D 往复泵具有自吸能力,安装高度不受限制4、离心泵的叶轮有闭式、半闭式和开式,其中( A )效率最高。A 闭式 B 半闭式 C 开式 D 以上答案均正确5、某一套管换热器,管间用饱和水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动) ,使空气温度由 20升至 80,现需空气流量增加为原来的 2 倍,若要保持空气进出口温度不变,则此时的传热温差应为原来的 A 倍。A 1.149 B 1.74 C 2 D

23、 不定7、通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,完成一定的分率( D )。A. 回收率趋向最高 B. 吸收推动力趋向最大 C. 操作最为经济 D. 填料层高度趋向无穷大 10、吸收塔内,不同截面处吸收速率 A 。A.各不相同 B.基本相同 C.完全相同 D.均为 0三、计算题:(50 分)1、如图所示的输水管路中,管径 ,AB 段管长为 30m,BC 段管长为 20m(均包括管件等局部当量长m356度,但不包含进出口) ,两水槽液面高度不变。设 ,求:02.(1) 管路流量为多少? (2) 若 B 点装一球阀,问管路总阻力损失有何变化,为什么?(7 分)解:(1) 在 A-C 面

24、间列柏努利方程,以 C-C 面为基准面,则 有:fC2CA2 hpugzpugz 0(00m10 CAz表 ) , J/kg1.98Afgzh又 2)0.150.23.(2(f uudl ) 出进 m/s.398A 出进dlgz /sm1093.520.785.4 32s udV(2) 若在 B 点装一球阀, B 处局部阻力 ,但在 A-C 列柏努利方程仍可得: 。即管路的总阻力 常 数Agzhf不变。但由于 。, 流 量, 直 管 阻 力, u4、某填料吸收塔用含溶质 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分,采用液气比 L/V=3,气体入口质02.2x量分数 回收率可达 。已知物系的平衡关系为 y

25、=2x。01.y9今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至 ,试求:035.2x(1) 可溶组分的回收率 下降至多少?(2) 液相出塔摩尔分数 升高至多少?(8 分)1解: (1) 01.)9(0.)(12 y673/VLmA 1)ln(2AmxyANOG= 38.567.02.01.)67.1ln(.0 当 上升时,由于 不变, 不变 也不变,即2xHOGOGHN/C67.0235.01)67.1ln(.038.52y013.2y 87.01.3012y(3) 物料衡算)()(2121xLyV 211)(xyLV模拟试题四1、流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的

26、2 倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的 1/4 倍。2、某 处 环 境 的 大 气 压 力 等 于 标 准 大 气 压 力 101.325kPa。 容 器 A 中 的 气 体 表 压 为 60kPa, 则 绝 对 压 力 为 261.325 kPa; 容 器 B 中 的 气 体 真 空 度 为 Pa, 则 绝 对 压 力 为 89.325 kPa。43、流体通过离心泵输送的过程中,在离心力的作用下甩向泵壳边缘,获得动能和静压能,其中 静压能 占主导地位。4、输送液体的流体输送机械统称为 泵 。5、厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知 b1b2b3,导热系数 1

27、 R2 R3,各层导热速率 Q1 = Q2 = Q3。6、一套管换热器,内管外侧有纵向翅片。在此换热器中,用水冷却空气,空气应走内、外管间的壳间 (内管管内或内、外管间的壳间) ,水走内管管内 (内管管内或内、外管间的壳间) 。7、某吸收塔中,物系的平衡线方程为 y=2.0x,操作线方程为 y=3.5x+0.001,当 y1=0.06,y2=0.0020 时,x 1= 0.01685 ,x 2= 0.0002857 ,L/V= 3.5 ,气相传质单元数 N0G= 6.79 。 8、某蒸发器在正常操作条件下,可将一定流量的原料液蒸至一定浓度。现发现完成液浓度达不到要求,可能是什么原因(1)蒸汽温

28、度下降;(2)操作压强升高;(3)原料增多;(4)原料起始浓度减小。10、板式塔的类型有_筛板_、_泡罩_、_浮阀_等。11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区,曲线内为 两相区 ,曲线外为 单相区 取操作只能在 两相区 内进行。1、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为 100kPa,此设备进出口之间的绝对压强差为( A )kPa。A.150 B.50 C. 75 D.无法确定2、孔板流量计的孔流系数 C0 当 Re 增大时,其值( B ) 。A 总在增大 B 先减小,后保持为定值 C 总在减小 D 不定3、关于离心泵气缚和汽蚀的说法正确的是( A ) 。A 气缚时离心

29、泵不能吸上液体,无法正常工作 ,所以启动前泵要灌满 B 汽蚀时离心泵不能吸上液体,无法正常工作,所以启动前泵要灌满C 气缚时离心泵内产生大量气泡,泵无法正常工作,所以启动前泵要灌满 D 汽蚀时离心泵内产生大量气泡,泵无法正常工作,所以启动前泵要灌满4、往复压缩机的理想压缩循环不包括( D ) 。A 吸气阶段 B 压缩阶段 C 排气阶段 D 气体膨胀5、用常压水蒸气冷凝加热空气,空气平均温度为 20,则壁温约为( B )A 20 ; B 100 ; C 60 ; D 49.76、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的,错误的是( C )A 通过一定传热面的传热速率不随时间变化,为一定

30、值;B 系统中任一点的温度维持恒定;C 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和;D 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。7、传质单元敉 N0G(或 N0L) ( B ) 。A.取决于物系、设备 B.与设备形式无关,只与物系相平衡及进出口浓度有关C .取决于填料几何特性和气、液流率等操作条件 D .无法确定8、多效蒸发流程中不宜处理黏度随浓度的增加而迅速增大的溶液是( A )A.顺流加料 B. 逆流加料 C. 平流加料 D.直接加料9、将加热室安在蒸发室外面的是( C )蒸发器。A.中央循环管式 B.悬筐式 C.列文式 D. 强制循环式10、在吸收塔设计中,当吸收剂用量

31、趋于最小用量时:( D )A.回收率趋向最高 B.吸收推动力趋向最大 C.操作最为经济 D.填料层高度趋向无穷大1、 (8 分)用离心泵将密闭储槽中 20的水通过内径为 100mm 的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表读数 p1 为 600mmHg(真) ,泵进口处真空表读数 p2 为 294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径 d0=70mm,流量系数 C0= 0.7,U 形水银压差计读数 R=170mm。已知管路总能量损失为 44J/kg,水银密度 A 为 13600 kg/m3, 水的密度 为 1000 kg/m3。试求: (1) 出口管路中水的流速; (2) 泵出口处压力表 (与图对应)的指示值 p3 为多少?(已知 p3 与 p2 垂直高度相距 0.1m,p 3 与 p2 之间的管路阻力损失可以不计)。解:(1) 孔板流量计流量计算式为:0.70.7850.07 2 0.0174m 3/sgRACV)(20s 1017.89)36( 2.1.0785.4sAVu(2)取供液槽液面为 1-1 截面,泵进口处真空表 p2 所在的截面为 2-2 截面,泵出口处压力表 p3 所在的截面为 3-3 截面,高位槽液面为 4-4 截面,且以 1-1 截面为基准,在 1-4 面间列柏努利方程,则:

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