化工原理第五章习题及答案
一、名词解释：
1、蒸馏：
利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：
当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：
组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：
混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：
是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：
气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：
产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：
在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：
精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：
两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：
在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：
是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：
1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。 相等
2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。 离开的汽相与液相之间达到平衡时
3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于
__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低
4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高
5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。 增加回流比，不断下降
6、在精馏塔设计中，若F D x x R q 、、、，D/F 相同时，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，T ，间N T ，直N ，W x ，间W x ，直。 < , >
7、总压、95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为与，则平衡时汽相中苯的摩尔分率为_______，液相中苯的摩尔分率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。 、、
8、精馏操作的依据是__________________________________________________。实现精馏操作的必要条件包括____________________________________________和___________________________________________。 混合液中各组分挥发度的差异由塔板或填料层所构成的若干个接触级、塔顶有液相回流、塔底有上升气流。
9、精馏塔操作时，保持F 、x F 、q 、R 不变，增加塔底排液量W ，试定性画出变化前、后塔的操作线。
y x 附图1 y x 附图2 y
x 附图3
10、精馏塔塔顶某理论板上汽相的露点温度为1t 、液相的泡点温度为2t ，塔底某理论板上汽相的露点温度为3t 、液相的泡点温度为4t ，试按从大到小顺序将以上4个温度排列如下：
。3t =4t ＞21t t =
11、简单蒸馏的主要特点是 __________________________________________。
间歇、不稳定、分离程度不高
12、测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的两股物流的组成分别为和，则其中________是汽相组成。
13、已知在塔顶为全凝器的连续精馏塔中，完成一定分离任务需N 块理论板。现若按下图流程设计，则在相同回流比条件下，完成相同的分离任务，所需理论板数将为
块。
N-1
L,x L D,x D
F,x F
W,x W
14、间歇精馏与连续精馏不同点在于：_________________________________________和____________________________________________。 前者为非稳态，而后为稳态 前者只有精馏段，没有提馏段。
15、某二元理想混合物（相对挥发度为3）中易挥发组分0.4F x =（摩尔分率），用平衡蒸馏方法使50%的物料汽化，则汽相中易挥发组分的回收率为
。
66%
16、精馏塔中第1n -、n 、n+1三块实际塔板的板效率小于1，与汽相组成
y n 相平衡的液相组成为*n x ,则*n x ____n x ，与液相组成n+1x 相平衡的汽相组成为*1n y +,则
*1n y +___1n y +?和n y ___1n x -。 ＜，＞，＞ 17、试比较某精馏塔中（从塔顶往下）第11n n n -+，，层理论板上参数的大小,即:
n-1y ___n y ,1n T -___n T ,n y ___n x ,n T ___n t ,n T ___n+1T ?
（T —气相温度；t —液相温度） ＞，＜，＞，＝，＜
18、对于二元理想溶液，x-y 图上的平衡曲线离对角线越近，说明该物系
。
不容易分离
19、在精馏塔设计中，若F D W x x R q x 、、、、相同，则直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，T N ，间T N ，直；D F ?? ???间D F ?? ???直
。 > ， > 20、某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论板的精馏塔内作全回流精馏操作,已知20.3x =，则y 1=____(由塔顶往下数)。
21、平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别
__________________________________________________。前者为稳态过程，后者为非稳态
过程
22、精馏塔设计中，回流比并不总是越大越好，原因是____________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________________________。
回流比增大，所需理论板数减少，塔设备所引起的设备费降低；但冷凝器、再沸器热负 荷增大，换热器设备费及加热蒸汽、冷却水所消耗的动力费增大。当R 大到一定值后，总 费用（设备费和动力费之和）呈现上升趋势。
23、有三个精馏塔分离相同的理想混合液，塔顶冷凝部份如图，塔顶第一板上升气相流率均为Vkmol/s ，其摩尔组成均为1y ，相对挥发度相同且均为常数。
请对图示的三种冷凝器情况，按从大到小的顺序排列回流液浓度123L L L x x x ，，，以及产品浓度123D D D x x x ，，的相对大小：
。 132L L L x x x ??
321D D D x x x ??
V V
V 31 V V 41 全凝 分凝 全凝 分凝 全凝
y 1
y 1 y 1 1L x 1D x 2L x D x 3L x 3D x
24、在分离要求一定的条件下，当回流比一定时，________状况进料所需的总理论板数最少。 冷液
25、用连续精馏方法分离双组分理想混合液，原料中含易挥发组分，馏出液中含易 挥发组分（以上均为摩尔分率），溶液的平均相对挥发度为，最小回流比
为2，则料液的热状况参数q=________。 q=
26、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为温度。泡点
27、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为温度。露点
28、对于二元理想溶液，若轻组分含量越高，则泡点温度。越低
29、对于二元理想溶液，若重组分含量越高，则泡点温度。越高
30、对于二元理想溶液，相对挥发度大，说明该物系。容易分离
31、在相同的外压及温度下，沸点越低的物质其饱和蒸气压。越高
32、完成一个精馏操作的两个必要条件是和塔底上升蒸气。塔顶液相回流
33、为完成精馏操作，需要在设置冷凝器。塔顶
34、为完成精馏操作，需要在设置再沸器。塔底
35、设计一精馏塔时，回流比选的大，则塔板数。少
36、精馏操作中，回流比的上限称为。全回流
37、精馏操作中，回流比的下限称为。最小回流比
38、精馏操作中，全回流时塔顶的产品量。为零
39、精馏操作中，再沸器相当于一块板。理论板
40、用逐板计算法求理论板层数时，用一次方程就计算出一层理论板。
相平衡
41、用图解法求理论板层数时，代表一层理论板。一个梯级
42、精馏操作中，当q=时，表示进料中的含量为60%。液相
43、对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会。提高
三、单选择题
1、连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理
论板数为Ｎ。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务
所需理论板数为Ｎˊ，其相对大小是______。 C
Ａ、Ｎˊ＞Ｎ；Ｂ、Ｎˊ＝Ｎ；
Ｃ、Ｎˊ＜Ｎ； Ｄ、判断依据不足。
2、对某双组分理想物系，当温度t=80℃时，0106.7A a P kp =，040B a P kp =，液相摩尔组成
0.4A x =，则与此液相组成相平衡的汽相组成A y 为
。 B
A 、 ；
B 、 ；
C 、 ；
D 、 3、恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。此 话________。 B
A 、对 ;
B 、错;
C 、无法判断
4、精馏段操作线方程为：y=+，这绝不可能。此话______________。A
A 、对;
B 、错;
C 、无法判断
5、某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分，液相组成ｘ＝相应的泡点为ｔ，与之相平衡的汽相组成ｙ＝，相应的露点为T ，则：（ ）。 A
A 、ｔ＝T
B 、ｔ＜T
C 、ｔ＞T
D 、不能判断
6、对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。B
A 、对
B 、错
C 、无法判断
7、在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组份的混合液能得到分离，可采用哪种分离方法？ C
Ａ、恒沸精馏 Ｂ、普通精馏 Ｃ、萃取精馏 Ｄ、水蒸汽直接加热精馏
8、某二元混合物，汽液相平衡关系如图。1t 和2t 分别表示图中1，2点对应的温度。则
。
D
A 、12t t =
B 、12t t ?
C 、12t t ?
D 、1t 与2t 大小关系不能判断
1 y 2
1
0 x 1.
9、精馏塔引入回流，使下降的液流与上升的汽流发生传质，并使上升汽相中的易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是由于________。D
A 、液相中易挥发组分进入汽相；
B 、汽相中难挥发组分进入液相；
C 、液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；
D 、液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。
10、对于某理想溶液的平衡蒸馏，若维持进料量F 、物料温度F t 、蒸发室压强P 不变，而将物料浓度F x 增加，则气相馏出物组成D
x ,气相馏出物量
D 。C 、A
A 、变大
B 、变小
C 、不变
D 不确定
11、精馏塔设计时，若F 、F x 、D x 、x 、V 均为定值，将进料热状态从q=1变为q>1，则设计所需理论板数。B A 、多 B 、少 C 、不变 D 、判断依据不足
12、以下说法中不正确的是________。C
精馏段操作线方程式是描述精馏段中
A 、某板下降的液体浓度与下一板上升的蒸汽浓度间的关系式；
B 、某板上升的蒸汽浓度与上一板下降的液体浓度之间的关系式；
C 、进入某板的气体与液体的浓度之间的关系式；
D 、在相邻两板间相遇的汽相与液相浓度之间的关系式。
13、精馏设计时，若回流比R 增加并不意味产品D 减小，精馏操作时也可能有类似情况。 此话___________。A
A 、对;
B 、错;
C 、无法判断
14、操作中的精馏塔，若保持F 、q 、D x 、V '不变，而增大F x ，则R
、D 。
B 、A
A 、变大
B 、变小
C 、不变
D 、不确定
15、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化______________。B
Ａ、平衡线； Ｂ、操作线与ｑ线； Ｃ、平衡线与操作线； Ｄ、平衡线与ｑ线。
16、某精馏塔的设计任务为：原料为F 、f x ，塔顶为D x ，塔底为W x ，若塔釜上升蒸汽量V '不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板T N 。A A 、增加 B 、减少 C 、不变 D 、不确定
17、精馏分离5.2=α的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶D x =，测得第三层塔板（精馏段）的下降液体浓度为，第二层板下降液体浓度为，则第三层塔板的汽相单板效率mv E 为
。 C
A 、%
B 、%
C 、%
D 、%
18、被分离物系最小回流比min R 的数值与___________无关。 D
A 、被分离物系的汽液平衡关系；
B 、塔顶产品组成；
C 、进料组成和进料状态；
D 、塔底产品组成。
19、蒸馏是分离（ ）混合物的单元操作。 B
A 、气体；
B 、液体；
C 、固体；
D 、刚体。
20、蒸馏是利用各组分的（ ）不同的特性实现分离的目的。 C
A 、溶解度；
B 、等规度；
C 、挥发度；
D 、调和度。
21、在二元混合液中，（ ）的组分称为易挥发组分。 A
A 、沸点低；
B 、沸点高；
C 、沸点恒定；
D 、沸点变化。
22、在二元混合液中，（ ）的组分称为难挥发组分。 B
A 、沸点低；
B 、沸点高；
C 、沸点恒定；
D 、沸点变化。
23、（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A
A 、液相回流；
B 、进料；
C 、侧线抽出；
D 、产品提纯。
24、在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C
A 、冷凝器；
B 、蒸发器；
C 、再沸器；
D 、换热器。
25、再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D
A 、上升物料；
B 、上升组分；
C 、上升产品；
D 、上升蒸气。
26、（ ）的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。 A
A 、冷凝器；
B 、蒸发器；
C 、再沸器；
D 、换热器。
27、在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。 C
A 、浮阀板；
B 、喷射板；
C 、加料板；
D 、分离板。
28、在精馏塔中，加料板以上的塔段称为（ ）。 A
A 、精馏段；
B 、提馏段；
C 、进料段；
D 、混合段。
29、在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B
A 、精馏段；
B 、提馏段；
C 、进料段；
D 、混合段。
30、（ ）是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。 C
A 、浮阀板；
B 、喷射板
C 、理论板；
D 、分离板。
四、判断题：
1、若过热蒸汽状态进料，q 线方程的斜率>0；( ) 对
2、理论板图解时与下列参数:F,F x ,q ，R ，α，D x ，W x 无关；( ) 错
3、连续精馏塔，塔顶及塔底产品分别为D 及W ，则提馏段液汽比总是大于1，精馏段液汽比总是小于1。( ) 对
4、精馏设计时,采用相同的塔釜蒸发量，则冷加料比热加料需要较少理论板数。( ) 错
五、问答题：
1、试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。
取较小回流比时，为达到一定的分离程度需要的理论板层数要多，使设备费高，随回流比加大，所需理论板数减少，使设备费降低，同时操作费增加；但若继续加大回流比，则会因塔径，换热器的加大，而使设备费又将上升。操作回流比Ｒ应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R ＝（～2）Rmin 。
2、在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成x D 和易挥发组分的收率η不变，试定性判断分别改变如下操作参数（其它参数不变）时所需理论板层数将如何变化： （１）加大回流比R ，＿＿＿＿；
（２）提高操作压强P ，＿＿＿＿；
（３）提高加料温度t ，回流比R 保持不变＿＿＿＿＿；
（４）增加生产能力30％（仍能正常操作）。＿＿＿＿
(1)ＮT↓； (2)α↓，ＮT↑； (3)ｑ↓，ＮT↑； (4)不变
3、精馏操作时，若F 、F x 、q 、R 均不变，而将塔顶产品量D 增加，其结果将导致塔顶组成D x 、塔底残液W x 如何变化？试定性分析。
D x 、W x 均下降。
理由：由F 不变、D 增加可知W 变小；由F 、q 、R 不变，可知()1V R D =+，
()F q 1-+随D 增大而增大，因而，提馏段操作线斜率V W V W V V L '
+='+'=''1将变小，提馏段理论板分离能力提高，W x 。 至于D x 的变化情况需用排除法确定，过程如下：R 不变，则精馏段操作线斜率不变。假设D x 不变或变大，作图可知，理论板数均比原工况时的多（见附图1、2），这与理论板数固定相矛盾。所以，D x 只能变小。
附图 附图2
4、某板式精馏塔，提馏段ｎ'板上液相浓度为n X ’
，试在下面y x -图中表示该板下一层板上升的汽相组成1n y +，。如ｎ'板为理论板，标示出ｎ'板上升蒸汽的组成。如n'板为实际板，定性标示出n'板上升蒸汽组成。
5、简述简单蒸馏与精馏的区别。
简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。
6、精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器?
冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。
7、设计一精馏塔时，回流比选取的大小对塔板数有何影响?
回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。
8、精馏操作中，在下限操作时，能否达到所要求的分离精度？为什么?
不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。
9、精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义？一般在什么情况下采用?
在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧
急停工时采用。
10、为什么再沸器相当于一块理论板?
在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。11、用逐板计算法求理论板层数时，为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板?
使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。
12、用图解法求理论板层数时，为什么一个梯级代表一层理论板?
每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡，因此代表一层理论板。
13、对于正在操作中的精馏塔，若改变其操作回流比，对塔顶产品浓度会有何影响?
回流比越大，塔顶产品浓度越高。
14、设计一精馏塔时，进料量对塔板层数有无影响？为什么?
进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热状况以及回流比。
15、用q代表进料热状况，说明q=0，q=1，0＜q＜1时的意义。
q=0表示饱和气相进料，q=1表示饱和液相进料，0＜q＜1表示气液混合进料。
16、塔板的作用是什么?
塔板的作用是提供气液接触的场所。
六、计算题：
1、（15分）
分离苯一甲苯混合液，原料液中含苯（摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液中要求含苯，塔顶用分凝器一全凝器流程（如图），测得塔顶回流液中含苯，离开塔顶第一层理论板的液体含苯，求：
(1)操作条件下平均相对挥发度；
(2)操作回流比R；
(3)最小回流比R min。
D
解：（1） 1(1)L D L
x x x αα=+- 将0.95D x =,0.88L x =代入得： 0.880.951(1)0.88
αα?=+-? 解之得： 2.59α= (5分) (2)设离开第一块理论板的汽相组成为1y ，1 2.590.790.9071(1)1 1.590.79L L x y x αα?=
==+-+? 又 1(1)L D Vy Lx Dx V L D R D L RD =+??=+=+??=?
即 0.9070.880.95(1)V L D V R D L RD ?=?+???=+??=?
解之得： 1.59R = （5分）
（3）1q =, * 2.590.50.7211(1)1 1.590.5
F F F x y x αα?===+-+? *min
*0.950.721 1.040.7210.5
D F F F x y R y x --===-- （5分） 2、（15分） 由一层理论板及塔釜组成的常压连续回收塔，每小时加入甲醇水溶液100kmol ，其中甲醇含量为（摩尔分率，下同），要求塔顶得到甲醇含量为的馏出液。塔顶采用全凝器，泡点进料，塔内只有一层理论板，料液就在这一板上加入，且不用回流。在操作范围内，相对挥发度8.5=α。试求：
（1）釜液组成；
（2）馏出液量（kmol/h ）。
解：（1）如图所示。
10.6D y x ==
1110.60.205(1) 5.8 4.80.6
y x y αα===---? （5分） '',L F V V D ===
'11''W F D W Wx Fx Dx L F y x x V V D D
-=-=- 1001000.30.60.205D D D
?-?=?- 9.50.6D
=- （1） （5分） 又 5.81(1)1 4.8W W W W W
x x y x x αα==+-+ （2） 且 ()100(0.3)301000.60.6F W W W D W W W
F x x x x D x x x x -?--===--- （3） 将式2、3代入式1得：
5.89.5(0.6)0.61 4.830100W W W W x x x x ?-=-+- 解之得：0.0914W x = 0.396W x =（舍去）
（2）将0.0914W x =代入式3得： 41.01/D kmol h = （5分）
3、（15分）
在常压连续精馏塔内分离苯和甲苯混合液，混合液的流量为1000kmol/h ，其中含苯40%，要求塔顶馏出液中含苯90%，塔釜残液中含苯2%（均为摩尔分率）。泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，取回流比为最小回流比的倍。全塔平均相对挥发度为。试求：
（1）塔顶与塔底产品量D 、W ；
（2）回流比R ；
（3）从上往下数的塔内第二块理论板上升气体组成；
（4）若在塔操作中，将进料状态改为饱和蒸汽进料，而保持F 、R 、D 、x F 不变，此时能否完成分离任务？为什么？
解：（1） F D W
F D W Fx Dx Wx =+??=+? 即 ????+?=?+=02.09.04.0100100W D W D 解之得：D=43.2kmol/h W=56.8kmol/h ???
（3分） ｛2｝泡点进料，0.4e F x x == () 2.50.40.625111 1.50.4e e e x y x αα?===+-+? min min 0.90.625 1.220.6250.41.5 1.5 1.22 1.83D e e e x y R y x R R --===--=?=?= （3分）
（3）精馏段操作线方程： 1 1.830.90.650.31811 2.83 2.83D n n n n x R y x x x R R +=
+=+=+++ 10.9D y x == 1110.90.783(1) 2.5 1.50.9
y x y αα===---? 210.650.3180.650.7830.3180.827y x =+=?+= （4分）
（4）F 、R 、D 不变，而进料状态由饱和液体改为饱和蒸汽时，q ，故()D R V 1+=' ()F q 1-+随q 而，↑'
+='+'=''V W V W V V L 1，提馏段塔板分离能力，W x 必，又由全塔物料衡算可知，D
x 。可见不能完成分离任务。 （5分）
4、（15分）
由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40%（摩尔分率）的甲醇水溶液100kmol ，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热，回流比R=3，要求塔顶馏出液组成D x =，在操作条件下的平衡关系为0.450.55y x =+，求：
（1）塔釜组成x ；
（2）每小时能获得的馏出液量D 。
解：（1）10.84D y x == 110.550.840.550.6440.450.45y x --=== （4分） 2130.840.6440.6931144
D x R y x R R =+=?+=++ （4分） 20.550.6930.550.3180.450.45
W y x --=== （3分） (2) ()100(0.40.318)15.7/0.840.318
F W D W F x x D kmol h x x -?-===-- （4分） 5、（15分）
组成为0.45F x =的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为12，塔顶0.95D x =（以上均为摩尔分率），塔顶易挥发组分回收率为95%，回流比min 1.5R R =，塔釜间接蒸汽加热，相对挥发度 2.5α=，试求：
(1)原料中汽相和液相组成；
(2)列出提馏段操作线方程；
解：(1)设原料中汽相组成为e y ，液相组成为e x ，则
12331(1)e e F e e e y x x x y x αα?+=????=+-??
将0.45F x =， 2.5α=代入得： 120.45332.51 1.5e e e e e y x x y x ?+=????=+??
解之得：0.375e x = 0.6e y = （5分） (2) 23q = min 0.950.6 1.5560.60.375D
e e e
x y R y x --===-- min 1.5 1.5 1.556 2.334R R ==?= 0.95D F Dx Fx =Q 0.450.950.950.450.95
F D x D F x ∴=?=?= 1W D F F Wx Dx Fx Fx += 10.05W D F F
Wx Dx Fx Fx =-= （5分）
''22.3340.453 1.472(1)(1)(1)(1) 3.3340.45(1)3
D R
q L RD qF F D V R D q F R q F ?+++====++-++-?+- '0.050.050.050.450.01932(1)(1)(1)(1) 3.3340.45(1)3W F F Wx Fx x D V R D q F R q F ?====++-++-?+- ∴提馏段操作线方程为：'
''
1.470.0193W Wx L y x x V V =-=- （5分） 6、（15分）
在一连续常压精馏塔中分离某理想混合液，0.94D x =，X W =。已知此塔进料q 线方程为
6 1.5y x =-y ，
采用回流比为最小回流比的倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2，求： （1）精馏段操作线方程。
（2）若塔底产品W ＝150kmol/h ，求进料量F 和塔顶产品量D 。
（3）提馏段操作线方程。
解：（1）由q 线方程
6, 1.511
1.2,0.326 1.510.333,0.5F F q q x q q q q x x y y x x
x y ==--∴====-+==Q
联立方程 与 得
635.2333
.05.05.094.0min =--=--=q q q
D x y y x R 162.3635.22.12.1min =?==R R
226.076.01
1+=+++=x R x x R R y D （5分） （2）F
D W F D W Fx Dx Wx =+??=+? D=h F=h （5分）
（3）()()()h
kmol qF RD qF L L h kmol F q D R V /8.44594.2102.1162.394.60/8.28594.21012.1162.494.6011=?+?=+=+='=?-+?=-++='
0203.0507.1-='
-''='x V wx x V L y W （5分） 7、（15分）
一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯摩尔分率，以100Kmol/h 流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数，操作回流比为最小回流比的倍；要求塔顶馏出液组成为(苯的摩尔分率，下同)，塔底釜液组成为。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度为。试求：
（1）塔顶和塔底产品量；
（2）最小回流比；
（3）精馏段操作线方程；
（4）提馏段操作线方程。
解：（1）由 F
D W F D W Fx Dx Wx =+??=+? 得()100(0.60.5)61.11/0.950.05
F W D W F x x D kmol h x x -?-===-- 10061.1138.89/W F D kmol h =-=-= （4分）
（2）由题可知：0.5q =
q 线方程为：0.50.510.51
F x x y =--- 1.2y x =-+ ① 平衡线方程为：1(1)x y x
αα=+- 2.51 1.5x y x
=+ ② 令①=②并化简得：21.5 1.7 1.20x x +-=
求得q 线与平衡线交点：
0.492q x =，0.708q y =
min 0.950.708 1.120.7080.492
D q
q q x y R y x --∴===-- （5分） （3）min 1.5 1.5 1.12 1.68R R ==?=
11 1.680.95(1)(1) 1.681 1.6810.6270.354n n D n n n Rx x x y R R y x ++=
+=+++++=+ （3分）
（4）'
0.5 1.6861.110.5100152.66L L qF RD F =+=+=?+?= '(1)(1)(0.51)100113.77V V q F D R =+-=++-?=V
'1''152.660.0538.89113.77113.77
m W m m Lx Wx x y V V +?=-=- 1 1.340.017m m y x +=- （3分）
8、（15分）
一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下：
精馏段 0.80.172y x =+
提馏段 1.30.018y x =-
求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解：由精馏段操作线方1210.90.6670.3112121
D R y x x x x R R =+=+?=+++++ 0.81R R =+，得4R =； 10.1721
D x R =+，得0.86D x = 5分 将提馏段操作线方程与对角线方程y x =联立
1.30.018y x y x
=-??=? 解得0.06x =，即0.06w x = 5分 将两操作线方程联立
0.80.1721.30.018y x y x =+??=-?
解得0.38x = 因是泡点进料，1q =，q 线垂直，两操作线交点的横坐标即是进料浓度，
∴0.38F x = 5分
化工原理期末考试试题及答案
1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分）
化工原理实验习题答案
1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。
2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 4、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 5、不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性 6、本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大即：密度增大N增大，又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。 4、流体流动阻力的测定 1、是的，因为由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 2、在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。
化工原理实验模拟试题4教学内容
化工原理实验模拟试 题4
流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上？ A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体？ A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。
C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管？ A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力 不再减小的管子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA
化工原理期末考试真题及答案
填空题 I. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零_。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2― 勺、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3. 水在内径为? 105mmX25mm 只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s ,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s ，贝U Re=99502流动类型为湍流。 4. 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. 5. 求取对流传热系数常采用 因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次 数群，再通过实验确定各特征数 数之间的关系，即得到各种条件下的 关联 式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_,间壁换热和蓄热换热. 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： ⑴(2)若p > pe 或Ce > C 则属于吸收过程 9. 计算吸收塔的填料层高度，必须运丽口下三个方面的知识关联计算：_平衡关系 ,物料衡算，传质速率.. 10. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分。 II. ,当20E 的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm 勺光滑管内流 动时,若流速为1.0m/s 时，其雷诺准数Re 为9.93 x 105；直管摩擦阻力系数入为 0.0178._ 12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13. 计算管道流体局部阻力的方法有：当量长度法；阻力系数法；,其相应的阻力计 14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。 15. 进行换热的两流体，若a 1》a 2时，要提高K 值，应设法提高a 2； 当a 1 "a 2时，要提高K 值，应使 a 1a 2同时提高 。 16. 某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为 0.023 Re 0.8 Pr 0.4.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系 d 数a =2.61(kw/ (nt K ).若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s 时，此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K ). 17. 强化传热的方法之一是提高 K 值.而要提高K 值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数. 18. 吸收剂用量增加，操作线斜率增大，吸收推动力增大。 (增大，减小，不变) 19. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜 之中。 20. 对不饱和湿空气，干球温度大于湿球温度，露点温度小于湿球温度。 算公式为h f 2 l e U d 2g ；,h f 2g
化工原理实验课课后习题答案
化工原理实验课课后习 题答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
流体流动阻力的测定 1.如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。 行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验 3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 4．待测截止阀接近出水管口，即使在最大流量下，其引压管内的气体也不能完全排出。试分析原因，应该采取何种措施？答：待截止阀接近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大，致使引压管内气体很难排出。改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些。5．测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知，在一定u下，突然扩大ξ，Δp增大，则压差计读数变大；2u?反之，突然缩小ξ，例如：使ξ＝，Δp减小，则压差计读数变小。 6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象？答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。 7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。正如Re在3×103～105范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即λ= 8．在～Re曲线中，本实验装置所测Re在一定范围内变化，如何增大或减小Re的变化范围答：Redu，d为直管内径，m；u为流体平均速度，m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s。为流体的平均黏度，Pa · 8．本实验以水作为介质，作出～Re曲线，对其他流体是否适用为什么答：可以使用，因为在湍流区内λ=f（Re， ）。说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性，即说明用什么流体与-Re无关，所以只要是牛顿型流体，在相同管路中以同样的速度流动，就满足同一个-Re关系。 9．影响?值测量准确度的因素有哪些答：2dp，d为直管内径，m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度，m/s；p为两测压点之间的压强差，Pa。△p=p1-p2，p1为上游测压截面的压强，Pa；p2为下游测压截面的压强，Pa 离心泵特性曲线的测定 1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因 答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 3．什么情况下会出现气蚀现象？答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 5．正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。 6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？ 答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。 7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，Q、H、P随n的变化关系如下式所示 见课本81页当泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。8．为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小？答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。 过滤实验 1.为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过一段时间后滤液才转清？答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。
化工原理实验模拟思考题
离心泵特性曲线的测定 1.泵壳的作用是：汇集液体 2.轴封的作用是：减少高压液体漏出泵外 3.密封环的作用是：减免高压液体漏回吸入口 4.叶轮的作用是：传递机械能 5.离心泵是由：_叶轮、泵壳、密封环、轴封装置_、和_平衡盘装置五个主要部件所组 成的。 6.离心泵的流量又称为：送液能力 7.泵能给予（1牛顿）_液体的能量称为泵的扬程。 8.每秒钟泵对（输送液体）所作的功，称为有效功率。 9.泵若需自配电机，为防止电机超负荷，常按实际工作的最大流量计算轴功率N，取 （1.1-1.2）N作为选电机的依据。 10.离心泵性能的标定条件是：20℃，101.3kPa的清水 11.为了防止电机烧坏现象发生，启动离心泵时必须先关闭泵的出口阀。 12.由离心泵的特性曲线可知：流量增大则扬程_减少 13.对应于离心泵特性曲线_____的各种工况下数据值，一般都标注在铭牌上。效率最大。 14.根据生产任务选用离心泵时，一般以泵效率不低于最高____的90%为合理，以降低能 量消耗。效率 15.根据生产任务选用离心泵时，应尽可能使泵在____点附近工作。效率最大 孔板流量计校验实验 1.孔板流量计前后压力: 前>后 2.孔板流量计的孔流系数与流动形态的关系:随Re的减小而减小 3.下列关于孔板流量计的说法正确的是: 构造简单、制造安装方便 流体阻力实验 1.流体流过管件的局部阻力系数主要与下列哪些条件有关：管件的几何形状、流体的Re 数 2.同一直管分别按下列位置摆放 (1)垂直 (2)水平 (3)倾斜同样的流体流动状 态下摩擦阻力关系是：倾斜=水平=垂直 3.在本实验中必须保证高位水槽始终有溢流，其原因是：只有这样才能保证位压头的恒 定 4.本实验中首先需排除管路系统中的空气，是因为：空气的存在，使管路中的水成为不 连续的流体、测压管中存有空气，使测量数据不准确、管路中有空气则其中水的流动不再是单相的流动
化工原理试题库(含答案)
化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二
《化工原理》(上)模拟试卷
《化工原理》（上册）模拟试卷 一、判断题（对的打√，错的打×，每题1分，共15分） 1. 因次分析的目的在于用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。 2. 边长为0.5m的正方形通风管道，其当量直径为0.5m。 3. 根据流体力学原理设计的流量计中，孔板流量计是恒压差流量计。 4. 当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时，公式中的流速应该取粗管中 的流速。 5. 离心泵的轴功率随流量的增大而增大。 6. 当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生气缚现象。 7. 对于低阻输送管路，并联优于串联组合。 8. 为了获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。 9. 间歇过滤机一个操作周期的时间就是指过滤时间。 10. 过滤介质应具备的一个特性是多孔性。 11. 过滤常数K与过滤压力无关。 12. 滴状冷凝的给热系数比膜状冷凝的给热系数大，所以工业冷凝器的设计都按 滴状冷凝考虑。 13. 多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差也最小。 14. 对于温度不宜超过某一值的热敏性流体，在与其他流体换热过程中宜采用逆 流操作。 15. 实际物体的辐射能力总是小于黑体的辐射能力。 二、选择题（每题1个正确答案，每题2分，共20分）
1. 当不可压缩流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径 缩小的地方，其静压力（）。 A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 不确定 2. 水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度升高 时，Re值将（）。 A.变小 B.变大 C.不变 D.不确定 3. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时，压差计中 的汞面将（）。 A. 左低右高 B. 等高 C. 左高右低 D. 无法确定 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（）。 A. 最高效率点对应值 B. 操作点对应值 C. 最大流量下对应值 D. 计算值 5. 操作中的离心泵，将水由水池送往敞口高位槽。若管路条件不变，水面下降（泵能正常工作）时，泵的压头、泵出口处压力表读数和泵入口处真空表读数将分别（）。 A. 变大，变小，变大 B. 变小，变大，变小 C. 不变，变大，变小 D. 不变，变小，变大 6. 在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（） A.粒子几何形状 B.粒子几何尺寸 C.粒子及流体密度 D.流体的流速 7. 当其他条件都保持不变时，提高回转真空过滤机的转速，则过滤机的生产能 力（）。 A.提高 B.降低 C.不变 D.不一定 8. 当间壁两侧流体的对流传热系数存在下列关系α1＜＜α2，则要提高总传热系 数K应采取的有效措施为（）。 A.提高α1 B.提高α2 C.提高α1，降低α2 D.不确定 9. 根据因次分析法，对于强制对流传热，其准数关联式可简化为（） A. Nu＝f（Re，Pr，Gr） B. Nu＝f（Re，Gr） C. Nu＝f（Pr，Re） D. Nu=f（Pr，Gr）
(完整版)《化工原理》试题库答案(2)
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（3分）题号1155 第1章知识点400 难度容易 当20℃的甘油（ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊）,在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s时,雷诺数Re为_______,流体的流动型态为______。 ***答案*** 168.2 层流 2.（2分）题号2038 第2章知识点100 难度容易 往复压缩机的实际工作循环由_____、_______、______和______四个阶段组成。 ***答案*** 膨胀、吸气、压缩、排气 3.（2分）题号4060 第4章知识点200 难度容易 对流传热膜系数α工程制单位为_____________，SI制单位为_________。 ***答案*** kCal.h.K.m; W/(Km) 二、选择题： 1.（2分）题号1202 第1章知识点400 难度容易 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 ***答案*** A 2.（2分）题号2121 第2章知识点500 难度容易 通常所说的离心通风机的风压是指（） A. 静风压 B. 动风压 C. 全风压 ***答案*** C 3.（2分）题号4147 第4章知识点400 难度中等 为了提高列管换热器管内流体的α值，可在器内设置（）。 A. 分程隔板 B. 折流接板 C. 多壳程 ***答案*** A 三、判断题： 1.（2分）题号3058 第3章知识点100 难度容易 要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。（） ***答案*** × 四、问答题： 1.（8分）题号3079 第3章知识点300 难度容易 试分析提高过滤速率的因素？ ***答案*** 过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有： （1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。 化工原理实验习题答案 Prepared on 22 November 2020 1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。在外管 最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 1、 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数 数值 ________ 。 A. 与光滑管一样 B. 只取决于Re C.取决于相对粗糙度 D.与粗糙度无关 2、 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应 _____ 。 A. 停泵，向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度 C.检查进口管路是否有泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大 3、 液体在两截面间的管道内流动时,其流动方向是 ________ 。 A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面； C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面； 相差较大时，提高总传热系数 K 值的措施 B. 提高大的值； D.提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用 _____ 方法来提高传热速率最合理。 A. 提高蒸汽速度； B.采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C. 提高空气流速； D.将蒸汽流速和空气流速 都提高。 6沉降室的生产能力与—有关。 \ A. 颗粒沉降速度和沉降室高度； B.沉降面 积； C. 沉降面积和颗粒沉降速度； D. 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、 离心泵的扬程是指泵给予（ ）液体的有效能量。 A. 1kg B. 1N C. 1m 8、 雷诺数的物理意义表示 __________ 。 A. 粘滞力与重力之比； B.重力与惯性力之比； C.惯性力与粘滞力之比； D.压力与粘滞力之比。 4、冷热两流体的对流给热系数 是 _____ 。 A.提高小的值； C.两个都同等程度提高； 9、为了减少室外设备的热损失，保温层外的一层隔热材料的表面应该 是_________ 。 A. 表面光滑，色泽较浅 B.表面粗糙，色泽较深 化工原理实验思考题(填空与简答) 一、填空题： 1.孔板流量计的C~Re关系曲线应在单对数坐标纸上标绘。 2.孔板流量计的V S ~ R关系曲线在双对数坐标上应为_直线—。 3.直管摩擦阻力测定实验是测定入与Re的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4.单相流动阻力测定实验是测定直管阻力和局部阻力。 5.启动离心泵时应关闭出口阀和功率开关。 6.流量增大时离心泵入口真空度增大出口压强将减小。 7 .在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是开循环冷却水。 8.在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是塔顶温度稳定 9.在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小。 10.在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是减小测量误差。 11.萃取实验中_水_为连续相，煤油为分散相。 12.萃取实验中水的出口浓度的计算公式为C E1=V R(C R1-C R2)/V E。 13.干燥过程可分为等速干燥和降速干燥。 14.干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15.过滤实验采用悬浮液的浓度为5% ,其过滤介质为帆布。 16.过滤实验的主要内容测定某一压强下的过滤常数。 17.在双对数坐标系上求取斜率的方法为：需用对数值来求算，或者直接用 尺子在坐标纸上量取线段长度求取。 18.在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为：先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源 19.实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20.在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是：要有一组数据处理的计 算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加 空气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定 进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa 如果达到0.008?0.01mPa可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互 化工原理 试题与答案 北村（奥力体育）复印店 化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按 ________________的顺序排列组成。 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m。 16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。 中南大学考试试卷（A ） 2012 -- 2012 学年 2 学期 时间60分钟 化工原理实验 课程 48 学时 2 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 化工10级总分100分，占总评成绩 50 % 班级___________姓名__________ 学号_________ 成绩 一、多选题(共60分，每小题2分，正确的在最后页答题卡中填写T,错误的打F 。例如A,B,C,D 只有BC 正确，则在相应题号中填写FTTF, A,B,C,D 只有D 正确，则在相应题号中填写FFFT)1、柏努利实验中，测压管的测压孔正对水流方向时所出的液位高度表示该点的FFTF A . 动压头； B . 静压头；C . 动压头与静压头之和；D . 动压头、静压头、损失压头之和。2、当管径相同而两侧压孔方向也相同时,两测压管之间所测得液位差表示 FFTT A . 两截面之间的动压头之差; B . 两截面之间的静压头之差。C . 两截面之间的压强差; D . 两截面之间的损失压头。3、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时,其能量损失 FFT A . 增大；B . 减少； C . 不变。 4、U 型压差计可直接测出如下各值:TF A . 表压、真空度、压强差。 B. 表压、真空度、压强差和绝对压。 5、用量筒和秒表测定体积流量中,所算出的流速是 TFF A . 平均流速； B . 点流速；C . 最大点速度。 6、蒸馏操作能将混合液中组分分离的主要依据是:TFT A . 各组分的沸点不同； B . 各组分的含量不同； C . 各组分的挥发度不同 7、全回流操作的特点有TTT A . F = O, D = 0, W = 0； B . 在一定分离要求下N T 最少； C . 操作线和对角线重合； 8、本实验能否达到98% (质量)的塔顶乙醇产品?FTFT A . 若进料组成大于95.57%,塔顶不能可达到98% 以上 B . 若进料组成大于95.57%,塔釜可达到98% 以上 C . 若进料组成小于95.57%,塔顶可达到98% 以上 D . 若进料组成小于95.57%,塔顶不能达到98% 以上 9、冷料回流对精馏操作的影响为FTF 规范与 流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上？ A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体？ A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。 C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管？ A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力不再减小的管 子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA化工原理考试题及答案I
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