(完整版)西南大学《化工基础》网上作业及课程考试复习资料(有答案)

[0069]《化工基础》

第一批次

[填空题]

填空题：

1、真空度=绝对压-（）。

2、化工基础课程主要研究的"三传一反”指的是动量传递、热量传递、（）传递、化工反应器。

3、化工生产中具有共同物理变化特点和相同目的的基本操作过程称为（）。

4、气体和液体都具有（），统称为流体。

5、表压是以大气压强为基准（）大气压强的数值，由压强表测定读数。

6、真空度是以大气压强为基准低于大气压强的数值，由（）测定读数。

7、流体的粘性力越大，Re数越小，流体的湍动程度越（）。

8、流体流动时产生内摩擦力的根本原因是流体具有（）。

9、化工管路都是由直管和管件组成，所以流动阻力包括直管阻力和管件的（）。

10、（）是计算圆形直管阻力损失的通用计算式。

11、对流传热过程中，流速增大则传热分系数（）。

12、热流方向总是与温度梯度的方向（）。

13、要达到分离要求，R = R

min 时，N

T

= （）。

14、精馏塔由下而上，气相中轻组分含量（）。

15、稀溶液在总压不是很高的情况下气-液平衡关系遵守（）定律。

16、返混是指不同停留时间的物料之间由不均匀到均匀的过程，其结果是使所用反应器的性能（）。

17、PFR的空混=（），返混 =（）。

18、间歇反应器的物料衡算方程式为（）。

19、空间速度指连续流动反应器中指定状态下的流体入口体积流率与（）之比。

20、全混流反应器的特点是反应器内反应物料完全（）。

参考答案：

1、真空度=绝对压-（）。（大气压）

2、化工基础课程主要研究的"三传一反”指的是动量传递、热量传递、（）传递、化工反应器。（质量）

3、化工生产中具有共同物理变化特点和相同目的的基本操作过程称为（）。（单元操作）

4、气体和液体都具有（），统称为流体。（流动性）

5、表压是以大气压强为基准（）大气压强的数值，由压强表测定读数。（高出）

6、真空度是以大气压强为基准低于大气压强的数值，由（）测定读数。（真空表）

7、流体的粘性力越大，Re数越小，流体的湍动程度越（）。（弱）

8、流体流动时产生内摩擦力的根本原因是流体具有（）。（粘性）

9、化工管路都是由直管和管件组成，所以流动阻力包括直管阻力和管件的（）。（局部阻力）

10、（）是计算圆形直管阻力损失的通用计算式。（范宁公式）

11、对流传热过程中，流速增大则传热分系数（）。（增大）

12、热流方向总是与温度梯度的方向（）。（相反）

13、要达到分离要求，R = R

min 时，N

T

= （）。（∞）

14、精馏塔由下而上，气相中轻组分含量（）。（增大）

15、稀溶液在总压不是很高的情况下气-液平衡关系遵守（）定律。（亨利）

16、返混是指不同停留时间的物料之间由不均匀到均匀的过程，其结果是使所用反应器的性能（）。（下降）

17、PFR的空混=（），返混 =（）。（0，0）

18、间歇反应器的物料衡算方程式为（）。（反应速率 + 积累速率 = 0）

19、空间速度指连续流动反应器中指定状态下的流体入口体积流率与（）之比。（反应器的反应体积）

20、全混流反应器的特点是反应器内反应物料完全（）。（均匀）

第二批次

[单选题]空间时间是:

A：反应器有效容积除以反应器入口处体积流量

B：反应器入口处体积流量除以反应器有效容积

C：反应器有效容积除以反应器内的体积流量

D：以上都不是

参考答案：A

[单选题]

对于稳定过程，某时间段内系统中积累的物料质量总和（）：

A：等于0

B：大于0

C：小于0

D：不一定

参考答案：A

[单选题]理想塔板是指

A：塔板上气相达相平衡

B：塔板上液相达相平衡

C：塔板上液相达相平衡的同时气相也达相平衡

D：以上都不是

参考答案：C

[单选题]同样进出口温度情况下，（）平均温度差最大。

A：并流

B：折流

C：逆流

D：其他流形

参考答案：C

[单选题]多层平壁稳态导热时，各层（）相等。

A：传热速率

B：传热量

C：传热阻力

D：温差

参考答案：A

[单选题]传热过程中传热面上各点的温度不随时间变化则该过程为A：稳定过程

B：不稳定过程

C：连续过程

D：以上都不是

参考答案：A

[单选题]过程速率与该过程的推动力

A：成正比

B：成反比

C：相等

D：无关

参考答案：A

[单选题]当系统压力高于大气压时，则（）

A：绝对压力= 大气压+ 真空度

B：绝对气压= 大气压- 真空度

C：绝对压力= 大气压 +表压

D：绝对压力= 大气压- 表压

参考答案：C

[单选题]对流传热过程中流速增大则

A：传热分系数增大

B：传热分系数减小

C：传热分系数不变

参考答案：A

[单选题]热交换过程中若要增大传热总系数，可采取A：降低冷流体流量

B：降低热流体流量

C：增大热流体流量

参考答案：C

[单选题]

反应器内流体空间混合的程度越大（）

A：反应物浓度降低

B：反应物出口温度降低

C：反应器内各位置反应物浓度、温度趋于均匀

D：以上都不是

参考答案：C

[单选题]当过程为连续稳定过程时，则

A：进料速率不变

B：出料速率不变

C：积累速率不变

D：积累速率为零

参考答案：D

[单选题]蒸馏分离的依据是

A：各组分浓度不同

B：各组分挥发性不同

C：各组分定压比热不同

D：以上都不是

参考答案：B

[单选题]精馏分离原理是

A：同一设备内液相多次部分气化

B：同一设备内气相多次部分冷凝

C：同一设备内液相多次部分气化同时气相多次部分冷凝D：以上都不是

参考答案：C

[单选题]

离心泵属于流体输送机械中的（）A：喷射式

B：容积式

C：叶轮式

D：以上均不是

参考答案：C

[单选题]

流体平均流速与管截面积（）

A：成反比

B：成正比

C：无关

D：相等

参考答案：A

[单选题]

以下雷诺数中表示层流的雷诺数为（）

A：10000

B：5000

C：3000

D：1000

参考答案：A

[单选题]

以下雷诺数中表示湍流的雷诺数为 ( )

A：5000

B：3000

C：1000

D：500

参考答案：A

[单选题]

流体静力学方程反映了静止流体内（）的分布规律。A：压强

B：压力

C：温度

D：密度

参考答案：A

[单选题]

定态流动指流体流动空间各点的状态不随（）变化的流动。A：温度

B：压强

C：时间

D：流速

参考答案：C

[单选题]

柏努利方程是流体流动中的（）定律。

A：能量守恒

B：热量守恒

C：质量守恒

D：动量守恒

参考答案：A

[单选题]

工程计算中流体流速指的是（）

A：管中心处流速；

B：管壁处流速；

C：整个管截面上平均流速；

D：截面上任意点的流速

参考答案：C

[单选题]10千克力?米等于（）焦耳

A：10

B ：98.07

C ：9.807

D ： 1

参考答案：B [单选题]

气体状态方程中常数R=0.082(atm ?m 2/kmol ?K)，若用kJ/(kmol ?K)表示，则R 等于（ )

A ：8.2

B ：0.0831

C ：8.31

D ：0.082

参考答案：C

[单选题]相对挥发度是 A ：轻组分挥发度除以重组分挥发度

B ：轻组分分压除以重组分分压

C ：轻组分浓度除以重组分浓度

D ：以上都不是

参考答案：A 第三批次 [论述题] 计算题

1、某设备上真空表读数为100mmHg ，试计算设备内的绝对压强与表压强各为多少？已知该地区大气压强为740mmHg 。

2、液体越过平顶堰上的液面高度可以用下列经验式计算：

h ow = 0.48(q v /l w )2/3，式中h ow 为堰上液面高度（单位为英寸，in ）；q v 为液体体积流量，gal/min （加仑/分）；l w 为堰长，英寸（in ）。试求流量为0.05m 3/s 的液体越过长度为2米的平顶堰，堰上液面高度为多少米？

3、比重为0.87的甲苯流经内径为100毫米的管道后再经内径为200毫米的管道送入罐内，为稳定流动，甲苯的体积流量为600升每分，求：甲苯的质量流量和各管的流速。

4、用高位槽向反应器加料（如图所示），料液比重为0.90，加料管的内径为98mm，高位槽为恒位槽，反应器内压强40 kp

（表压）。要求加料量为

a

50m3/hr，若料液流动的能量损失为24.53J/kg，试求高位槽的液面应比加料出口高出多少？

5、一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。拖管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？

6、某厂用水泵从河边抽水站将河水送至水塔中去（如图所示），水塔水面保持恒定，泵的流量为30m3/hr，输水管内径为96mm，泵的效率为0.65。输水过程

。

中总的阻力损失为5[m水柱]，试求泵所需的轴功N

a

参考答案：第三批次（计算题一）

1、某设备上真空表读数为100mmHg ，试计算设备内的绝对压强与表压强各为多少？已知该地区大气压强为740mmHg 。

解：绝对压强=大气压 – 真空度=740-100=640 mmHg

查附录知1 mmHg=133.32Pa ，所以绝对压强=640×133.32=8.53×104 Pa; 表压强= - 真空度 = - 100 mmHg = -1.33×104 Pa 2、液体越过平顶堰上的液面高度可以用下列经验式计算：

h ow = 0.48(q v /l w )2/3，式中h ow 为堰上液面高度（单位为英寸，in ）；q v 为液体体积流量，gal/min （加仑/分）；l w 为堰长，英寸（in ）。试求流量为0.05m 3/s 的液体越过长度为2米的平顶堰，堰上液面高度为多少米？

解：利用以下关系：1m = 39.37in ；1m 3 = 264.2gal ；1min = 60s

将已知量的单位换算成经验式中规定的单位计算得到：q v =0.05m 3/s=0.05×264.2/(1/60)=792.6gal/min ； l w =2m=2×39.37=78.74in; 将换算后的数值代入经验式，得：h ow =2.24in=2.24(in)×1/39.37(m/in)=0.057m

3、比重为0.87的甲苯流经内径为100毫米的管道后再经内径为200毫米的管道送入罐内，为稳定流动，甲苯的体积流量为600升每分，求：甲苯的质量流量和各管的流速。

解：由于甲苯的比重为0.87，故其密度为870kg/m 3 .

s kg V w /7.887060

1000

/1600=??

==ρ s m A V u /27.11

.0785.001.0211=?==

s m d d u u /317.004.001

.027.122

2112=?== 4、用高位槽向反应器加料，料液比重为0.90，加料管的内径为98mm ，高位槽为

恒位槽，反应器内压强40 kp a （表压）。要求加料量为50m 3/hr ，若料液流动的能量损失为24.53J/kg ，试求高位槽的液面应比加料出口高出多少？

解：取高位槽液面为1-1面，管出口处为2-2面，

有：u 1

=0 )/(84.110

98785.09003600

/506

22s m u =???=- p 1=101325p a p 2=40000+101325p a

z 1 = 0 z 2 = ? U=0 Σh f = 24.53J/kg 列柏式方程：

)

(2.753

.24900

1040284.18.9020900101325

0023

222222m z z h p u gz f

-=+?++?=∑+++=+++ρ

5、一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。拖管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？

解：由范宁公式：11

21111Re 64

,2=?=λλu d l h f 2

22

2222

Re 64,2=?=λλu d l h f

则有：

2

2112112212

2211212Re Re ,u d u d u u d d h h f f ==?=λλλλ 所以：

12222112u d u d h h f f =，又q v1=q v2 ,即：22

2

112d d u u = 所以：

1642

4

11

2==d d h h f f 6、某厂用水泵从河边抽水站将河水送至水塔中去，水塔水面保持恒定，泵的流量为30m 3/hr ，输水管内径为96mm ，泵的效率为0.65。输水过程中总的阻力损失为5[m 水柱]，试求泵所需的轴功N a 。

解：在河面（1-1）与水塔液面（2-2）列柏式方程，以（1-1）面为基准水平面：

f H g

p g u z H g p g u z +++=+++ρρ22

22121122

其中：z 1=0 z 2=34.5m

u 1≈0 u 2=V/A=1.15m/s

{ V = 30/3600 , A = 0.785(0.096)2 }

p 1=0 (表) p 2=0（表） H f =5[m 水柱]

代入得： H=39.57 [m 水柱]

)

(565.023

.3)

(23.357.3981.93600

1000

30kw N N kw wgH N e a e ≈===???=

=η 第四批次 [论述题] 计算题

1、在一个内管外径为160mm 的套管式换热器中，将3500kg/hr 的热水从100℃

冷却到60℃，冷水进出口温度分别为20℃和30℃，基于内管外表面的传热总系数K 为2.33kw/m 2.K ，冷却水走内管，热损失不计，试求：1. 冷却水的用量；2. 两流体逆流时管子的长度。设C p 水 = 4.18kJ/kg ?K

2、蒸气冷凝器的传热面积为5m2，酒精蒸气冷凝温度78℃，冷凝热为

845kJ/kg，冷凝水初温为20℃，终温为35℃。若K=800w/m2.K，问此冷凝器能否冷凝350kg/hr的酒精蒸气？

3、连续精馏操作中，原料液于泡点送入塔中，已知操作线方程如下：

精馏段： y = 0.75 x + 0.24

提馏段： y = 1.32 x - 0.016

试求原料液，馏出液及釜液的组成和回馏比。

4、有一相对挥发度为2.00的理想双组分溶液用精馏分离，塔内上升的蒸气量为180kmol/hr，塔顶产品量为60kmol/hr，泡点进料，x

D

=0.95,试求离开第二

块理论塔板的液相组成x

2

5、有液相反应

2A B+C (-r

A ) = 0.2C

A

2

反应器入口处的流量V

0 = 2.0 (l/s), C

A0

= 2.0 (mol/l)

出口处的转化率为x

Af = 0.6，试求用PFR进行反应所需的V

R

。

6、今有液相反应

2A B+C (-r

A ) = 0.2C

A

2

反应器入口处的流量V

0 = 2.0 (l/s), C

A0

= 2.0 (mol/l)

出口处的转化率为x

Af = 0.6，试求用CSTR进行反应所需的V

R

。

7、某一级反应在均相、等温、恒容的条件下进行，试比较在PFR中转

化率为80%所需的空时比转化率为50%所需的空时大多少倍？（设其余

条件不变）

参考答案：第四次作业（计算题二）

1、在一个内管外径为160mm的套管式换热器中，将3500kg/hr的热水从100℃冷却到60℃，冷水进出口温度分别为20℃和30℃，基于内管外表面的传热总系数K为2.33kw/m2.K，冷却水走内管，热损失不计，试求：1. 冷却水的用量；2. 两流体逆流时管子的长度。

设C

p水

= 4.18kJ/kg?K

解：1. 因C

ph =C

pc

故：

hr

kg

t

t

C

T

T

C

w

w

pc

ph

h

c

/

14000

20

30

)

60

100

(

3500

)

(

)

(

1

2

2

1

=

-

-

=

-

-

=

2. 100℃ 60℃Δt

1/Δt

2

=1.75<2

30℃ 20℃ Δt m =(70+40)/2 =55℃ Δt 1=70℃ Δt 2=40℃ 据总传热方程： Q = KA Δt m 有：

)

(25.218.014.3551033.2401018.4)3600/3500(33m d

t k Q L m ≈???????=?=

π 2、蒸气冷凝器的传热面积为5m 2

，酒精蒸气冷凝温度78℃，冷凝热为845kJ/kg ，冷凝水初温为20℃，终温为35℃。若K=800w/m 2.K ，问此冷凝器能否冷凝350kg/hr 的酒精蒸气？ 解：

)

(8210845)3600/350()

(2025.5058005.502

)

3578()2078(3

0kw r w Q kw t KA Q C

t h L m m =??===??=?==-+-=?传

故能够。

3、连续精馏操作中，原料液于泡点送入塔中，已知操作线方程如下： 精馏段： y = 0.75 x + 0.24 提馏段： y = 1.32 x - 0.016

试求原料液，馏出液及釜液的组成和回馏比。

解： 精馏段： y = 0.75 x + 0.24 (1) 提馏段： y = 1.32 x - 0.016 (2)

由R/(R+1) = 0.75 解得 R=3 由x D /R+1 =0.24 解得 x D =0.96 将y=x 与(2)联解 得 x W =0.05

将(1) (2)联解， 得 x F =0.44 4、有一相对挥发度为2.00的理想双组分溶液用精馏分离，塔内上升的蒸气量为180kmol/hr ，塔顶产品量为60kmol/hr ，泡点进料，x D =0.95,试求离开第二块理论塔板的液相组成x 2

解：α=2.00 V = 180.0kmol/hr D = 60.0kmol/hr L = V – D = 120.0kmol/hr R = L/D = 120/60 = 2 精馏段操作线方程：

即有：y = 0.667 x + 0.317（1）

气液相平衡关系：

（2）

由 x D = y 1 = 0.95 代(2) 得 x 1= 0.904 将 x 1 = 0.904 代(1) 得 y 2= 0.920 将 y 2 = 0.920 代(2) 得 x 2= 0.852

5、有液相反应

2A B+C (-r A ) = 0.2C A 2

反应器入口处的流量V 0 = 2.0 (l/s), C A0 = 2.0 (mol/l)

出口处的转化率为x Af = 0.6，试求用PFR 进行反应所需的V R 。

解： 由于反应为二级反应，故：

)(75.3)

6.01(22.06

.0)

1(0s x kC x Af A Af

c =-?=-=

τ )(5.7275.30l V V c R =?=?=τ

6、今有液相反应

2A B+C (-r A ) = 0.2C A 2

反应器入口处的流量V 0 = 2.0 (l/s), C A0 = 2.0 (mol/l)

出口处的转化率为x Af = 0.6，试求用CSTR 进行反应所需的V R 。 解：由于反应是二级反应，故：

)

(75.182375.9)(375.9)

6.01(22.06

.0)1(022

0l V V s x kC x c R Af A Af

c =?=?==-?=-=

ττ 7、某一级反应在均相、等温、恒容的条件下进行，试比较在PFR 中转化率为80%所需的空时比转化率为50%所需的空时大多少倍？（设其余条件不变）

解： 可根据PFR 一级反应空时的公式计算比较。 下标1、2分别表转化率为80%和50%

x

x y )1(1-+=

ααx

x +=

121

1+++=

R x

x R R y D

3

95

.032+=

x

80

.011

ln 11-=k τ （1）

50

.011ln 12-=

k τ （2） 两式相比：

32.250

.011ln

80.011ln 21=--=ττ