化工原理--吸收习题及答案
吸收一章习题及答案
一、填空题
1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。
N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e)
2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。
双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度
3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）_________。
大于上方增大远离增大
4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。
1.80
5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。
减少靠近
6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。
相平衡液气比
7、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H OG将_________，N OG将_________ (增加，减少，不变)。
不变增加
8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。（增大，减小，不变）
增大增大
9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如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、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、________、___________、______________。
拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料
11、填料选择的原则是_________________________________________。.
表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。
12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。
良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。
13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。
单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。
14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。
填料的表面积及空隙
15、填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。
大比表面积
16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_________。
传质面积
17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。
18、以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y（Y﹣Y﹡）。
19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。
20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系为A1﹥A2﹥A3，则气体溶解度的大小关系为。
21、实验室用水吸收氨测定填料塔的传质系数Kyα，该系统为控制，随气体流量的增加传质系数Kyα。气膜；增加
22、某低浓度气体吸收过程，已知气膜和液膜体积吸收系数分别为：Kya=0.0002Kmol/（m3.s），Kxa=0.4 Kmol/（m3.s）。则该吸收过程为；该气体为溶气体。气；易23、当填料塔操作气速达到泛点气速时，充满全塔空隙，此现象称为，这时急剧上升。液体；液泛；塔板压降
24、在稳态传质过程，若组分A通过气膜和液膜的推动力为（P-Pi）﹥（Ci-C），则气膜阻力液膜阻力大于
25、填料塔是连续接触式气液传质设备，塔内为分散相，为连续相。为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔的顶部要有良好的装置。液体；气体；液体分布装置
26、吸收操作时，吸收塔总压增加一倍，相平衡常数m 倍，增加压力对吸收操作；吸收塔温度增加，相平衡常数，增加温度对吸收操作。
27、假定吸收系统的相平衡常数m为零，填料高度及其他条件不变，若增加气体流量，吸收率将。变小
28、逆流操作中用纯溶剂吸收混合气中A，若塔板为无穷多，入塔Yb=8%，平衡关系为Y=2X问（1）若液气比为2.5时，吸收率 125%不成立
（2）若液气比为2.5时，吸收率 75%
29、在相同的温度、压力和混合物组成条件下，等分子反向扩散速率单相扩散速率（一组分通过静止气膜的扩散速率）。其原因是。小于；单相扩散速率等于等分子反向扩散速率与该组分在总体流动中传递通量之和
30、说明化工原理各单元操作是基于哪些传递原理？分别说明解释三个传递现象的定律？解释吸收和解吸现象用哪一个原理更合适？
31、为什么在同一吸收塔内，当操作条件相同时，大多采用逆流操作？
答：一方面，在同等条件下，逆流方式可获得较大的平均推动力，因而能有效地提高过程速率；另一方面，逆流时降至塔底的液体恰与刚进塔的吸收剂接触，有利于降低出塔气体的浓度，从而提高溶质的吸收率，所以，吸收塔通常都采用逆流操作。
32、易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大，只要组份在气相中的分压大于液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。
二、选择题
1、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要_________。B
A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度
B. 减少气膜和液膜厚度
C. 增加气膜和液膜厚度
2、当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受_________控制，此时，总吸收系数K y近似等于_________。A、 D
A. 气膜；
B. k x；
C. 气液膜同时；
D. k y；
E. 液膜；
F. K x
3、双膜理论认为吸收过程的阻力集中在_________。A
A. 两膜层中；
B. 界面上；
C. 液膜之中；
D. 气膜之中；
4、升温会使气体在液体中的溶解度_________，对吸收操作_________。C、 D
A. 有利；
B. 变大；
C. 变小；
D. 不利；
E. 不变；
F. 无影响；
5、_________，对吸收操作有利。A
A.温度低，气体分压大时；
B.温度低，气体分压小时；
C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；
6、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大_________的流速。A
A. 气相；
B. 液相；
C. 气液两相；
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_________控制。B
A. 气膜；
B. 液膜；
C. 双膜
8、在吸收塔某处，气相主体浓度y = 0.025，液相主体浓度x = 0.01，气相传质分系数k y = 2 kmol.m-2.h-1，气相总传质系数K y = 1.5kmol.m-2.h-1，则该处气液界面上气相浓度y i 应为_______，平衡关系y = 0.5x。B
A. 0.02
B. 0.01
C. 0.015
D. 0.005
y e = 0.5×0.01 = 0.005
N A = K y（y-y e）= k y（y-y i）
1.5（0.025-0.005）=2（0.025-y i）
∴y i = 0.01
9、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、对于逆流操作的吸收塔，其它条件不变，当吸收剂用量趋于最小用量时，则_____。D
A. 吸收推动力最大；
B. 吸收率最高；
C. 出塔气浓度最低；
D. 吸收液浓度趋于最高。
11、在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将_____气相总传质系数K y 将_____，出塔液体中CO2浓度将_____。B. A. B.
A. 增加、
B. 减少、
C. 不变
12、选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选_____。A
A. 填料吸收塔
B. 板式吸收塔
C. 喷淋吸收塔
13、为使脱吸操作易于进行，通常可采用_____或_____。A、 C
A. 升温；
B. 加压；
C. 减压；
D. 降温；
14、对于脱吸操作，其溶质在液体中的实际浓度_____与气相平衡的浓度。B
A. 小于；
B. 大于；
C. 等于；
15、填料吸收塔空塔的速度应_____于液泛速度。B
A. 大；
B. 小；
C. 等
16、对吸收操作影响较大的填料特性是_____。A
A. 比表面积和自由体积；
B. 机械强度；
C. 对气体阻力要小；
17、气体在液体中的溶解度②③
①指气体在液体中的浓度②指一定条件下气体在液体中的饱和浓度③表明在一定条件下吸收过程可能达到的极限程度
18、吸收操作中，对于同样浓度的溶液，易溶气体溶液上方的分压比难溶气体的分压②
①大②小③相等
19、某填料塔用水吸收空气中的氨气，当液体流量和进塔气体的浓度不变时，增大混合气体的流量，此时仍能进行正常操作，则尾气中氨气的浓度____①_____。
①增大②减少不变④不确定
20、在以下几个吸收过程，哪个改为化学吸收将会最显著地提高吸收速率。
A．水吸收氨；B．水吸收HCl气体；Ｃ．水吸收SＯ２；Ｄ．水吸收CＯ２
22判断下列命题是否正确,正确的是。
A．上升气速过大会引起漏夜；Ｂ．上升气速过小会引起液泛；
Ｃ．上升气速过大会造成过量的液沫夹带；D．上升气速过大会造成过量的气泡夹带；E．上升气速过大会使板效率降低Ｃ
23、在吸收操作中，若液气比L/V等于平衡常数m时，则全塔的吸收推动力。
A．零；B．不能计算；Ｃ．常数；Ｄ．无穷大Ｄ
24、用水吸收混合气中的氨，其他条件不变，当气体流率增加一倍，则总传质系数是原
来的倍。
A．1倍；B．2倍；Ｃ．20.5倍；Ｄ．不确定 A
25、浮阀塔、泡罩塔及筛板塔三种板式塔的板效率比较
A．浮阀塔﹥泡罩塔﹥筛板塔；B浮阀塔﹤泡罩塔﹤筛板塔．；Ｃ．浮阀塔﹥泡罩塔=筛板塔；Ｄ浮阀塔﹥筛板塔﹥泡罩塔． A
五、计算题
1、在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO2，气体流量为5000m3（标准）/h，其中SO2占10%（体积分率），要求SO2的回收率为95%。气液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y*=26.7X，若用水量为最小用水量的2倍，试求用水量为多少Kg/h？（10分）
解：已知y1=0.1 φA=0.95 V h=5000 m3（标准）/h
则Y1=0.1/（1-0.1）=0.111 Y2= Y1（1-φA）=0.111（1-0.95）=0.00555
惰性气体流量V=5000（1-0.1）/22.4=2000.88Kmol/h
L min=200.88（0.111-0.00555）/（0.111/26.7）=5095.32 Kmol/h
L=2 L min=2×5095.32=10190.64 Kmol/h=10190.64×18=183431.52Kg/h 即用水量为183431.52Kg/h
2、在逆流操作的吸收塔中，于101.3KPa、25℃下用清水吸收混合气中的H2S，将其浓度由2％降至0.1％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.52×104 KPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的1.5倍，试计算操作液气比L/V 及出口液相组成X1。（12分）
解：已知y1=0.02 y2=0.001 E=5.52×104 KPa P=101.33 KPa 则Y1=0.02/（1-0.02）=0.0204 Y2=0.001/（1-0.001）=0.001 m=E/P =5.25×104/101.33=544.75
（L/V）min=（Y1﹣Y2）/（Y1/m）=（0.0204-﹣0.001）/（0.0204/544.75）=517.5
L/V=1.5 （L/V）min=1.5×517.5=776.25
又据全塔物料衡算L（X1﹣X2）=V（Y1﹣Y2）
X1=（V/L）/（Y1﹣Y2）﹢X2=（1/776.25）/（0.0204﹣0.001）
=2.5×10-5
即操作液气比L/V为776.25 出口液相组成X1为2.5×10-5
3、某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5 atm，操作压力0.95 atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3.h-1，混合气中空气量为100m3.h-1（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。
解：方法1：
Y1 = 0.026, Y2 = 0.0026，m = E/P = 0.5/0.95 = 0.526
Ls /G B = 0.1×1000/18/(100/22.4) = 1.244
G B /A = (100/22.4)/(π/4×0.22) = 142.1 kmol.m-2.h-1
X1 = ( Y1 - Y2)/(Ls / G B) = (0.026-0.0026)/1.244
= 0.0188
ΔY1= Y1 –Y1e = 0.026-0.526×0.0188 = 0.0161
ΔY2 = Y2 – Y2e = 0.0026
ΔY m = (ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2) = 0.00741
N OG = (Y1-Y2)/ΔYm = 3.16
∴ＫYａ＝（（G B/A）/Z）×N OG = 142.1/1.2×3.16
= 374. 2 kmol.m-3.h-1
方法2：
A = （Ls /G B）/m = 1.244/0.526 = 2.365
N OG = A/(A-1)×ln[(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A]
= 2.365/1.365×ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365] = 3.16
∴ＫYａ＝37.42 kmol.m-3.h-1
4、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A 。入塔气体中A 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。试计算：
(1) 操作液气比为最小液气比的倍数；(2) 出塔液体的浓度；
(3) 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。
解：
①y1 = 0.03 , x1e = 0.03 ，所以m = 1
(L/G)min = (y1-y2)/(y1/m) = mη= 0.95
S = m/(L/G)，L/G = m/S = 1/0.8 = 1.25
∴(L/G)/(L/G)min = 1.25/0.95 = 1.316
②x1 = (y1-y2)/(L/G) = (0.03-0.03(1-0.95))/1.25 = 0.0228
③N OG = 1/(1-S)ln[(1-S)Y1/Y2+S] = 7.843。
5、常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99％。混合气量为53kmol.h-1。入塔气中含苯2％（比摩尔以下同），入塔煤油中含苯0.02％。溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50℃下，相平衡关系为y = 0.36x，总传质系数K y a ＝0.015kmol.m-3.s-1。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。
解：
y1 = 0.02，y2 = 0.02×1%=0.0002
x1e = y1e/m = 0.02/0.36 = 0.0556，x2 = 0.0002
(L/G)min = (y1-y2)/(x1e-x2)
= (0.02-0.0002)/(0.0556-0.0002) = 0.3574
L/G = 1.5(L/G)min = 1.5×0.3574 = 0.536
x1 = x2 + (y1- y2)/(L/G)
=0.0002+(0.02-0.0002)/0.536 = 0.0371
Δy1 = y1 –mx1 = 0.02-0.36×0.0371 = 0.00664
Δy2 = y2 –mx2 = 0.0002-0.36×0.0002 = 0.000128
Δy m = (0.00664-0.000128)/ln(0.00664/0.000128)
= 0.00165
N OG = (y1-y2)/Δy m = (0.02-0.0002)/0.00165 = 12
H OG = G/(Ｋyａ) = 53/3600/(π/4×1.12 )/0.015 = 1.033 m
Z = H OG×N OG = 1.033×12 = 12.4 m
6、有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol.h-1，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5 ，平衡关系y = x。试求：
(1) 液体出塔浓度；(2) 测得气相总体积传质系数K y a = 0.10 kmol.m-3.s-1，问该塔填料层高度为多少？提示：N OG = 1/(1-S)ln[(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S]
解：
①y1 = 0.01
y2 = y1(1-η) = 0.01(1-0.9) = 0.001
L/G=(y1-y2)/x1，
x1 = (y1-y2)/(L/G) = (0.01-0.001)/1.5 = 0.006
②H OG = G/K y a = （100/(0.785×0.52×3600)）/0.1=1.415 m
N OG = 1/(1-S)ln[(1-S) y1/ y2+S]
S = m/(L/G) = 1/1.5 = 0.667
N OG = 4.16
Z = H OG×N OG = 1.415×4.16 = 5.88 m。
7、用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y1 ＝0.01（摩尔分率），吸收率90％，气－液平衡关系y = 0.9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比；（3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？
解：
已知
y1 ＝0.01，η=90%，y2 = y1(1-η) = 0.01(1-0.9) = 0.001
x2 = 0，x1 = y1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111
(L/G)min = (y1-y2)/(x1e-x2)
= (0.01-0.001)/（0.01/0.9）= 0.811
L/G = 2 (L/G)min = 2×0.811 = 1.62
x1 = (y1-y2)/(L/G)+x2 = (0.01-0.001)/1.62 = 0.00556
y1e = 0.9×0.00556=0.005
Δy m =（(0.01-0.005)-(0.001-0)）/ln(0.01-0.005)/0.001
= 0.0025
N OG = (y1-y2)/Δy m = (0.01-0.001)/0.0025 = 3.6
Z ＝0.5×3.6 = 1.8m
8、在逆流操作的吸收塔内，用清水吸收氨－空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度y1 = 0.01(摩尔分率) ，吸收率90%，操作压力为760 mmHg，溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684 mmHg试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小单位吸收剂用量；（3）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为多少米?
解：
系统服从拉乌尔定律
(1) y = (P°/P)x = 685/760X = 0.9X
x1e = y1/m = 0.01/0.9 = 0.011
(2) (L /G )min = (y1-y2)/x1e = (y1-y2)/(y1/m)
= mη = 0.9×0.9=0.81
(3) (L /G ) = 2(Ls /G )min = 2×0.81 = 1.62
S = mG/L =0.9/1.62=0.556
y1/ y2 = 1/(1-η) = 10
N OG = 1/(1-S)×ln[(1-S) y1/ y2+S]
= 1/(1-0.556)×ln[(1-0.556)×10+0.556] = 3.62
(4) Z = H OG×N OG = 0.5 ×3.62 = 1.81 m
9、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y = 0.75x，总体积传质系数K y a = 0.05kmol·m-3·s-1，求液体出口浓度和填料层高度。
解：
已知：D = 0.8m Ls =1200kg.h-1，G = 1000Nm3·h-1
y1 = 0.013，φ= 0.995，x2 = 0，y = 0.75x
K y a = 0.05kmol·m -3·s -1，
Ls = 1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s
G = 1000/(22.4×3600)=0.0124 kmol/s
∵为低浓度吸收 ∴ (L/G) = 0.0185/0.0124 = 1.49
y 2 = y 1(1-φ) = 0.013(1-0.995) = 0.000065
x 1 = (G/L)(y 1-y 2)+x 2 = (0.013-0.000065)/1.49 = 0.00 868
∵ Z = H OG ×N OG ，而N OG = (y 1-y 2)/Δy m
Δy 1 = y 1-y 2e = 0.013-0.75×0.00868 = 0.006490
Δy 2 = y 2-y 2e = 0.000065-0 = 0.000065
Δy m = (Δy 1-Δy 2)/ln(Δy 1/Δy 2)
= (0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)
= 0.001396
∴N OG = (0.013-0.000065)/0.001396 = 9.266
H OG = Ｇ/（Ｋy ａA ）
= 0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.05)= 0.494(m)
∴Z = 9.266×0.494 = 4.58m
10、某厂准备采用一个填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%（体积%）的SO 2的混合气体。已知塔内的操作压力 102.63kN·m 2 和温度 25℃。要求处理的混合气体量为1000(标准)m 3·h -1，实际吸收剂单位耗用量比最小吸收剂单位耗用量大50%，吸收率要达到98%，塔内气体的实际空塔速度为0.5m·s -1。试求：
(1) 吸收用水量为多少m 3·h -1？ (2) 吸收塔直径为多少m ？ (3) 若想再提高吸收率，你认为可采用什么措施？（附：气液平衡方程：Y = 40X ，M = 64）
解：
（1）L S = G B （Y 1－Y 2）/（X 1－X 2）
Y 1 = 10/90 = 0.111；Y 2 = 0.111(1－0.98) = 0.0222
又∵L S = 1.5 L S min
而：X 1 = Y 1/1.5m = 0.111/1.5×40 = 0.00185
G B = 1000(1－0.1)/22.4 = 40.18kmol·h -1
代入上式得：L S = 1928.64 kmol·h -1
（2） D = (4G 混/πu 2)
而G 混 = 1000×（101.3/102.63）×（298/273）=1077.4 m 3·h -1
u = 0.5m·s -1，代入上式得：
D = 0.873m ，圆整为0.9m 。
（3）对于一个操作塔言，欲提高φ，增大液气比，这样可使吸收推动力增大，则φ↑。此外，液气比增大，喷淋密度增大，有利于填料充分润湿！注意：液气比增大，但液气比过大，会造成液泛现象。
11、一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A 。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m ，进塔混合气组成为0.04（A 的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X 。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？
解：（1）液气比为最小液气比的多少倍? 0417.004.0104.01=-=
Y 00533.00053
.010053.02=-=Y 01297.000128.0100128.01=-=X 804.20
01297.000533.00417.0/2121=--=--=X X Y Y V L
18.25.2/0417.000533.00417.0/)/(1212121min =-=-=--=
*m Y Y Y X X Y Y V L 则 286.118.2804.2)/()/(min ==V L V L
(2）所需填料层高度？
OG OG N H Z ?= 892.0804.2/5.2/===L mV S 11
.5]892.00
00533.000417.0)892.01ln[(892.011])1ln[(112221=+----=+----=
S mX Y mX Y S S N OG 故 m N H Z OG OG 67.711.55.1=?=?=
化工原理考研试题库
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。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ，现发现压力表上 的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却将C 0100的热水冷却到C 0 50，热水流量为h m 360，冷却水在管 内 流动，温度从C 020升到C 0 45。已 知传热糸数K 为C m w .20002， 换热管为mm 5.225?φ的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。
化工原理试题及答案
中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一
7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为?
化工原理(下)期末考试试卷
化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系 数k y =2kmol/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，则该处气液界面上气相 浓度y i 应为__B______。平衡关系y=0.5X 。 A .0.02 B.0.01 C.0.015 D.0.005 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___
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化工原理-考研真题详解 1．某液体在内径为 的水平管路中作稳定层流流动其平均流速为u，当它以相同的体积流量通过等长的内径为 （ ）的管子时，则其流速为原来的U倍，压降 是原来的倍。[四川大学2008研] 【答案】4 16查看答案 【解析】由流量 可得，流速 ，因此有：
，即流速为原来的4倍。 根据哈根-泊肃叶（Hagen-Poiseuille）公式 （ 为压强降），则有： 因此，压降是原来的16倍。 2．一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20Pa；当流量增加到1.5m3/h时，相应的压强降为。[四川大学2008研] 【答案】20Pa查看答案 【解析】易知 ，当转子材料及大小一定时，
、 及 为常数，待测流体密度可视为常数，可见 为恒定值，与流量大小无关。 3．油品在φ 的管内流动，在管截面上的速度分布可以表示为 ，式中y为截面上任一点至管内壁的径向距离（m），u为该点上的流速（m/s）；油的粘度为 。则管中心的流速为m/s，管半径中点处的流速为m/s，管壁处的剪应力为
。[清华大学2001研] 【答案】0.4968 0.3942 1查看答案【解析】管内径 。 在管中心处 ，则流速为 。 在管半径中心处 ，则流速为 。 由题意可知 ，则管壁处剪切力为：
4．某转子流量计，其转子材料为不锈钢，当测量密度为 的空气的流量时，最大流量为 。现用来测量密度为 氨气的流量时，其最大流量为 。[清华大学2000研] 【答案】490查看答案 【解析】对转子流量计，在同一刻度下有： 。 因此，其最大流量为
化工原理试卷及答案
化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?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α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ）
化工原理期末考试试题(2013年版) 2
1 化工原理期末考试试题 一．填空题 1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。 2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。 3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。 4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。 5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。（减小，增大，不变，变化不确定） 6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。 （泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间） 7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。（降低，升高，保持恒定）。 8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。（增 大、减小、不变） 9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。升温，气提，降压(三写二) 11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。（减小，增多） 12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。（升高，升高） 13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。 14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。 15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。 16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相
化工原理试题及答案
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
(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 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） 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t w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 Y a. Q.（y i —Y2）/ △ 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 i—丫2） /△ 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k A是指』A/X A—，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 A. 50 B. 150 C. 75 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 C .泵入口处真空度减小 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 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（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C, 1.用化工原理解释“开水不响，响水不开”的现象。 水中能溶有少量空气，容器壁的表面小空穴中也吸附着空气，这些小气泡起气化核的作用。水对空气的溶解 度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少，当水被加热时，气泡首先在受热面的器壁上生成。气泡 生成之后 ,由于水继续被加热，在受热面附近形成过热水层，它将不断地向小气泡内蒸发水蒸汽,使泡内的 压强（空气压与蒸汽压之和）不断增大，结果使气泡的体积不断膨胀，气泡所受的浮力也随之增大，当气 泡所受的浮力大于气泡与壁间的附着力时，气泡便离开器壁开始上浮。 在沸腾前，窗口里各水层的温度不同,受热面附近水层的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强 P。随水温的降低而降低，泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强亦在减小，而外界压强基本不变，此时，泡外压强大于内压强，于是上浮的气泡在上升过程中体积将缩小，当水温接近沸 点时，有大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由大变小，使水剧烈振荡，产生" 嗡 ,嗡 " 的响声，这就是 "响水不开 " 的道理。 对水继续加热，由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层,使整个溶器的水温趋于一致，此时，气泡脱 离器壁上浮，其内部的饱和水蒸汽将不会凝结，饱和蒸汽压趋于一个稳定值。气泡在上浮过程中，液体对气 泡的静压强随着水的深度变小而减小，因此气泡壁所受的外压强与其内压强相比也在逐渐减小，气泡液 --气分界面上的力学平衡遭破坏，气泡迅速膨胀加速上浮，直至水面释出蒸汽和空气，水开始沸腾了，也 就是人们常说的 "水开了 " ，由于此时气泡上升至水面破裂，对水的振荡减弱 ,几乎听不到 " 嗡嗡声 "，这就是 " 开水不响 " 的原因。 2.试举例说明分子动量扩散、热量扩散和质量扩散现象，并阐述三个过程的物理 本质和共性特征。 动量传递——在垂直于实际流体流动方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。如：流体输送，过滤， 沉降。 热量传递——热量由高温度区向低温度区的转移。如：干燥，换热，蒸发。 质量传递——物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。如：吸收，精馏，萃取，吸附、膜分 离。传质和传热：结晶、干燥。 由此可见，动量、热量与质量传递之所以发生，是由于物系内部存在着速度、温度和浓度梯度的缘故。可 以用类似的数学模型来描述，都可用传递方程遵维象方程：物理量的传递速率=推动力 / 阻力。牛顿粘性定律、傅里叶定律、费克扩散定律都是描述分子运动引起传递的现象定律，通量与梯度成正比。 3.简要阐述通过圆管内流体流动实验测定摩擦系数的方法。 ·流体 流动部分 1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图 解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 填空题 1.（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.在静止的、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φ105mmX2.5mm的只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s，密度为1000kg*m3，流速为1m/s，则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: (1) 若pe〉p 或C 〉Ce则属于解吸过程 (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,必须运用如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。 11.,当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内 22.对于间壁式换热器：m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A.△tm 等式成立的条件是_稳定传热、_无热变化、_无相变化。 选择题 1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A ) A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关 2.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度 差（ρ指-ρ）的值（B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 3. 若将20℃硫酸用φ48×3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速 为（D ）。已知20℃时，硫酸的密度为1831 kg/m3粘度为25.4cP。 A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s 4. 层流与湍流的本质区别是：( D )。 A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 5.离心泵的性能曲线中的H－－Q线是在( C )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌ）一定。 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍 1.在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2.流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 3.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 4.阻力系数法将局部阻力表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为( A ) A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75 5.有两种关于粘性的说法：( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。 A.这两种说法都对； B.这两种说法都不对； C.第一种说法对，第二种说法不对； D.第二种说法对，第一种说法不对。 第二章流体输送机械 1.往复泵在操作中( A ) 。 A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关 D.开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 2.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出 口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 3.离心泵吸入管路底阀的作用是（ B ）。 A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度 4.为了安全起见，离心泵的实际安装高度应比理论安装高度（ B ）。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定 5.齿轮泵的流量调节采用（ C ）。 A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 6.离心泵启动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超 负荷工作，这是因为（ A ）。 0≈0 B. >0>0 C. <0<0 7.离心泵的调节阀开大时，则（ B ）。 A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小 菏泽学院 2014-2015学年二学期化工原理期末考试试卷(A卷) 班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________ 题目部分，(卷面共有36题,95分,各大题标有题量和总分) 一、判断题(15小题,共15分) 1． 在进行吸收操作时，在塔内任一截面上，吸收质在气相中的分压总是高于其接触的液相平衡分压，( )所以在y-x图上，吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。( ) 2． 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。( ) 3． 计算填料吸收塔时，其N的含意是传质单元高度。( ) 4． 泛点气速是填料吸收塔空塔速度的上限。( ) 5． 若精馏段操作线方程y=0.75x+0.3，这绝不可能。( ) 6． 对于二元理想溶液，轻组分含量越高，则泡点越低。( ) 7． 精馏塔各板的效率均为50％时，全塔效率必定也是50％。( ) 8． 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。( ) 根据恒摩尔流假设，精馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。( ) 10． 在精馏塔内任意1块理论板，其气相露点大于液相的泡点。( ) 11． 在相同的外压及温度下，沸点越低的物质容易挥发。( ) 12． 气液两相在筛板塔的接触方式有鼓泡、泡沫和喷射三种接触状态，由于鼓泡状态气液接触面积小，所以工业上一般使用泡沫和喷射接触状态。( ) 13． 填料的等板高度HETP以大为好，HETP越大，分离越完善。( ) 14． 以最少量溶剂进行单级萃取计算，可以获得最大溶质浓度的萃取相和萃取液。( ) 15． 萃取是利用原料液中各组分的密度差异来进行分离液体混合物的。( ) 二、填空题(7小题,共15分) 1． 填料塔的等板高度(HETP)是指________。 2． 精馏操作的依据是，实现精馏操作的必要条件包 括和。 3． 负荷性能图有条线，分别 是、、、和 。 4． 一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7．什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为____密度___，它与__比容_____互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为__流体的压强__________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____，其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是__连续流动的_______的。5．产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______；而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头；动压头；静压头以及弥补损失能量______________________________。 、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 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，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 ）o 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，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以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 ）o 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 ）o 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 &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 ）o 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 ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000 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，色泽较深化工原理期末考试试题及答案
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