【精品】化工基础复习题.doc

一、选择与填空题

1、混合气体的吸收操作依据是利用混合全体中各个组分在吸收剂中溶解度的差开而实现分离的。

2、易溶气体的吸收操作传质阻力主耍集中在一气膜。（选填：气膜，液膜，界面）

3、难易溶气体的吸收操作传质阻力主要集屮在一液膜―一。（选填：气膜，液膜, 界面）

4、对吸收操作，双膜理论认为气液界面的传质阻力为_ ,气相主体以及液

相主体的传质阻力为_o （选填：无穷大,0）

5、混合气体的吸收操作条件是温度低有利,压力____________ 有利，对于吸收液的解吸操作条件是温度 ____ 有利，压力_____ 有利。（选填：高，低）

6、对于低浓度混合气体的吸收操作我们认为在整个吸收塔中，惰性气体摩尔流

量一恒定，纯溶剂的摩尔流量一恒定。（选填：恒定，不恒定）

7、对于低浓度混合气体的吸收操作我们认为在整个吸收过程屮是_等温吸收过程，从而不作热量衡算，操作压力取全塔平均操作压力，从而作为等压吸收过程处理。

（选填：等温，不等温；等压，不等压）

8、混合气休吸收操作的吸收操作线位于气液平衡曲线上方，解吸操作线位于气液平衡曲线下方。（选填：上方，下方）

9、混合气体吸收操作，当气液平衡曲线为直线= mX时，吸收液能达到的最大浓度为X lmax= YJm,出塔尾气的最低浓度y2rain = mX2。

10、 __________________________________________ 吸收操作实际操作液气比豈取最小液气比的 ________________________________ 倍，若实际操作液气比歹等于最小液气比，吸收塔的高度等于^_Lm）o

11、蒸傭是利用液相混合物各组分间挥发度的不同达到分离的目的。

12、 ______________________________________________________ 精镭操作时，不同进料状态中，饱和液体进料的q= ________________________ o

13、精憾操作冋流比的两个极限分别是全冋流和最小冋流比。

14、 ______________________________________________ 精馆设计屮回流比R常常取最小回流比/?min的_______________________________ 倍。

15、在蒸懈一章中，用相对挥发度表示的双组分汽液相平衡关系为丁 =可窃。

16、在蒸馆一章中，双组分系统中A的挥发度是用P；表示。

17、在蒸憎一章中，在讨论双纽分系统的精镭计算数学模型时和吸收操作计算一

样采用了恒摩尔流假定，其内容是在精镭段和提粥段内上升的蒸汽和下降的液体均分别恒摩尔流。

18、管内介质的流速u对管内传热膜系数。有何影响？（A ）

A、u增大,a增大；

B、u增大,Q减小；

C、u减小,a增大；

D、无影响。

19、你认为下列哪些方案可强化对流传热？（A,C,D）

A、提高流体的流速；

B、提高热流体的入口温度；

C、在换热管外侧加装翅片；

D、将换热管换成内螺纹管

20、在讨论双组分系统的精憎计算时恒摩尔流假定的成立的条件是（1）各组分的摩尔气化潜热相等;（2）气液接触因温差交换的显热可以忽略;（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略。

21、Re与d, u, q,”的关系式为Re = , Nu与a, /,A的关系式为M/=乎，Pr

与Cp,的关系式为Pr = -^-.

22、我们在讨论二元混合物的精镭时，谈到进料的热状况有五种它们是：（1）逢液体进料（2）饱和液体进料（3）汽液混合物进料（4）饱和蒸汽进料（5）过热蒸汽进料。

23、同种静止的流体内部等高处，压强相等,说明流体静压强只与高度有关。一般來说，良好的导电体也是良好的导热体。其导热系数也较大。（选填：相等, 不等，有关，无关，导热体，载热体，较大，较小）

24、离心泵启动前应该先灌泵，并关闭出口阀。（选填：关闭，打开）

25、理论板是指离开这块板的气液两相达相平衡，塔板上的温度、液相和气相组

成也可视为均匀?致的塔板

26、米糠汕在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，汕温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失为原来的_______ 倍。

27、当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数X =_64/Re_,在管内呈湍流时，摩擦系数X与Re、—管壁相对粗糙度—有关。

28、离心泵在启动前如果没有灌泵时，就会发生气缚现象。

29、在钢、水、软木三者，导热效果最佳的是 ____ ,保温效果最佳的是 _______ 。

30、圆形直管内流体流动，Rev 2000 属于层流，2000 vRev 4000属于过渡流，

Re > 4000属于湍流。

31、恒摩尔流假定成立的条件是（1）各组分的摩尔气化潜热相等;

（2）气液接触因温羞交换的显热可以忽略;

（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略。

32、当凹流比等于全回流时回流比为（oo ）

33、当精懾全回流操作状态时进料流量F为（0 ），塔顶采出流量。为（0 ）, 塔底采出流屋W为（0 ）。

34、对于给定的分离要求和进料热状态和汽液相平衡关系，若精懾塔的回流比等

于最小回流比尺丽时，则精馆塔理论上需要（00 ）块理论板才行。

35、判断流体流动类型的准数为（）

A. Re数

B. Nu数C?Pr数D?Fr数

36、当20°C的甘汕（P=1261kg.m-1 2 3 4, u=1.499Pa.s）在内径为100mm的管内流

37、离心泵对流体做功的部件是______,其屮将动能部分转化为压强能的部件

是 ____ 。

38、传热的基本方式有_________ 、_______ 、______ 。

39、沸腾传热可分为三个区域，它们是______ 、_____ 和________ o

二、判断题

2在管道外包扎保温层，保温层越厚保温效果越好。（）

3两个恰值和同但温度不同的物体和接触，则高温物体传递热量给低温物体。

动

时，若流速为2.5ms"时，其雷诺准数Re为 210.3 ，其摩擦阻力系数入为0.3043 o

（）

4温度不同的两个物体只有相互接触才有热量的传递。（）

X2 0, 1.4 -

\ V 丿min

AK,-

Al；

= 0.012

0.087 —

0.00435 0.012 = 6.888

4、气体吸收操作，宜采用低温，高压。（）

5、理想间歇釜式反应器内各处温度始终相等，因而无需考虑热量传递问题。（）

6、工厂的车间里将蒸汽管外保温层外表涂成白色是为了降低辐射传热。（）

7、由加热管壁传热使液体沸腾，核状传热系数比膜状传热系数大。（）

8、温度不同的两个物体只有相互接触才有热量的传递。（）

9、稳态流动系统在给定位置其流动参数不随时间而改变。（）

10、传热达到稳态后温度分布不随时间而改变。（）

三、计算题

1、用填料塔逆流吸收S0?和空气混合气体中的S02,吸收剂用清水。清水入口温度为293K,操作压力为101.3KPa,进吸收塔的混合气体屮S0?的摩尔分数为yi=8%,要求吸收率为95%,惰性组分流量为70Kmol/h o在此条件下SO?在两相间的平衡关系为Y*二26. 7X。取液气比为最小液气比的 1.4倍，气和总体积传质系数为K Y a=2.5X10_2（Kmol/s/m3），塔直径为lm,求所需填料层的高度z = ? m o

解：Y. == 0.087加o/SO° / molair

1 1-0.08 -

Y2 =乙（1 一77） = 0.087（1 -0.95）= 0.00435molS02 /molair

0.087-0.00435 X,-0 '0.087 — 0.00435 ccccc , lrT八=1.4 --- ------------- => X] = Q.OQ23molSO^ /

molH2O

O.Oo/ 介

△乙=乙一y； = 0.087 一26.7 x 0.0023 = 0.0256 \Y2=Y2-Yl= 0.00435 一26.7 x0 = 0.00435

=0.99 bn

_______

(XpXp)

/ /

V 70/3600 ?dG _ 2.5xl0'2xf xl 2

z = H ()G ? N ()G = 6.83/n 2、苯一甲苯二元混合物X F =0.5 （mol 分数,下同）在某操作压强下的平衡曲线和精懾段、提倔段操作线、q 线都己经作出。塔顶产品中苯的摩尔组成为XD 二0.95, 塔底产品中苯的摩尔组成为x w =0. 05，试用梯级作图法求出所需理论板块数，进料板位置在从上往下数第几块板。

解：精镭段操作线方程为：y=^-x + ^ => v =

'R + \ R + l 8 + 1

8 + 1

并且经过（勺,勺）=（0.95,0.95）,截距为活

q 线方程为 y —兀一一^—n y=—^—x ——, => y = -x-bl 并且经过

* q-\ q-\ 0.5-1 0.5-1 ‘

（心，心）=（0.5,0.5）,斜率为-1且与精馆段操作线相交。

提徭段操作线经过（心，兀）=（0.05,0.05）冃经过精啊段操作线与提镭段操作线的交点。作梯级即可解题了。作图

梯级作图法求出所需理论板块数为7.5 （含再沸器），进料板位置在从上往下数

0.2

0.1

0.3

0.4 0.5

0.6

0.7

x(mol%)

.8 o O 7 O

5 O. 4

(

％OU 1M

水―））

=kC AQ(l- x A)

亠空=1.2/

0 0.75

解

x w = 0.00667 o

gi 5 =X p (1

分)

2.5x04

l + 1.5x0?4

=0.625

第4块理论板.

3、在一理想间歇釜反应器屮进行如下分解反应4T B+C.己知在328K时反应速率常数k=0. 00231s-1,反应物A的初始浓度为1. 24Kmol/m3, g求A的转化率达到90%。又每批操作的辅助时间为30min, A的日处理量为14m3,每日按12h 计。反应器的装料系数为0.75。试求反应器的体积。

解：由的单位知道反应为一级反应。设的传化率为。心

= = = —-—In—!—?10005

l-x A k l-x A 0.00231 1-0.9

v + = ---------------------- (1000 + 30x60)= 0.90/n3

R ' 7 12x3600' 7

4、在常压连续精憎塔中分离苯-甲苯混合液，原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0. 4（摩尔分率，卜?同）绸出液组成为含苯0. 9,苯在塔顶的回收率为90%, 泡点进料（q二1）,回流比为最小回流比的1.5倍，物系的平均相对挥发度为2. 5。试求：（1）精憾段操作线方程；（2）提馆段操作线方程。

如"9 ”空—空型竺虫400K泅肿

F X F X D0.9

W二F-D二1000-400二600 Kmol ? 2

F X F=D X D+%,lOOOx 0.4 = 400 x 0.9 + 600 x 心

----- X n + R + l

% -儿儿一Xq

0.9-0.625

-0.625 - 0.4

= 1.22 R = L5R“ =1.83

= 1.53? —0.0354

1 0 Q

枷段操作线方程小X,, +而=0647匕+0.318

v f = v =(R + [)D = 2.83 x400 = ll 32Kmol ?『

I = L + gF = 5 + F = /?Q + F = 1.83x400 + 1000 = 1732K〃?o/?0

提餾段操作线方程：

￡% _ 1732 600 x 0.0667

V,Xm _一_7732Xw H32—5、在常压填料吸收塔屮，用清水吸收废气屮氨气，废气流量为2500m7h (标准状态下)，其小氨气浓度为0. 02 (摩尔分率)，要求回收率不低于98%,若水用量为3. 6m7h ,操作条件卜?平衡关系为Y*=1.2X (式中X,Y为摩尔比)，气相总传质单元高度为0.7m，试求：(1)塔低、塔顶推动力；全塔对数平均推动力(2)气相总传质单元数(3)填料层高度。

解：V僚皿。4

Y2 = E (1 — 77)= 0.0204(1 - 0.98) = 0.00041

八曙x(7)=曙X —0.02) = 109.38 K泅加

L = 3,6X1000 = 200Kmol - (1 分)；V(Y}-Y2) = L(X} -X2)

X, =-(y, -y?) = 109,38(0.0204-0.00041) = O.0109

1 L 1~ 200

Ay, =7,-mX} = 0.0204 -1.2 x 0.0109 = 0.00732

AK2 = Y2 -mX2 =Y2 = 0.00041

N OG

AK — △人

_ 0.00732-0.00041

=r 0.00732 Ln-

0.00041

=0.0024

Y {-Y 2 _ 0.0204-0.00041 _o …

— =

0.0024

H =N 0G X H OG = 8.33 x 0.7 = 5.83加

6、某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70°C 用间歇釜并以 H 2SO 4作催化剂进行缩聚反应而生产的，实验测得反应动力学方程为：

_仏=kc\ (kmol ? m~3

? min -1

)

k = 1.97x1 (尸(计-kmol -1

- min"1

c A{)=4Kmohm-\若每天处理2400Kg 3二酸，每批操作辅助生产时间为lh,反

应器装填系数为0.75,求:

(1)转化率分别为厲二0.5, 0.8, 0.9时，所需反应时间为多少? (2)求转化率为0.8, 0.9时，所需反应器体积为多少?

解：(1)达到要求的转化率所需反应时间为:

pr = r-

A 。］) (_N )A 。眾 °(lrj kc M (l-X Af )

咱?诙/而启r 苗x 和2」o (h )

"二0. 9 ^r =19. Oh (2)反应器体积的计算 xf 0.8 时：1广1工+「二8. 5+1 二9. 5h 每小时己二酸进料量你0，己二酸相对分了质量为146,则有: 2諜^"84(圖?『) 处理体积为：岭=￡型=2空= 0.171(m 3-h _1)

° 4

"如— C A J

解:&

=002^^t^=0001

0,02

0.0210

= 95.24%

反应器有效容积V K 为：々=% = 0.171X 9.5 = 1.63(11?) 实际反应器体积匕为：人二冬二四 = 2.17(n?)

0 0.75 当 x A =0. 9 时：t t =19+l=20h %二0. 171X20=3. 42m 3 匕二3. 42 / 0. 75=4. 56m 3

7、在一理想间歇釜反应器中有反应A t P ,已知反应速率表达式为

「A" 警二"A , A 的初始浓度为C AO ,要求A 的最终浓度为C AD 计算需要

多长反应时间。解：因为 A T P r A =KC A

C I c

kt = \n —,t = -\n —

c k c

^Af

人 ^Af

8、硫酸生产中S02转化系统，用转化气在外部列管换热器中预热S02气体。若

转化气一侧的对流传热系数为a. =5OW m-2 K~l ,加热介质一侧的对流传热系数为勺“ooow ?〃严?「，忽略管壁热阻及污垢热阻，求总传热系数K 二？。

K = 47?6190W ?m“K

1 = 1-95.24 = 4.76%

故传热控制步骤在转化气一侧.