化工原理课堂习题

化工原理课堂练习题

1 流体运动规律

一、填空题

1.边长为x的正方形截面风道，其当量直径为??____?.

2.某设备内的表压为100kPa,则它的绝压应为??____?kPa.另一设备内的真空度为400mmHg,则它的绝压??____?kPa(当地大气压为101.33 kPa).

3.不可压缩流体在水平变径管路中流动时,在管径缩小的截面处,其速度?____?,压力?____??.(增大,不变,减小)

4.从液面恒定的高位槽向常压容器中加水,若将放水管路上阀门开度关小,则管内水量将?____?,管路局部阻力将??____?,只管阻力将?____?,管路总阻力??____?.(增大,不变,减小)

5.用内径为为158mm钢管输送运动粘度为9.0x10-5m2/s的油品,若保持油品在管内做层流流动,则最大流速不能超过?____??.

二、选择题

1.流体在一水平变径管段中流过,在细管截面A与粗管截面B之间连接一U管压差计,则压差计的读数R值反映（）.

A. A,B两截压力差,

B. A,B两截面流动阻力,

C. A,B两截面动压头变化,

D.突然扩大或突然缩小局部阻力.

2.在管内流动的完全湍流区,当e/d一定时,因流体内摩擦引起的机械能损失( )摩擦系数λ( );在层流区,因内摩擦引起的机械能损失( )摩擦系数λ( ).

A.与速度的一次方成正比,

B.与速度的平方成正比,

C.与速度的三次方成正比,

D.与速度成反比,

E.与速度无关.

3.某并联管路有1,2两个支管组成,该两支路的流体均作层流流动,当d1=2d3,L1=2L2时,则 ( ).

(1)?pf,1/ ?pf,2=( ) A.1/2, B.1/4, C.1, D.4.

(2)u1/ u2=( ) A.2, B.1/2, C.1/4, D.4.

(3)qm,s1/ qm,s2=( ) A.2, B.4, C.6, D.8

三、计算题

如图所示，溶剂由敞口高位槽流入精馏塔。进塔处塔中的压强为0.2at（表压），输送管道为Φ38Χ3无缝钢管，直管长度为8m，管路中装有90°标准弯头2个，180°回弯管1个，球心阀（全开）1个。为使液体能以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应放置的高度z应为多少米？（绝对粗糙度为0.3mm,操作温度下溶剂的物性参数为：ρ=861kg/m3；μ=0.643cP）。

三、计算题

在精馏塔的精馏段中,操作液气比为qnL/qnV=0.5,进入第n层理论板的气相组成为0.75，离开该板的液相组成为0.65，物系的相对挥发度为2.47.试求：（1）操作回流比R及馏出液组成xD；

（2）离开该板的气相组成yn及进入该板的液相组成xn-1；

（3）若塔顶第一层塔板为实际板，测得离开该板液相的实际组成为0.76，再求该板气相和液相默弗里单板效率。

2 流体输送设备

一、填空题

1.离心泵的主要特性曲线包括?___??、??___?、??____?.

2.启动离心泵之前若不向泵灌满被输送的液体，将发生??___?；若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，将发生??____?现象。

3.离心泵安装在特定管路系统中，已知泵的性能：q= 0.02m3/s,H=20m；管路特性：qe=0.02m3/s,He=18m；则调节阀门的压头损失为?____?? m，其消耗的理论功率为?____?? W。

4.当被输送液体的黏度比清水的黏度大得多时，则离心泵的压头将??___?、流量??____?、效率?____??、轴功率?____?? .

二、选择题

1.离心泵的气蚀余量(NPSH)值越小，其抗气蚀性能（）.

A. 越好,

B. 越差,

C.不确定.

2.离心泵停止操作时宜（）.

A.先关出口阀后停电,

B.先停电后关阀,

C.先关出口阀或先停电均可,

D.单机泵先停电，多级泵先关出口阀

3.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。

4.离心泵效率随流量的变化情况是( ).

A.Q值增大,η减小，

B.Q值增大,η增大，

C.Q值增大,η先减小后增大，

D.Q值增大,η先增大后减小。

三、计算题

用50Y-60型离心油泵将减压精馏塔底的泡点液体产品送至贮槽，其流程如图所示。塔底液面上的压力p0=36.5kPa,塔底至泵入口管路的压头损失为1.2m。泵安装在塔底液面下 3.5m,试核算泵的安装高度是否正确。（已知该油泵的必须气蚀余量?hr=2.3m)

3 非均相混合

一、填空题

1.降尘室的设计原则是??____?时间≤??____?时间.

2.理论上降尘室的生产能力与??____?和?____??有关；而与??____?无关。

3.板框过滤机由810mm?810mm ?25mm 的10个框组成，则其过滤面积为??__?m2。

4.板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率（dv/dθ)E为0.04m3/s，现采用横穿洗涤法洗涤10min，洗涤时操作压力差与过滤时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率（dv/dθ)E为??____? m3/s,所消耗的洗水体积为??____?。

5.用叶滤机过滤固含量10%（体积分数）的某悬浮液，已知形成的滤饼的空隙率为50%，则滤饼体积与滤液体积之比v= ??____?。

二、选择题

1.降尘室设计中,应保证气体在降尘室内的流动处于( ).

A. 湍流,

B.层流,

C.过渡流，

D.无限制

2.含尘气体通过边长为4m,宽为2m，高为1m 的降尘室,若颗粒的沉降速度为

0.2m/s,则降尘室的生产能力为（）.

A.1.6m3/s,

B.2.4m3/s,

C.4m3/s,

D.6m3/s

3.若过滤和洗涤时操作压力差相同，洗水黏度和滤液黏度相同。板框过滤机，采用横穿洗涤法洗涤滤饼，洗涤速率等于（）倍过滤终了时速率。叶滤机采用置换洗涤法洗涤速率等于( )倍过滤终了时速率.

A.0.25,

B.0.5,

C.1,

D.2。

4.叶滤机在1.2?105Pa表压下操作时,过滤常数K=2?10-3 m2/s ( ),若把压力增加到2.4?105Pa表压.此时的过滤常数K为（） m2/s。假设滤饼不可压缩。A. 1.0?10-5Pa ， B 2?10-5Pa,

C. 3.1?10-5Pa ，

D. 4?10-5Pa

三、计算题

在20个虑框尺寸为635mm?635mm?25mm的板框过滤机上过滤某固体悬浮液，先采用0.15m3/min的恒速过滤20min,此时压力差为100kPa,然后转为恒压过滤，直至滤饼充满虑框，100kPa下的过滤常数K=7?10-5 m2/s,qe=0.01 m3/m2,v=0.025,滤饼不可压缩，求滤饼充满虑框所需的时间。

5 传热

一、填空题

1．传热的三种基本方式: _______、________、 _______.

2.液体沸腾两种基本形式: ________、________.

3.燃烧炉由平面耐火砖,绝热砖两种材料砌成,各层的导热系数分别为λ1=1.0W/(m?K), λ2=0.1W/(m?K),壁厚都为0.2m,则耐火砖的单位面积热阻分别为 _______、_______.

4.在蒸汽冷凝传热过程中,若蒸汽冷凝为膜状冷凝,则_____成为膜状冷凝的主要热阻.

5.套管换热器中，热流体温度由100?C降到80?C，冷流体温度由10?C升到50 ?C，两流体做逆流平均温差_____和并流时的平均温差_____.

二、选择题

1.液体沸腾操作时,工业上总是设法控制在( )

A.自然对流区；

B.泡核沸腾区;

C.过渡区;

D.膜状沸腾区.

2.气体的导热系数值随温度的变化趋势为( )

A.T升高,λ增大；

B.T升高,λ减小;

C.T升高,λ可能增大可能减小;

D.T变化,λ不变.

3.双层平壁稳态热传导,壁厚相同,各层的导热系数分别为λ1和λ2,其对应的温度为?t1和?t2,若?t1>?t2,则λ1和λ2的关系为( )

A. λ1<λ2 ；

B. λ1>λ2 ;

C. λ1=λ2 ;

D.不确定.

4.利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料，要求热流体温度T1、T2及流量qm,h不变，今因冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量qm,c,其结果是（）

A.K增大,?tm不变；

B. Q增大,?tm下降;

C.Q不变,?tm下降,K增大;

D.Q不变,?tm不确定,K增大.

三、计算题

有一空气冷却器，冷却管为φ25mm?2.5mm的钢管，钢的导热系数λ=45W/(m?K).空气在管内流动。已知管外冷却水的对流传热系数为2800 W/(m2?K).管内空气的对流传热系数50W/(m2?K).管内外污垢热阻都取0.5?10-3 m?K/W.试求

(1)总传热系数和总热阻值.

(2)若忽略垢阻及壁阻,则总传热系数和总热阻值.

7-04 传质与分离过程概论

一、填空题

1.依据分离原理的不同,传质分离过程可分为_和_两大类

2.分子传质是指___________,描述分子传质的基本方程为__________.

3.对流传质是指___________,描述对流传质的基本方程为__________.

4.双膜模型的模型参数为______和______.

5.在板式塔中,气液两相______接触,两相组成沿塔高呈________变化,在正常操作下,________为连续相,________为分散相.

6.在填料塔中,气液两相______接触,两相组成沿塔高呈______变化,在正常操作下,______为连续相,_______为分散相.

二、选择题

1.气体的吸收属于();液体的精馏属于( );液体的萃取属于( );固体的干燥属于( ).

A.汽液传质,

B.气液传质,

C.液液传质,

D.气固传质过程.

2.某含乙醇12.5%(质量分数)的乙醇水溶液,其所含乙醇的摩尔比( )

A.0.143;

B.0.0559;

C.0.0502;

D.0.0529.

3.在平衡分离过程中，i 和j 两组分的分离因子αij 越大，则表明该两组分( )分离 .

A.越容易;

B.越不容易;

C.不能够.

三、计算题

1、在某一细管底部装有温度为30?C 的水.总压为101.3kPa,相同温度的干空气从细管顶部流过，水向干空气中蒸发. 水蒸气在管内的扩散距离(由液面至顶部)为25cm.在101.3kPa 和0?C 条件下，水蒸气在空气中的扩散系数为0.22?10-4 m2/s,水在30?C 时的蒸汽压为4.24kPa.试计算定态扩散时水蒸气的传质通量NA.

8 吸收

一、填空题

1. 若溶质在气相中的组成以分压p 、液相组成以摩尔分数x 表示，则亨利定律的表达式为?____??,E 称为??____?.若E 值增大,说明该气体为?____??气体.

2. KY 和KG 的关系是??_____?,kx 与kL 的关系是?_____??.

3. 若c*-c ≈ci-c,则该过程为??_____?控制,若p-p*≈p-pi,则该过程为??_____?控制.

4. 气相总阻力方程可表示为 ,其中 表示??____?,当H ???时 可忽略，则该吸收过程称为?____??控制.

5. 增加吸收剂用量，操作线的斜率??____?(增大、减小、不变),吸收推动力???____(增大、减小、不变).

6. 填料塔的流体力学性能常用???曲线表示，该曲线上有两个折点，他们分L G G Hk k K 111+=G k 1L Hk 1

别是?____??和??____?.

二、选择题

1.对接近常压的低组成溶质的气液平衡系统,当温度升高时,亨利系数E将( ),相平衡常数m将( ),溶解度系数H将( )。

A.增大；

B.不变;

C.减小;

D.不确定.

2.氨水的气液平衡关系符合亨利定律,其相平衡常数为0.75,若氨水中氨的摩尔分数为0.025,则与之平衡的气相摩尔比为( )

A.0.0256；

B.0.0188;

C.0.0185;

D.0.0192.

3.在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是( )

A. 水吸收氢 ;

B.水吸收硫化氢 ;

C.水吸收氨 ;

D.水吸收氧.

4.在填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分,已知进塔混合气中溶质的组成为6%（体积分数）,吸收尾气中溶质的组成为1.2%,则溶质的吸收率为( ).

A. 81.03%；

B.80.0% ;

C.118.97% ;

D.18.97%.

5.填料塔的正常操作区域为( )

A. 载液区；

B.液泛区 ;

C.恒持液量区 ;

D.任何区域.

6.在逆流吸收塔中,吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成X2增大，其他条件不变，则气相总传质单元高度将( )

A.增大；

B.不变;

C.减小;

D.不确定.

三、计算题

用填料塔在101.3kPa及20?C下，以清水吸收混于空气中的甲醇蒸汽.若在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中的亨利系数为27.8kPa.测得塔内某截面处甲醇的气相分压为6.5kPa,液相组成为2.615kmol/m3,液膜吸收系数kL=2.12?10-5m/s, 气相总吸收系数KG=1.125?10-5kmol/(m2?s?kPa).求该截面处

(1)气膜阻力,液膜阻力和气相总阻力.

(2)分析吸收过程的控制因素.

(3)吸收速率NA.

注: 20?C水的密度为998.2kg/m3.

9 精馏

一、填空题

1.蒸馏是依据??____?,通过建立两相体系，组分在两相间分配关系的?_____??而实现混合物分离的操作.

2.一般将易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比称为?____?.根据α的大小，可用来判断?____?,若α=1，则表示该混合物?____??.

3.某两组分混合物的平均相对挥发度α= 3,在全回流下,从塔顶往下数对第

n,n+1层塔板取样测得xn=0.3,则yn=?____?, y

n+1=?____?, x

n+1

=?____?.

4.已知精馏段操作线方程为y=0.9x+0.18,则操作回流比R=?____?,馏出液组成x

D

= ??____?.

5.精馏塔进料可能有?____?种不同热状况.对于泡点或露点进料，其进料热状况

参数q分别为?____?和____?.

6.在一定的液相流量下,随着气速由小到大,塔板上气液两相可能出现四种接触状态.综合考虑,易控制在??____?状态下操作.

二、选择题

1.精馏塔的操作线为直线,是基于（）.

A.理论版假设,

B.恒摩尔流假设

C.泡点回流

D.理想物系.

2.达到指定分离程度所需理论版层数为10(包括再沸器)若全塔效率ET=50%,则塔内实际板层数应为（）.

A.18,

B.16,

C.20,

D.不确定.

3.常压下苯和环己烷的沸点分别是80.1?C, 80.73?C,欲使该两组分溶液得到高纯度分离,宜采用的分离法为( ).

A.萃取精馏,

B.普通精馏,

C.水蒸气精馏

D.恒沸精馏.

4.在精馏塔中相邻两层塔板(自上往下)上取三个样品yn, yn+1和xn,试判断如下两种操作方式中哪个分析结果正确: 全回流（），部分回流( )

A yn>yn+1>xn,

B. yn>xn>yn+1,

C yn>yn+1=xn,

D.yn+1>yn>xn

5.在板式塔设计中,加大板间距,负荷性能图中有关曲线的变化趋势是:雾沫夹带线( )液泛线( )漏液线( )

A.上移,

B.下移

C. 不确定.

D.不变

三、计算题

在精馏塔的精馏段中,操作液气比为qnL/qnV=0.5,进入第n层理论板的气相组成为0.75，离开该板的液相组成为0.65，物系的相对挥发度为2.47.试求：（1）操作回流比R及馏出液组成xD；

（2）离开该板的气相组成yn及进入该板的液相组成xn-1；

（3）若塔顶第一层塔板为实际板，测得离开该板液相的实际组成为0.76，再求该板气相和液相默弗里单板效率。

11 固体物料的干燥

一、填空题

1.对不饱和空气，干球温度t、绝热饱和湿空气tas(或湿球温度tw)及露点td 三者之间的关系为??____?.

2.在总压101.33kpa下，将不饱和湿空气由温度t1降至温度t2，则该湿空气的湿度H将____?,相对湿度φ将?____,露点温度td将____?,湿球温度tw将?____?.

3.通常恒速干燥阶段除去的水分是??____.

4.在一定温度、总压101.33kPa下用空气干燥某湿物料,若所用空气的相对湿度增大,湿物料的平衡含水量会?____?.

5.在恒定干燥条件下，湿物料的初始含水量为0.5(干基,下同),开始以恒定的速度进行干燥,当含水量降至0.2时干燥速度开始下降,当含水量达到0.02时干燥速率降为零,则物料临界含水量为??____,平衡含水量为?____?.

6.在恒速干燥阶段,以相同介质,相同流速吹过不同的物料表面，两种物料的干燥速率?____?.

7.一定温度下，物料中结合水和非结合水划分取决于?____?,而平衡水和自由水划分取决于?____?.

二、选择题

1.湿空气在预热器内由温度t1被加热至温度t2的过程中,不发生变化的参数是（）.

A.相对湿度φ,

B.露点温度td,

C.湿球温度tw

D.焓I.

2.在恒定干燥条件下用热空气干燥某物料，当干燥速率降为零时，物料中剩余的水分是（）.

A.自由水分,

B.结合水,

C.非结合水,

D.平衡水分.

3.同一物料，如恒速干燥段的干燥速率提高，则物料的临界含水量将（）.

A.不变,

B.增加,

C.减少,

D.不确定.

4.恒定干燥条件下将物料从含水量0.4kg水/kg绝干料干燥至含水量0.09kg水/kg绝干料，已知物料的临界含水量为0.12kg水/kg绝干料，则干燥终了时物料表面的温度θ应（）

A.θ=tw,

B.θ>tw,

C. θ=t,

D.θ=td.

5.在恒定干燥条件下用热空气干燥某热敏物料,且干燥属于降速阶段,欲缩短干燥时间,可采取的最有效措施( )

A.提高空气流速,

B.提高空气温度,

C.降低空气相对湿度

D.增大干燥面积，减薄物料厚度.

三、计算题

在恒定干燥条件下干燥某湿物料,已知测定条件下物料临界含水量Xc=0.15,平衡含水量X*=0.01,已测得物料由含水量X1=0.2干燥至X2=0.05所需时间2.0h，假设降速段干燥速率与含水量呈线性关系，试求物料含水量由0.3降至0.03（均为干基含水量）所需时间。

萃取

一、填空题

1.萃取是利用原料液中各组分________的差异而实现分离的单元操作。

2.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为________区，曲线外为

________区，萃取操作只能在________区进行。

3.物系的温度越高，稀释剂与萃取剂的互溶度________，分层区面积______，

越不利于萃取操作。

4.当萃取剂的用量为最小时，将会出现________，此时所需的理论级________。

5.若萃取相与萃余相在脱溶剂后具有相同的组成，并且等于原料液组成，则说

明萃取剂的选择性系数_______。

6.萃取剂与原溶剂的互溶度________，分层区面积_______，可能得到的萃取液

溶质组成较高。

二、选择题

1.分配系数与下列哪个因素无关（）

A.物系种类

B.温度

C.组成

D.压力

2.进行萃取操作时，应使选择性系数（）

A.>1

B.=1

C.<1

3.用纯溶剂S对A、B混合液进行单级萃取，F，X F不变，加大萃取剂用量，通

常所得萃取液组成将（）

A.降低

B.提高

C.不变

D.不确定

4.对A、B混合液进行单级萃取，维持原料液组成X F不变，萃取相组成y F不变，

用含有一溶质A的萃取剂代替纯溶剂S，所得萃余相组成将（）

A.降低

B.提高

C.不变

D.不确定

5.萃取剂的加入量应使原料与萃取剂的和点M位于（）

A.两相区

B.溶解度曲线上方区

C.溶解度曲线上

D.任何位置均可