化工原理期末考試真題與答案

1、填空題（3分）球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時，勻速沉降的條件是_粒子所受合力的代數(shù)和為零_。滯流沉降時，其阻力系數(shù)=_24/Rep_.在靜止的、連續(xù)的同種流體內(nèi)，位于同一水平面上各點的壓力均相等。水在內(nèi)徑為105mmX2.5mm的只管內(nèi)流動，已知水的粘度為1.005mPa*s，密度為1000kg*m3，流速為1m/s，則Re=99502，流動類型為湍流。流體在圓形管道中作層流流動,如果只將流速增加一倍,則阻力損失為原來的2倍;如果只將管徑增加一倍而流速不變,則阻力損失為原來的1/4倍.求取對流傳熱系數(shù)常采用因次分析法，將眾多影響因素組合成若干無因次數(shù)群，再通過實驗確定各特征數(shù)數(shù)之間的關系，即得到各

2、種條件下的關聯(lián)式?；どa(chǎn)中加熱和冷卻的換熱方法有_直接換熱_,間壁換熱和蓄熱換熱.在列管式換熱器中，用飽和蒸氣加熱空氣，此時傳熱管的壁溫接近飽和蒸汽側(cè)流體的溫度，總傳熱系數(shù)K接近空氣側(cè)流體的對流給熱系數(shù)。氣液兩相平衡關系將取決于以下兩種情況:若pep或CCe若ppe或CeC則屬于吸收過程計算吸收塔的填料層高度,必須運用如下三個方面的知識關聯(lián)計算:_平衡關系_,_物料衡算,_傳質(zhì)速率._.在一定空氣狀態(tài)下干燥某物料能用干燥方法除去的水分為_自由水分首先除去的水分為_非結(jié)合水分不能用干燥方法除的水分為_平XX分。,當20的水(=998.2kg/m3,=1.005厘泊)在內(nèi)徑為100mm的光滑管內(nèi)

3、流動時,若流速為1.0m/s時,其雷諾準數(shù)Re為9.93105；直管摩擦阻力系數(shù)為0.0178.流體流動時產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有粘性計算管道流體局部阻力的方法有:當量長度法;阻力系數(shù)法;,其相應的阻力計leu2;,hfu2算公式為hf2g;。d2g過濾是一種分離懸浮在液體或氣體中固體微粒的操作。15.進行換熱的兩流體，若12時，要提高K值，應設法提高2；12時，要提高K值，應使_1_2_同時提高_。當某間壁換熱器中,流體被加熱時,圓形管內(nèi)湍流的傳熱系數(shù)表達式為0.023Re0.8Pr0.4.當管內(nèi)水的流速為0.5m/s時,計算得到管壁對水的傳熱系d2數(shù)=2.61(kw/（mK）.若水

4、的其它物性不變,僅改變水在管內(nèi)的流速,當流速2為1.2m/s時,此時傳熱系數(shù)=3.81(kw/（mK）.強化傳熱的方法之一是提高K值.而要提高K值則應提高對流傳熱系數(shù)提高給熱系數(shù)較小一側(cè)的給熱系數(shù).吸收劑用量增加，操作線斜率增大，吸收推動力增大。（增大，減小，不變）雙膜理論認為，吸收阻力主要集中在界面兩側(cè)的氣膜和液膜之中。對不飽和濕空氣,干球溫度大于濕球溫度，露點溫度小于濕球溫度。圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對流傳熱系數(shù)1.2以及間壁導熱系數(shù)的關系為_1/K1=1/a1+d1/2*lnd2/d1+d1/a2d2_.當間壁管規(guī)格為1084mm,導熱系數(shù)為45(w.m-2.K-1)時,管內(nèi)外兩側(cè)給

5、熱系數(shù)分別為8000(w.m-2.K-1)1200(w.m-2K-1)時,總傳熱系數(shù)K11=946(w.m-2.K-1）.對于間壁式換熱器：m1Cp1(T1-T2)=m2Cp2(t2-t1)=K.A.tm等式成立的條件是_穩(wěn)定傳熱、_無熱變化、_無相變化。選擇題從流體靜力學基本方程了解到U型管壓力計測量其壓強差是(A)A.與指示液密度、液面高度有關，與U形管粗細無關B.與指示液密度、液面高度無關，與U形管粗細有關C.與指示液密度、液面高度無關，與U形管粗細無關為使U形壓差計的靈敏度較高，選擇指示液時，應使指示液和被測流體的密度差（指-）的值（B）。若將20硫酸用483.5mm的無縫鋼管輸送,則

6、硫酸達到湍流的最低流速為（D）。已知20時，硫酸的密度為1831kg/m3粘度為25.4cP。A.0.135m/sB.1.5m/sC.0.15m/sD.1.35m/s層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：(D)。A.湍流流速層流流速；B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流；層流的雷諾數(shù)(R+R)B.R(R+R)C.R=(R+R)D.無法比較11.為使脫吸操作易于進行，通?？刹捎茫ˋ）或（C）。A.升溫；B.加壓；C.減壓；D.降溫；12.對處理易溶氣體的吸收，為較顯著地提高吸收速率，應增大（A）的流速。A.氣相；B.液相；C.氣液兩相；根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體轉(zhuǎn)移到液相主體整個過程的阻力可歸結(jié)為C）。

7、A.兩相界面存在的阻力；B.氣液兩相主體中的擴散的阻力；C.氣液兩相滯流層中分子擴散的阻力；將不飽和的空氣在總壓和濕度不變的情況下進行冷卻而達到飽和時的溫度，稱為濕空氣的（C）。A.15.空氣的飽和濕度濕球溫度；HB.絕熱飽和溫度；C.(A)露點。A.總壓及干球溫度；B.總壓及濕球溫度；C.總壓及露點；D.濕球溫度及焓。圓管的摩擦系數(shù)=64Re公式的適用X圍是（B）A.過渡流B.層流C.湍流一般情況下,溫度升高,液體的粘度（B）;氣體的粘度(A)A.增大B。減小C.不變當固體微粒在大氣中沉降是層流區(qū)域時，以（C）的大小對沉降速度的影響最為顯著。A.顆粒密度；B.空氣粘度；C.顆粒直徑湍流體與器

8、壁間的對流傳熱(即給熱過程)其熱阻主要存在于(C).對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當溫度和壓力不變，而液相總濃度增加時其溶解度系數(shù)H將（C），亨利系數(shù)將（C）。A,增加B,減少C,不變通常所討論的吸收操作中,當吸收劑用量趨于最小用量時,則下列那種情況正_D_;A.,回收率趨向最高B,吸收推動力趨向最大C,操作最為經(jīng)濟D,填料層高度趨向無窮大22.濕空氣經(jīng)預熱后,空氣的焓增大,而(B).A.H,都升高;B.H不變降低;C.H,都降低24.恒速干燥階段,物料的表面溫度等于空氣的(B).A.干球溫度;B.濕球溫度;C.露點計算題一、某車間準備用一臺離心泵將儲槽內(nèi)的熱水送到敞口的高位槽內(nèi)，已知

9、管子規(guī)格為603.5mm鋼管，管內(nèi)流速為2m/s，吸入管路的能量損失為19.6J/kg壓出管路的壓頭損失為4mH2O(均包括全部的局部阻力損失在內(nèi)），其余參數(shù)見附圖示。試求該泵提供的有效功率。解：設定儲槽液面為1-1，且為基準面，高位槽液面為2-2，列柏式：p12p22z1u1Hz2u2Hf12g2gg2gHf12Hf吸+Hf壓19.641.999+4=5.999mH2O9.807100101325H1025.9997609809.807H=12.612mH2Oqvd2u3.14150.053220.00441m3/s44PegHqv9809.80712.6120.00441534.55W分分

10、分分三、某廠準備選用規(guī)格為252.5mm，長3m的管子組成的列管式換熱器來將25的液體加熱到40。已知液體的流量為36m/h，相對密度為1.1，平均比熱為2.9kJ/（kgK）,加熱劑用410K的飽和水蒸汽（走管外）其冷凝潛熱為2155kJ/kg，冷凝水在飽和溫度下排出，此換熱器的散熱損失為21000w，傳熱系K=660w/（m2K）,試求：（1）加熱劑的消耗量為多少kg/.h？（2）此換熱器應用多少條管子組成？解：Q2qm2cpt2t1362分1.110002.94025478.5kw3600Q熱=Q2Q損=478.5+21=499.5kw2分Q1qm1rQ熱qm1Q1499.50.2317

11、kg/s=834.12kg/h2分21551371372540t1=137-25=112;t2=137-40=97t1/t22tm=(11297)/2=104.52分A0Q478.56.938m24分tmK0104.50.66nA06.93829.4d0L3.14150.025330條四、接觸法硫酸生產(chǎn)中用氧化后的高溫SO混合氣預熱原料氣(SO及空氣混合232物)，已知：列管換熱器的傳熱面積為，原料氣入口溫度t1=300，出口溫90mt2=430。SO3混合氣入口溫度T1=560，兩種流體的流量均為10000kg/h，熱損失為原料氣所獲得熱量的6%，設兩種氣體的比熱均可取為1.05kJ/(kg

12、K)，且兩流體可近似作為逆流處理，求：SO3混合氣的出口溫度T2；傳熱系數(shù)KW/(m2)。100001.05(560-T2)=100001.05(430-300)1.06得T2=422.2-(5分)Q=100001.05(560-422.2)=1.447106kJ/h-(5分)tm=(560-430)-(422.2-300)/(Ln(560-430)/(422.2-300)=126-(5分)Q=KAtm6K=1.447101000/(901263600)=35.4w/(m2)-(5分)五、在常壓逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇㏒吸收混合氣體中的可溶組分A。入塔氣體中A的摩爾分率為0.03，要求吸收

13、率為95%。已知操作條件下的解吸因數(shù)為0.8，物系服從亨利定律，與入塔氣體成平衡的液相濃度為0.03（摩爾分率）。試計算：操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；(2)出塔液體的濃度；完成上述分離任務所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N解：據(jù)題意：y1=0.03，x1=0.03由y=mx所以m=11分Ly1y2m0.951分Gy1minm由SmLm11.251分L;s0.8GGL/L1.251.3161分GG0.95min由物料衡算Ly1y22分Gx1x2y2y110.0310.950.00151分x1y1y2y1y20.030.00151分LL1.250.0228GGNOG1ln1Sy1S7.843。4分1Sy2

14、六、在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20、760mmHg下，用清水對空氣3氨混合氣進行逆流吸收操作，每小時向塔送入含NH31.5mol%的混合氣480m(操作態(tài)),要求NH3的回收率為95%。已知20的平衡關系為y=0.75x（x、y均為摩爾分率），出塔溶液中NH3的濃度為平衡濃度的80%。試求：出塔溶液中氨的濃度（用摩爾分率表示）；(2)水用量（kg/h);(3)已知氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)3KYa為0.09kmol/（ms），計算所需填料層高度（m）。1.*y10.80.0153分x10.8x10.8m0.0160.75由物料衡算Ly1y2y1y2m0.750.952分0.8y10.891Gx

15、10.80.8mG48027320kmol/h22.4293kmol/h=320kg/h2L=0.891G=17.82分3.HOGG2036000.3145m3分KYa0.090.78520.5LAG0.8911.1881m0.750.842Ay11120y210.05NOG1ln1y118.783分11y2AA1AZHOGNOG0.31458.782.76m3分七、用清水吸收氨空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M塔時氨的濃度y10.01（摩爾分率）,吸收率90，氣液平衡關系y=0.9x。試求：1）溶液最大出口濃度；2）最小液氣比；3）取吸收劑用量為最小吸收劑用量的2倍時，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為多少?4）氣相總傳質(zhì)單元高度為0.5m時，填料層高為幾米?解：y=0.01=90%y2=