化工原理期末考試真題及答案

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)徑為小的只管內(nèi)流動，已知水的粘度為*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_1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(guān)系，即得到各種條件下的關(guān)聯(lián)式。.化工生產(chǎn)中加熱和冷卻的換熱方法有一直接換熱_,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(guān)系將取決于以下兩種情況：(1)若pe〉p或C〉Ce則屬于解吸過程(2)若p〉pe或Ce〉C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(guān)聯(lián)計算：平衡關(guān)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_自四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衡水分。.，當20℃的水(P=m3,□二厘泊)在內(nèi)徑為100mm的光滑管內(nèi)流動時，若流速為s時,其雷諾準數(shù)Re為義105；直管摩擦阻力系數(shù)人為..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;,其相應的阻力計算公式為h=九;,h=5—;。fd2g f 2g.過濾是一種分離懸浮在液體或氣體中固體微粒的操作。.進行換熱的兩流體，若a》a時，要提高K值，應設法提高a；當a心a時，要提高K值，應使」a_a_同時提高。 「.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)表達式為入a=0.023—Re0.8Pr0.4.當管內(nèi)水的流速為s時,計算得到管壁對水的傳熱系數(shù)。d=(kw/(m2?K).若水的其它物性不變，僅改變水在管內(nèi)的流速,當流速為s時，此時傳熱系數(shù)a=(kw/(m2，K)..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)a1.a2以及間壁導熱系數(shù)入的關(guān)系為_1/K1=1/a1+d1/2入*lnd2/d1+d1/a2d2.當間壁管規(guī)格為“108X4mm,導熱系數(shù)為45（w.時,管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)分別為8000和1200時，總傳熱系數(shù)K11=946）..對于間壁式換熱器:m1Cp1（T1-T2）=m2Cp2（t2-t1）=.Atm等式成立的條件是穩(wěn)定傳熱、.無熱變化、.無相變化。選擇題1.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(guān)，與U形管粗細無關(guān)B.與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細有關(guān)C.與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細無關(guān).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（P指-P）的值（B）。A.偏大B.偏小C.越大越好.若將20℃硫酸用“48義的無縫鋼管輸送,則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。A.sB.sC.sD.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；C.層流的雷諾數(shù)〈湍流的雷諾數(shù)；D.層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。.離心泵的性能曲線中的H――Q線是在（C）情況下測定的。A.效率一定； B.功率一定；C.轉(zhuǎn)速一定； D.管路（1+E1）一定。.旋風分離器的臨界粒徑是指能完全分離出來的（A）粒徑。A.最小；B.最大；C.平均；.介質(zhì)阻力系數(shù)Z=24/Re的適用范圍是（BD）。A.圓柱形微粒； B.球形微粒； C.方形微粒；D.層流區(qū)； E.過渡區(qū)； F.湍流區(qū).對于沸騰傳熱，工業(yè)生產(chǎn)一般應設法控制在（A）沸騰下操作。A.泡核B.穩(wěn)定的膜狀C.不穩(wěn)定的膜狀.對一臺正在工作的列管式換熱器，已知。=116w/（m2?K）a=11600w/（m2?K）,要提高傳熱系數(shù)（K）,最簡單有效的途徑是（A）。A.設法增大a；B.設法增大a；C.同時增大a和a.穿過三層平壁的穩(wěn)定導熱過程，如圖所示，試比較第一層的熱阻R與第二、三層熱阻R、R的大?。–）。A. R ＞（R +R ） B.R＜（R +R）C. R =（R +R ） D.無法比較.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；.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）。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.濕球溫度； B.絕熱飽和溫度； C.露點.空氣的飽和濕度H是濕空氣的如下參數(shù)的函數(shù)：（A）。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)入=64Re公式的適用范圍是（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.湍流體與器壁間的對流傳熱（即給熱過程）其熱阻主要存在于（C）.A.流體內(nèi)；B.器壁內(nèi)；C.湍流體滯流內(nèi)層中；D.流體湍流區(qū)域內(nèi)..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)E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,則下列那種情況正確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4分4分4分4分4分4分4分Q熱二Q2+Q損=+21=Q1=qm1r熱499.52155=0.2317kg/s=834.12kg/h計算題 ▲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)，已知管子規(guī)格為中60X鋼管，管內(nèi)流速為204，吸入管路的能量損失為kg壓出管路的壓頭損失為4mHO(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:「 19.6工H=H+H=——+4=1.999+4=5.999mHOf1_2 f吸 f壓9.807 2100 101325—x +H=(10—2；+5.999760980x9.807H=mHO2q=—d2u="4"x0.0532x2=0.00441m3/sv4 4P=PgHq=980義9.807義12,612義0.00441=534.55W三、某廠準備選用規(guī)格為“25X,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，平均比熱為(kg?K),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,傳熱系數(shù)K=660w/(m2?K),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：Q=qc(t-1)=——x1.1x1000x2.9x(40—25)=478.5kw 2分2 ±rn2p2 1 3600137一13725-40△t1=137-25=112℃;△t2=137-40=97℃At/At<2 2△tm=(112+97)/2二℃Q卜t△tm=(112+97)/2二℃Q卜tmK0A

0—:478^—=6.938m2104.5x0.666.938九d0L3.1415x0.025x3=29.4取30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及空氣混合物)，已知：列管換熱器的傳熱面積為90m2「原料氣入口溫度\=300℃,出口溫度t=430℃。SO混合氣入口溫度T=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(kg-K),且兩流體可近似作為逆流處理，求：)SO混合氣的出口溫度1；(2)傳熱系數(shù)K〔W/(m2?℃)〕?？?. 10000XX(560-口1. 10000XX(560-T2)=10000XX(430-300)X得T2=r (5分)Q=10000XX=X106kJ/h (5分)At=((560-430)-)/(Ln(560-430)/)m=126℃ (5分)Q=KAAtmK=X106X1000/(90X126X3600)=(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，要求吸收率為95%。已知操作條件下的解吸因數(shù)為，物系服從亨利定律，與入塔氣體成平衡的液相濃度為(摩爾分率)。試計算：(1)操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；(2)出塔液體的濃度；(3)完成上述分離任務所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N 。解：①據(jù)題意：y1=,xj由y=mx所以m=1=0.95(L) 工一=0.95=2

—=1.250.81.25min——=1.3160.95minLy-y②由物料衡算-=3 2Gx-xy=y(1-“)=0.03(1-0.95)=0.0015③NOG°.°3③NOG°.°3-0.0015-0.02281.25/JV\In(1-S)二+S=7.843。六、在某一直徑為的填料塔中，在20℃、760mmHg下，用清水對空氣一氨混合氣進行逆流吸收操作，每小時向塔送入含陽％的混合氣480m3（操作態(tài)），要求NH3的回收率為95%。已知20℃的平衡關(guān)系為丫=（x、y均為摩爾分率），出塔溶液中NH的濃度為平衡濃度的80%。試求：（1）市塔溶液中氨的濃度（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)Ka為（m3-s）,計算所需填料層高度（m）。1.=0.8x*=0.8工=0.8x0015=0.0162.1m由物料衡算0.75y-y m1.=0.8x*=0.8工=0.8x0015=0.0162.1m由物料衡算0.75y-y mn 0.75x0.958y0.80.8=0.8913.NOGm4 480273G= x—22.4293L=0.891G=17.82=20kmol/hHOGkmol/h=320kg/h——20x3600 —03145mK^0.09x0.785x0.52 ,m0.751 11=0,842A1一”0.05二20((1Mln1--(IA=8.78Z=H0G*N0G=0.3145義8.78=2.76m七、用清水吸收氨一空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M塔時氨的濃度y=（摩爾分、。 y率），吸收率90%,氣一液平衡關(guān)系y=。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