化工原理期末考試真題及答案

1、填空題I. (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_.2勺、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。3. 水在內(nèi)徑為 105mmX25mm只管內(nèi)流動，水的粘度為1.005mPa*s,密度 為1000kg*m3,流速為1m/s，貝U Re=99502流動類型為湍流。4. 流體在圓形管道中作層流流動，如果只將流速增加一倍，那么阻力損失為原來 的2倍;如果只將管徑增加一倍而流速不變,那么阻力損失為原來的1/4倍.5. 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假設(shè)干無因次數(shù)群，再通過實驗確定各

2、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。6. 化工生產(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.7. 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)。8. 氣液兩相平衡關(guān)系將取決于以下兩種情況： 假設(shè)pep或C Ce那么屬于解吸過程(2)假設(shè)p pe或Ce C那么屬于吸收過程9. 計算吸收塔的填料層高度，必須運麗口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.10. 在一定空氣狀態(tài)下枯燥某物料能用枯燥方法除去的水分為_自由水分首先除去的水分為非結(jié)合水分不能用枯燥方法除的水分為平衡水

3、分。II. ,當20E的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在內(nèi)徑為100mm勺光滑管內(nèi)流 動時,假設(shè)流速為1.0m/s時，其雷諾準數(shù)Re為9.93 x 105；直管摩擦阻力系數(shù)入為 12. 流體流動時產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有粘性13. 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(yīng)的阻力計算公式為hf2le U d 2g；,hf2g14. 過濾是一種別離懸浮在 液體或氣體中固體微粒 的操作。15. 進行換熱的兩流體，假設(shè)a 1?a2時，要提高K值，應(yīng)設(shè)法提高a 21a 2時，要提高K值，應(yīng)使 a 1a 2同時提高。16. 某間壁換熱器中，流體被加熱時，

4、圓形管內(nèi)湍流的傳熱系數(shù)表達式為0.023 Re0.8 Pr0.4.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 d數(shù)a =2.61(kw/ (nt K).假設(shè)水的其它物性不變，僅改變水在管內(nèi)的流速,當流速 為1.2m/s時，此時傳熱系數(shù)a =3.81(kw/ ( nV K).17. 強化傳熱的方法之一是提高 K值.而要提高K值那么應(yīng)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).18. 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)19. 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。20. 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

5、溫度。m,21. 圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對流傳熱系數(shù)a 1. a 2以及間壁導(dǎo)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 108 x 4m 導(dǎo)熱系數(shù)為45w. m-2.K-1時,管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)分別為8000 和 1200w.m-2K-1時，總傳熱系數(shù) K11=946w.m-2.K-1 .22. 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1. 從流體靜力學(xué)根本方程了解到 U型管壓力計測量其壓強差是A A. 與指示液密度、液面

6、高度有關(guān)，與 U形管粗細無關(guān)B. 與指示液密度、液面咼度無關(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)2. 為使U形壓差計的靈敏度較高，選擇指示液時，應(yīng)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3. 假設(shè)將20T硫酸用 48x 3.5mm的無縫鋼管輸送，那么硫酸到達湍流的最低流速 為D 。20C時，硫酸的密度為1831 kg/m3粘度為25.4cP。A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s4. 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

7、；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。5. 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+X1 定。6. 旋風(fēng)別離器的臨界粒徑是指能完全別離出來的A 粒徑。A.最?。?B. 最大； C. 平均；7. 介質(zhì)阻力系數(shù)Z =24/Rep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)8. 對于沸騰傳熱，工業(yè)生產(chǎn)一般應(yīng)設(shè)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9. 對一臺正在工作的列管式換熱器，a= 116w/ mb Ka

8、= 11600 w/mK,要提高傳熱系數(shù)K,最簡單有效的途徑是A 。A.設(shè)法增大a; B.設(shè)法增大a; C.同時增大a 和a10. 穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，如下圖，試比擬第一層的熱阻R 與第二、三層熱阻R 、R 的大小C 。A. RR+RB.R R+R C. R=R+RD. 無法比擬11. 為使脫吸操作易于進行，通?？刹捎肁 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(yīng)增大A 的流速。A.氣相； B. 液相； C. 氣液兩相；13. 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

9、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；14. 將不飽和的空氣在總壓和濕度不變的情況下進行冷卻而到達飽和時的溫度， 稱為濕空氣的C 。A.濕球溫度；B.絕熱飽和溫度；C. 露點15. 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。16. 圓管的摩擦系數(shù)入=64Re公式的適用范圍是BA.過渡流B.層流C.湍流17. 一般情況下,溫度升高,液體的粘度B;氣體的粘度AA.增大B。減小C.不變18. 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

10、度；B.空氣粘度；C.顆粒直徑19. 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).20. 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)已將C。A,增加B,減少C,不變21. 通常所討論的吸收操作中，當吸收劑用量趨于最小用量時，那么以下那種情況正確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22. 濕空氣經(jīng)預(yù)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. 恒速枯燥階段，物料的

11、外表溫度等于空氣的B .A.干球溫度；B.濕球溫度；C.露點計算題、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)，管子規(guī)格為60x 3.5mm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(shè)定儲槽液面為1-1，且為基準面，高位槽液面為2-2，列柏式:z12P1U1Hg 2g-P2g2里Hf2gf124分Hf1 2H f吸+H f壓=19.69.80741.999+4=5.999mH2O4分100101325H1025.999760980 9.807H=12

12、.612mH 20qv -d2u 31415 0.05320.00441m3/s4分44FegHqv 980 9.807 12.612 0.00441 534.55W4 分三、某廠準備選用規(guī)格為 25x 2.5mm,長3m的管子組成的列管式換熱器來將 25C的液體加熱到40C。液體的流量為36m /h,相對密度為1.1,平均比 熱為2.9kJ/ (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2數(shù) K =660 w/ (m K)試求：(1) 加熱劑的消耗量為多少kg/.h?( 2)此換熱器應(yīng)用

13、多少條管子組成？s36八解：Q2 qm2cp t2 t1 1.1 1000 2.9 40 25 478.5kw2 分p3600Q 熱=Q2+ Q 損=478.5+21= 499.5kwqmirQ1qm1Qir137t137J 40499 50.2317kg/s=834.12kg/h215525 t1=137-25=112 C ; t2=137-40=97 C t1 / t2 v 2tm=(112 + 97)/2=104.5 CQA。478.5tmKA0 dL104.5 0.666.93826.938m3.1415 0.025 329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(yù)熱原料

14、氣(SQ及空氣混合 物)，：列管換熱器的傳熱面積為 90m，原料氣入口溫度t1=300C，出口溫 度12=430Co SQ混合氣入口溫度T1=560C，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(shè)兩種氣體的比熱均可取為1.05kJ/(kg K)，且兩流體可近似作為逆流處理，求：(1) SO 3混合氣的出口溫度T2；(2) 傳熱系數(shù) K : W/( m2 C )。so31. 10000 X 1.05 X (560-T2)=10000 X 1.05 X (430-300) X 1.06得 T2=422.2 C( 5 分)2. Q=10000 X 1.05X (560-

15、422.2)=1.447 X 106kJ/h( 5 分) tm=(560-430)-(422.2-300)/(L n(560-430)/(422.2-300)=126 C( 5 分)3 6等Q = KA tmK=1.447 X 106 X 1000/(90 X 126 X 3600)=35.4w/(m 2)( 5 分)五、在常壓逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇?S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，要求吸收率為95% 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：(1) 操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；

16、(2)出塔液體的濃度；(3) 完成上述別離任務(wù)所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù) N 。解：據(jù)題意：yi=0.03，xi=0.03 由y=mx所以m=1y1 y2y1m0.95mLm1由S1.25LGs0.8GLL1.25/1.316GGmin0.95min1分1分1分1分由物料衡算Ly1Gx-iyX2y2y110.03 10.950.0015%y1y2y y20.030.0015 0.0228LL1.25GGNog1In 1 Sy1S 7.843 o1 Sy22分1分1分4分六、在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20C、760mmH下，用清水對空氣 氨混合氣進行逆流吸收操作，每小時向塔送入含NH1.5m

17、ol%的混合氣480用(操 作態(tài)),要求NH的回收率為95%20E的平衡關(guān)系為y=0.75x (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) 出塔溶液中氨的濃度(用摩爾分率表示)；(2) 水用量(kg/h); (3)氣相體積總傳質(zhì)系數(shù) ?為0.09kmol/ (nt s)，計算所需填料層咼度(m) o*y10.0151. x10.8x10.8 力 0.8 0.0163分m0.752. 由物料衡算Nog11 In1 1y118.7831 1Ay2AAZHog Nog 0.3145 8.782.76m33.L* y2y1 y2m 0.75 0.950 891GX10.8%0.8 0.8m480273G 20 kmol/h22.4293L=0.891G=17.82kmol/h =320 kg/h2H OG20 360020.3145m20.09 0.785 0.5LAG0.891 1.188m0.75y11 1 20y210.05GKYa10.842A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y1= 0.01 摩爾分率，吸收率90%，氣液平衡關(guān)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