化工原理期末考試

填空題1.(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_.2一在靜而勺、連續(xù)的同種流體內(nèi),位于同一水平面下各點的壓力均相等。.水在內(nèi)徑為小105mmX2.5m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(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，必須運而: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衡水分。當(dāng)20c的水(p=998.2kg/m3,仙=1.005厘泊)在內(nèi)徑為100mm勺光滑管內(nèi)流動時，若流速為1.0m/s時，其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為9.93X105;直管摩擦阻力系數(shù)人為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(dāng)量長度法；阻力系數(shù)法；,其相應(yīng)的阻力計TOC\o"1-5"\h\z22算公式為hfjF；/^；。d2g2g.過濾是一種分離懸浮在液體或氣體中固體微粒的操作。.進(jìn)行換熱的兩流體，若a1?a2時，要提高K值，應(yīng)設(shè)法提高j；當(dāng)a1=a2時，要提高K值，應(yīng)使2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(dá)式為0.023—Re0.8Pr0.4.當(dāng)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/(吊?K).若水的其它物性不變，僅改變水在管內(nèi)的流速，當(dāng)流速為1.2m/s時，此時傳熱系數(shù)a=3.81(kw/(nVK)..強(qiáng)化傳熱的方法之一是提高K值.而要提高K值則應(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)..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(rèn)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,干球溫度大干濕球溫度,露點溫度小王濕球溫度。

m,.圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對流傳熱系數(shù)民1.a2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(dāng)間壁管規(guī)格為°108x4m導(dǎo)熱系數(shù)%45（w.m-2.K-1）時，管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)分別為8000（w.m-2.K-1）和1200（w.m-2K-1）時，總傳熱系數(shù)K11=946（w.m-2.K-1）.m,.對于間壁式換熱器：m1Cp1（T1-T2）=m2Cp2（t2-t1）=K.A.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.從流體靜力學(xué)基本方程了解到U型管壓力計測量其壓強(qiáng)差是（A）與指示液密度、液面高度有關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān)與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)有關(guān)與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān).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.若將20c硫酸用小48X3.5mm的無縫鋼管輸送，則硫酸達(dá)到湍流的最低流速為（D）。已知20c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)＜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+^1）一定。.旋風(fēng)分離器的臨界粒徑是指能完全分離出來的（A）粒徑。A.最??；B.最大；C.平均；.介質(zhì)阻力系數(shù)1=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；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(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.對一臺正在工作的列管式換熱器，已知a=116w/（nbK）a=11600w/（mbK）,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a.穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)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的大小（C）。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(jìn)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(yīng)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(kuò)散的阻力；C.氣液兩相滯流層中分子擴(kuò)散的阻力；.將不飽和的空氣在總壓和濕度不變的情況下進(jìn)行冷卻而達(dá)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.濕球溫度及燃。.圓管的摩擦系數(shù)入=64R必式的適用范圍是（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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(jì)D,填料層高度趨向無窮大空氣經(jīng)預(yù)熱后，空氣的始增大，而（B）.A.H,小都升高；B.H不變小降低；C.H,小都降低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

計算題某車間準(zhǔn)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①60X3.5mm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Hf12100—760H=12.6122p1Uig2g馬-p2g解：設(shè)定儲槽液面為Hf12100—760H=12.6122p1Uig2g馬-p2g2ugHf.Hf吸珀f壓=*649.8071.999+4=5.999mH2O2qv4du101325H109809.807mH2O3.141520.05322425.9990.00441m3/sRgHqRgHq9809.80712.6120.00441534.55W三、某廠準(zhǔn)備選用規(guī)格為小25X2.5mm,長3m的管子組成的列管式換熱器來將25c的液體加熱到40Co已知液體的流量為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=660w/(m-K)，試求：(1)加熱劑的消耗量為多少kg/.h?(2)此換熱器應(yīng)用多少條管子組成？

36解：Q2qm2cpt2t11.110002.94025p3600478.5kwQiqmirqm1Qi499.521550.2317kg/s=834.12kg/h25137478.5kwQiqmirqm1Qi499.521550.2317kg/s=834.12kg/h25137—137-40△t1=137-25=112C;△t2=137-40=97CAt1/At2<2tm=(112+97)/2=104.5CAo478.5tmK0AAo478.5tmK0A0104.50.6626.938m6.938d°L取30條29.43.14150.0253(5分)1.(5分)1.10000X1.05X(560-T2)=10000X1.05X(430-300)X1.06四、接觸法硫酸生產(chǎn)中用氧化后的高溫SO混合氣預(yù)熱原料氣(SQ及空氣混合物)，已知：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=430C0SO混合氣入口溫度『=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(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：)SO3混合氣的出口溫度T2；(2)傳熱系數(shù)K〔W/(m2?C)〕。得T2=422.2CQ=10000X1.05X(560-422.2)=1.447X106kJ/h(5分)Atm=((560-430)-(422.2-300))/(Ln(560-430)/(422.2-300))=126C(5分)Q=KAtmK=1.447X106X1000/(90X126X3600)=35.4w/(m2=35.4w/(m2,C)(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：(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(wù)所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N。解：①據(jù)題意：y1=0.03,X1=0.03由y=mx所以m=1LGminV1V2V1

m0.95min②由物料衡算yLGminV1V2V1

m0.95min②由物料衡算y2y1110.81.250.951.251.316y〔y2X1X20.0310.950.0015yViyyViy2x1LGViy2LG0.030.0015—0.02281.25…1③…1③Nog——1Sln1y1S7.843。V2六、在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20C、760mmHgS用清水對空氣六、在某一直徑為一氨混合氣進(jìn)行逆流吸收操作，每小時向塔送入含NH1.5mol%的混合氣480m(操作態(tài))，要求NH的回收率為95%已知20c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(2)水用量(1)出塔溶液中氨的濃度(2)水用量(kg/h);(3)

計算所需填料層高度(項*y1x10.8x10.8m由物料衡算(用摩爾分率表示)已知氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)(a為0.09kmol/(m3?s),0.0150.80.0160.75Viy2Viy2m0.750.95Xi0.8yi0.8Viy2Viy2m0.750.95Xi0.8yi0.80.80.891480G——22.4m27329320kmol/hL=0.891G=17.82kmol/h=320kg/h3.HOG203600KYa0.090.78520.3145m0.5y1y2Nog0.8911.1880.7513.HOG203600KYa0.090.78520.3145m0.5y1y2Nog0.8911.1880.7510.842HOGln——200.05Nogy1V28.780.31458.782.76m七、用清水吸收氨-空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M(jìn)塔時氨的濃度V-0.01（摩爾分率），吸收率90%,七、用清水吸收氨-空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M(jìn)塔時氨的濃度V-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;數(shù)為多少？4）解：y1=0.01

X2=0,3）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