化工原理习题集

化工原理习集 化工原理试题库 试题一 一:填空题(18分) 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=________, mH02 __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg。 Kgmd,100mm、 常温下水的密度为1000，粘度为1cp，在的管内以 速度23内3sm 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 m、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________,低压气体在管路中流动5s m时，常用流速范围为_______________________。 s 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 ,11、称为_______________，其物理意义为____________________________. , __________________________，提高管内值的有效方法____________. , 提高管外值的有效方法______________________________________。 、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 12 由于_________________________________________，其传热效果好。 二:问答题(36分) 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为 原来的多少倍, 2、 何谓气缚现象,如何防止, 3、何谓沉降,沉降可分为哪几类,何谓重力沉降速度, 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问: (1) 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度, (2) 传热糸数K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数, (3) 那一种流体走管程,那一种流体走管外,为什么, 5、换热器的中为何常常采用逆流操作, 6、单效减压蒸发操作有何优点, 三:计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 5mH0 为，现发现压力上的读数为，若管径为100mm,求流体 ,,0.032 的流量及阀的局部阻力糸数, 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 00100C50C将的热水冷却到，热水 300m20C45C流量为，冷却水在管内 流动，温度从升到。已 知传热糸数K为60h w， 换热管为的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 2000,25，2.5mm2m.C (逆流)。 KjK 已知: C,C,4.187,,960热水热水冷水3Kg.Km 试题一答案: 填充题 一、 4 1、8.7mH0 ,. 8.53，10pa 2 ,0.1.3.1000du5,,,3，10 2、。湍R e,3,1.10 流。 10m 3、 层流、过渡流和湍流。 4、 增加、降低。 50m 25mmm5、 3-8、8-15。 ss 6、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节 阀调节流量;往复泵启动前不需灌液，开 旁路阀、用旁路阀来调节流量的。 图1-1 7、 分散、连续。 8、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 、 热传导、对流传热、热辐射。 9 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 二:问答题 2V1lu1u,,ud,2d 1、。，， h..,,212111214d2g.,.d214 2,d.u.lu1222,,64/,2, 。。 h,..,h,21221,d2g162 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。 3、沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。 3、 传热管的壁温接近于蒸汽的温度;传热糸数K接近于空气的对流传热膜糸数;空 气走管内，饱和蒸汽走管外。(蒸汽散热快)。 4、 因为逆流操作:推动力大，所需的传热面积小;减少载热体的用量。 5、 可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的 溶液，可以减少蒸发器的热损失。 三:计算题 1、 图示，在1-1，2-2面间列板努利方程 22ppuu12'12z，，，hz，， = 122gg2g,g, 2 222uluu100005... ，，,，，，,，,进29.81d2g2g， 15011,,2u5,.，0.03..，0.5. ,,2，9.810.12，9.812，9.81,, 3312mmm Vdu。 u,2.44,.,.,0.019,68.9shs4 在2-2，3-3面间列板努利方程 22222ppluuuuu23'32 =，050... z，，，h，,，,，,，,z，，，32出2g,gd2g2g2g2,gg 22511,,, ， ,8。 5,2.44，0.03..，,,,2，9.810.12，9.812，9.81,, 33mm 即流体的流量为局部阻力糸数为8。 0.019,68.9sh ,622222mV,K.A.,2.4,K.30.30，60 2、 (1)、 K,3.56，10s ,32 V,3.2，10., '311222'V,K.A.,V (2)、 ,V,1.7m22 ''''2222,62 (3)、 ， V,2K.A.,,2，3.56，10，30.2，3600V,2K.A., ''3V,6.8m。 Kg，，GCT,TG,32 3、 = ， 11221s 02，，GCt,t,t,42.5C39.4m /=。 A,K.,t2212 Kg32 即冷却水的流量为和管子根数为167根。 n,167.s 3 试题二 一:填充题(20分) 1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI制中的单位是___________。 2、常用测定流量的流___________._____________._________________。 3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。 4、 等边三角形的边长为a，其当量直径为____________________。 5、 流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_____________ 型曲线，其管中心 R的最大流速为平均流速的___________ ，縻擦糸数与的关系为,e ______________。 6、 泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为 __________._____________._____________.__________________。 7、 气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。 8、 降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。 9、 过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程， 过滤速率是指___________________________________________。 10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________ 时采用并流操作。 11、用二种厚度相同的材料保温时，往往把_____________ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。 12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。 13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。 14、对流传热的热阻主要集中在______________,因____________________ 强化对流传热的重要途径。 15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。 二:问答题(30分) 1、流体的流动形态有哪几种,如何判断, 2、何谓层流内层,其厚度受哪些因素影响, 3、采用多级压缩的优点有哪些, 4、列管式换热器为何要进行热补偿, 'Trr 5、单层圆筒壁的内、外半径分别为和，壁表面温度分别为 21 '''Ttt和，若〈，试写出圆筒任意半径r处的温度表达式, 三:计算题(50分) 3m1、 流量为5000的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现在中央h 3m接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少,(设总压降始终不h 变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略)。 020C2、 泵将的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为 ,98，4mmm的无缝钢管。吸入管长为50m，排出管长为160m。且泵到 4 3mp,1atm 管出口的距离为10m，其中流量为。(已知:，350h Kg0N,2Kw,,0.94H,3.020C,m,,).(时水，，,,1000,,0.02s电电3m 33,0N.sN，) ,,，p,2.4，101.241022mm 求:忽略动压头，求泵的安装高度, 泵的轴功率和效率, 3、 一列式换热器规格如下:管长3m,管数30根，管径为，管程为 ,25，2.5mm 046C1，现拟选用此换热器冷凝、冷却CS饱和蒸汽，使之从饱和温度降至2 KgKj010C。CS走管外，其流量为，其冷凝潜热为，比G,0.0735621sKg Kw热为CS。水走管内，且与成逆流流动。冷却水的进出口温度分1.0520Kg.C 005C30C别为和。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为 WWK,2000K,100和。问此换热器是否造适用, 122020m.Cm.C 210m4、 用一传热面积为的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每 小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa，蒸发室的操作压强为 08C20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取，热损失可忽略不计。试求:(,) 开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少, (,)操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa，问此时蒸发器的传热糸数为多少, Kj060.1C 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为，汽化潜热为 2354.9Kg 0120.2C 查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为 0138.8C 查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为 试题二的答案 一:填充题 dwN.s,,,. 1、、。 2dym 2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3 、位置、时间、时间、位置。 3a4、 。 3 64 5、抛物线、0.5、。 Re 6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。 7、通风机、鼓风机、压缩机。 8、颗粒的停留时间大于沉降时间。 9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。 10、控制温度、降低粘度、减少阻力。 11、导热糸数小的。 12、不挥发性、提高。 13、增加、增加。 5 14、层流内层、减薄层流内层的厚度。 15、10.13-101.3. 二:问答题 R,2000 1、流体的流动形态有两种:层流和湍流;用雷诺准数来判断，当，为层e R,4000流，当为湍流。 e 2、 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为 层流内层。受管径、流速、粘度和密度。 3、 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合 理。 4、 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此 050C它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大(以上)时，由于热 应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。 r''.T,t.ln，，'''r，，2.L..T,t，，,,2.L..T,t,,'1、 = 5Q,t,T,rrr22lnlnlnrrr111 三:计算题 3 m 1、 设接平行管道后，总流量为。 Vh3 33mm 二平行管流量为和。 VV hh12 1 板努利方程: 22ppuu 3 2 1331 ，，h，,,f1 2,2, 图2-1 22ppuu23 32 ，，h，,,f22,2, 2 2 总压降相同得: 222lulluu3131 10m ,..，,.. =， ..,31d2 d22d 11,,,,,,, ，l,l,l,l。u,u 12313123221 1 3 88'mu,uV,V,6330 。2、3 图2-2 h55 V35mu,,,1.53。 1s2211,,.d..0.09.360044 mu1.53 ,。 2s 22222uulu1.53501.53'Z,H,,h,H,,,..,3.0,,0.02..,1.555mfss2g2gd2g2.9.810.092.9.81 考虑0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m. N,N,,2.0.94,1.88Kw . 电电轴 6 22luu'HZhZ.. . ，，,，,，,，,，,进出d2g2g 2160501.53，,,110.0210.5. . . H,，，，H,16.75m,,0.092.9.81,, N . . N,HQ,g,16.75.35.1000.9.81/3600,1.6Kw,,,85%N电 23、换热器已有的传热面积:。 A,n.,.dl,30.3.14.0.025.3,7.07m求所需的传热面积: 冷凝段的热量:Q = w.r,0.07.356,24.9Kw1 ，，冷却段的热量:Q,w.C.T,T,0.07.1.05.36,2.65Kw。 2112 总热量为:Q=Q+Q=27.55Kw 12 Q27.55KgG,,,0263冷却水的用量: 水s，，，，C.tt4.187.305,,21 Q2.650t,t，,5，,7.4C冷却水离开冷却段的温度: 1GC0.263.4.187比水 ，，，，46,7.4,46,300冷凝段的温度差: ,t,,25.7C46,7.4ln46,30 ，，，，46,7.4,10,50冷却段的温度差: ,t,,16.4C46,7.4ln10,5 Q24.9.10002 冷凝段所需传热面积: A,,,4.84m1K.,t200.25.7 Q2.65.10002 冷却段所需传热面积:A,,,1.61m 2K.,t100.16.4 2m 所需的总的传热面积:A=6.45. ,,x0,,4、水分蒸发量:，. W,F.1,,0.625FF,W,375,,x1,, F=1000Kg , W=625Kg 0t,60.1，8,68.1C 溶液的沸点为 。 Q625.2354.9.1000wK,,,785 传热糸数K为: 20，，A,t10.3600.120.2,68.1m.C Q625.2354.9.1000'wK,,,578 改变压力后的传热糸数: 。 20，，A,t10.3600.138.8,68.1m.C 可见结垢以后的传热糸数降低。 7 试题三 一:填充题(18分) Kg080C 1、空气在状态下密度为1.29，在0.25Mpa下(绝压)时的密 度3m 为__________________。 2、产生流体阻力的原因有_________________._______________________ 3、转子流量计在安装时应_________________。 4、连续性方程us,us是__________指导出来的，它适用______流体。 1122 , 5、 直管阻力的表示式为____________________，管中流出 =__________流入管出,中=_____________。 入 6、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。 7、 往复式压缩机的工作循环为_______._____ ._____._______四个阶段。 8、一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________ _______________.________________________________. 9、固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 ______________程。 10、一根暴露在外的热管子以__________.___________散发热量。 ,0.8n，，，，,0.023.R.Pr式中两个准数=__________，Pr=__________. 若 11、,Reed内 液体被冷却时n=____________。 12、多效蒸发主要有_______._________._________三种典型流程。 二:判断题(18分) 1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等 的。(稳定流动)。 2、 转子流量计可以读出任何流体的流量。 3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在SI制中属层流范围，在cgs制中属 湍流范围。 4、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。 5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 6、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。 7、气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。 8、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。 9、多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。 10、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。 11、多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热糸数小，则该层的导热热阻大，推动力小。 12、若以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。 13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。 14、在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。 15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率，二次蒸汽利用一次称为单效蒸发，利用二次称为双效蒸发，依次类推。 16、对流传热糸数是物质的一种物理性质。 17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。 18、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。 三:计算题(64分) 8 1、 图示，“U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为，3cm 求,若再接一“U”管压差计乙，其上部仍为水，下部放置不知名的液体，,P12 R,63.5cm,且测得，求, 乙乙 2、 一降层室长为5m,宽为3m，高为4m。 P2内部用隔板分成20层，用来回收含尘 P1 气体中的球形固体颗粒，操作条件下含 3 乙 m尘气体的流量为，气体密度 36000甲 h Kg ，粘度为。 ,,0.03mPa.s,,0.93 m Kg 尘粒密度。试求理论上能 ,,43003 m 100%除去的最小颗粒直径, 3、 外径为200mm的蒸汽管道，管外壁温度 为 0160C。管外包以导热糸数为 图3-1 ,40,,0.08，1.1，10t60C 的保温材料。要求保温层外壁面温度不超过， w 每米 管长的热损失不超过。问保温层的厚度应为多少, 150m Kg0131.5C4、 欲将浓度为25%，沸点为，流量为3600的NaOH水溶液经蒸发浓h 020C缩到50%。料液的进口温度为，加热蒸汽的压强为392.4Kpa(绝压)，冷 W1100凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸发器的传热糸数可取，溶液的密度2m.K Kg为。若忽略蒸发器的热损失。求加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传15003m KjC,4.93热面积, 0Kg.C Kj0t,83C已知:p=53.32Kpa, , r,2000Kg Kj0T,142.9C p=392.4Kpa, R,2143Kg 试题三答案 一:填充题 Kg1、 2.5 。 2、内縻擦力和流体的流动状态。 3m ,,,3、保持垂直。 4、质量守恒定律、 12 2ul, 5、、1、0.5. 6、 气蚀现象。 .2d 7、吸气、压缩、排气、膨胀四个阶段所组成。 8、热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传 热的方式获得热量 9、管程。 10、自然对流、热辐射。 9 ,.C,d.upR,P,11、、、 n,0.3er,, 12、并流、逆流和平流。 二:判断题 6、10、17为对，其余都为错。 三:计算题 3，，,p,,,,Rg，，,p,13.6,1.0.03.9.81.10,3.708Kpa 1、 。 示测 Kg3，， ,p,,,1.0.635.9.81.10,3.708Kpa， 。 ,,1600示3示m 2A,20.5.3,300m 2、降沉室的总面积:。 V36000mu,,,0.033 沉降速度:。 sA300.3600 2,,..，，d,gs 设沉降区为层流，则有: u,18, 2.43000.9.9.81，，d,,5d,2.06，10m 0.033 ， 。 ,,318.0.03.10 ,5,2.06，10.0.033.0.9du 验算:。 ,,,0.66,1Re,3,0.03.10 w3、 保温材料的导热糸数 :,0.0921。 ,m.K ,,QTt2.，，,2.3.140.0921160,60，，,,,150 ， 。 ,,47mmR,100，llnlnr100 ,,x25,,Kg0,,4、 水分蒸发量: 。 WF.13600.11800,,,,,,,,,hx50,,1,, 0FCtt..,，，3600.4.93.131.5,20，，fKg加热蒸汽消耗量:D。 ,,,0.736sR2143 D.R0.736.21432A,,,125.9m所需的传热面积为:。 ，，K.,t1100.142.5,131.5 Kg2125.9m0.736即所需的加热蒸汽消耗量为。所需的传热面积为 s 试题四 一:填充题(20分) 1、边界层的形成是流体具有_________结果。 2、用阻力糸数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时，按_____管内的流速来计算动 能项。 3、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为_________________ 4、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的___________. 2m 5、经内径为158mm的钢管输送运动粘度为的燃料油，若保持油品作层流流90s动，则最大流速不能超过________。 10 6、用离心泵在两个敞开容器间输液，若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道 的阀门后，管道的总阻力将___________。 6、 离心泵的工作点是___________曲线与________________曲线的交点。 ,,, 8、往复式压缩机的余隙糸数=___________,_______-，则增大，生产 能力容_______________。 9、沉降操作是指在某种______中利用分散相和连续相之间的________,使之发生相对运动而实现分离的操作。沉降过程有_____和_____沉降两种方式。 10、工业上常用的过滤介质主要有________、__________、___________。 11、在过滤操作中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是_______而不是______。 12、在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变 化是依次降低，则三层材料的导热糸数的大小顺序__________________。 13、沸腾传热可分为三个区域，它们是_______、_________、_________ 。应维持在_____________区内操作。 14、用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热阻力迅速加大，这可能是由于___________________________________所引起的。 15、温度差损失包括__________________________、___________________、 ____________________________。 二:选择题 1、层流和湍流的本质区别是( ) A、流速不同; B、流通截面积不同; C、雷诺数不同; D、层流无径向流动，湍流有径向流动; 2、选择下述流体在管路中常用的流速 (1)、过热水蒸汽( )，(2)、水及一般流体( ); (3)、压强较高的气体( )，(4)、粘度较大的液体( ); mmmm _ A、1-3，B、0.5-1,C、15-20,D、30-50 ssss 3、离心泵铭牌上标明的是泵在( )时的主要性能参数。 A、流量最大; B、压头最大; C、效率最高; D、轴功率最小; 4、下列结论正确的是( )。 A、 液体的粘度随温度的升高而减小; B、 气体的粘度随温度的升高而增大; C、 液体的粘度基本上不随压强变化; D、 气体的粘度随压强增大而减小。 5、离心泵吸入管路底阀的作用是( )。 A、阻拦液体中的固体颗粒; B、避免出现气蚀现象; C、维持最低的允许吸上高度;D、防止启动前充入的液体从泵内漏出; 6、在一个过滤周期中，为了达到最大生产能力应( ) A、过滤时间应大于辅助时间; B、过滤时间应小于辅助时间; C、过滤时间应等于辅助时间; D、过滤加洗涤所需时间等于1/2周期; 7、下述说法中正确的是( )。 A、过滤速率与过滤面积成正比;B、过滤速率与过滤面积的平方成正比; C、过滤速率与滤布阻力成反比;D、过滤速率与操作压差的平方成正比; 8、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是( )。 A、颗粒的几何尺寸; B、颗粒与流体的密度; C、流体的水平流速; D、颗粒的形状; 9、旋液分离器是利用离心力分离( )。 A、离心机可分离液液混合物; B、离心机可分离液固混合物; C、离心机可分离气固混合物; 11 D、 离心机所分离的不均匀混合物中至少有一相是液相; 10、传热过程中当两侧流体的对流传热糸数都较大时，影响传热过程的将是 ( )。 A、管壁热阻; B、管内对流传热热阻; C、污垢热阻; D、管外对流传热热阻; 11、下述措施中对提高换热器壳程对流传热糸数有效的是( )。 A、设置折流挡板; B、增大板间距; C、增加管程数; D、增加管内流体的流速; 12、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有( )，走壳程的有( )。 A、高压流体; B、蒸汽; C、易结垢的流体; D、腐蚀性流体; E、粘度大的流体; F、被冷却的流体; 13、采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热糸数，但同时地导致( )。 A、管内易结垢; B、壳程流体流速过低; C、平均温差下降; D、管内流动阻力增大; 14、增大换热器传热面积的办法有( )。 A、选用粗管排列; B、选用翅片管; C、增加管程数; D、增加壳程数; 15、关于传热糸数K下述说法中错误的是( )。 A、 传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值; B、 总传热糸数K随着所取的传热面不同而异; C、 总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关; D、 要提高K值，应从降低最大热阻着手; 12 三:计算题 1、 图示为一输油管路，未装流量计，但在 A、B分别测得压强为 ，P,150KpaA P,140Kpa，试估算管道中油的流量, 已A 知:管为，A、B间距为10m, ,89，4mm 其中管道的当量长度为9.3m， Kg ，。 ,,820,,121cp 3m 2、试证明球形颗粒在重力场中作自由 沉降 时，层流区域内的沉降速度公式 为: 2,,..，，d,gs。 u,018., 3、用一板框压滤机在300Kpa压强差下过滤 图4-2 5,2m 某悬浮液。已知过滤常数K为， 7.5，10s 33mq8m 0.012 为 。要求每一操作周期得滤液，过滤时间为0.5h。设滤 e2m 饼不可压缩，且滤饼与滤液体积之比为0.025。试求:过滤时间;若操作压强 差提高至600Kpa，现有一台板框过滤机，每框的尺寸为 ，若 635，635，25mm 38m 要求每个过滤周期仍得滤液，则至少需要多少个框能满足要求,过滤时间 又为多少, m 4、一卧式列管换热器，钢质换热管长为3m,直径为,25，2mm。水以的 0.7s Kg00017C37C72C1.25 流速在管内流动，并从被加热到。流量为、温度为 s Kj 烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸汽的冷凝潜热为。 315Kg w800 已测得:蒸汽冷凝传热糸数为，管内侧热阻为个侧热阻的40%， 20m.C 污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算换热管的总根数及换热器的管程数。 计算时可忽略管壁热阻及热损失。 试题四答案 一:填充题 4 1、粘性。 2、细。 3、a。 4、剪应力。 3 m1.14 5、。 6、不变。 7、管路特性曲线、离心泵特性曲线。 s V3 8、、 小、大。 9、力场、密度、重力、离心。 V,V13 10、 织物介质、粒状介质、多孔性固体介质。 11、滤饼层、过滤介质。 12、依次增加。 13、自然对流、膜状对流、核状对流、 核状对流。 、冷凝水未排出、不凝性气体未排 14 15、溶液沸点升高、静压力、流体阻力所引起的温度差损失。 二:判断题 1、D( 2、D、A、C。 3、C。 4、A、B、C( 5、B。 6、D 13 7、B( 8、C。 9、B。 10、B( 11、A。 12、A、C、D;B、E、F。 13、C、D( 14、B。 15、C。 三:计算题 1、在A-B两点间列板努利方程: 222llPP，uuueAB. 。 Z，，,Z,，，，AB,.g2gd2g.g2g, 33219.3150，1014010，u2，，,.,.u,0.02 . . 0，,1820.9.810.0812.9.81820.9.81 0.11764, 设流体在管路中作层流流动，则:, ， 。 ,,Rue 0.11722m 。 。 ,.u,0.02,.u,0.02u,1.7su ,d.u.,,933,2000R 核算雷诺准数:。 e, 312mVdu 则:油品的流量为。 ,.,..,31.52h4 1133 2、颗粒作自由沉降，受力: ， F,.,.d.,gF,.,.d.,gs1266 221.,uF,F,F,0ma.., ，。 Fd,,123342 2,,,,..4.d..g，，d,g，，,ss24,, ，层流: ，。 uu,,Re18.,3.,, 22,58，， 3、过滤面积: ，，0.012,7.5.10.05.3600，，，q，q,K.,eA 2A,22.5m。 0.23V,8.0.025,0.2m 滤饼体积:，框数n,,20。 0.635.0.635.0.025 22A,0.635.2.20,16.13m 过滤总面积:。 22,48，，，0.012,1.5.10,，，，，。 q，q,K.,,,0.478he16.13 Kg0,t,44.25CW,4.713Q,394Kw5、 传热量为:。 所需水量:。。 s KgW,0.243单管水量:，每程所需管子数为:。 n,20s 2WA,4.71mK,476.2每程传热面积:，传热糸数: 20m.C '2A,18.7m所需传热面积: 管程数为:n=4.总管数为80根。 14 试题五 一:简答题(60分) 1、 图示管路中，流体作稳定流动。问: p (1)、静压头哪个大,为什么, A B ,g (2)、体积流量V哪个大,为什么, 图5-1 (3)、质量流速哪个大,为什么, (不计阻力) B B两端点的压力差, 2、图示，测出A、 Z 3、管子的类型有哪几种,表示方法有哪几种, , A 家里的自来水管是什么管, 测 4、何谓离心泵的汽蚀现象,如何防 止, , 示 R 5、何谓过滤介质,对过滤介质有何要求, 6、说明热负荷与传热速率的概念及两者之间的 关糸, 7、何谓加热剂和冷却剂,举例说明之, 8、叙述导热糸数、对流传热膜糸数、 图 5-2 传热糸数的单位及物理意义, 9、强化传热的途径有哪些, pp AB 10、蒸发操作有何特点, 二:计算题 1、 容器A、B分别盛有水和密度为 ,, 12Kghh 800的洒精，中间接一水银压差计。 213m 4 R (1) 当容器A中的压强 P,2.943，10paA h,0.5m(表压)时，测得， R,0.3m1 h,0.2m，求容器B内的压强为多少, 2 (2) 当容器A中的压强减小至 4，容器B内的压强不变， P,1.962，10paA 图5-3 则水银压差计内的读数为多少, 2、 用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷，贮罐内异丁烷液面恒定，其上方压强为 652.365Kpa。泵位于贮罐液面以下1.5m处，吸入管路的全部压头损失为1.6m。异 Kg丁烷在输送条件下的密度为530，饱和蒸汽压为637.65Kpa 。在泵的性能表3m 上查得，输送流量下泵的允许汽蚀余量为3.5m。试问该泵能否正常操作, 3、 在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在0.1Mpa(表压)下20分钟可在每平方米过 33mm滤面积上得到0.197的滤液，再过滤20分钟又得到滤液0.09,试求共过滤1 小时可得总滤液量为多少, Kg21004、 某溶液在单效蒸发器中蒸浓，用饱和蒸汽加热，需加热蒸汽量，加热蒸h Kj0120C汽的温度为，其汽化潜热为2205。已知蒸发器内二次蒸汽的冷凝温Kg 15 0081C9C度为，各项温度差损失共为。取饱和蒸汽冷凝的传热膜糸数为,2 WW35008000，沸腾溶液的传热膜糸数为，求该换热器的传热,122m.Km.K 面积,(管壁热阻、垢层热阻及热损失忽略不计) 试题五答案 一:问答题 22ppppuuABABAB, 1、=，。 ZZ，，，，AB,.g,g,g2g,g2g V,V 。，W,W。 W,u,ABAB ，，，，p,p，,.g.R，hp,p，,.g.Z，h，,.g.R 2、， AB示测测 ，，，，,p,p,p,,.g.Z，,,,.g.R,p,,.g.Z，,,,.g.R.。 AB示示测测测测 3 、管子的类型有:钢管、铸铁管、有色金属管和非金属管。 表示方法有: 英寸表示法、公寸直径表示法、外径乘壁厚。 4、泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时，此时液 体将急剧汽化，并产生大量汽泡，使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝，泵体振 动，产生噪声，其流量和扬程明显下降。这一现象称为汽蚀现象。确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现象。 5、过滤介质:一种多孔性物质。 要求:多孔性、阻力小;有一定的机械强度;有一定的化学稳定性。 6、传热速率:单位时间内通过传热面的传热量。 热负荷:当生产上需要加热(或冷却)某物料时，便要求换热器在单位时间内向该物料输入或输出一定的热量，这是生产对换热器换热能力的要求，称为该换热器的热负荷。 一个满足生产的换热器应该是:传热速率等于(略大于)热负荷。 7、加热剂:给出热量对物料起加热作用的载热体称为加热剂。例蒸汽。 冷却剂:取走热量对物料起冷却作用的载热体称为冷却剂。例水。 8、导热糸数:在壁厚为1m时，在单位面积单位时间内以热传导的方式所传递热 W量的多少。单位是:。 m.K 传热糸数:当冷热流体的温度差为1K时，通过单位面积单位时间内所传递热 W量的多少。单位是:。 2m.K 对流传热膜糸数:当流体与壁面温度差为1K时，通过单位面积单位时间内以 W对流传热的方式所传递热量的多少。单位是:。 2m.K 9、强化传热的途径有:增加传热面积;(增加有效传热面积) 增加温度差;(采用逆流流动) 增加传热糸数K(增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻) 10、蒸发操作的特点:溶液沸点的升高;节约能源;物料本身的工艺特性。 二:计算题: p,p，,.g.h 1、 ， 。 p,p，,.g.h，,.g.RA11B22Hg 3p，,.g.h ，。 p,,.g.h,,.g.R，p,,7.26，10paA11B,22HgB '',,,,R,RR,R',,,,p,p，,.g.h,p,p，,.g.h，，,.g.R ， AB22Hg11,,,,22,,,, 16 '',,,,RRR,R,',,,,p,gh,p，,.g.h，，,.g.R，.., 。 11AB22Hg,,,,22,,,,'R,0.221m 。 0p,p652365,63765002、，。 Z,,,h,hZ,,3.5,1.6,,2.27mf,.g530.9.81 即泵不能正常工作。 222 3、，，。 ，，，，，，0.197，q,K.20.600.206，q,K.2.20.60q，q,K.,eee 3,82mm 。 q,0.022 。。 ，，q，q,K.2.2.20.60K,3.96，10ee2sm 33mm q,0.356。过滤1小时所得到的总滤液量为0.356 . 22mm 2100 4、传热量: Q,D.r,，2205,1290Kw.3600 0t,81，9,90C 溶液的沸点:。 0,t,120,90,30C 温差:。 11KwK2.435,,, 传热糸数:。 21111m.K，，,,3500800012 Q12902 传热面积:A,,,17.66m。 K.,t2.435.30 217.66m 故所需的传热面积为。 17 试题六 一:填充题(20分) 1、精馏分离的依据是________________________的差异，要使混合物中的 组分得到完全分离，必须进行 多次地______________._______________。 ,,2、 相对挥发度的表示式=______________.对于二组分溶液的蒸馏，当=1 时， 能否分离___________。 3、q的定义式是________________________________________，饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。 4、二组分的连续精馏操作，精馏段操作线方程为，提馏段 操作y,0.75x，0.245 x,线方程为xy,1.25x,0.02，当q=1时，则_____=______。 WD 5、在连续精馏中，其它条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品x_____，若D此时加热蒸汽量V不变，产品量D将______。若在改变R的同 时，保持塔顶采出量不变，必需增加蒸汽用量，那么冷却水用量将________。 6、压力__________.温度__________将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程，并指出吸收糸数的单位。 ，，N,kc, 的单位__________________. ki ，，N,Kp,K 的单位_______________. GG 8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是___________________ 9、饱和空气在恒压下冷却，温度由t降至t，其相对湿度______，绝对湿湿度,12 _________，湿球温度___________。 H________,露点 10、萃取操作的依据是_________________________________________.萃取操 作选择溶剂的主要原则是________________________________________. _______________________________-.______________________________. 二:简答题(36分) 1、叙述恒縻尔流假设的, 2、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些,如何防止, 3、试推导并流吸收塔的操作线方程,并在y-x的相图上表示出来, 4、叙述双膜理论的论点, V 5、画出单级萃取操作相图, 6、叙述湿空气的性能参数, F L 1三:计算题(44分) F 1、 双股进料的二元连续进料， 2 F,F 均为泡点液相进料，进料液为, 12 求第三段的汽相和液相流量,已知 ''''''LV 第一段的汽液相流量分别为V和L。 2、 某填料吸收塔用纯轻油吸收混 3m 合气中的苯，进料量为1000标准。 h 图6-1 进料气体中含苯5%(体积百分数)，其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X。已知体积吸收总糸 数为 KmolK125，轻油的平均分子量为170。求轻油用量和完成该生 产任务所需填,ya3m.h 料层高度, 18 3、 有一干燥糸统如图， 0 新鲜空气为， t,20C0 Kg水 0.8 H0.01与干 ,0Kg干空气 tH tH00022 燥器出口温度为， t,50C2 Kg水湿度为 H0.08,2Kg干空气干预热器燥器 干燥器 的废气汇合后进入预热器 ( 废气/新鲜空气= 0.08/0.2), 干燥器中的干物料为 KgG1500,， 图6-3 1h 温含量为W,0.47，W,0.05，求新鲜空气加入量和预热器加入的热量, 12 试题六答案: 一:填充题 ,A、 各组分的挥发度、部分汽化和部分冷凝。2、1、不能。 ,B x,x,0.983、进料的液化分率、q=1、q=0、q=0.25。 4、0.08,。 WD 5、提高、下降、增加。 6、增加、下降。 ,m，，KN,k.C,C7、，的单位是;，，，的单位 N,K.P,PkGAiAGs mol。 2m.s.atm 8、层流或静止。 9、不变、下降、下降、下降。 10、组分在萃取剂中的溶解度的差异;对被萃取组分有较好的选择性、与稀释剂互 溶度愈小愈好、易回收便宜无毒性。 二:问答题 1、恒縻尔溢流:在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量 皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定 相等。 恒縻尔汽化流:在精馏塔的精馏段内， 从每一块塔板上上升的汽体的千縻尔流量 皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一'E 定相等。 2、 液流量、塔板结构和液流长度;可采 取双溢流或多溢流降液管、结构简单FE 的筛板塔。 ，，3、 ，，V.Y,Y,L.X,X11简答题5 19 LL 。 Y,,X，X，Y11VV 4、 相互接触的气、液两流体 间存在着稳定的相界面，界面 Y X 11两侧各有一个很薄的有效层流 膜层，吸收质是发分子扩散的 方式通过此膜层;在相界面处， 气、液两相达到相平衡;在膜层以Y X 外的中心区域，由于流体 的充分湍动，吸收质的浓度是均匀 的，即两相中心区的浓度梯度为 0， Y X 22全部浓度变化集中在两个有效层流 膜层内。 6、湿空气的性质参数有:相对湿度、 湿度、焓、比容、比热、干球温度、 湿球温度、露点温度、绝热饱和温度。 三:计算题 '''' 1、解:由物料衡算得: V，F，F，L,L，V12 ''''V,V 而料液是泡点进料，则:，。 F，F，L,L12 0.05，，，，Y,Y.1,,,0.0526.1,95%,0.00263 2、解:，。 Y,,0.05262111,0.05 YY,L0.0526,0.00263,,12,,,1.33X,0 ，。 ,,min2,0.0526V,,XX,121.4 1000KmolL,1.5.1.33L,1.5.1.33.,89.1 。 22.4h KgW,170.89.1,15147 。 Lh V，，Y,Y12,Y,0.00263,Y,0.01305X,,0.02825 ，， 211L V，，Y,Y12,Y,0.00651 ， Z,,2.74mmK.,Yyam Kg15147 即轻油量为，所需填料层高度为2.74m。 h 3、解:由等焓过程找到预热后混合气的状态点 Kg水0H0.0652 ,， 。 t,80.5C11Kg干空气 由质量比找到混合气的状态点 Kg水0H,0.0652 ，t,43C mmKg干空气 1500.10.47,，，KgWGG1500663.16,,,,, 干燥水分量:。 12h10.05, 新鲜空气量: W663.16Kg，，，，L,.1，H,.1，0.01,9568。 0hHH0.080.01,,20 20 。 ，，，，，，，，Q,1.01，1.88H.t,t,1.01，1.88.0.0652.80.5,43,42.47Kwpm1m Kg 即新鲜空气量为，预热所提供的热量为 42.74Kw。 9568h 21 试题七 一:填充题(20分) 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比， 相同要求下，所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。， 7、实验室用水吸收空气中的C0，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度2 ________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 mV 8、在吸收操作时，若解吸因素 增加，而气、液进料组成不变，则溶质 的回收L 率将_________。 9、组分A、B的分配糸数之比值,,1，能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指____________________________________________. 0100C 11、 总压为0.1Mpa的空气温度小于时，空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中，料液为F，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S点，当 达到__________,溶液变为均一相。 二:问答题(30分) 1、何谓理论板,为什么说一个三角形梯级代表一块理论块, 2、何谓塔的漏液现象,如何防止, 3、填料可分为哪几类,对填料有何要求, 4、写出任意一种求温度的方法, 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的, 三:计算题(50分) x,0.31、 用一精馏塔分离二元理想混合物，已知，进料浓度为，进料量为,,3F Kmol2000 ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为0.1(以上均为h R縻尔分率)。求塔顶、塔釜的采出量，若 R=2，写出精馏段和提馏段的操min 作线方程, 2、 用纯水吸收空气—氨混合气体中的 氨，氨的初始浓度为 0.05(縻尔浓度)。要求氨 的回收率不低于95%，塔低得到的氨水浓度不低于 0.05(已知操作条件下的气、液相平衡关糸为Y=0.95X。试计算: KmolKmol0.02K0.02 (1)、逆流操作，气体流量取。且。 ,ya23m.sm.s 求所需填料层高度, (2)、采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比为20，气体流量不变，体积吸收总糸数也不变，求所需填料层高度, 020c3、 在密闭的容器内，盛有温度为，总压为101.3Kpa，湿度为 Kg水0.01的湿空气。水蒸汽的饱和蒸汽压为2.338Kpa。试求: Kg干空气 (1)、该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少, 22 020c(2)、若容器内压入温度为的干空气，使总压上升为303.9Kpa。 该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少, 试题七的答案: 一:填充题 1、待分离的混合物为水溶液，且水是难挥发组分的情况。理论板数要多。 2、易挥发组分在气、液两相间的浓度关糸;易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关糸。 3、气相中的分压、縻尔分率、同温度下的饱和蒸汽压来表示。 4、 不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的。 5、 不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的。 6、 增大、减少、增大。 7、 液膜控制、小于、小于 8、减少。 9、能。 10、干燥过程为等焓过程。 11、该温度下水蒸汽的饱和蒸汽压。 12、接近、溶解度曲线上。 二:问答题 1、 理论板:离开这一块板上的气、液相组成满足平衡关糸的板;在绘三角形梯级 时，正好使用了一次平衡关系和一次操作线关系，与逐板法相比，正好跨过了 一块板，可认为一个三角形梯级代表了一块理论板。 2、 塔板上的液体直接从塔板上漏下的现象。增加上升蒸汽量。 3、 填料主要可分为实体填料和网体填料;要求要有较大的比表面积，较高的空隙 率，一定的化学稳定性和一定的机械强度，重量轻，造价低。 ph,0.6224、 ，利用露点温度查得p,即可算出湿度。 P,p 5、 第一，在三角形相图上作出溶解度曲线和辅助曲线;第二，根据生产任务找出 RE原料液组成点F、末级萃余相组成点、溶剂点S、利用杠杆规则找到;n1 RER第三，联结F和S的延长线交于这一操作点;第四， 作的延长,,n11 EERR线交于点，找到后，作的延长线交于点;以此类推，直至最,3222 R终萃余相的组成小于为此。所作的联结线数目，即为所求的理论级数。 n 三:计算题 KmolD,500 1、 F,D，W2000,D，Wh KmolFx,Dx，WxW,1500 2000.0.3,D0.9，W0.1FDWh 3xY, ，，，。 x,0.3y,0.5x,0.3qq1，2x xy,xRDqDy,x，R ， 。。 ,,1.3R,2.6minR，1R，1yx,qq y,0.722x，0.25y,1.83x,0.083 ， KmolKmol5001500 即精馏塔的塔顶和塔釜采出量分别为和 。两段的操作线hh y,0.722x，0.25y,1.83x,0.083方程为 和 。 Y,0.0526Y,0.0025X,0.0526X,0 2、， 。， 1212 ,Y,0.00256,Y,0.00263,Y,0.0025 ， 。。 m12 VY,Y，，0.02.0.0526,0.0025，，12 。 z,,,19.6mK.S.,Y0.02.0.00256yam 23 L,20，， ，由质量守恒得:， L.x,L，L.xx,0.00238R1R22LR ,Y,0.000963 ，，。 ,Y,0.00263,Y,0.00023m12 VY,Y，，0.02.0.0526,0.0025，，12 。 z,,,49.3mK.S.,Y0.02.0.000963yam 即填料层高度分别为19.6m和49.3m。 pH.P0.01.101.3H,0.622 3、，。 p,,,1.603KpaP,p0.622，H0.622，0.01 p1.603 。 ,,,,68.6%02.338p 容纳水分的最大能力即饱和湿度: 0p2.338Kg水H,0.622,0.622.,0.0147 。 s0Kg干空气101.3,2.338Pp, p1.604Kg水H,0.622,0.622.,0.0033 同理，。 Kg干空气P,p303.9,1.604 0p2.338Kg水H,0.622,0.622.,0.00482。 s0Kg干空气303.9,2.338Pp, p1.603 。 ,,,,68.6%02.338p 24 试题八 一:填充题(20分) 1、精馏塔内，气液两相的流动，液体靠_________自上而下地流动，气体靠___________自下而上地与液体成逆流流动。 2、全回流时，操作线与_________重合，操作线方程为________,理论塔板数为__________.当回流比减少到_____________________________称为最小回流比，所需的理论塔板数_________________________.适宜的回流比应通过 _________________________________确定。 3、y-x相平衡曲线上各点的温度是_______ 。 4、当增大操作压强时，精馏过程中物糸的相对挥发度__________,塔顶温度_________,塔釜温度_________。 5、精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应______,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应_________,所需塔径应________，操作费和设备费的总设资将是___________________________。 6、享利定律____________________________________________________。 其数学表达式__________._____________._______________.____________。 7、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而_______一侧阻力可忽略;如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。 8、填料层高度的计算将要涉及_________.__________与_________这三种关系 式的应用。 t 9、离开干燥器的湿空气温度比绝热饱和温度_____.目的是___________. 2 、物料中的水分与空气达到平衡时，物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽10 分压__________________. 11、非吸水性物料，如黄沙、瓷土等平衡水分接近于_______________. 12、萃取和精馏同样是分离____________的单元操作，但萃取操作更适用_____________________.________________________________________________________ ________._____________________________。 二:判断题(30分) 1、 所谓恒縻尔流假设就是指每一块塔板上上升的蒸汽量是相等的，而下降的液体量 也是相等的。 2、 精馏操作中，两操作线的位置都随进料状态的变化而变化。 3、 精馏操作的依据是物糸中组分间沸点的差异。 y,0.65x，0.44、 精馏段操作线方程，绝不可能。 5、 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。 6、 精馏塔的全塔总效率不等于塔内各板的默弗里效率。 7、 在吸收计算中，用比縻尔组成来表示是为了计算上的方便。 8、 吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。 9、 一个气相传质单元高度是指这段填料层内的浓度变化与推动力相等。 ,,1 10、有一二元混合物，加入一定量的萃取剂后，其，认为能用萃取的方法来分 离此二元混合物。 11、是指诸操作线的交点。 , 12、温球温度与绝热饱和温度与水的初温高低有关。 13、临界含水量是区分结合水分与非结合水分的分界点。 14、含结合水分为主的物质，为了加快干燥时间，可采取增加空气流速的办法。 15、任何温物料只要与一定温度的空气相接触都能被干燥为绝干物料。 25 三:计算题(50分) x1、 图示的精馏塔是由一只蒸馏釜 F 和一块实际板所组成。料液由塔顶加 入，泡点进料， ，今测得塔 x,0.2F 顶易挥发组分的回收率为80%，糸统 的相对挥发度为。且x,0.3 ,,3.0D x Dx求:残液组成 和该块塔板的液相默夫 W 里效率,(蒸馏釜可视为一块理论板)。 x 2、 某生产车间使用一填料塔，用 W清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已 知操作条件下，气相总传质单元 高度为1.5m，进塔混合气中组分A的縻 -1 图8 尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为。试求:液汽比为最小液汽比的多少倍,，所需的填料层的高度, Y,2.5X 0120C 3、在常压连续理想干燥器中，用通风机将空气送至预热器，经饱和蒸汽加热 0后进入干燥器以干燥某种温物料，已知空气的状态为:，水蒸汽分压t,15C0 00p,1.175Kpa，，。物料的状态为:t,90Ct,50C012 Kg水X0.15， ,1Kg绝干料 Kg水KgX0.01G250。干燥器的生产能力为,。预热器的总传热糸,22hKg绝干料 wK,500数为。试求通风机的送风量和预热器的传热面积, 20m.C 试题八的答案 一:填充题 1、 重力、压力差。 2、 对角线、y=x、最小、两操作线的交到相平衡线时、无限多、经济核算。 3、 不等的。 4、减少、增加、增加。 5、增大、增大、增大、急速下降至一最低点后又上升。 6、 总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓 ,,Cp,度之间的关系。，，，。 p,E.xy,mxY,mXH 7、气膜、液膜、液膜。 8、物料衡算、传质速率、相平衡。 9、高20-50K、防止干燥产品反潮。10、相等。 11、零。 12、液体均相混合物、溶液沸点高、沸点相近、恒沸物、热敏性物料。 二:判断题 4、6、7、为对，其余都为错。 三:计算题 x.DxD0.2FD1.6,0.8,0.8.,0.8., 1、 ， 。 3F.xFx0.3FD W.xFWW1.4,0.2,x,.x.0.2,0.0857 则，。 ，。 WF3F.xFWF ,yxx,0.30.2,0.125W,DFx,,,0.125E 。 ,,,65.6%Wmly1，2.1，2.0.3xx,0.2,0.0857DFW 26 x,0.0857 即塔釜浓度为，液相组成表示的默夫里效率为65.6%。 W 0.043、 ，，，。 X,0Y,0.00533X,0.01297Y,,0.041722111,0.04 Y,YL0.0417,0.0053312,,,2.804 。 VX,X0.0129712 L，，Y,Y2.804L0.0417,0.00533,,V12 。n,,,1.286 ,,,2.18,,minLY0.04172.18V，，,,1minV2.5m ，，Y,mX1mVmV,,12N,ln1,，,5.11 。 ,,V,,mVLY,mXL,,1,22，，L Z,N.H,5.11.1.5,7.67m VG 液汽比为最小液汽比为1.286倍。所需的填料层高度为7.67m。 GKgKg2G,,248WG，，XX,.,,34.74、 ， cc12hhX1，2 pKg水0H,0.622,0.0073 。 0Kg干空气Pp,0 Kg水H0.023 ,2Kg干空气 KjI1.011.88H.t2490H33.5。 ，，,，，,000Kg干空气 KjII1.011.88H.t2490H110 。 ，，,,，，,12111Kg干空气 WKg干空气L,,2210。 hHH,20 3t，0273mVL，，H,0722，1244,1822 。 0h273 Q02，，Q,LI,I,47Kw,t,59.9c 。。A,,16m。 10K.,t 32m16m 即通风机的送风量为和所需的传热面积为。 1822h 27 试题九 一:填充题(20分) 1、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线斜 率等于_______，提馏段操作线的斜率等于________ ,回流比等于____________, 馏出液等于___________,回流液量等于_____________。 2、 理想溶液的特点是同分子间作用力_____异分子间作用力，形成的混合溶液中没 有__________________.___________________。 3、 精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只 减少塔釜的热负荷，则塔顶组成______,塔底组成________ 4、精馏塔的塔底温度总是_______塔顶温度，其原因________________、-________________________________________________________。 5、已测得精馏塔自塔顶下数第四和第五层塔板的两相组成为0.62、0.75、0.70、0. 82, y,x,其中x,0.70，试判断:y,______、 ______ 、____。 5544 6 、塔板负荷性能图中有______线，分别是___________、____________、_________________、_____________________、_____________________。 7、在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是_____________、___________、_____________、______________。 8、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，解析法的适用条件是__________________，对数平均推动力法的适用条件是__________________， 梯级图解法的适用条件是____________, 图解积分法的适用条件是_______。 9、生产上常见的脱吸方法有___________、____________、__________。 10、萃取过程是_________________________________________________。 11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为_____________，曲线以外为_________，萃取操作只能在_______________内进行。 12、恒定干燥条件是指_______________以及_______________都不变。 二:选择题(30分) 1、精馏的操作线为直线主要是因为( ) A、理论板假设; B、理想物糸; C、塔顶泡点回流; D、恒縻尔流假设; x,0.5t 2、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成时泡点为，与之相平A1 y,0.75t衡的气相组成时，相应的露点温度为 ，则( )。 A2 tttt= ; B、〈 ; A、 1122 tt C、 〉 ; D、不能判断; 12 3、精馏操作中，若其它条件都不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流，则塔 x顶产品组成变化为( )。 D A、变小; B、变大; C、不变; D、不确定; 4、二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化( )。 A、提馏段操作线与q线; B、平衡线; C、平衡线与精馏段操作线; D、平衡线与q线; x5、某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F、D、R、、q及加料位置不F x变，则塔顶产品组成变化为( )。 D A、变小; B、变大; C、不变; D、不确定; 6、不能引发降液管液泛这种不正常操作现象的原因是( )。 A、塔板间距过小; B、严重漏液; C、过量雾沫夹带; D、气、液负荷过大; 28 7、对常压操作的低浓度吸收糸统，当糸统总压在较小范围内增时，亨利糸数E将( )，相平衡常数将( )，溶液解糸数H将( )。 A、增加; B、降低; C、不变; D、不确定; 8、操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将( );又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气 体浓度，则吸收率将( )。 A、增大; B、降低; C、不变; D、不确定; 、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相 总传9 质单元高度将( );气相 总传质单元数将( )。 A、增加; B、减少; C、不变; D、不确定; 10、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于( )。 A、溶解度曲线上方区; B、溶解度曲线下方区; C、溶解度曲线上 ; D、纵坐标线上; 11、用纯溶剂S对A、B混合物进行单级理论萃取，当S用量增加时，保持进 料量 xF和组成不变，所获得的萃取液组成应( )。 F A、增加; B、减少; C、不变; D、不一定; 12、含水湿物料与一定状态下的空气(非饱和状态下的)相接触，能被除去的 水分为( )。 A、结合水分和非结合水分; B、平衡水分和自由水分; C、非结合水分和部分结合水分; D、部分平衡水分和自由水分; 三:计算题(50分) x,0.51、 某二元混合物在连续精馏塔中分离，饱和液体进料，组成为，塔顶馏F 出液组成为0.9，釜液组成为0.05，(以上均为易挥发组分的縻尔分率)，相对 挥发度为3，回流比为最小回流比的2倍。塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜为 间接蒸汽加热。试求:进入第一块理论板的气相浓度,离开最后一块理论板的 液相浓度, 2、 有一填料吸收塔，填料层高5m，塔径1m，处理丙酮和空气的混合气体，其中 KmolY,0.05V,92空气的流量为，入塔气体浓度(比縻尔浓度，下1h 0t,25CP,101.3Kpa同)，操作条件为:，，用清水逆流吸收，出塔浓度 Y,0.0026X,0.0194为，，平衡关糸为。试求:体积吸收总糸数Y,2X21 ,每小时可回收丙酮量, Kya 025C3、 以三氯乙烷为萃取剂，在时从含丙酮33%(质量%)的水溶液中萃取丙 KgKg3201000酮。丙酮水溶液的处理量为，若用三氯乙烷进行连续逆hh 流萃取，允许最终萃余液中含丙酮8%。试用三角形相图求所需理论级数, (溶解度曲线和辅助曲线见下图)。 试题九答案 一:填充题 1、 1;1;无限大;0;进料量。 2、 等于;体积效应和热效应。 3、 降低;增加。 4、 高于;塔顶轻组分的浓度高，相应的泡点低;塔底压力高于塔顶，塔底的泡点 较高。 29 y,0.75x,0.625、 ;;。 y,0.82554 6、 5条;液泛线;漏液线;夹带线;液相负荷上限线;液相负荷下限线。 7、 溶解度;选择性;挥发度;粘性。 8、 操作范围内平衡线为直线;操作范围内平衡线为直线;操作范围内平衡线弯曲 程度不大;各种情况。 9、 通入惰性气体;通入水蒸汽;降压。 10、在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程。 11、两相区;均相区;两相区。 12、温度、湿度、速度与物料接触状况。 二:选择题 1、D( 2、A。 3、A。 4、A。 5、A。 6、B。7、C;B;C。 8、A;C。 9、A;B。10、B。 11、D。 12、C。 三:计算题 KmolFx,Dx，Wx1、 以为准，，。 F,1F,D，WFDWh KmolKmol得:D,0.529，W,0.471。 hh ,.x3.xy,相平衡关糸为: ，y,。 ，，1，,,1.x1，2.x q线为: ，则，，。 x,0.5y,0.75x,0.5qq R,0.6最小回流比为:。。 R,1.2min 精馏段操作线方程为:y,0.545x，0.41。 3.x1x,y,0.9y,x,0.75y,0.545x，0.41， ，，，D112111，2.x1 y,0.819。 2 同理提馏段操作线方程为:y,1.405x,0.0202。 3.xwy,0.1346x,0.05y,而塔釜相当于一块理论板。，，。 www1，2.xw y,1.405x,0.0202x,0.1115，。 wnn 即:进入第一层理论板的气相浓度为;离开最后一层理论板的液相浓度0.819 为。 0.1115 V.Y,Y，，12KmolV,92Y,0.05Y,0.0026 2、，。, Z,12hK.S.,Yyam ,Y,0.006X,0.0194X,0,Y,0.0112,Y,0.0026 ,。，， m1212 V.Y,Y，，92.0.05,0.0026，，12KmolK1855, Z,= 。。 ,ya321K.S.,Ym.hK..,.1.0.006yamya4 KmolV.YY4.361，， 回收的丙酮量为:,,。 12h KmolKmol185即体积吸收总糸数为;回收的丙酮量为4.361。 3hm.h 30 31 试题十 一:简答题(50分) 1、 在精馏操作过程中为什么要有回流及再沸器, 2、 何谓干燥速率,干燥过程分为哪几个阶段,各受什么控制, 3、什么位置为适宜的进料位置,为什么, 4、湿物料中的水分按能否用干燥操作分为,按除去的难易程度可分为, 5、用连续精馏塔在常压下分离二元理想混合物。据图回答以下问题, 精馏段操作线方程_________________ 提馏段操作线方程________________ 进料状 _________。 进料组成为______,塔顶______, 塔釜况为 ________,g为xxFD kmolx__________.回流比R为_______，若塔顶产物D=30，则回流量为 L= Wh _____。全回流时R=______,N=______. 最小回流比R________. 总理论塔板数为min ___________,精馏段理论塔板数为____________ 。若总板效率为E,50%，则所需实际T 塔板数为___________。 提馏段第二块板上的气、液相组成为________________。 图十-1 6、湿空气经预热后进干燥器，干燥过程为等焓干燥过程。其变化如图: tHtHtH 验室 001122预热 干燥器 A B C 在I—H图上找出A、B、C的状态点, 7、某精馏塔中，操作线方程如下: y,0.723x，0.263精馏段: y,1.25x,0.0187提馏段: xxx若原料液于泡点下进入精馏塔，试求:、、及R, WFD 32 t1 ,,100% t 2 t0 H H H 02 图十—6 二:计算题(50分) 1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%(縻尔分率，以下相同)的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。 求:每获1kmol 馏出液时原料液用量, R 若回流比为1.5 ，它相当于的多少倍, min 假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成, 2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L KmolKmol和V，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 hh mVYYXX 、 、、。证明当解吸因素时，传质单元数: ,11122L Y1YmX,dY12 N。 ,,,1G,YYYmX,,,22Y2 G (湿基)，干燥器的生产能力 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5%为c Kg绝干料0021C66C1.5。物料进出干燥器的温度分别为及。湿空气经预热后的温s Kg水00127C62C0.007度为，湿度为，出干燥器的温度为。若干燥器内无Kg干空气 补充热量，热损失忽略不计。试确定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度, Kj()。 C,1.88sKg.K 试题十答案 一:简答题 1、 回流是保证精馏塔正常而稳定操作的必要条件。是补充塔板上的液相组成和数量; 使塔板上的液相组成和数量保持稳定;提高塔顶产品的浓度。再沸器主要是提供一 定的上升蒸汽量。 2、 干燥速率是单位时间单位干燥面积上所汽化的水分量。干燥分恒速干燥阶段和降速 干燥阶段。恒速干燥阶段受表面汽化速率控制，降速干燥阶段受内部扩散控制。 3、 跨过两操作线交点的梯级所对应的加料位置为适宜的加料位置。此时所需的理论塔 板数为最少。 33 4、 湿物料中的水分按能否用干燥操作来分:平衡水分和自由水分。按除去的难易程度 来分:结合水分和非结合水分。 7、y,0.723x，0.263，y,0.125x,0.0178。 x,0.0748 ;x,0.95;;x,0.53。 R,2.61WDF 二:计算题 x,0.02 1、已知:，x,0.6，x,0.9，，。 q,1,,3wFD ,x3xy,,相平衡关糸:， ，，1，,,1x1，2xF=W+D F=W+1， 。 F，06,w，0.02，1，0.9联立求解得:。 F,1.52Kmol 最小回流比:q,1，， x,0.6,xFq 3x3.06。 y,,,0.818q1，2x1，2.0.6 xy,0.9,0.818DqR ,,,0.376。 minyx,0.818,0.6qq 1.5 其倍数为:。 n,,40.376 'Wx.Lw提馏段操作线方程:y,x, ， ''L,WL,W 'L,L，F,R.D，F,1.5，1.52,3.02， W,0.52 y,1.208x,0.00416 ''由， 得:。 y,1.208x,0.00416,0.72x,0.621 即:提馏段第二块板上的气相组成为0.72. YYY111dYdYdYN2、,,, G,,,,VVYmX,，，Y,mY，X,YYY,22YYYLL222 Y1Y,YdY12N,, G,Y,mXY,mX2222Y2 ，，Y,mXY,mX,Y,mXY,Y12122212N,,1,, 。 GY,mXY,mXY,mX222222 ，，G.w,wKgc12W,w,0.238 3、干燥水分量:，。 s，，，，1,w.1,w12 干燥器热量衡算: ，，，，，，，，L.1.01，1.88H.t,t,W.1.88t，2490,4.19,，G.C.,,, 01222cs21 34 Kg L,10.95 。 s WKg水 湿度: ，H,0.0287。 L,2Kg干空气H,H20 35