化工原理下册练习题及答案

化工原理练习题（传热）
一.填空题
1. 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b >b >b ;导热系数λ <λ <λ 。

在稳定传热过程中，各层的热阻R ______R ______R ;各层导热速率Q ___Q ___Q 。

2. 圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α .α 以及间壁导热系数λ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m .K )时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m .K )和1200(w.m .K )时,总传热系数K __________.
3. 一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F =____________________，而以内表面积计的传热面积F ______________。

4. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。

二.选择题
1. 列管换热器管程常用流速范围为：一般液体( ),气体( )。

A. 0.5～3m.s
B. 3～15m.s
C. 5～30m.s
2. 在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为ｔ 、ｔ ，蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用，使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度) ，如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温ｔ 应( )。

A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 不一定
三、.问答题
1. 说明流体流动类型对给热系数的影响。

2. 传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
3. 有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。

四.计算题
1. φ120×5mm的蒸汽管外拟包一层保温材料,其导热系数为0.07w.m .K 。

设蒸汽管的内壁温度为110℃,管壁导热系数为45w.m .K 。

要求保温层外壁温度不超过20℃,每米蒸汽管的热损失控制在60w以下,试计算保温层的最小厚度。

2. 一套管换热器,外管为φ83×
3.5mm,内管为φ57×3.5mm的钢管, 有效长度为60m。

用120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油.蒸汽冷凝潜热为2205kJ.kg 。

已知油的流量为8000kg.h ,比热为2.2kJ.kg .K ,进口温度为30℃,出口温度为80℃。

试求：(1)蒸汽用量；(不计热损) (2)传热系数；
化工原理考试题答案（传热）
一.填空题
1. R >R >R Q =Q =Q
2. 1/K =1/α +bd/λd +1d /α d ；946(w.m .K )
3. F1=127×4π×0.038=60.6m F2=127×4π×0.032=51.1m
4.提高壳程流体的流速, 使壳程对流传热系数提高, 园缺形（弓形）,园盘和环形
二.选择题
1. A. C.
2. A
∵mc(t -t ）=KA△t
mc(t -t ）=KπdL{[（T-t ）-（T-t ）]/[ln(T-t ）/（T-t ）]} 上式可简化为mc/Kπd =L/[ln（T-t ）/（T-t ）
此等式左边为定值，则右边也应为定值，当L增大一倍，ln（T-t ）/（T-t ）也增大一倍，而T，t 均恒定，故t 必增大
四.问答题
1. 流体为层流时，传热是以导热方式进行的。

则此时给热系数较小。

当为湍流时，传热是以对流方式进行的，此时给热系数增大。

所以流体的传热，多在湍流情况下进行。

2. 传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。

对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量, 辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。

3. 炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。

在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。

炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。

五.计算题
1. 按多层圆筒导热
ｑ ＝（t －t ）/（ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2π
λ ）＋ｌｎ（ｒ /ｒ ）/（2πλ ））
将ｒ ＝0.06m,ｒ ＝0.055m，ｒ ＝0.06＋δ
λ ＝0.07w/(m·K),λ ＝45w/(m·K)，ｑ ＝60w/m
t ＝110℃,t ＝20℃代入上式
60=(110-20)/(ln(0.06/0.055)/(2π×45)+ln(ｒ /0.06)/(2π
×0.07))
=90/(0.00031+(lnｒ +2.813)/0.4398)
解得ｒ ＝0.116m,
δ＝0.116－0.06＝0.056m＝56mm
注：本题可简化不计管壁热阻。

2. （1）蒸汽用量Q放＝W.ｒ＝2205×W kJ.h
Q吸＝W' CP (t出－t入）
＝8000×2.2×（80－30）
=8.8×10 kJ.h
Q 放＝Q 吸
∴ ｗ＝8.80×10 /2205≈399.1kg.h
（2） 传热系数的计算 由Q ＝KA Δtm
Δtm ＝（(120-30)-(120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(1 20-80)）
＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃
∴ Ki ＝Q/Ai Δtm
＝8.80×10 /[60×π×(50/1000)×61.66]
≈1514 kJ.h .m .℃
＝420.0 (ｗ.m .K )
化工原理练习题（过滤）
一、填空题
1.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 ，生产能力 。

2. 转筒真空过滤机，转速为n(r/min)，转鼓表面积为A ，转鼓的沉浸度为,
ϕ则过滤周期为 (min)，在一个过滤周期中过滤时间为 (min)，过滤
面积为 。

3.在恒压操作一个周期中，已知过滤时间为θ，获得的滤液量为V ，现仅将
过滤压差增加2倍，则过滤时间变为 (设滤饼不可压缩，且介质阻力不
计)。

4.对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为 ，洗水走过
的距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为 ，洗涤速率（W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )(θ的定量关系为 。

5.对叶滤机,洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为_______,洗水走过的距
离W L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为________,洗涤速率(W d dV )θ与过滤终了时的过滤速率（E d dV )θ的定量关系为_______。

6. 转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 ，每转一周所获得
的滤液量就越 ，形成的滤饼厚度越 ，过滤阻力越 。

二、计算题
1.设过滤常数为)/(2h m K ，过滤介质的当量滤液体积为)(3m Ve ,过滤时间为
θ，拆装等辅助时间为D θ，过滤面积为A ，滤饼不需洗涤，试推导恒压板框过
滤机生产能力达到最大时的过滤时间表达式。

2. 某板框过滤机在恒压下操作，过滤阶段的时间为h 2，已知第h 1过滤得
38m 滤液，滤饼不可压缩，滤布阻力可忽略，试求：
（1）第h 2可得多少过滤液；
（2）过滤h 2后用32m 清水（粘度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行
横穿洗涤，求洗涤时间；
（3）若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？
（4）若过滤时间不变，仅将过滤压强提高1倍，问滤液量为多少？
3.在)2(7.202atm kPa 操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为h 3，其
中过滤h 5.1，滤饼不需洗涤。

已知每获31m 滤液得滤饼305.0m ,操作条件下过滤
常数s m /103.325-⨯=K ，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。

试计算：
（1）若要求每周期获36.0m 的滤饼，需多大过滤面积？
（2）若选用板框长⨯宽的规格为m m 11⨯，则框数及框厚分别为多少？
（3）经改进提高了工作效率，使整个辅助操作时间缩短为1h ，则为使上
述板框过滤机的生产能力达到最大时，其操作压力提高至多少？
4.含固相3%（体）的某种悬浮液，用一小型板框压滤机进行恒压过滤，滤框内
的空间尺寸为200mm ×200mm ×20mm ，总框数为10个，滤渣充满滤框所需时
间为2h 。

已知滤饼中固相分率（体）为60%，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可
忽略不计。

若洗水粘度、洗水的表压分别与滤液的粘度、过滤的压强差相同，洗
水的体积为滤液体积的10%，每次卸渣、清理、装盒等辅助操作时间的总和为
0.5h 。

试计算：
（1） 过滤常数K ；
（2） 该过滤机的生产能力（3m 滤液/h ）。

化工原理练习题答案（过滤）
一、填空题
1.答案：增加；不变
分析：由恒压过滤方程 θ222KA VVe V =+
可知滤液量随过滤时间的增大而增加。

而间歇过滤机的生产能力 D
W V T V Q θθθ++== 可知生产能力只与操作周期有关。

2.答案：
n 1；n
ϕ；A 3.答案：3
θ 分析：由恒压过滤方程
θ222KA VVe V =+
s p k K -∆=12 0=Ve 0=S 所以 =∆=θ222pA k V 常数
所以 3
1''=∆∆=p p θθ 4.答案：A A w 21=；L L w 2=; (W d dV )θ=E d dV )(41θ 分析：由板框过滤机的结构及操作原理，可知该装置的洗涤方式属横穿洗涤
法。

故洗涤面积为过滤面积的1/2,洗涤路径为2倍滤液路径。

再过滤基本方程
rL
p A d dV μθ∆=(略去介质阻力) 显然洗涤速率为终了过滤速率的1/4。

5.答案：A A W =； L L W =；E W d dV d dV )()(θ
θ= 分析：由叶滤机的结构及操作原理,可知洗涤液所走途径就是过滤终了时滤
液所走的途径，属置换洗涤法。

6.答案：大；少；薄；小
二、计算题
1.解：生产能力的表达式为 h m T
V Q /3= 式中 V ——每周期所得滤液体积，3m T ——操作周期，h 。

D W T θθθ++=
因为 0=W θ ，有D
V Q θθ+ (a) 由衡压过滤方程 θ222KA VV V e =+
可表示成 222KA
VV V e +=θ代入（a ） 所以 D e KA VV V V
KA Q θ2222++=
微分 2222222)
2()22()2(D e e D e KA VV V V V V KA KA VV V KA dV dQ θθ+++-++= 令 0=dV
dQ 得 D K A V θ= 代入恒压过滤方程 得 θθθ222KA K AV K A D e D =+ 故 K
A V D e D θθθ2+= 此式即滤饼不需洗涤时间歇操作的恒压过滤过程最佳操作循环关系式，即
生产能力达到最大时过滤时间表达式。

特别当0=e V 时，有 D θθ=
2解：（1）θ22KA V =
将318m V = h 11=θ代入上式，得 642=KA
所以 3221231.382648m KA V V V =-⨯=-=-=∆θ
(2)方法一 由过滤基本方程 )
(22Ve V KA d dV +=θ 由题知 0=Ve 3231.1131.38m V =+= 代入得
h m V KA d dV E /83.231
.112642)(322=⨯==θ
所以 =W d dV )(θh m d dV E /71.04
83.2)(413==θ 故 h d dV V w w w 83.271.02)(===θ
θ 方法二 由 θ22KA V =
微分得 V
KA d dV 22
=θ 后面步骤同上。

（3）由题意 0=S 212=∆∆p p 因为 p p k p k K S ∆∝∆=∆=-221
所以 21
212=∆∆=p p K K 由题 121222θθA K A K =
所以 h K K 12
22112===θθ （4） θ2222A K V = θA K V 121=
所以 2)(1
2212==K K V V 31299.15231.112m V V =⨯==
3.解：（1）31205
.06.0m V == 0=Ve 所以 θ22KA V =
A=θK V =3600
5.1103.3125⨯⨯⨯-=28.43m 2 (2)A=112⨯⨯⨯n
所以 ==2A n 2
43.28=14.2 取15个 δ⨯⨯⨯=11n V S
所以 n V S =
δ=15
6.0=0.04m 应注意每个框的两侧都有滤布，故计算面积时要在n 该热个框面积的基础上
再乘以2。

(3)分析：所谓最佳操作周期是指当过滤时间加洗涤时间等于辅助时间时，达
到一定产量时所需总时数最少，亦即生产能力最大，对于此题，实际就是要求出
在滤液量不变的情况下，过滤时间由1.5h 减为1h ，操作压差应增至多少.。

计算
如下：
由 得12V V = 21222A K A K =θθ1
由题知 0=S , 故 p K ∆∝
4.解：（1）首先要解决每获13m 滤液所得滤渣体积的计算问题。

设：v ——获得13m 滤液所生成的滤渣体积，3m /3m ；
e 、c e ——分别为滤浆及滤渣中固相所占的体积分率。

这里认为在滤浆与滤渣中，液相与固相各自所占的体积分别和其单独存在
时的体积相同，且滤液完全不含固相。

以13m 滤液为基准，则 滤渣体积=1v ，3m ；
滤渣中固相体积=c ve ，3m ； 悬浮液的体积=（1+v ），3m ；
悬浮液中固相体积=（1+v ）e ，3m 。

因滤液中不含固相，故滤渣中的固相体积就是悬浮液中的固相体积，即
e v ve c )1(+=
故 053.003
.06.003.0=-=-=e e e v c 过滤面积 28.02102.02.0m A =⨯⨯⨯=
滤液体积 315.0053
.0102.02.002.0m v V V =⨯⨯⨯==渣 θ22KA V =
h m A V K /01758.02
8.015.0222
22=⨯==θ （2） θ22KA V =
微分上式 θd KA VdV 22=
所以 V
KA d dV 2)(2
=θ h m E d dV /0375.015
.028.001758.0)(32
=⨯⨯=θ h m d dV d dV E W /1038.94
0375.0)(41)(33-⨯===θθ h d dV V W W W 6.11038.915.01.0)(3=⨯⨯==-θ
θ 所以 h m V D W /0366.05
.06.1215.03滤液=++=++=θθθθ
化工原理练习题（流体流动）
一.填空题
1. 已知一密闭管路，管的内径为d，管长为L，液体在管内作稳定连续层流流动，流量为V m .s ,总的阻力损失为h 。

现将管的内径换成d/2 ，其它均不改变，此时新管路内的流速为_____m.s ，流体流动的总阻力损失为______m。

2. 当量直径的定义是d ＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，在套管环间流动的流体，外管的内径是d ，内管的外径是d ，则当量直径d ＝＿＿＿＿＿＿＿。

3.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______，变_____；后者是恒_________，变_________。

4. 有一段由大管和小管串联的管路，管内液体作连续稳定流动。

大管内径为d，而小管内径为d/2大管内流速为u，则小管内液体的流速为_______。

5.在输送液体的管路中，要使P -P = △P 的条件是__________________________________________________。

6 如右图所示：已知：ρ水=1000kg.m ,ρ空气=1.29kg.m , R=51mm,则△p=_____ N.m ,ξ=___（两测压点A.B间位差不计）
二、.问答题
如图所示：A.B.C三点在同一水平面上，d =d ，d ＞d ，问：（1）当闸阀关闭时，A.B.C三点处的压强那个大？哪个小？或相等？（2）当阀门打开，高位槽水位稳定不变，A.B.C三截面处的压强、流量、流速哪个大？哪个小？或相等？
本题目有题图titu149
三、.计算题
1. 某输水管路如图所示，水箱液面保持恒定。

当阀门A全关闭时，压力表读数为177kN.m , 阀门全开时，压力表读数为100 kN.m 。

已知管路采用Φ108×4mm钢管，当阀门全开后，测得由水箱至压力表处的阻力损失为7.5mH o。

问：全开阀A时水的流量为多少m .h ？（ρ水=1000kg.m ，p大=98.1kN.m
)
2.(24分)
水平通风管道某处的直径自300mm渐缩至200mm，在锥形接头两端各引出一个测压口与U形压差计相连，以水作指示剂（ρ水=1000kg.m ），测得R=40mm （见附图）。

已知1-1'截面处的表压强为1200N.m ，当地大气压为101.3kN.m ，空气的温度为20℃。

若空气流过锥形管的能量损失忽略不计，试估算管道
内空气的体积流量为若干m .h ？
化工原理练习题答案
一.填空题
1. 4V；16h
2. d ＝4×流通截面积/浸润周边
d ＝d －d
3. 截面；压差；压差；截面
4. 4u
5. 管径相等，处于同一水平面，无外加能量。

6. 500； 1
二.问答题
1. （1）阀门关闭，水处于静止状态，P =P =P
（2）阀门打开，水稳定流动，有阻力，且d =d =d ∴P ＞P ＞P
2.(10分) 题号:1312 第1章知识点:123 难度:较难
*****答案*****
(1) p =p =p
(2) ①V =V =V
②u =u u ＞u u ＞u
③流动流体有阻力，由柏努利方程知：P ＞P P ＞P
P 与P 的大小由u 、u 和h →c之值决定
三.计算题
1.(16分) 题号:1404 第1章知识点:320 难度:中等
*****答案*****
定水箱液面为1-1，压力表处为2-2，列柏式：
Z +P /(ρg)+u /(2g)=Z +P /(ρg)+u /(2g)+H
∵Z =P/(ρg)=177×10 /(1000×9.807)=18m
∴18+0+0=0+100×10 /(1000×9.807)+u /(2g)+7.5
∴u =2.43m.s
∴V=3600π2.43×(0.1) /4=68.67m .h
2. 定锥形管细端处为2-2，则
∵P -P =ρ指Rg
即P =P －ρ指Rg=1200-1000×9.807×0.04=807.6N.m （表压）
∵(P -P )×100%/p =(1200-807.6)×100%/(1200+101300)=0.38% < 20%
即表示可应用柏努利方程计算
∵Z =Z 且∑h =0
∴P /ρ +u /2=P /ρ +u /2
∵P =P M /(RT)
而M =0.21×32+0.79×28=29
P =101300+(1200+807.6)/2=10230N.m =102.3kN.m
∴ρ =(102.3×29)/(8.314×293)=1.22kg.m
则1200/1.22+u /2=807.6/1.22+u /2 (1)
∵ρ变化很小∴按连续性方程得：
u =u (300/200) =2.25u (2)
（1）、（2）联解得：u =12.58m.s
∴V=3600π(0.3) ×12.58/4=3200m .h
化工原理练习题（流体输送）
一.填空题
1. 离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。

2. 离心泵采用并联操作的目的是________，串联操作的目的是_________。

3. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿＿，轴功率＿＿＿＿。

4.离心泵启动后不吸液，其原因可能是______________________________
__________________________________________________。

二.选择题
用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。

A. 发生了气缚现象
B. 泵特性曲线变了
C. 管路特性曲线变了
三.判断题
1. 离心泵开泵之前要先灌液，目的是防止气蚀现象发生。

（）
2. 为防止气蚀现象发生，离心泵运转时，必须使泵入口处的压强大于输送温度下液体的饱和蒸汽压（）。

3. 若将同一转速的同一型号离心泵分别装在一条阻力很大，一条阻力很小的管路中进行性能测量时，其测出泵的性能曲线就不一样（）。

其实际供给管路的最大流量也不一样（）。

四.问答题
1. 何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防止？
2.如图所示的2B31型离心泵装置中，你认为有哪些错误？并说明原因。

五.计算题
1.某厂准备用离心泵将20℃的清水以40m .h 的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。

已知塔内的表压强为1kgf.cm ，塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6（m），吸入管和排出管的压头损失分别为1m和3m，管路内的动压头忽略不计。

当地的大气压为10.33（m水柱），水的密度为1000〔kg.m 〕。

现仓库内存有三台离心泵，其型号和铭牌上标有的性能参数如下，从中选一台比较合适的以作上述送水之用。

型号流量（m .h ）扬程（m）允许吸上真空度m
3B57A 50 38 7.0
3B33 45 32 6.0
3B19 38 20 5.0
2.现需用一台离心泵将293K的河水44m .h 送至敞口的贮水池内。

已知管路特性曲线方程He=30＋14000Qe (式中He的单位是m,Qe的单位是m .s )。

（1）管路要求泵的升扬高度为多少？（说明原因）
（2）今仓库有四种规格的离心泵（见下表），问能否从中选一台?
型号3B-33A 40B-35A 3B-33 3B-57A
Q L.s 12.5 25 12.5 13.9
H m 22.5 34.6 32.6 37.5
H m 5.0 5.8 5.0 6.4
（3）若吸入管路的阻力损失和动压头之和为1m，试确定所选泵的安装高度，并用图表示出来（当地大气压为10mH20）
3.(12分)
欲用离心泵将20℃水以30m .h 的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。

泵的吸入管路全部阻力为1mH O柱，压出管路全部阻力为3mH O柱，泵的效率为0.6，求泵的轴功率。

若已知泵的允许吸上真空高度为6m，问上述安装高度是否合适？（动压头可忽略）。

水的密度可取1000kg.m 。

化工原理练习题答案（流体输送）
一.填空题
1. 效率最高
2. 提高流量；提高扬程
3.减小减小下降增大
4. （1）吸入管漏液或灌液不够（2）安装高度过高（3）堵塞（4）电机接线错误
二.选择题
C
三.判断题
1. ×
2. √
3. ×√
4. ×√
四.问答题
1. “气缚”：由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。

“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。

为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。

“气蚀”：由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象，“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。

为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。

2. 图中错误有：
1）无底阀，无法灌液且易堵塞；
2）安装高度15m过高，因常压下送水理论上最大的吸上高度为10.33m而实际
由于存在阻力，不可能达到如此高度；
3）吸入管径比排出管径小，因流速增大而引起损失能量增大易发生气蚀在现象；4）叶轮反转；无法排液；
五.计算题
1. 以储水池液面为1－1面，以塔顶为截面2－2，并以1－1面为基准面，列柏努利方程
Z ＋P /ρｇ＋U /2ｇ＋ｈ
＝Z ＋P /ρｇ＋U /2ｇ＋∑ｈf
Z ＝0，Z ＝6，P ＝0，P ＝1.0（kgf.cm ）
U ＝0
∑ｈ ＝ｈ ＋ｈ ＝4m
ｈ ＝6＋9.8×10 /（10 ×9.8）＋4
＝20 （m）
∵ｈ ＝20 （m）V＝40 m .h
选3B33较合适。

允许安装高度
Z 允=H 允-u /（2g）-∑h 吸=6.0-1=5m
实际安装高度
Z 实=Z 允-0.5=5-0.5=4.5m
2. （1）升扬高度△Z
∵K=△Z＋△P/ρg=30而△P=0（河面、贮水池面均与大气相通）故△Z=K=30m 即升扬高度为30m
（2）选泵
已知：Q =44m .h =44×1000/3600=12.2L.s
又He=30＋14000Qe =30＋14000(44/3600) =32.1m
查题表得，3B33型离心泵合适，其Q=12.5L/s,H=32.6m,Hs=5m
（3）定安装高度H安
∵Hg=Hs'-u /2g-H
因输送的为常压下20℃的水，故Hs'=Hs=5m
又∵u /2g＋H =1m
∴Hg=5-1=4m H安=Hg-1=4-1=3m 即安装高度不超过3m
3. 如图取1－1，2－2截面，并以1－1截面为基准面，列柏努
里方程得：
H＝ΔZ＋∑Hf 1 - 2＝18＋1＋3＝22m
∴N轴＝QHρ/（102η）
＝(30/3600)×22×1000/(102×0.6)＝3kw
Hg 允＝Hs 允－U /2ｇ－Hf 吸
＝6－1＝5m＞2m
∵Hg 实＜Hg 允∴安装高度合适。

化工原理练习题（蒸发）
一.填空题
1.(4分)
中央循环管式蒸发器又称_______________。

由于中央循环管的截面积_______。

使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的______________，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的_______________循环。

2.(3分)
在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：____________,__________________,________________。

3.(4分)
标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管___________，而从其它加热管_________，其循环的原因主要是由于溶液的_____________不同，而引起的_______________所致。

4.(3分)
蒸发操作中，加热蒸气放出的热量主要用于：（1）__________________（2）______________________________（3）______________________。

二.选择题
1.(2分)
提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。

A. 传热温度差；
B. 加热蒸汽压力；
C. 传热系数；
D. 传热面积；
2.(2分)
多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（）。

A. 越小；
B. 越大；
C. 不变
3.(2分)
对粘度随浓度增加而明显增大的溶液蒸发，不宜采用（）加料的多效蒸发流程。

A. 并流；
B. 逆流；
C. 平流
三.判断题
1.(2分)
在蒸发计算中，由于加热蒸汽的压力高于二次蒸汽的压力，故加热蒸汽的汽化潜热也大于二次蒸汽的汽化的潜热。

（）2.(2分)
在蒸发过程中，有结晶析出的或易结垢的溶液不宜采用升膜式蒸发器。

（）3.(2分)
蒸发操作流程中的混合冷凝器，到了夏天其器内的真空度会降低（），因而蒸发器内的有效温度差也随着减小。

（）
四.问答题
1.(8分)
多效蒸发的效数为什么有一定的限度？2.(10分)
中央循环管式蒸发器主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3.(10分)
溶液的那些性质对确定多效蒸发的效数有何影响？并作筒略分析。

五.计算题
1.(18分)
某单效蒸发器将比热为3.85kJ.kg .K 的某溶液从浓度为12%浓缩至60%（质量%）。

采用196.2kN.m (表压）的生蒸汽加热；蒸发室的真空度维持在610mmHg，已知该溶液在此真空度下的沸点为70℃，若每小时蒸发的水分量为5000kg.h 。

问：（1）该蒸发器处理的料液量为多少kg.h ？（2）沸点进料时，单位蒸汽消耗量为多少？（忽略溶液沸点升高）（设热损失为加热蒸汽放出热量的5%）；（3）当K=1400w.m .K 时，加热面积需多少m ？当地大气压为101.3kN.m 。

附：饱和水蒸汽性质
压力kN.m 温度℃汽化潜热kJ.kg
20 60.1 2355
81.3 93.6 2274
196.2 120 2205
297.5 133 2169
2.(16分)
某厂准备采用并流加料双效真空蒸发装置流程来蒸发某水溶液。

试绘出其流程图。

又若已知：T =120℃，△'=3℃,△"=1℃, △ "'=1℃,T =90℃,试求第一效的有效温度差为多少℃？
3.(16分)
工艺上要求将0.85t.h 的某水溶液在一单效真空蒸发器内，将其从浓度为15%浓缩至37.5%（均为质量%）。

现有一个传热面积为10m 的蒸发器可供使用。

若冷凝器内维持610mmHg的真空度，估计在操作条件下的温度差损失分别为△'=4.2℃，△''=3℃，△'''=1℃；K=800w.m K 。

若采用沸点进料，忽略散热损失，加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排出，当地大气压为101.3kN.m ，问加热蒸汽压力（表压）需多少kN.m 才行？
附：饱和水蒸汽的性质
压力kN.m 温度℃汽化潜热kJ.kg
20 60.1 2354.9
30 66.5 2333.7
101.3 100 2258.4
120.8 105 2245.5
143.3 110 2232.4
化工原理练习题答案（蒸发）
一.填空题
1. 标准式，较大，要小，自然
2. 采用多效蒸发真空蒸发加强设备保温。

3. 下降，上升，受热程度，密度差异
4. （1）二次蒸汽气化所需的潜垫（2）预热原料液（3）补偿蒸发器的热损失。

二.选择题
1. C
2. A
3. A
三.判断题
1. ×
2. √
3. √√
四.问答题
1. 因为：（1）所节省的蒸汽随效数的增加而减少。

（2）增加效数就要增加设备投资费。

（3）效数愈多，总温度差损失Σ△愈大，分配到各效的有效温度差就小，甚至使操作无法进行。

（4）物料的性质，对效数的确定也有很大的影响，例：电解质溶液，△*高，效数少；非电解质溶液，△*较小，效数可取多一点。

2. （1）主要由加热室和蒸发室两部分组成。

（2）加热室由直立的加热管束组成，在管束中央有一根直径较大的管子-------------—中央循环管。

加热室的作用是向溶液供给热能，使溶剂气化。

由于中央循环管与其它加热管子的截面不等，即溶液在管内受热程度不同，形成密度差异。

溶液在中央管下降，在加热管上升，于是形成溶液在器内的循环流动。

（3）蒸发室的作用是将二次蒸汽所带出的液沫加以分离。

3. （1）处理腐蚀性溶液或有腐蚀性蒸汽产生时，为防止腐蚀，蒸发器需采用特殊材料制造，价格昂贵，一般只有1～3效。

对μ高而要求用强制循环时，采用单效。

（2）溶液的粘性，μ高的热敏性物料用2～3效，对μ高而要求用强制循环时，采用单效。

（3）溶液的沸点升高，电解质溶液沸点上升大，效数要少，常用单效或2～3效；非电解质溶液，沸点上升小，效数可多一些，通常为4～6效。

（4）热敏性溶液，随浓缩温度和时间而变化，一般用真空单效，也有用2～3效。

（5）对于易结垢或发泡性严重的溶液蒸发，一般用单效。

五.计算题
1. （1）求F
F=W/（1-X /X )=5000/(1-12/60)=4000kg.h
（2）求D / W
∵沸点进料，t =t
而Q =0.05D . r
∴D =(W*r′)/(0.95r )
∴D / W=r′/ (0.95r )
∵P*=[(760-610)×101.3]/760=20kN.m
查表知：r′=2355 kJ.kg
∵P =196.2+101.3=297.5kN.m
查表得：r =2169 kJ.kg , T =133℃
∴（D ）/（W）=（2355）/（0.95×2169)=1.143
（3）求A, A=（Q）/（K△t )
而Q=D .r =1.143×5000×2169=12395835kJ.h
∴A=(12395835×10 )/[3600×1400(133-70)]=39.04m 2. （1）流程图
（2）∵T '=T +△ '''
=90+1=91℃
而t =T '+△ '+△ ”
=91+3+1=95℃
∴△t =T -t
=120-95=25℃
3. Q=w×（i-Cpt ）+F×Cp(t -t )+Q损
∵t =t , Q损=0
∴Q=w×r
w=F(1-X /X )=0.85×10 (1-15/37.5)=510kg.h
∵P' =(760-610)×101.3/760=20kN.m , 查表得：
T冷' =60.1℃
而T'=T' +△'''=60.1+1=61.1℃
由T′=61.1℃查表得：r′=2351.6 kJ.kg
∴Q=(510×2351.6)/3600=333.143kw
又∵Q=k×A(T -t )
而t =T' +△′+△″+△'''=60.1+4.2+3+1=68.3℃
∴T =Q/(k×A)+t =(333.143×10 )/(800×10)+68.3 =109.94℃
由T =109.94℃查饱和水蒸汽表知P =143.03kN.m
∴加热蒸汽压力为143.03-101.3=41.73kN.m （表压）。