中南民族大学2012届化工原理期末考试试卷

中南民族大学2012届化工原理思考题
1．柏努利方程式为gz+p/肉 +u^2/2=常数 ，适用于不可压缩非粘性流体。

柏努利方程表明在流体流动过程中，流体的 位能， 动能 和 静压能 三种机械能可以相互转换，但其和保持不变。

2．牛顿粘性定律可表示为 套=米有du/dy ，其比例系数的单位为Pa.s 。

运动黏度与动力黏度的关系为v=米有/肉，运动黏度的法定单位为 m^2/s 。

3．离心泵的主要部件有 叶轮 和 泵壳 。

4．无相变化时对流传热系数的准数关联式为Nu = A *Re a *Pr b *Gr c ,其中普兰特数Pr 的单位和表征的物理意义分别为： j.m （Pa.S ）/(kg.w)、 流体物性对对流传热的影响。

6．离心泵的最大允许安装高度计算式0V f g p p H h H g g
ρρ=--∆-∑允许，其中h ∆和f H ∑分别为允许气蚀余量、吸入管路压头损失。

8．低粘度流体在圆管内被加热，且无相变化强制湍流时，对流传热系数的准数关联式为： Nu=0.023Re^0.8Pr^0.4。

9．吸收过程根据溶质与吸收剂之间是否发生化学反应可分为 物理吸收与化学吸收；吸收过程根据混合气中被吸收的组分数目可分为 单组分吸收与 多组份吸收。

11．精馏塔中理论板数的计算方法有 图解法和逐板法 。

12．干燥过程可分为预热阶段、 恒速干燥阶段和 。

13．流体在圆管内层流时，平均流速是最大流速的0.5倍。

流体在圆管内湍流时，平均速度是最大速度的 0.82倍。

14．离心泵的压头一般随流量的增大而 减小 。

离心泵的主要性能参数有 流量、扬程、功率、效率。

15．强化传热的途径的有 增大平均温差、增大传热面积、增大K 。

影响对流传热的因素有 流体的（物性、对流起因、流动状态、相态变化、传热面形状位置尺寸）。

16．在精馏操作中，当进料为饱和蒸气时，其热状态参数q 为 0 。

在精馏操作中，当进料为饱和液体时，其热状态参数q 为 1 。

17．温度增加，水的粘度 减小 。

18．对于饱和湿空气，其湿球温度t w 与干球温度t 之间的关系为 = 。

对于未饱和湿空气，其湿球温度t w 与干球温度t 之间的关系为 < 。

19．管道截面为长方形，长和宽分别为a 、b ，其当量直径为 de=2ab/a+b 。

20．流体流经套管环隙，其当量直径为 外管内径-内管外径 。

21、不可压缩流体在圆形管道内作定态流动，体积流量一定时，管内流体的流速与管径平方呈反比。

( Y )
22、强制对流是由于泵或压缩机做功，迫使流体在流道中做湍流流动时的对流现象。

（ Y ）
23、自然对流是由于流体内存在温度梯度，引起密度梯度，从而形成重者下沉轻者上浮的对流现象。

（ Y ）
24、蒸馏分离的依据是混合物中各组分的溶解性的不同。

（ N ）
25、吸收是利用适当液体溶解气体混合物中的有关组分，以分离气体混合物的操作。

（ Y ）
26、在一定的气相平衡分压下，亨利系数越小，溶质的溶解度越大。

（ Y ）
27、适宜回流比是指精馏过程的设备费用与操作费用之总和为最低的回流比。

（ Y ）
28、在一定的气相平衡分压下，亨利系数越大，溶质的溶解度越大。

（ N ）
47．在填料吸收塔的计算中，当平衡线为直线时，传质单元数的计算方法有 对数平均推动力、吸收因素法。

48．在填料吸收塔的计算中，当平衡线为非直线时，传质单元数的计算方法 图解法。

49．亨利系数越大，溶质的溶解度 越小 。

29、精馏操作中所采用的适宜回流比总是比最小回流比大。

（ Y ）
30、试结合吸收操作线方程和相平衡方程推导N OG 的吸收因数计算式。

31、在生产实际中，精馏塔的进料可能有五种不同的热状态，试分析饱和液体进料（泡点进料）、汽液混合物进料和饱和蒸气进料时的q 值，并指出V 与/V 、L 与/
L 间的关系。

32、分析e R 数的因次并说明如何用之判断流体在直管内的流动类型。

33、设λ =λ0 + a t ，试推导单层圆筒壁的导热传热速率计算公式。

34．如下图，用离心泵将密度为3=1100kg/m ρ, 粘度μ 1.2mPa s =⋅ 的液体从贮槽送至表压2×104Pa 的密闭高位槽。

管子直径为Ф108×4mm ，直管长度为70m ，各种管件的当量长度之和100m （不包括进口和出口阻力）。

输送量为50m 3/h ，两槽液面恒定，其间垂直距离为20m,泵的效率为0.65, 试求:
(1)流体在管内的流动类型;
(2)管路中流体的总阻力损失(包括进、出口阻力损失且已知λ＝0.027);
(3)离心泵的轴功率。

35．有一传热面积为2m 2的列管式换热器，热水走管程，其流量为1500㎏/h 进、出口温度分别为80℃、50℃；冷水走壳程，测得进、出口温度分别为15℃、30℃，逆流流动。

问总传热系数K 值为多少？（水的比热为4.18kJ/（㎏·℃））
36．在一连续常压精馏塔中精馏某一混合液，塔顶产品中易挥发组分的含量为0.96（摩尔分数，下同），塔底产品中易挥发组分的含量为0.03，已知此塔的q 线方程为y = 6x －1.5，采用回流比为最小回流比的1.5倍，此混合液体系在本题条件下的相对挥发度为2。

试求：
（1）精馏段操作线方程；
（2）若每小时得到塔底产品量100kmol ，求进料量和塔顶产品量；
（3）提馏段操作线方程。

37．密度为9983/m kg 、黏度为1.005s mPa ⋅的水以36h m /3的流量流过一mm 376⨯φ的钢管，试计算e R 数。

（10’）
38. 在定态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。

已知粗管为φ89×4mm ，细管为φ57×3.5mm ，粗管中水的流速为1.2 m/s,求细管中水的流速。

39．现测定一传热面积为2 m 2的列管式换热器的总传热系数K 值。

已知热水走管程，测得其流量为1500 ㎏/h 进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。

（水的比热为4.18kJ/（㎏·℃））
40．含氨极少的空气于101.33 kPa ，20℃被水吸收。

已知气膜传质系数)/(1015.326kPa s m kmol k G ⋅⋅⨯=-，液膜传质
系数410
81.1-⨯=L k )//(32m kmol s m kmol ⋅⋅，溶解度系数)/(5.13kPa m kmol H ⋅=。

气液平衡关系服从亨利定律，
求：L G K K 和。

41．在一双组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的组成y n+1为0.75，从该板流出的液相组成x n为0.65（均为摩尔分率），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度α=2.5，试求：
（1）从该板上升的蒸汽组成y n ；
（2）流入该板的液相组成x n-1 ；
（3）回流比R。

（20’）
42．湿空气总压力50kPa，干球温度为60℃，相对湿度为40%，试求湿空气中水气的分压和湿度。

（60℃时水蒸气的饱和蒸气压为19.923 kPa）（10’）
43．空气和氨的混合气体在直径为0.8m的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。

已知送入的空气量为1390kg/h，混合气体中氨的分压为1.33kPa，吸收率为99.5%。

操作压力为101.325kPa，温度为20℃，平衡关系为Y*= 0.75X，水的用量为52kmol/h，氨的气相体积吸收总系数K Y a=314kmol/(m3⋅h)，试用吸收因数法求所需填料层高度。

44．牛奶用泵由真空锅被抽送，经冷却器至位于9m高度的牛奶贮罐中。

各段输送管路的长度如图。

真空锅内的真空度为87800Pa，贮罐开口通大气。

牛奶输送量为4.35t/h。

整个管路（包括冷却器）的摩擦损失为50J/kg。

试近似估计所需泵的能量。

估算时将牛奶相对密度视为1。

45．每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。

试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示；若回流比为2，饱和液体进料，试写出提馏段操作线方程。

46．有一列管式换热器，由38根φ25mm×2.5mm无缝钢管组成。

苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的总流量为8.32kg/s。

外壳中通入水蒸气进行加热。

试求管壁对苯的传热系数。

（苯在平均温度50℃下的物性：密度ρ=860kg/m3；比热容C p=1.80kJ/（kg·℃）；粘度μ=0.45mPa·s；导热系数λ=0.14W/（m·℃）。

）
50．常压连续精馏操作中，料液于泡点送入塔中，已知操作线方程如下：
精馏段y = 0.723 x ＋0.263
提馏段y = 1.25 x－0.0187
试求回流比、进料、流出液及釜液组成。