化工原理习题

*****答案*****
×
四.计算题
1.水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为200mm，试问测量段的阻力为多少？
*****答案*****
在两测压孔之间列柏努利方程式：
Z1＋P1/ρｇ＋ｕ /2ｇ＝Z2＋P2/ρｇ＋ｕ /2ｇ＋ｈf 1-2
∴ｈf 1-2
＝（P1-P2）/ρｇ－（Z2－Z1）－（ｕ －ｕ ）/2ｇ
*****答案*****
a.增加；增加；增加
b.气相主体摩尔浓度；同液相主体浓度相平衡的气相浓度
三.判断题
3.吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（）
*****答案*****
×
4.填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小（）
同时，当液体从1-1连续流到管内B处B-B*时
Z1g+P1/ρ+u21/2=ZBg+PB/ρ+uB2/2+h1-B
0=0.2×9.807+PB/1200+2.82/2
∴PB=-7.06kN.m-2(表压)
（2）∵V=πd2u/4当h1-2=0时，u=(2g△Z)1/2
∴欲使V↑，简单方法是：
①使d↑，即换一条直径较大的虹吸管
＝（P1－P2）/ρｇ－Z－（ｕ －ｕ ）/2ｇ
由静力学方程式可得
（P1－P2）/ρｇ＝ｈ（ρHg－ρ水）/ρ＋Z
∴ｈf 1-2＝ｈ（ρ汞-ρ水）/ρ－（ｕ －ｕ ）/2ｇ
u1＝1m.s-1，ｕ2＝ｕ1×（d1/d2）2＝1×22=4m.s-1
∴ｈf 1-2＝0.2×12.6－（16－1）/（2×9.81）
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。（）
*****答案*****
×
2.为减少吸入管路的阻力损失，一般应使吸入管径小于排出管径（）
*****答案*****
×
3.当关小离心泵的出口阀时，泵的扬程增大了，其升扬高度提高了（）。
*****答案*****
×
4.离心泵开泵之前要先灌液，目的是防止气蚀现象发生。（）
7. a.实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，则入塔气体浓度________，出塔气体浓度______,出塔液体浓度________.
b.吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于__________________和______________________________之差。
(3)提高传热系数K由
K＝1/（1/α1＋1/α2＋Σ（δj/λj））
提高α 、α 降低δj,都能强化传热,要提高α由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。
3.换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？
*****答案*****
夹套式，蛇管式，套管式，列管式，板式，螺旋板式，板翅式等任选五种。
提高传热系数的主要途径是提高流体流速，增强人工扰动；防止结垢，及时清除污垢。
13.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。
*****答案*****
（1）A（2）A（3）B
2.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-1B. 3～15m.s-1C. 5～30m.s-1
*****答案*****
A. C.
三.判断题
1.凡稳定的圆百度文库壁传热，热通量为常数。( )
*****答案*****
×
2.在稳态传热中，凡热阻大处其温差也大。( )
（1）B. R1＝R2
（2）B. hf a b＝hf c d
（3）C.ΔPab＜ΔPcd
（4）C. R1值表示ａｂ段流动能量损失。
＊本题hf a b＝R1（ρi－ρ）/ρ
hf c d＝hf a b＝R2（ρi－ρ）/ρ
R1＝R2
ΔPcd/ρｇ＝hf c d＝R2（ρi－ρ）/ρ
ΔPab/ρｇ＝R1（ρi－ρ）/ρ－ｌ
*****答案*****
√
3.流体流动时，滞流内层的粘度是对流传热的主要控制因素。（）
*****答案*****
×
5.导热系数和给热系数都是物质的属性之一。（）
*****答案*****
×
6.热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。（）
*****答案*****
×
9.当保温材料的厚度加大时，内外壁面的总温度差增大，总的热阻也增大，总推动力与总阻力之比为定值，即导热速率不变。（）
*****答案*****
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。
2.强化传热过程应采取哪些途径?
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根据ｑ＝K.A.△tm方程,指任一个K、A、△tm都能提高强化传热
(1)增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差△tm可采用逆流操作,因为当T1，T2，t1，t2四个温度一定时，逆流传热温差△tm最大；
*****答案*****
10.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器（）
*****答案*****
×
四.问答题
1.试述对流传热的机理?
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热流体流过管道时,在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡,使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。
＝1.755mH2O＝1755mmH2O＝17221Pａ
3.现用一虹吸管来输送相对密度为1.2的某酸液，如附图示。设酸液流经虹吸管的阻力忽略不计，问：
（1）图A处（管内）和B处（管内）的压强各为多少kN.m-2？
（2）若要增大输送量，你认为对此装置采用何种改进最为简单？为什么？
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*****答案*****
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.套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时:
（1）传热系数K应A增大B减小C基本不变( )
（2）空气出口温度A增大B减小C基本不变( )
（3）壁温A增大B略有减小C基本不变( )
（1）在储槽液面1-1及管内A处截面A-A列柏式：
Z1g+P1/ρ+u /2=ZAg+PA/ρ+u /2+hf 1-A.......(1)
在储槽液面1-1及虹吸管出口内侧2-2列柏式：
Z1g+P1/ρ+u /2=Z2g+P2/ρ+u /2+hf 1-2........(2)
联解（1）（2）得：u2=2.8m.s-1, PA=-4.7kN.m-2（表压）
4.传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
*****答案*****
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。
5.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。
*****答案*****
此段是利用回流液把上升蒸汽中难挥发组分（又叫重组分）逐步冷凝下来，同时回流液中挥发组分（又叫轻组分）汽化出来，从而在塔顶得到较纯的易挥发组分。
4.精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？
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从泡点回流改为冷液回流时，xD↑。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。
②使u↑，则应使△Z↑，即可适当加长虹吸管，使其出口处降低。
传热单元习题及答案
一.填空题
2.在列管换热器中，蒸汽一般通入＿＿＿程，压力高的物料则走＿＿＿程。
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壳；管。
6.列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是____________________________________________________________________
*****答案*****
×
____________________________________________。
*****答案*****
增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热，提高α值，支承管子
7.对于间壁式换热器：m1Cp1(T1-T2) =m2Cp2(t2-t1)=K.A.△tm等式成立的条件是_____________、_______________、________________。
流体流动与输送机械
习题及答案
一.填空题
4.流体的粘度指______________________________________。粘度值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度________；对于气体，温度升高，粘度________。
*****答案*****
流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力减少增大
*****答案*****
稳定传热无热损失无相变化
8.在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管______；易结垢的流体走管______；高压流体走管______；
有腐蚀性流体走管______；粘度大或流量小的流体走管______。
*****答案*****
外内内内外
11.举出五种间壁式换热器＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿；。提高间壁式换热器传热系数的主要方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
*****答案*****
由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度，外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失，即产生散热损失。为了减少散热损失，一般在换热器外壁面上包上一层（或两层）导热系数较小的绝热材料（或不同的两种导热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。
9.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_________。
*****答案*****
截面；压差；压差；截面
二.选择题
2.在稳定流动的并联管路中，管子长，直径小，而摩擦系数大的管段，通过的流量（）。
A.与主管相同B.大C.小
*****答案*****
C
3.水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。
A. 1/4 B. 1/2 C. 2倍
*****答案*****
A
（4）R1值表示_______。
A. ab段的压差值B. ab段位能变化C. ab段流动能量损失D. ab段压差值及流动能量损失
*****答案*****
蒸馏单元习题及答案
四.问答题
1.精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？
*****答案*****
当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，xD↓，易挥发组分收率降低，xW↑。
2.精馏塔中精馏段的作用？