化工原理简答题

1.答：双膜理论要点有：

① 若流动流体的主体部分为湍流，在靠近气液界面处，涡流必消失。紧邻界面两侧的流体流动皆为层流。

② 假设气相传质的全部阻力均包含在气相层流层中，液相传质的全部阻力均包含在液相层流层中。这样的层流层是实际层流层的适当延伸，使之包含了湍流及过渡流的传质阻力，称为“虚拟的层流膜”，简称气膜及液膜。气膜厚为G δ，液膜厚为L δ。在气液界面处气液浓度处于平衡态。

③ 在吸收操作中，若操作条件固定，假设设备内任一气液流动截面两相的稳定浓度分布

状况在极短时间内建立，故可认为设备内是进行定态传质。

2.答：强化传热的途径有：

①增大传热面积；②增大总传热系数；③增大平均温差

3.答：离心泵流量调节方法有：①改变管路特性。优点：用调节出口阀门的开度改变管路的特性来调节流量是十分简便灵活的方法，在生产中广为应用。对于流量调节幅度不大且需要经常调节的系统较适宜。缺点：用关小阀门开度来减小流量时，增加了管路中机械能损失，并有可能使工作点移至低效率区，也会使电机的效率降低。

②改变泵的特性，包括改变泵的转速和改变叶轮直径。优点：不会额外增加管路阻力，并在一定范围内仍可使泵处在高效率区工作。改变转速调速平稳，保证了较高的效率，是一种节能的手段。缺点：改变叶轮直径不如改变转速简单且当叶轮直径变小时，泵和电机的效率也会降低。可调节幅度有限。改变转速价格较贵。

4.答：简单管路的计算有设计型计算和操作型计算。

设计型计算特点为：设计者需要补充一个设计条件，设计结果不唯一，存在多方案比较。 操作型计算特点为：计算结果唯一，但一般情况下需要进行试差计算才能得到结果。

1.答：当进、出某塔板的蒸汽均为饱和蒸汽，进、出该塔板的液体均为饱和液体且该塔板为非加料、非出料板，则通过该塔板的汽相与液相摩尔流量各自维持恒值。这一结论称为恒摩尔流假设。

满足该假定的条件：①混合液中各组分的摩尔汽化潜热相等。

②塔板上气液两相接触时因温度不同而交换的显热可忽略不计

③塔设备热损失可忽略。

2.答：影响对流传热的因素有：

① 流体流动发生的原因—首先要辨别流体流动的动力类型，是靠外界输入机械能还是靠纯流体与固体壁面温差引起流动；

② 流体的物性—影响给热系数的流体物性有流体的密度ρ、粘度μ、导热系数λ和比热

p C 等；

③ 流体的流动状况—流体扰动程度愈高，在邻近固体壁面处的层流内层愈薄。

④ 传热面的形状、大小及与流体流动方向的相对位置—传热面的形状可以是管、板、管束

等。

3.答：主要性能参数包括：流量、扬程、轴功率、有效功率、效率等。

① 流量V ——液体在泵出口截面的流量，m 3/s 。

② 扬程e H ——每牛顿重量液体在泵出口截面具有的总机械能与在泵进口截面具有的总机械能的差值，m(即J/N)。

③ 有效功率e N ——由流量及扬程算得的液体流过泵体所得的功率，W 。

④ 轴功率a N ——外界输入泵的功率(指靠近泵体的轴的功率)，W 。

⑤ 泵的效率η——有效功率与轴功率之比，a e /N N =η。

4.答：管路局部阻力的计算方法有：阻力系数法和当量长度法。

阻力系数法是将各种局部阻力所引起的能量损失表示为动能u 2/2的倍数。计算公式为： h f =ζ·( u 2/2)

当量长度法是将流体流经系统所产生的全部局部阻力，折合成流体流经长度为l e 的同一直径的直管路所产生的阻力。

1.答：若塔顶上升蒸汽经冷凝器冷凝后，冷凝液全部回流至塔内，这种回流方式即为全回流。 特点：全塔无精馏段和提馏段的区分。全回流时操作线距平衡线有最远，对一定分离程度而言，所需要的理论板数为最少。在平衡线和对角线之间绘梯级即可得到最少理论板数。 意义：全回流是回流比的上限。此时无精馏产品，生产能力为0。因此对正常生产无实际意义，但是在精馏的开工阶段或者实验研究时，多采用全回流操作，以便于过程的温度控制和比较。

2.答：简述影响吸收塔操作的因素有：

a 、 增加吸收推动力，通常可采用：(1)增加吸收剂L 或者增加液气比L/V ，使操作线位置上移，吸收平均推动力增大；(2) 改变相平衡关系，可降低吸收剂温度，提高操作压强，或者对吸收剂改性，使相平衡常数m 减少，平衡线下移，平均推动力增大；(3) 降低吸收剂入口浓度X 2，液相入口处推动力增大，全塔平均推动力也增大。

b 、 减少传质阻力，通常可采用：(1) 选用新型填料，使填料比表面积增大；(2) 改变操作条件，如对气膜控制的物系，宜增大气速和气相湍动，对液膜控制的物系，宜增大液速和湍动。此外吸收温度不能过低，否则黏度增加分子扩散系数减小，都将使传质阻力增大。

3.答：离心泵的选型原则是：

① 根据液体的性质选择泵的类型。

② 以要求的流量、扬程同泵样本中各型号的泵在其最高效率点的流量、扬程对比，凡是在满足流量要求基础上扬程比实际需要稍大的泵都可选用；可用阀门调节流量。若有数台可满足工艺要求的泵供挑选，应把轴功率最低的作为首选。

4.答：恒定干燥条件是指在整个干燥过程中，干燥介质的状态、流速及其与物料的接触方式均保持不变。

1.答：干燥过程可分为恒速干燥阶段与降速干燥阶段。

在恒速干燥这一阶段中，物料内部水分可及时扩散到物料表面，使物料表面保持润湿，空气传给物料的热量恰等于水分汽化所需要的热量，因此干燥速率保持不变，物料表面温度也不变，而且等于空气的湿球温度。

在降速干燥过程中随着物料中含水量降低，物料内部的水分不能及时扩散到物料表面，因此物料表面温度不断升高，干燥速率也越来越低。

2.答：泵启动时，泵体内必须充满液体。一般泵在停止操作后泵体内液体会慢慢漏掉，空气会进入泵体。若在叶轮内充满空气的条件下启动，因空气密度小，高速旋转的空气未能在泵的进、出口间形成足够大的静压差，以致泵内气体排不掉，位置低于泵的液体又汲不上来。这种现象称为“气缚”。

汽蚀时，液相中生成大量小气泡。气泡随液体流过叶轮因压强急剧升高而迅速消失。当汽泡消失时，四周的液体涌向原气泡的空间而相互撞击，可发生几百大气压的局部压强，频率高达每秒数千次。水击作用在叶片表面，使金属疲劳，金属晶粒剥落而腐蚀

3.答：在生产中，加入精馏塔中的原料液可能有以下五种热状态：

冷液进料 进料温度低于泡点的冷液体 q>1

饱和液体进料 进料温度为泡点的饱和液体 ，又称泡点进料 q=1

气-液混合物进料 进料温度介于泡点和露点之间的气液混合物 0

饱和蒸汽进料 进料温度为露点的饱和蒸汽，又称露点进料 q=0

过热蒸汽进料 进料温度高于露点的过热蒸汽 q<0

4.答：逆流：Δt 1=T 1-t 2 Δt 2=T 2-t 1 并流：Δt 1=T 1-t 1 Δt 2=T 2-t 2

2

121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ 当两侧变温时，Δt m 逆>Δt m 并

当一侧恒温，一侧变温时Δt m 逆=Δt m 并

1.答：2//2//2

2222111u p gz u p gz ++=++ρρ gz 每千克质量流体具有的位能，ρ/p 表示每千克质量流体具有的压能，2/2u 表示每千克流体具有的动能，单位均是kg J /。三种均属流体的机械能。

2.答：低浓度气体吸收具有如下特点：

① 贯穿填料层的气、液相摩尔流率均可视为常量。

② 可视为全塔等温吸收。

③ 液相和气相传质分系数在全塔不同截面处可视为常量。

3.答：t-x(y)图由泡点线和露点线构成，x-y 图由对角线和平衡线构成。（示意图略）

4.答：干燥过程中空气焓的不变化情况为等焓干燥过程，条件如下：

① 干燥器内不补充热量，D Q =0；