化工原理练习题
精馏
一、填空题：
801、精馏塔分离某二元物系，当操作压强降低，系统的相对挥发度α ，溶液的泡点 ，
塔顶蒸汽冷凝温度 （增大、减小、不变）
答案：增大，减小，减小
804、某精馏塔设计中，若将塔釜间接蒸汽改为直接蒸汽加热，而F 、D 、F 、D x 、q 、R
不变，则W , W x , L V '' , T N （增大、减小、不变）。答案：
增大，减小，不变，增大
805、精馏塔设计时，若塔顶采用全凝器，所需理论板数为1T N ，采用分凝器，所需理论板2T N ，则1T N
2T N （<，=，>）****答案****：>
806、某精馏塔的实际回流比小于设计时的最小回流比，其结果如何？ 。答案：完不
成分离任务
807、一精馏塔维持其他条件不变而增大回流比R ，则精馏段液气比L V ，提馏段的液气比
L V '' ，D x ，W x （变大，变小，不变，不确定）。
答案：变大，变小，变大，变小
810、某精馏塔维持其他条件不变，将加料板下移，则精馏段塔板数 ，塔顶产品组成D x ，
塔底产品组成W x （变大，变小，不变，不确定）。
答案：（1）若原加料板为最佳位置，加料板下移，则精馏塔板数变大，塔顶产品组成变小，塔底产品变大；（2）若原加料板位置偏高，加料板下移，则精馏塔板数变大，塔顶产品组成变大，塔底产品变小；（3）若原加料板位置已偏低，加料板下移，则精馏塔板数变大，塔顶产品组成变小，塔底产品变大。
811、精馏塔操作中，由于某种原因进料浓度F x 减小，进料量F 与热状态q 保持不变，塔釜蒸汽量V '不
变，若欲维持塔顶产品D x 与塔底产品组成W x 不变，则R ，D ，（增大、减小、不变）。
答案：增大，减小，增大，增大。
814、决定精馏塔分离能力大小的主要因素是：物性方面 、设备方面 和操作方
面 。
答案： 相对挥发度，理论板数，回流比
816、在1个大气压.84℃时, 苯的饱和蒸气压0113.6A P kPa =,甲苯的饱和蒸气压044.68B P kPa =,苯--
甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成A x ______.气相组成A y =______.相对挥发α=____.
答案： 0.823 0.923 2.56
820、某二元理想溶液的连续精馏塔,提馏段操作线方程为： 1.30.018y x =-,系统的平均相对挥发度
2.5α=，当0.06W x =时(摩尔分率)，此时从塔底数起的第二块理论板数 (塔底可视为第一块理论
板)下流液体的组成为___________。
答案： 0.120(摩尔分率)
821、分离要求一定。当回流比为一定时，在五种进料状况中，＿＿＿＿进料的q 值最大，其温度＿＿＿
＿＿＿，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离＿＿＿＿，分离所需的总理论板数＿＿＿＿＿＿＿
＿。
答案 ： 冷液，ｔF ＜ｔ泡 ， 最远 ， 最少。
二、选择题：
801、蒸馏操作的主要费用是：
A 、加热汽化；
B 、气相冷凝；
C 、加热和冷凝 答案 ： C
802、精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的
说法是( )。
A. 液相中易挥发组分进入汽相；
B. 汽相中难挥发组分进入液相；
C. 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；
D. 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。答案： D.
803、某精馏塔操作时，若保持F F x 、、q 、D 不变，增大回流比R ，则,L V 的变化趋势是
A. L 增大，V 减小；
B. L 增大，V 增大；
C. L 减小，V 减小；
D. L 减小，V 增大 答案： B.
805、某精馏塔操作时，若保持F F x 、、q 、D 不变，增大回流比R ，则,D W x x 的变化趋势是
A. D x 增大，W x 减小；
B. D x 减小，W x 增大
C. D x 减小，W x 减小；
D. D x 增大，W x 增大； 答案： A
806、某精馏塔操作时，若保持F F x '、、q 、V 不变，增大回流比R ，则,D W x x 的变化趋势是
A. D x 增大，W x 减小；
B. D x 减小，W x 增大
C. D x 减小，W x 减小；
D. D x 增大，W x 增大； 答案： D
809、某精馏塔因操作中的问题，进料并未在设计的最佳位置，而偏下了几块板。若F F x '、、q 、R,V 均
同设计值，则,L V 变化趋势是：
A. L 不变，V 减小；
B. L 增大，V 不变；
C. L 不变，V 不变；
D. L 减小，V 不变 答案: C.
810、某精馏塔因操作中的问题，进料并未在设计的最佳位置，而偏下了几块板。若F F x '、、q 、R,V 均
同设计值，则D ,W 变化趋势是：
A. D 不变，W 不变；
B. D 减小，W 增大
C. D 不变，W 减小；
D. D 增大，W 增大； 答案: A
813、某精馏塔，冷液进料，由于前一工序原因，使得进料量F 增加，但是F x '、q 、R,V 仍不变，则,D W
x x 变化趋势是：
A. D x 增大，W x 减小；
B. D x 减小，W x 增大
C. D x 减小，W x 减小；
D. D x 增大，W x 增大； 答案: D
817、使混合液在蒸馏釜中逐渐受热气化，并将不断生成的蒸汽引入冷凝器内冷凝，以达到混合液中各组
分得以部分分离的方法，称为（ ）。
A 、 精馏；
B 、 特殊蒸馏；
C 、 简单蒸馏 答案:C
820、实验表明：当由两个（ ）的挥发性组分所组成的理想溶液，其气液平衡关系服从拉乌尔定律。
A 、 部分互溶；
B 、 完成互溶；
C 、 不互溶； 答案:B
四、简答题：
801、蒸馏的目是什么？蒸馏操作的基本依据是什么？
答案:
将液体混合物加以分离，达到提纯或回收有用祖坟的目的。基本依据是借混合液中各组分挥发度
的差异而达到分离目的。
804、为什么1α=时不能用普通精馏方法分离混合物？
答案:
相对挥发度α是指混合液中两组分挥发度之比。当1α=表示两组分具有相同的提浓度，则无
法用普通的精馏方法分离。
805、为什么说回流液逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必备条件？
答案:
在精馏过程中，每块塔板上进行的都是两组分之间的物质和能量交换，如果没有液体的下降和
蒸汽的上升，也就没有了汽液两相的接触，将无从进行物质交换。同时，组分挥发度的差异造成
有利的相平衡条件，使得上升蒸汽在与自身冷凝回流液之间的接触过程中，种组分向液相传递，
轻组分向气相传递。因此说回流是精馏的必备条件。
806、什么是理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？默弗里板效率有何含义？
答案:
理论板是一气、液两相皆充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。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。
默弗里板效率表示离开同一塔板两相的平均组成之间的关系，可以适应实际板数的计算需要，表示
了实际提浓度和理论提浓度之间的关系。
808、q 值的含义是什么？根据q 的取值范围，有几种加料热状态？
答案:
q 值的含义：将1kmol 原料变成饱和蒸汽所需的热量与原料的摩尔汽化热之间的比值关系，其
在数值上等于进料中液相所占的分率。
有5种加料状态： 0q =，饱和蒸汽进料；01q ，气液混合进料；1q =，泡点加料
1q ，冷液进料；0q ，过热蒸汽进料。
812、恒沸精馏和萃取精馏的主要异同点是什么？
答案:
相同点：都是在被分离溶液中加入第三组分以改变原溶液中各组分间的相对挥发度而实现分离。
不同点：若加入的第三组分能和原溶液中的一种组分形成最低恒沸物，以新的恒沸物形式从塔
顶蒸出，为恒沸蒸馏；若加入的第三组分仅是改变各组分之间的相对挥发度，第三组分随高沸点
液体从塔底排出，为萃取精馏。
816、简单蒸馏与精馏有什么相同和不同？
答案:
它们同属蒸馏操作。简单蒸馏是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小。精馏是
复杂的蒸馏，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。精馏在塔顶、底可以获得两种产品。精馏必
须有回流。
818、全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般适宜回流比为最小回流比的多少倍？
答案:
全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采
用全回流操作，然后再慢慢减小回比，至规定回流比。
最小回流比，是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷。是选择适宜回流比的依据。一般适宜回
流比是最小回流比的1.1～2.0倍。
821、精馏操作中，加大回流比时，对塔顶产品有何影响？为什么？
答案:
当精馏塔的塔板数已固定，若原料的组成及其受热状况也一定时，则加大回流比R 可以提高
产品的浓度（因操作线改变），但由于再沸的负荷一定（即上升蒸汽V 一定），此时R 加大会使塔顶
产量下降[因(1)V R D =+，而R ↑则D ↓，即降低塔的生产能力。
822、精馏塔中精馏段的作用？
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。
822、试说明精馏塔中提馏段的作用？
答案:
此段是利用上升蒸汽把液相中易挥发的组分汽化出来，同时上升蒸汽中的难挥发组分逐板冷凝
下来，从而在塔釜获得较纯的难挥发组分。
823、试说明精馏操作中“回流”的作用。
答案:
其作用：稳定每层塔板两相浓度，同时由于回流液的温度低于下一层塔板上升蒸汽的温度，
故作为下一层塔板上升蒸汽的冷凝剂使上升蒸汽中难挥发组分冷凝下来，而提高上升蒸汽中易挥发
组分的浓度，与此同时，回流液中的易挥发组分也汽化出来（得到上升蒸冷凝时放的热量），这样
就保证了每层塔板上发生一次部分汽化和部分冷凝作用，经过多次（多层）的部分汽化和冷凝就能
达到分离混合液的作用，故回流是保证精馏能连续稳定进行下去的必要条件之一。
824.什么位置为适宜的进料位置？为什么？
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。
吸收
1．气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是 传质单元高度 ，而表示传质任务难易程
度的一个量是 传质单元数 。
2．在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。
3．气相中的分子扩散系数随温度升高而???增大???，随压力增加而???减小???。
4.在吸收操作中，气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力
将 减小 ，操作线将 靠近 平衡线，设备费用将 增加 。
5. 解吸时的质量传递方向是从 液 相到 气 相。
6. 吸收因数在X-Y 图上的几何意义是 操作线斜率与平衡线斜率比。
7 逆流操作的吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在 塔低 达到平衡。
8. 用清水吸收空气-氨气中的氨气通常被认为是 气膜 控制的吸收过程，当其它条件不变，进入吸收
塔清水流量增加，则出口气体中氨的浓度 减少 ，出口液中氨的浓度 减少 ，溶质回收率 增加 。
9.一定操作条件下的填料吸收塔，若增加填料层高度，则传质单元高度将 不变 ，传质单元数将 增加 。
10.如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不
正常现象，使塔无法工作。
11.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y =2kmol/m 2·h ，气相
传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为??0.01???。平衡关系y=0.5x 。
12.逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在 塔低 达到平衡。
13.单向扩散中飘流因子 A>1 。 ，它反映 由于总体流动使传质
速率比单纯分子扩散增加的比率。
14.在填料塔中用清水吸收混合气中HCl ，当水量减少时气相总传质单元数N OG 增加 。
15.一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体
现在 吸收 操作中。
16.板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流
接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。
17.分子扩散中菲克定律的表达式为?????dz
dC D J A AB A -= ，气相中的分子扩散系数D 随温度升高而???增大???（增大、减小），随压力增加而???减小???（增大、减小）。
18.易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气
相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。
19.压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ；吸收因素A= L/mV ,当 A>1 时,
对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔 顶 达到平衡。
20.某低浓度气体吸收过程， 已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k ya =2×10-4kmol/m 3.s,
k xa =0.4 kmol/m 3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制，约100% ；该气体为
易溶气体。
单选题
11. 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。
A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数
C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数
12. 单向扩散中飘流因子 A 。
A >1
B <1
C =1
D 不一定
13. 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为???B???。平衡关系y=0.5x。
A 0.02
B 0.01
C 0.015
D 0.005
14. 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则??A??
A t1 B t3>t2 C t1>t2 D t3 15．吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力 A ，传质单元数B ，传质单元高度 C ，所需填料层高度 B 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断 16. 料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数 N OG A . A增加 B 减少C不变D不确定 萃取 1、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 2．在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比愈大则所需理论级数愈少。 3．在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比愈大则操作点愈靠近S点。当溶剂比为最小值时，则所需理论级数为无穷，此时必有一条联结线与操作线重合。 5．萃取操作中选择溶剂的主要原则溶质的溶解能力强，选择性高，易于回收 6．分配系数k A<1表示萃取相中A组分的浓度y A<萃余相中A组分的浓度x A。 7．萃取操作中选择性系数与精馏操作中相对挥发度相当。 9．在萃取操作的B-S部分互溶物系中加入溶质A组分，将使B-S互溶度增大；恰当降低操作温度，B-S 互溶度减小。 11．对于密度差很小且要求接触时间短的体系宜选用的萃取设备为离心萃取器，对于有固体存在的体系宜选用混合澄清槽或脉冲塔、振动塔 12．萃取操作中选择性系数趋于无穷出现在B-S完全不互溶物系中。 13．从A和B组分完全互溶的溶液中，用溶剂S萃取其中的A组分，如果出现选择性系数β＝1情况将不能进行萃取分离。 14、在三角形坐标图上，三角形的顶点代表纯物质，三条边上的点代表二元混合液，三角形内的点代表三元混合液。 15、影响分配系数k A数值的因素有物系、温度、组成。 16、通常物系温度升高，组分B、S的互溶度加大，两相区面积减小，不利于萃取分离。 17、溶质的分配系数k A越大，稀释剂的分配系数k B越小，则选择性系数β值越大，越有利于萃取分离。 18、在单级萃取器中，用纯溶剂S萃取A、B混合液中的溶质A，测得平衡的萃取相与萃余相中组分A的质量分数分别为y A=0.37，x A=0.14，组分B、S可视着完全不互溶，则组分A的分配系数k A= 2.643，萃取剂的选择性系数β= 无穷大。萃取中，β值均应大于1。 19、溶解度曲线将三角形相图分为两个区，曲线内为两相区，曲线外为单相区，萃取操作只能在两相区内进行。 20、单级萃取操作中，平衡时E相组成为39%的A和2.4%的B，R相的组成为16%的A及83%的B，则组分A的分配系数k A= 2.438，萃取剂的选择性系数β= 84.3。 21、萃取中，萃取剂的加入量应使和点M的位置位于两相区。 22、单级萃取料液x F，溶剂用量愈大，混合点M愈靠近S点，最大溶剂用量点为C，最小溶剂用量点为 D 。（见图所示） 单选题 1．进行萃取操作时应使溶质A的（ C ） A 分配系数大于1 B 分配系数小于1 C 选择性系数大于1 D 选择性系数小于1 2．一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k B值：（B ） A 大于1 B 小于1 C 等于1 D 难以判断，都有可能 3．用纯溶剂S对A、B混合液进行单级(理论)萃取，当萃取剂用量增加时(进料量和组成均保持不变)所获得的萃取液组成变化是（ D ）。 A 增加 B 减少C不变D变化趋势不确定 4．单级(理论)萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将（ C ）。 A 增加 B 减少C不变D不一定 5．单级(理论级)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，则萃取相量与萃余相量之比将（ A ）。 A 增加 B 不变 C 降低D不定 6．单级(理论级)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，萃取液的浓度(指溶质)将（ B ）。 A 增加 B 不变C降低D不定 7．萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（C ）。 A 溶解度曲线之上方区 B 溶解度曲线上 C 溶解度曲线之下方区 D 座标线上 8．萃取是利用各组分间的（ C ）差异来分离液体混合物的。 A 挥发度 B 离散度 C 溶解度 D 密度 9．采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率（ B ）。 A 增大 B 减少 C 基本不变 D 增大、减少都有可能 10．在B-S 部分互溶萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而其它操作条件不变，则萃取液浓度 （ D ）。 A 增大 B 下降 C 不变 D 变化趋势不确定 11．液液萃取三元物系中，按其组分之间互溶性可区分为（ B ）种情况。 A 两种 B 三种 C 四种 D 多种 12、纯溶剂单级萃取，x F 、x R 一定，若溶质分配系数k A 越大，则所需溶剂比S/F （ B ）。 A ．越大 B ．越小 C ．不变 D ．不确定 二．叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？ 第一，在三角形相图上作出溶解度曲线和辅助曲线；第二，根据生产任务找出原料液组成点F 、末级萃余相组成点n R 、溶剂点S 、利用杠杆规则找到1E ；第三，联结F 1E 和n R S 的延长线交于?这一操作点；第四， 作?1R 的延长线交于2E 点，找到2R 后，作?2R 的延长线交于3E 点；以此类推，直至最终萃余相的组成小于n R 为此。所作的联结线数目，即为所求的理论级数。 干燥练习题 1、不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越__高__。 2、常压下，空气中水汽分压为20mmHg 时，其湿度H=__0.0168__。 3、在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥（忽略辐射传热等的影响）时，在恒速干燥阶段，物料的表面温度等于___该空气的湿球温度___温度。 4、在101.3kPa 下，不饱和湿空气的温度为295K 、相对湿度为69%，当加热到303K 时，该空气下列参数将如何变化？（只填变化的趋势，不填变化的具体数值） 相对湿度_降低_，湿球温度_升高_，露点_不变_，焓_增加_。 5、对不饱和湿空气，干球温度_>_湿球温度，露点温度__<__湿球温度。（>、 =、 <） 6、在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越__高。 7、恒定的干燥条件是指空气的__湿度__、__温度__、__速度__以及__与物料接触的状况__都不变。 8、已知在常压及25℃ 下，水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为： 相对湿度为?=100%时, 平衡含水量X * =0.02kg 水/ kg 绝干料；相对湿度Φ=40%时, 平衡含水量X * =0.007。现该物料含水量为0.23 kg 水/ kg 绝干料, 令其与25℃、?=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 自由含水量X-X * =0.23-0.007=0.223 kg 水/ kg 绝干料, 结合含水量为__结合水量为X h =0.02__kg 水/ kg 绝干料, 非结合水的含水量为 非结合水量X-X h =0.23-0.02=0.21 kg 水/ kg 绝干料。 9、已知湿空气总压为101.3kN/ m 2, 温度为40℃, 相对湿度为50%，已查出40℃时水的饱和蒸气压p s 为 7375N/ m2, 则此湿空气的湿度H是__H=0.0235 kg水/kg绝干气__kg水/kg绝干气，其焓是__I =100.73 kJ/kg绝干气__kJ/kg绝干气。 10、在测量湿球温度时，空气速度需大于5m/s，这是为了__排除流动条件对测量的影响，使测量结果较为精确__。 11、用空气作为湿物料的干燥介质, 当所用空气的相对湿度较大时，湿物料的平衡水份相应__较大__，自由水份相应__较小__。 12、干燥过程的传热推动力是_空气温度与物料表面温度之差_，传质推动力是__物料表面水汽分压与空气主体中水汽分压之差__。 13、物料的平衡含水量取决于__物料性质__和__空气的状态_，而结合水分含量仅与_物料性质_有关。 14、对于流化床干燥器，可使用多层床，或卧式多室流化床，为的是___改善物料的停留时间分布___、___减少物料返混__。 15、气流干燥管中干燥速率最大的部分在___加料口以上的加速段__。 二．. 何谓干燥速率？干燥过程分为哪几个阶段？各受什么控制？ 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。 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 实验五，填料塔 1.风机为什么要用旁通阀调节流量？ 答：因为如果不用旁通阀，在启动风机后，风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。 2. 根据实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制？ 答：实验数据表明，相平衡常数m很小，液相阻力m/kx也很小，导致总阻力1/k y 基本上为气相阻力1/k y 所决定，或说为1/k y 所控制，称为气膜控制。 3. 在填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？ 答：塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出，稳定塔内操作压力，保持液面高度。 填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封装置。 液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄。 U形管型液封装置是利用U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。 4. 要提高氨水浓度（不改变进气浓度）有什么方法？又会带来什么问题？ 答：要提高氨水浓度，可以提高流量L，降低温度T a 吸收液浓度提高，气-液平衡关系不服从亨利定律，只能用公式 进行计算。 5. 溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响？Y2如何变化（从推动力和阻力两方面分析其原因）？ 答：气体量增大，操作线AB的斜率LS/GB随之减小，传质推动力亦随之减小，出口气体组成上升，吸收率减小。 实验六精馏塔 （a）在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 答:馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 （b）在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？ 答:4种:液泛,液沫夹带,漏液 网上答案:5种 a、沸点气相Δ=0 b、沸点液相Δ=1 c、气-液相 0<Δ<1 d、冷液Δ>1 e、过热蒸汽Δ<0 （c）如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？答：1）看显示的温度是否正常 2）塔顶温度上升至设定的80摄氏度后，在一个较小的范围内波动，即处于稳定状态(d) 是否精馏塔越高，产量越大？ 答:否 （e）精馏塔加高能否得到无水酒精？ 答:`不能, （f）结合本实验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些？ 答:主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等 第二种答案:1.进料组份是否稳定2、塔釜加热器热源是否稳定键； 3、塔压控制是否稳定 （g）操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？ 答:加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率. 加大回流比能提高塔顶馏出液组成xD，但能耗也随之增加。 （h）精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的方法是什么？降低采出率，即减小采出量 答:降低采出率,即减少采出率. 降低回流比 (1)什么是全回流？特点？ 在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。显然全回流操作对实际生产是无意义的。但是全回流便于控制，因此在精馏塔的开工调试阶段及实验精馏塔中，常采用全回流操作。 (3)在精馏实验中如何判断塔的操作已达到稳定？ 当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。就可以测样液的折射率了。 (4)什么叫灵敏板？受哪些因素影响？ 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。 在一定总压下，塔顶温度是馏出液组成的直接反映。但在高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当高的一个塔段中温度变化极小，典型的温度分布曲线如图所示。这样，当塔顶温度有了可觉察的变化，馏出液组成的波动早已超出允许的范围。以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压 3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ CHAPTER1流体流动 一、概念题 1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）； 3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变） 答：1）小于，根据静力学方程可知。 2）等于 · 3）变大，变大，不变 2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h _____m ，=3h m 。 答案：m h 3.12=，m h 5.13= g u h g u h 222 2 2211+ =+ 122d d =， 2)2 1 ()( 12122112u u d d u u === 421 22u u =∴，m g u g u 2.024122122== m h 3.12=∴ 、 m g u h h 5.122 2 23=+= 3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。 21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D < 答：C 据伯努利方程 2 212 2 2 p u gz p u gz B B A A ++ =++ ρρρρ ) (2 )(2221A B A B u u z z g p p -+ -+=ρ ρ , ) (2 5.02 221A B u u g p p -+ -=ρ ρ ,A B u u <,g p p ρ5.021-<∴ 4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。 化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流 5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？ 答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答： 化工原理作业答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 Pa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地 区 操 作 时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 ()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ （2）B 点的压力 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。 解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得 19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管， 总长 为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率 为，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ （1） 式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 设备内的绝对压强P 绝 = 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P 表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 6.9 m ，油面上方为常压。在 罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距 罐底 800 mm ，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉 材料的工作应力取为39.23×106 Pa k 问至少需要几个 螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P 油 ≤ σ螺 解：P 螺 = ρgh ×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762=150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n ,P 油 ≤ σ螺 得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R 1 = 400 mm ， R 2 = 50 mm ，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3 = 50 mm 。试求A ﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差 计，a –a ′为等压面，对于左边的压差计，b –b ′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本 方程求解。 解：设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示 a –a ′处 P A + ρg gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 ⑴ 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？ 答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时， 填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。 ⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关？ 答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 ⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么？ 答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面 流下，形成相际接触界面并进行传质。 ⑷ 填料的作用是什么？ 答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 ⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？ 答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率A N 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成2y 减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力m y ?的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力a k m a K y y = 1将随之减小，结果使吸收效果变好，2y 降低，而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力a k m a K y y = 1不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 ⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？ 答：水吸收氨气是气膜控制。 ⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？ 答：液封的目的是保证塔内的操作压强。 ⑻ 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？ 答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。 ⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？ 答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 ⑽ 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？ 答：流量计的刻度是以20℃，1atm 的空气为标准来标定。只要介质不是20℃， 化工原理第一章习题及答案 第一章流体流动 问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3．分子间的引力和分子的热运动。 通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。 问题4. 静压强有什么特性? 答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面 上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。 问题 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？ 题5附图题6附图 答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下 大。 2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ； 外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。 因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。 问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间 用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由) 答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。R 1不变，因为该 U 形管两边同时降低，势能差不变。 问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。 问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。 问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些? 第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？ 一、填空题 1、对流干燥操作的必要条件是（湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压）；干燥过程是（热量传递和质量传递）相结合的过程。 2、在实际的干燥操作中，常用（干湿球温度计）来测量空气的温度。 3、恒定得干燥条件是指（温度）、（湿度）、（流速）均不变的干燥过程。 4、在一定得温度和总压强下，以湿空气作干燥介质，当所用湿空气的相对湿度 较大时，则湿物料得平衡水分相应（增大），自由水分相应（减少）。 5、恒速干燥阶段又称（表面汽化）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式）；降速干燥阶段又称（内部迁移）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（物料结构、尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度等）。 6、在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于（热空气的湿球温度）。 7、可用来判断湿空气的干燥能力的大小的性质是相对湿度。 8、湿空气在预热过程中，湿度 不变 温度 增加 。 9、干燥进行的必要条件是 干燥介质是不饱和的热空气 。 10、干燥过程所消耗的热量用于 加热空气 ， 加热湿物料 、 气化水分 、 补偿热损失 。 二、选择题 1、已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数（C ）。 A ．p H , B.d t H , C.t H , D.as t I , 2、在恒定条件下将含水量为（干基,下同）的湿物料进行干燥。当干燥至含水量为时干燥速率下降，再继续干燥至恒重，测得此时含水量为，则物料的临界含水量为（A ），平衡水分为（C ）。 3、已知物料的临界含水量为（干基,下同），先将该物料从初始含水量干燥降至，则干燥终了时物料表面温度θ为（A ）。 A. w t ?θ B. w t =θ C. d t =θ D. t =θ 4、利用空气作干燥介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采取的最有效措施是（ B ）。 A.提高干燥介质的温度 B.增大干燥面积、减薄物料厚度 化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003 上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??= 得 1624 4 212 212 212212121 2==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ? ??? ? ??=??=ελ 得 322 55 2121421 2211221 2==??? ? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩 短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ 得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动 得 ?? ? ??=d f ελ 1 .高位槽内的水面高于地面8m ，水从φ108×4mm 的管道中流出，管路 出口高于地面2m 。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按Σｈf = u 2 计算，其中u 为水在管道的流速。试计算： ⑴ A —A ' 截面处水的流速； ⑵ 水的流量，以m 3 /h 计。 解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的 1—1, ，2—2, 处列柏努力方程 Z 1ｇ + 0 + Ｐ1/ρ= Z 2ｇ+ ｕ2／2 + Ｐ2/ρ + Σｈ （Z 1 - Z 2）g = u 2 /2 + 代入数据 (8-2)× = 7u 2 , u = s 换算成体积流量 V S = uA= ×π/4 × × 3600 = 82 m 3 /h 10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为×103a,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按Σｈ f,1 =2u2，入或排出管的流速ｍ/s 。排水管与喷头连接处的压强为×103a （表压）。试 求泵的有效功率。解：总能量损失Σhf=Σhf+，1Σhf ，2 u 1=u 2=u=2u 2 +10u212u2 在截面与真空表处取截面作方程： z 0g+u 02 /2+P 0/ρ=z 1g+u 2 /2+P 1/ρ+Σhf ，1 （ P 0-P 1）/ρ= z 1g+u 2 /2 +Σhf ，1 ∴u=2m/s ∴ w s =uA ρ=s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z 1g+u 2 /2+P 1/ρ+W e =z 2g+u 2 /2+P 2/ρ+Σhf ，2 ∴W e = z 2g+u 2 /2+P 2/ρ+Σhf ，2—（ z 1g+u 2/2+P 1/ρ） =×+（+）/×10310×22=kg N e = W e w s =×= 12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密度为1100kg ／m3，循环量为36m 。3管路的直径相同，盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为／kg ，由B 流至A 的能量损失为49J ／kg ，试求：（1）若泵的效率为70%时，泵的抽功率为若干kw （2）若A 处的压强表读数为×103a 时，B 处的压强表读数为若干Pa 解：（1）由A 到B 截面处作柏努利方程 0+u A 22+P A /ρ1=Z B g+u B 2／2+P B ／ρ+ 管径相同得u A =u B ∴（P A -P B ）/ρ=Z B g+ 由B 到A 段，在截面处作柏努力方程Z B g+u B 2／2+P B /ρ+W e =0+u A 2P A /ρ+49 ∴W e =（P A -P B ）/ρ- Z B g+49=+49=kg ∴W S =V S ρ=36/3600×1100=11kg/s N e = W e ×W S =×11= 泵的抽功率N= N e /76%== （2）由第一个方程得（P A -P B ）/ρ=Z B g+得 P B =P A -ρ（Z B g+） =×1031100×(7×+ =×104 Pa 流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？ 答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机 （2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 答：离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 （3）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？ 答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受 外网特性曲线影响造成的 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？ 答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？ 答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。 答：答：壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。 《化工原理》复习材料 0绪论 0.1单元操作所说的“三传”是指__动量传递___、___热量传递__和___质量传递__。 0.2任何一种单位制都是由__基本单位__和__导出单位__构成的。 0.3重力单位制的基本单位是__长度__、__时间__和__力__。 0.4绝对单位制的基本单位是__长度__、__时间__和__质量__。 第一章 流体流动 一、填空题 1.1.流体静力学方程式仅适用于__连通着__的，__同一种连续__的，不可__压缩__静止流体。 1.2圆形直管内，流体体积流量一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的___16___倍；高度湍流时h f 是原值的___32___倍（忽略d ε变化的影响）。 1.3流量V q 增加一倍，孔板流量计的孔口速度为原来的____2__倍，转子流量计的阻力损失为原来的____1__倍，孔板流量计的阻力损失为原来的__4__倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的____2__倍。 1.4流体在圆形管道中做层流流动，如果只将流速提高一倍，则阻力损失为原来的___2___倍，如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的_0.25__倍。 1.5处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是__静止的___、_连通着的__、__同一种连续的液体__。流体流动时，要测取管截面上的流速分布，应选用___皮托管______流量计测量。 1.6如果流体为理想流体且无外加功的情况下，单位质量流体的机械能衡算式为 __常数=++ρp u gz 22_；单位重量流体的机械能衡算式为_常数=++g p g u z ρ22_；单位体积流体的机械能衡算式为___常数=++p u gz 22 ρρ_。 Pa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ， R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃 管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 ()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ （2）B 点的压力 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。 解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得 19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率为，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为 mm 。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ （1） 式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 =×17+24312.+1073109.253?+f h ∑=+f h ∑ 实验1单项流动阻力测定 （1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？ 答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 （2）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？ 答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。 （3）流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？ 答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程： Z l P l ? :?g =Z2 P2；g,当P l = P2 时，Z I = Z2 （4 ）怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 （5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 （6）你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换 成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测 大流量下的压强差。 （7 ）读转子流量计时应注意什么？为什么？ 答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误^^。 （8）两个转子能同时开启吗？为什么？ 答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 （9 ）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。 （10）使用直流数字电压表时应注意些什么？ 答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。 （11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0,磨擦阻力F=0,没有能量消耗，当然不存在压强差。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u；/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T Z1=Z2 （水平管）P1 = P2 （12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？ 答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵 流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损 坏。 （13）本实验用水为工作介质做出的入一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？ 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=() kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 ()（表） Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ （2）B 点的压力 () （表） Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.14 4 1 汞A B ?=??+?=+=gR p p ρ 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压 力为1.0133?105 Pa 。流体密度为800 kg/m 3 。精馏塔进口处的塔 内压力为1.21?105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管 道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3 /h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。 解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得 22 1122 1e 2f 22 p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ ()s m 966.1m 004.02068.04 14.33600204πkg J 700m 0.8Pa 1021.1Pa 100133.12 22f 1125251=?-?=== =≈=-?=?=∑ d V A V u h u Z Z p p ；； ；；(完整版)化工原理复习题及习题答案
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