2010级《化工原理》试题

2010级《化工原理》试题答案

一、填空题（20分）

1．化工原理》课程的研究对象是__单元操作_。它们都是___物理____操作。

2．某设备的真空度为20KPa，当地大气压为100KPa，该设备绝压为__80___KPa。

3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是抛物线形曲线。其管中心处最大流速为平均流速的___2__倍，摩擦系数λ与Re的关系为___64/Re__。

4．为防止___汽蚀_现象发生，必须限制泵的安装高度。当地大气压越高，泵的允许安装高度越__高__。

5．过滤方程中qe、θe均为__虚拟___量，它们是因为____过滤介质阻力_____而引起的。

6．含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s,则降尘室的最大生产能力为___0.36__m3/s。

7．对流传热阻力主要集中在___滞流层___，所以__增大流速___可加强传热。

8．传热的三种基本方式为__热传导__、对流和__热辐射____。

9．列管换热器主要由_壳体____、封头___管束___和管板等四大部件构成。

10．在蒸发过程中产生的蒸汽称为二次蒸汽，按二次蒸汽的利用情况可将蒸发分为___单效蒸发___ 和__多效蒸发____。

11．在单效蒸发中，每小时将2000kg的某种水溶液从10%连续浓缩到30%，水分的蒸发量为___1333.3___kg/h。

12．单向扩散和双向扩散分别是针对___吸收___模型和___精馏_____模型的，两者相比，前者有__整体流动___，所以扩散通量更__大__一些。

13．吸收是利用混合气体中各组分___溶解度___的差异进行分离的。升高温度亨利系数E___增大_。

14．某吸收系统气膜吸收系数k G=2.74×10-7kmol/(m2·s·KPa)，液膜吸收系数k l=6.94×10-5m/s，溶解度系数H=1.5 kmol/(m3·KPa)，则气相吸收总系数K G=_2.73×10-7_，该过程属___气膜___控制，被吸收气体为__易溶__气体。

15．蒸馏是利用各组分__沸点__的不同来分离均相液体混合物的。两个组分的相对挥发度α越大，越___易_分离。

16．在精馏塔设计中，若F、x F、x D、x W及R一定，进料由原来的饱和液体改为饱和蒸气，则所需理论板数N T__增加__，精馏段上升蒸气量V___增加___。

17．主要的汽液传质设备有___板式塔___和______填料塔____两类。

18．液泛是填料塔常见的不正常操作现象。此现象一般开始发生于填料层__顶__部，发生此现象时的气速称为___液泛气速__。

二、选择填空题（10分）

1．通常流体粘度随温度t的变化规律为（ C ）。

A t升高、μ减小

B t升高、μ增大

C 对液体t升高、μ减小，对气体则相反

D 对液体t升高、μ减小，对气体则相反

2．在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B间连接一U型压差计当流体流过该管段时，压差计读数R值反应（A）。

A A、B两截面间的压强差

B A、B两截面间的流动阻力

C A、B两截面间的动压头变化

D 突然扩大和缩小的局部阻力

3．离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀能力（ B ）。

A越强 B 越弱

C 无关

D 不确定

4．在重力场中，与颗粒的自由沉降速度无关的因素为（D）。

A粒子几何形状 B 粒子几何尺寸

C 粒子及流体密度

D 流体的流速

5．在蒸气――空气通过金属间壁的换热过程中，间壁的温度更接近（ D ）的温度。

A．空气 B. 蒸气与空气的平均温度

C. 不确定

D. 蒸气

6．蒸发过程中与温度差损失无关的因素是（C）。

A．蒸发器中液柱静压头的影响 B. 溶液的沸点升高

C. 操作压力

D. 流体流过加热管产生的摩擦阻力

7．两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系（C）。

A. 完全

B. 容易

C. 困难

D. 不完全

8．在精馏塔的图解计算中，若进料热状况q变化，将使（D）。

A．平衡线发生变化 B. 平衡线和q线变化

C. 平衡线和操作线变化

D. 操作线与q线变化

9．吸收过程中，若减少吸收剂用量，将使操作线的斜率（A）。

A．变小 B. 不变

C. 变大

D. 不能确定

10．下列几种塔相比较，单板压降最大的是（ C ）。

A．筛板塔 B. 浮阀塔

C. 泡罩塔

D. 舌片板塔

三、计算题（共70分）

1.（15分）欲将密度为1100kg/m3，粘度为0.65cp的溶液以20m3/h的流量，从敞口储槽送入一真空蒸发器中。蒸发器的操作压力为26.67Kpa（真空度），蒸发器进料口比储槽液面高15m，输送管路为Φ68×4mm的钢管，直管长20m，摩擦因数λ=0.026。管路上装有一个闸阀（半开，ξ=4.5），四个标准弯头（ξ=0.75）。设储槽液面维持恒定，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率为多少KW？

解：（1）选液面与蒸发器进口外侧为1-1，2-2截面，且以1-1为基准面： u=v s /A=1.966m/s 在1-1，2-2列柏努利方程：

gz 1+u 1/2+p 1/ρ+w e = gz 2+u 1/2+p 1/ρ+w f 其中z 1=0 z 1=15 u 1=u 2=0 p 1=0 p 2=-26670p a 所以We=gz2-

266701100

+Wf

Wf=(λρ/d+Σρ) 2

2

u =(0.026

200.06

+4.5+4×0.75+1.5)

2

1.9662

=34.14J/kg

We=15J/kg Ms=ρVs=6.11kg/s N=

1599 1.5W e M s

w kw η

⨯==

2.（10分）储槽内盛有某种密度为960Kg/m 3的液体，其性质接近水，在储存条件下它的饱和蒸汽压为80KPa 。现拟用泵将此液体以15m 3/h 的流量送往表压强为177KPa 的设备内。储槽液面恒定，设备的入口比储槽液面高5m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m 和4m 。试从下列三台泵中选择一台合适的泵。

解：

以1-1为基准面, 在1-1，2-2列柏努利方程:

2

2p

u

H e z hf g

g

ρ∆∆=∆+

++

其中ΔZ=5

2

02u

g

∆= Wf=5

17700096090807

p

g

ρ∆=

⨯

He=28.80m

2B31型泵 Q=20m 3/h>15m3/h H=30.8m 3>28.8m 所以选2B31型泵

3．（5分）板框过滤机进行恒压过滤，已知过滤常数K=4.42Χ10-3m 3/s ，介质阻力忽略不计，过滤面积为10m 2。试求（1）若每平方米过滤面积上得到1.5 m 3滤液，求所需过滤时间； （2）过滤完以3