1、第 1 页 共 11 页化工原理（上）试卷一 一. 填空题1. 在流动系统中，若截面上液体压强、密度、流速等仅随空间位置改变，不随时间改变，称为稳定流动。2. 离心泵启动步骤为关闭出口阀灌液；常用出口阀或泵的转速调节流量；往复泵常用旁路或改变曲柄转速和活塞行程调节流量。3. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量变小，扬程增加。4. 牛顿冷却定律的表达式为 Q=hSt ，给热系数（或对流传热系数）h 的单位是 Wm-2K-1。5. 工业上常用过滤方式有深层过滤和滤饼过滤；悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是减小可压缩滤饼的流动阻力，提高饼的刚度。二. 简答题 1. 何谓离心泵
2、的“汽蚀” 现象，对泵的操作有何危害? 应如何防止 ?答：“ 汽蚀 ”：由于泵的安装高度过高，使泵内入口处的压强等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，气泡到泵的高压区破裂，周围液体以较高速度冲击叶轮的现象，称为“汽蚀” 现象。 “汽蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“汽蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许安装高度。2. 为什么安装离心泵时要控制其安装高度？答：防止汽蚀；保证离心泵吸液。3. 在热传导中，管外绝热层材料包的越厚，热损失就越少，对否? 为什么?答：这个结论是不正确的，这是保温层的热传导和保温层外表面的自然对流传热过程
3、，保温层厚度增大时，导热热阻增大，但自然对流传热热阻下降，总热阻随保温层厚度的变化存在一个最小值（临界半径 rc） ，r c=/， 当保温层半径小于临界半径时，越厚总热阻越小，保温效果就越差。化工原理（上）试卷二一. 填空题1. 边界层的定义是流速降至未受边壁影响流速的 99以内的区域。边界层按其中的流型可 分为层流边界层和湍流边界层。3.离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q = 0.05m3/s 时，H = 20m ；管路特性为 Qe= 0.05m3/s 时，H e = 18m ，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值为 2m。4. 两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程，已
4、知两层温度差 t1t2，则通过两层传热量相等。5. 对于通风机，习惯上将压头表示成单位体积气体所获得的能量，其国际制单位为 N/m2，所以风机的压头称为风压。6. 在滤饼过滤中真正有效的过滤介质是不断增厚的滤饼，深层过滤中固体颗粒沉积于较厚的过滤介质内部。7. 板框过滤机过滤面积为 0.3m2，在表压 150 kPa 恒压下过滤某种悬浮液。5h 后得滤液100m3，过滤介质阻力可忽略。如过滤面积加倍其它情况不变可得滤液 200 m3；若过滤 5h 后再用 8m3 与滤液性质相近的水洗涤滤饼，需洗涤时间 3.2h（ w =8aw） ；当表压加倍，滤饼压第 2 页 共 11 页缩指数为 0.4 时
5、，5h 后得滤液 123m3。(V 2=KA2=2kP 1-sA2)9. 用常压水蒸气冷凝来加热空气，空气平均温度为 20，则壁温约为 100。二. 问答题1. 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？为什么？答：当 pa /+gZp2/ 时，水向低位槽流动，此时高位槽势能高于密闭容器势能， ，流体流动。2. 传热过程中冷热流体有几种接触方式？分别举一实习见过的或你熟悉的换热设备。答：传热过程中冷热流体有三种接触方式：直接接触式，如饱和热水塔；间壁式，如煤气发生炉外的夹套式换热器，列管换热器，水冷器等；蓄热式换热，如蓄热室、实习所见的改造前的燃
6、烧室等。化工原理（上）试卷三一. 填空题1. 流体在等径管中作稳定流动，流体流动时产生阻力的根本原因是流体具有粘性，流体的流速沿管长 不变。2. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。如果流体的流量不变,而圆形直管的内径减少二分之一,且管径减少前后流体均保持层流, 则因直管阻力引起的压降损失为原来的 16倍。若管径减少前后流体均在阻力平方区流动,则因直管阻力引起的压降损失为原来的 32 倍。P f=32lu/d2(层流) P f=lu 2/2d(层流或湍流)3. 水由敞口恒液位的高位槽通过一
7、管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水的流量将减小，摩擦系数增加，管道总阻力损失不变。4. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头减小，流量减小，效率减小，轴功率增加。5. 某有机溶液在长为 L、直径为 10810mm 的钢管中强制湍流，其 h=310W/(m2K)，若体积流量不变，改用 15210mm 的钢管代替原钢管，流动仍为湍流(两种情况下 L / d 均大于 60)，此时h=149.4W/(m2K)。h=/d iNu ，N u =0.023Re0.8Prn，R e=diu/ ，P r=Cp/，加热时 n=0.4，冷却时 n=0.36. 多层平壁热传导中，通过各层的传热速
8、率相等。厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b1b2b3，导热系数 1 R2 R3 ；各层导热速率 Q1= Q2= Q3。9. 为了提高降尘室的生产能力，可采取将降尘室做成多层措施。10. 一降尘室长 8m，中间装有 14 块隔板，板间距为 0.1m。最小颗粒沉降速度为 0.02 m/s，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过 1.6m/s。二. 选择题1. 图中所表示 R 值的大小反映_。第 3 页 共 11 页A. A、B 两截面间压差值 B. AB 截面间流动阻力损失C. A、B 两截面间动压头变化 D. 突然扩大或突然缩小流动损失三. 问答题1.
9、为什么工业上气体的除尘（在沉降室中进行，Re t、=、1；饱和液体进料，q=1，气液混合物进料，0q1；饱和蒸汽进料，q =0；过热蒸汽进料， q0。4. 设在 0.1MPa，20下稀氨水的相平衡方程为 y*=0.94x，今使含氨 0.1 摩尔分率的混合气体和 x=0.05 氨水接触，试判别吸收过程的方向。答：与 y=0.1 混合气体平衡的液相中 x*=0.1/0.94=0.106 x=0.05；或与 x=0.05 平衡的气相中y*=0.940.05=0.047 0.1=y；所以吸收未达平衡，继续溶解。化工原理（下）试卷二一填空题1精馏分离依据是组分间挥发度 的差异。要使混合物中的组分得到完全
10、分离，必须进行多次部分气化部分冷凝。2筛板上的气液接触状态有鼓泡、泡沫、喷射，工业上常用的是 泡沫或喷射状态。3板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是保证塔板上有一定高度的液层，以便气液两相充分接触传质。4难溶气体属液膜控制，主要传质阻力集中于 液膜侧。5享利系数 E，对易溶气体来说 E 值很小，难溶气体 E 值很大。6填料塔是连续接触式气液传质设备，塔内液体为分散相， 气体为连续相。7恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为临界点，其对应的物料含水量称为 临界含水量。10常压下，空气中水汽分压为 20mmHg 时，其湿度 H=0.0168kg 水/kg 干空气。H=0.622Pv/(P- Pv)二简答
11、题 1精馏操作中回流的作用是什么？第 7 页 共 11 页答：回流是精馏区别简单蒸馏的根本所在，回流是构成气、液两相接触进行传热、传质的必要条件，没有气、液两相的接触也就没有物质的交换，那么也就不称其为精馏。2测定干燥速率曲线必须在恒定条件下进行，恒定条件是什么？答：恒定条件是指空气的温度、湿度、流速以及与物料接触的状况均不变。化工原理（下）册试卷三一 填空题1. 某二元物系的相对挥发度 =3,在具有理论塔板的精馏塔内作全回流精馏操作,已知 y1=0.4,则y2=x1=0.182(由塔顶往下数)；全回流操作通常用于精馏开工阶段或实验研究时。3. 在填料塔中用清水逆流吸收混合气中 CO2，当水泵
12、发生故障使水量减少时，气相总传质单元数 NOG 将变小。4. 对易溶气体吸收，欲提高其总传质系数，主要可采取的措施是加大气相侧湍动程度。5. 在填料吸收塔的计算中,表示设备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 。6. 在设计连续操作的精馏塔时，如保持 xF、D/F、x D、R 一定，进料热状态、空塔气速也一定，则增大进料量将使塔径变大，所需的理论板数不变。7. 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，该空气相对湿度降低，湿球温度升高，露点不变，焓增加。8. 恒定的干燥条件是指空气的湿度、温度、速
13、度、以及与物料接触的状况都不变。9. 湿球温度是大量空气与小量水在对流条件下充分接触水所达到的平衡温度。二 问答题1. 有一填料吸收塔，逆流操作，气体由塔底进入，吸收剂从塔顶淋下，该过程的平衡线与操作线如图 1，试将下列有关参数表示在图上。(1) 塔顶、塔底气液组成; (2) 作出最小液气比时的操作线; (3) 理论上塔底可获得的出塔液体最大浓度。2. 精馏塔在一定条件下操作时，若将加料口从原适宜位置向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？答：当加料板从适宜位置向上移动两层板时，精馏段理论板层数减少，其他条件不变时，分离能力下降， xD，易挥发组分收率降低，x W。3. 试
14、定性分析，当某精馏塔的实际回流比小于最小回流比时（即 R Rmin） ，而保持其它操作条件不变（F、x F、q、D） ，则该塔能否操作，将出现什么现象？第 8 页 共 11 页答：能够操作，但完不成设计任务。将会使塔顶易挥发组份浓度减少，塔釜易挥发组份浓度增大。4. 湿空气在进入干燥器前常需进行预热，这样做有什么好处？答：先预热，t 升高、H 不变、 降低，从而提高湿空气的吸收水分能力；另外，t 升高，加大传热温差，从而提高干燥速率。5. 用湿空气干燥某湿物料, 该物料中含水量为 50%(干基),已知其临界含水量为 120%(干基)。有人建议提高空气温度来加速干燥,你认为他的建议是否可取?为什
15、么? 答：由干燥 UX 图可知该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材料内部自由迁移的速率。而与外界湿空气风速、压力等因素关系不大,只有升高空气温度才能提高物本身温度从而加速内部水分向表面迁移的速率。所以说他的建议是可取的。化工原理（下）试卷四一. 填空题1. 已知SO 2水溶液在三种温度t 1、t 2、t 3下的亨利系数分别为 E1=0.0035atm, E2=0.011atm, E3=0.00652atm, 则t 1小于 t3。 （温度越高，越难溶解，E越大）2. 空气的干球温度为 t,湿球温度为 tw，露点为 td，当空气的相对湿度 =98%时，则 t、t W 、t d之间的关系
16、为 tt wt d。3. 用连续精馏方法分离双组分理想混合液，原料中含易挥发组分 0.40，馏出液中含易挥发组分 0.90（以上均为摩尔分率） ，溶液的平均相对挥发度为 2.5，最小回流比为 2，则料液的热状况参数 q=0.787。4. 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ky=2kmol/（m 2h） ， 气相总传质系数K y=1.5kmol/（m 2h） ，若平衡关系y =0.5x，则该处气液界面上气相浓度y i 应为0.01。5. 精馏分离=2.5 的二元理想混合液，已知回流比 R=3，塔顶 xD=0.96，测得第三层塔板（精馏段）的下降液
17、体浓度为 0.4，第二层板下降液体浓度为 0.45，则第三层塔板的气相单板效率 EMV为 44.1%。6. 由于吸收过程气相中的溶质分压总是高于液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的上方。 7. 物料中的水分根据能否采用一定状态的空气干燥除去可以分为平衡水分和自由水分，根据 水分与物料的结合方式可分为结合水分和非结合水分。8. 如图，已测得塔板上四股物料的组成为 0.62，0.70， 0.75，0.82 ，试找出 y6，x 6，y 7，x 7 的对应值，y 6 =0.82 x6=0.70 y7 =0.75 x7=0.62。第 9 页 共 11 页填空题 10 附图二. 问答
18、题1.什么是液泛现象？为什么填料塔一般不能在液泛下操作？答：当气速增加至泛点气速时，通过填料层的压降迅速上升，并有强烈波动，气速再增加，气体流经填料层的压降已增大到使液体受到阻塞而积聚在填料上，这时往往可以看到在填料层的顶部以及某些局部截面积较小的地方出现液体，而使气体分散在液体里鼓泡而出。有时因填料支承板上通道面积比填料层的自由截面积还小，这时鼓泡层就首先发生在塔的支承板上。液泛现象一经发生，若气速再增加，鼓泡层就迅速膨胀，进而发展到全塔，使液体不易顺畅流下，填料塔不能在液泛下操作。2.在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成 xD 和易挥发组分的收率 不变，试定性判断分别改变如下操作参数（其它
19、参数不变）时所需理论板层数将如何变化：(1)加大回流比 R， T ；(2)提高操作压强 P， ， T ；(3)提高加料温度 t，回流比 R 保持不变， T ；(4)增加生产能力 30（仍能正常操作） 。不变3.什么是气相总体积吸收系数？写出其物理意义及单位。答：气相总体积吸收系数是气相总传质系数 KY 与比表面积 a 的乘积，其单位均为kmol/（ m3s） 。物理意义是在推动力为一个单位的情况下，单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。4.什么是绝热干燥过程？答：若干燥过程中忽略设备热损失和物料进出干燥器温度的变化，且不向干燥器补充热量，则干燥器内空气放出的显热全部用于蒸发湿物料中的水分，最
20、后水分又将潜热带回空气中，此时 I1=I2，这种干燥过程称为理想干燥过程，又称绝热干燥过程或等焓干燥过程。化工原理（下）试卷五一. 填空题1. 若相平衡关系为直线，则对于低浓气体吸收，其最小液气比的计算关系式为 (L/G)min=y2-y1/xe-x1。第 10 页 共 11 页2. 在一逆流操作的填料吸收塔中分离气体混合物，操作条件下的平衡关系为 y=mx，气相进出塔摩尔分率分别为 yb、y a，液相进塔摩尔分率为 xa，则最小液气比下的吸收因数Amin=yb- ya / yb-mxa。3. 加大吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为气膜控制时，K ya 值如何变化？基本不变；当系 统为液膜控制
21、时，K ya 值又如何变化？变大。4. 某精馏塔塔顶上升蒸汽组成 y1，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成为 x0，则 y1 =x0。5. 已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为 y1=0.63（摩尔分率，下同） ，将其全部冷凝为泡点 液体，该液体在贮罐内静止分层，上层 xD=0.9 作为产品，下层 x0=0.5 于泡点下回流，则回流比 R=2.08。9. 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。10. 对于湿物料不允许快速干燥而干物料又能耐高温的情况，干燥流程宜采用气固两相逆流方式 操作。11. 在干燥器中常常使
22、用废气循环操作是为了控制进干燥器空气的湿度和使干燥推动力均匀。12. 已知某双组分混合液服从拉乌尔定律，在一定温度下，纯组分 A 的饱和蒸汽压为总压的 2倍， xA=0.3，则 yA=0.6。y A=(p*/p） xA13. 已知进料热状况参数 q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比是 1:1（过冷液体） 。14. 最小回流比是指为达到指定的分离要求，所需理论板数为无穷多时的回流比。二.问答题1. 求取最小液气比有何意义？适宜液气比如何选择？增大液气比对操作线有何影响？答：溶质气体 A 得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时
23、，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。适宜液气比常在最小液气比的 1.12.0 倍范围内。 增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收。2. 某精馏塔的操作线及平衡线如图所示，现若在操作时增大回流比 R（保持 F，x F，q ，D 不变） ，试定性画出新情况下的操作线。 3. 试说明为什么在干燥过程中，湿空气作为干燥介质时，一般都需经过预热才进入干燥器？简要说明对流干燥过程既是传热过程，又是传质过程。答：湿空气预热后，温度升高、相对湿度变小，其载热载湿的能力提高，即传热、第 11 页 共 11 页传质推动
24、力加大。热空气将显热传给湿物料是传热过程，湿物料中的湿分汽化扩散至气相主体是传质过程。4. 为什么临界含水量 xC 的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义? 答：干燥中，与临界点对应的物料含水量 xC 称为临界含水量。临界点是恒速与降速阶段之分界点。在恒速阶段与降速阶段内，物料干燥的机理和影响干燥速率的因素是各不相同的。物料在干燥过程中,一般均经历预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段,而其中恒速阶段和降速阶段是以物料的临界含水量来区分的。若临界含水量 xC 值愈大,便会较早地转入降速干燥阶段,使在相同的干燥任务下所需的干燥时间愈长。由于两个干燥阶段物料干燥的机理和影响干燥速率的因素不同
25、,因此确定 xC 值对于如何强化具体的干燥过程有重要的意义。另加：1. 对流传热的热阻主要集中在层流内层，用减薄层流内层的厚度强化对流传热的重要途径。2. 直管阻力的表示式为 (l/d)(u 2/2)，管中流出 出 =1 流入管中 入 =0.5。3. h=/d iNu ， Nu =0.023Re0.8Prn，两个准数 Re=diu/ ，P r=Cp/，加热时 n=0.4，冷却时 n=0.3。4. 用阻力系数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时，按细管内的流速来计算动能项。5. 用离心泵在两个敞开容器间输液，若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道的阀门后，管道的总阻力将不变。6. 吸收过程中的
26、传质速率等于分子散速率的条件是层流或静止。 7. 平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的易挥发组分在气、液两相间的浓度关系，操作线表示了易挥发组分在塔内的下一块板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关系。8. 理论干燥过程是指干燥过程为等焓过程。9. 当回流比减少到最小、两操作线的交到相平衡线时称为最小回流比。10. y-x 相平衡曲线上各点的温度是 不相等的。11. 亨利定律总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关系。表达式为：P e=Ex，y=mx12. 精馏塔的塔底温度总是高于塔顶温度，其原因塔顶轻组分的浓度高，相应的泡点低；塔底压力高于塔顶，塔底的泡点较高。
