1、化工单元操作技术知识点、习题解答一、填空题1. 粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。解答：该题目主要考核流体粘度的物理意义。液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。2在完全湍流区，摩擦系数 与 Re 无关，与 /d 有关。在完全湍流区则 与雷诺系数的关系线趋近于水平线。解答：该题目主要考核对莫狄图的理解。其中在此图中完全湍流区的特点为：摩擦系数 与 Re 无关，与 /d 有关，且 与雷诺系数的关系线趋近于水平线。3在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温
2、时，两流体的流动方向有并流、逆流、错流、和折流四种。解答：该题目主要考核间壁式换热器中两流体流动的四种方式：并流、逆流、错流、和折流。4某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是传热壁面上形成污垢，产生附加热阻，使 K 值下降。解答：该题目主要考核影响热量传递的因素，主要为污垢热阻的增大使得 K 值下降。5离心泵启动前应关闭出口阀；旋涡泵启动前应打开出口阀。解答：该题目主要考核离心泵及旋涡泵的正确开启方法。6离心泵通常采用出口阀门调节流量；往复泵采用旁路调节流量。解答：该题目主要考核离心泵和往复泵常用的流量调节方法。7降尘室
3、内，颗粒可被分离的必要条件是气体在室内的停留时间 应颗粒的沉降时间 。t解答：该题目主要考核降尘室中颗粒可被分离的必要条件。8过滤操作有恒压过滤和恒速过滤两种典型方式。解答：该题目主要考核过滤操作的两种方式：恒压过滤和恒速过滤。9精馏塔的作用是提供气液接触进行传热和传质的场所。解答：该题目主要考核精馏塔的作用：提供气液接触进行传热和传质的场所。10空气进入干燥器之前一般都要进行了预热，其目的是提高空气干球温度，而降低空气的相对湿度。解答：该题目主要考核空气进入干燥器之前一般都要进行了预热目的：提高空气干球温度，而降低空气的相对湿度。二、选择题1单位体积的流体所具有的质量称为（ B ） 。A比容
4、 B密度C压强 D相对密度解答：该题主要考核密度的基本概念，即为单位体积的流体所具有的质量。2密度为 1000kg/m3 的流体，在 1084 的管内流动，流速为 2m/s，流体的粘度为1cp，其 Re 为（ D ） 。A10 5 B210 7C210 6 D210 5解答：该题主要考核流体流动中雷诺准数的计算方法，即。530.12Re10du3某设备进、出口测压仪表中的读数分别为 p1（表压）=1200mmHg 和 p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为 750 mmHg，则两处的绝对压强差为（ D ） 。A500 B1250C1150 D1900解答：该题目主要考核真空度及表压的计算
5、方法。表压=绝对压力-大气压，真空度=大气压-绝对压力，根据上两式所示可知，表压+ 真空度=两处的绝对压强差=1900 mmHg。4离心泵的工作点是指（ D ） 。A与泵最高效率时对应的点 B由泵的特性曲线所决定的点C由管路特性曲线所决定的点 D泵的特性曲线与管路特性曲线的交点解答：该题目主要考核对于离心泵工作点的理解。在一定的管路系统中（指进出口压力、输液高度、管路及管件的尺寸及件数、阀门的开启度等一定） ，当泵的转速一定时，它只有一个稳定的工作点。该点由泵的 Q-H 曲线与该管路的 Q-He 曲线的交点决定。5离心泵的扬程随着流量的增加而（ B ） 。A增加 B减小C不变 D无规律性解答：
6、该题目主要考核离心泵特性曲线。离心泵的特性曲线是将由实验测定的Q、H、N、 等数据标绘而成的一组曲线。其中扬程 H-流量 Q 曲线为扬程随流量的增大而减小。6下列用来分离气固非均相物系的是（ C ） 。 A板框压滤机 B转筒真空过滤机C袋滤器 D三足式离心机解答：该题目主要考核单元操作分离设备所处理的分离物系。板框式压滤机分离液-固物系，转筒真空过滤机为液-固物系，袋滤器分离气 -固物系，三足式离心机分离固 -液物系。7下列哪一种不属于列管式换热器（ C ） 。 AU 型管式 B浮头式C螺旋板式 D固定管板式解答：该题目主要考核换热器的类型，其中列管式换热器包括固定管板式、浮头式和 U 型管式
7、，然而螺旋板式换热器为板面式换热器的一种。8双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为 1 和 2，其对应的温度差为 t1 和 t2，若 t1t2，则 1 和 2 的关系为（ A ） 。A1 2C1=2 D无法确定解答：该题目主要考核傅里叶定律的应用。其中单层平壁定态热传导的计算公式：，其中每层的热通量相等 q1=q2，且壁厚 b1=b2，t1t2，则 1 2。tqb9下述分离过程中不属于传质分离过程的是（ D ） 。A萃取分离 B吸收分离C精馏分离 D离心分离解答：该题目主要考核哪些单元操作过程涉及到质量传递。其中萃取、吸收和精馏分离中都涉及到质量传递，然而离心分离是借助于离心力
8、，使比重不同的物质进行分离的方法。10某精馏塔的馏出液量是 50kmol/h，回流比是 2，则精馏段的回流量是（ A ） 。A100 kmol/h B50 kmol/hC25 kmol/h D125 kmol/h解答：该题目主要考核精馏过程中回流比的概念。回流比 ，根据题目可知LRR=2，D=50 kmol/h，则 L=100 kmol/h。11某精馏塔的理论板数为 17 块（包括塔釜） ，全塔效率为 0.5，则实际塔板数为（ D ）块。A34 B31C33 D32解答：该题目主要考核精馏塔的全塔效率的计算。 ，根据题目中已知条件，10%TPNENT=16（排除塔釜） ，E=0.5，则 NP=
9、32。12选择吸收剂时不需要考虑的是（ D ） 。A对溶质的溶解度 B对溶质的选择性C操作条件下的挥发度 D操作温度下的密度解答：该题目主要考核选择合适吸收剂的相关要求，其中吸收剂的密度对于吸收过程影响不大。13在进行吸收操作时，吸收操作线总是位于平衡线的（ A ）A上方 B下方C重合 D不一定解答：该题目主要考核吸收过程的操作线方程。根据吸收过程的操作线曲线可知，吸收操作线是位于平衡线的上方。14下列叙述正确的是（ D ） 。 A空气的相对湿度越大，吸湿能力越强 B湿空气的比体积为 1kg 湿空气的体积C湿球温度与绝热饱和温度必相等 D对流干燥中，空气是最常用的干燥介质解答：该题目主要考核干
10、燥过程相关基础知识。空气的吸湿能力在一定温度时 1 千克空气的湿含量与在此温度时的饱和状态空气的湿含量之差，为该空气的吸湿能力。而相对湿度，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。在湿空气中，1kg 绝干空气的体积和相应 Hkg 水汽的体积之和称为湿空气的比体积或湿容积。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段，其涵义是，某一状态下的空气，同湿球温度表的湿润温包接触，发生绝热热湿交换，使其达到饱和状态时的温度。该温度是用温包上裹着湿纱布的温度表，在流速大于 2.5m/s 且不受直接辐射的空气中，所测得的纱布表面温度，以此作为空气接近饱和程度的一种度量。周围空气的饱和差愈大，湿球温度表上发生的蒸发愈强，
11、而其湿度也就愈低。15影响干燥速率的主要因素除了湿物料、干燥设备外，还有一个重要因素是（ C ） 。A绝干物料 B平衡水分C干燥介质 D湿球温度解答：该题目主要考核影响干燥速率的主要因素有哪些。主要有湿物料、干燥设备和干燥介质。三、判断题1. 设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强愈小。 （ ）解答：该题目主要考核真空度的概念。真空度=大气压- 绝对压力。2过滤速率与滤液粘度和滤渣厚度成反比。 （ ）解答：该题目主要考核影响过滤速率的影响因素。其中过滤介质性质中的粘度越大则过滤速率越小，然而滤饼性质中的滤饼厚度越厚则过滤阻力越大，即过滤速率越小。3离心泵送液体的粘度越大，则流量越大。 （
12、）解答：该题目主要考核离心泵性能参数的影响因素。若流体粘度大于常温下的清水的粘度，则泵的流量、压头、效率都会下降，但轴功率上升。4降尘室的长与降尘室的生产能力无关。 （ ）解答：该题目主要考核影响降尘室生产能力的因素。理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积 b.l 及颗粒的沉降速度 ut有关，而与降尘室的高度 H 无关。5工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是增加传热面积，提高传热效果。 （ ）解答：该题目主要考核影响传热效果因素。当采用翅片管代替圆管时，管内流体流动的形态发生改变，有利于湍流，增大 K 值。6在化工生产中应用最广泛的蒸馏方式为简单蒸馏。 （ ）解答：该题目主要考核不同蒸馏方
13、式的特点。简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中，在一定压强下加热至沸，使液体不断汽化。适合于混合物的粗分离，特别适合于沸点相差较大而分离要求不高的场合。而精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。四、计算题1如附图所示，用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部，水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输水管为 763mm 钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15104Pa（表压） ，送水量为 34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。水的密度取 1000kg/m3。求：（
14、1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kw）1解：（1）求 u：u2=Ws/A2=Vs(d 24)=(34.5/3600)/4(0.070)2=2.49m/s （2）求 Ne。取水池液面为 1-1截面，且定为基准水平面，取排水管出口与喷头连接处为 2-2截面，如图所示。 在两截面间列出柏努利方程：z1g+u12/2+P1/+We= z2g+u22/2+P2/+hf1-2 各量确定如下：z 1=0，z 2=26m，u 10，u 2=u=2.49m/s，P 1 表 =0，P 2 表 =6.15104Pa，hf 1-2=160J/kg 将已知量代入伯努利方程，可求出 WeWe= z2g+u22/2+
15、P2/+hf1-2=269.81+(2.49)2/2+6.15104/1000+160=479.66 J/kg 求 Ne。Ws=Vs=(34.5/3600)1000=9.853kg/s 而 Ne=WeWs=479.69.583=4596.74.597kw 2在板式精馏塔内分离某二元理想溶液。原料液流量为 100kmol/h，饱和蒸气进料，进料组成为 0.5（易挥发组分的摩尔分率） 。塔顶馏出液量和塔釜液量相同。塔顶为全凝器。塔釜用间接蒸汽加热。精馏段操作线方程为：y=0.8x+0.18试求：（1）塔顶和塔底产品的组成；（2）提馏段操作线方程式；解：（1）物料衡算： WDF wDFWxx 即：
16、20 kmol50 h/lo50先求 x: 根据精馏段方程： 18y4R 即：8.1xD9.0518RxDW509.50 1wx（2）用饱和蒸汽进料：hkmolRDL/2054hkmolFqV /15014011 提馏段操作方程：Wxyw0315012x2采用常压的干燥装置干燥某种湿物料，已知操作条件如下：空气的状况：进预热器前 t0=20，H 0=0.01kg 水/kg 绝干气；进干燥器前 t1=120；出干燥器时 t2=70，H 2=0.05 kg 水/kg 绝干气；物料的状况：进干燥器前 1=30，w 1=20%（湿基） ；出干燥器时 2=50，w 2=5%（湿基） ；绝干物料比热：C
17、s=1.5kJ/kg。干燥器的生产能力为 53.5kg/h（按干燥产品计） 。求：绝干空气流量 L（kg 绝干气/h）3解： 10.25wX20.561Xw2(1)53.(10.)5.82/Gwkgh2012WLHX则： 120()5.8(0.526).8/h1kg绝 干 气4在内管为 18010mm 的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液态烃从 100冷却到 60，其平均比热 Cp=2.38kJ/(kg) ，环隙走冷却水,其进出口温度分别为 40和 50，平均比热 Cp=4.174kJ/(kg)。基于传热外表面积的总传热系数 K=2000W/(m2)，且保持不变。设热损失可以忽略
18、。试求：（1）冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。解：（1）冷却水用量：W 1Cp1(T1-T2)= W2Cp2(t2-t1) 代入数据得：35002.38(100-60)=W24.174(50-40)W 2=7982kg/h（8 分）（2） tm 逆=(50-20)/Ln(50/20)=32.74 tm 并=(60-10)/Ln(60/10)=27.91 Q=KAtmQ=W1Cp1(T1-T2)=3500 2.38 (100-60)=3.332 10 kJ/h 5A 逆=3.332108/(200032.743600)=1.41m 23.140.18L=1.41L 逆=2.5 m A 并=3.332108/(200027.913600)=1.66m 23.140.18L=1.66L 并=2.94m
