化工原理题四及答案

一、选择填空（15分,每小题1分，每小题只能选一个答案） 1.在完全湍流区，流体流动摩擦系数与 有关。

A. 液体粘度 B. 管壁相对粗糙度 C. 雷诺准数 D. 雷诺准数和管壁相对粗糙度

2.孔板流量计的孔流系数与 有关。

A. 雷诺准数 B. 取压法 C. 圆孔与管道面积比 D. 以上三项 3.离心泵安装在特定管路系统中工作，实际工作压头和流量与 有关。 A. 离心泵本身的性能 B. 管路的特性 C.离心泵本身的性能和管路的特性 D. 操作条件 4.球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降速度 。 A. 慢 B. 快 C. 相等 D. 难以判断 5.在流化床操作范围内，床层压强降 。 A. 气速增大压强降增大 B. 气速减小压强降减小 C. 气速改变压强降不变 D. 难以判断

6.当冷热流体的进出口温度相同，且当换热器的传热量及总传热系数一定时，逆流与并流相比， 。

A. 逆流传热平均温差较大 B. 逆流所需换热面积较小 C. 逆流可节省加热介质或冷却介质用量 D. 以上三项 7.液体沸腾过程中， 阶段对流传热系数最大。

A. 自然对流 B. 泡核沸腾 C. 膜状沸腾 D. 泡核和膜状沸腾

8.并流加料法蒸发中，后效蒸发室的压强 前效。 A.小于 B. 大于 C. 等于 D. 小于或等于 9.在精馏塔顶安装分凝器，分凝器的作用是 。

A. 完全冷凝蒸气 B. 冷凝蒸气和冷却液体 C. 冷却液体 D. 相当一块理论板

10.对难溶气体，传质过程的阻力 。 A. 主要集中在气膜 B. 主要集中在液膜 C. 集中在气膜和液膜 D. 气膜阻力和液膜阻力相等

11.在气、液进出口组成及溶质吸收率已知的条件下，脱吸因数(S)减小，传质单元数 。

A. 减小 B. 不变 C. 增大 D.难以确定 12.气体通过塔板时需克服的阻力是 。

A. 干板阻力 B. 板上充气液层的静压强 C. 液体的表面张力 D. 以上三项

13.塔板压降增大，蒸馏釜压强 。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 随板上液层厚度增加而减小 14.物系一定时，负荷性能图中各条线的相对位置变化正确的是 。 A. 加大板间距液泛线下移 B.增大塔径液泛线下移 C.增加降液管截面积液相负荷上限线左移 D. 减少塔板开 孔率漏液线下移

15.对水蒸汽—空气系统，若为不饱和空气，则干球温度t、湿球温度tw、露点td之间的关系为

A. t>tw=td B. t=tw=td C. t>twtw>td 二、填空（20分，每空1分）

1.流体流动的摩擦阻力主要集中在 。 2.平衡孔的作用是 。

3.若离心泵的安装高度过高，应采取 和 。 4.降尘室的生产能力与其 和 有关。

5.当过滤介质阻力可忽略时，虚拟滤液体积 ，虚拟过滤时间 。 6.强化对流传热的主要途径是 。 7.同一温度下，物体的吸收率和 在数值上相等。 8.提高蒸发器生产强度的主要途径是 。

9.间歇精馏只有 段，若回流比不变，则塔顶产品组成 。 10.对同一种进料组成、热状态和回流比，若要得到相同的馏出液组成及回收率，直接蒸气加热所需理论塔板数 间接蒸气加热。

11.吸收过程的传质阻力越大，填料层的有效表面积越小，每个传质单元数相当的填料层高度 。

12.造成漏液的主要原因是 和 。 13.塔板上气液两相优良的工作状态是 。 14.非结合水的蒸气压 同温下纯水的蒸气压。 15.恒速干燥阶段汽化的水分为 水分。 三、简答（23分）

1.某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对 粗糙度及管径相同，上游截面１－１的压强、流速也相等。问（１）在三种情况中，下游截面２－２的流速是否相等？（２）在三种情况中，下游截面２－２的压强是否相等？如果不等，指出哪种情况的数值最大，指出哪种情况的数值最小？分别说明原因（8分）。

1211(a)2222ノ211(b)ノ

1(c)2.①若泵的允许安装高度较低，为避免气蚀应采取哪些措施使泵正常工作？②怎样调节泵的工作点？（7分）

3.已知湿空气的湿度和相对湿度，简述如何在H-I图上确定:①空气的状态点；②湿球温度；③露点。并在附图上定性画出。（8分） 四、计算（42分）

1.有垂直管道，内径由d1=300mm渐缩至d2=150mm。水

自下而上流动。测得水在粗管和细管内的静压强分别为0.2Mpa和0.16Mpa（表压）。测压点间的垂直距离为1.5m。如两测压点间摩擦阻力不计。 求①细管内水的流速。②水的流量为多少m3/h？（10分）

2φ15020.16MPa1.5m11φ3000.2MPa

2.在一管壳式换热器中，要求用初温为30℃的原油来冷却重油，使重油从180℃冷却到120℃。重油的流量为10000Kg/h，比热为2177J/（kg. ℃）。原油流量为14000kg/h，比热为1926J/（kg. ℃）。假如换热时的总传热系数K为116.3W/（m2.℃）。求：①原油的出口温度为多少？②逆流时所需换热器的换热面积为多少？（12分）

3.设计用水吸收丙酮的填料塔，进塔气的流量为70mol（惰性空气）/h，其中丙酮 的组成Y1为0.02，用清水吸收，要求吸收率为90%，操作条件下丙酮在两相间的平 衡关系为Y=1.18X。取液气比为最小液气比的1.4倍，气相总体积吸收系数KYa为 2.2×10-2kmol/（s•m2），塔截面积为0.92m2。

求①出口液浓度;②传质单元高度;③传质单元数;④填料层高度。（13分） 4.一精馏塔使用全凝器进行冷凝,已知塔顶产品组成为0.97(摩尔分率),回流比为2,常压操作,体系的相对挥发度为2.4。求：①第一层塔板下降液体组成；②第二层塔板上升气相组成。（7分）

试题四答案

一、 选择填空（共15分，每小题1分，每题只选一个答案）

1. B； 2.D； 3.C； 4.B； 5.C； 6.D； 7.B； 8.B； 9.D； 10.B；

11.A； 12.D； 13.A；14.D； 15.D。 二、填空（22分，每空1分） 1.层流内层 2.减少轴向推力

3. 降低安装高度， 降低管路阻力 4.沉降速度，底面积 5. 0， 0 6.提高流速 7.黑度 8.多效蒸发

9.精馏段，不断减小 10.小于 11.越大

12.气量过小，单板压降过低 13.泡沫喷射状态 14.等于 15.自由

三、简答题（23分）

1.①答：根据连续性方程可知，下游截面的流速均相等。 ② 在1-1面和2-2面之间列伯努利方程，对于图（a）得

P1P2lu2()

d2lu2()z2g，所以图（a）的压力最大，图

d2P1P2lu2

d2对于图（b）得

对于图（c）得

P1P2（c）的压力最小。

2.答：①尽可能减少吸入管的压头损失，可选择较大的吸入管径，减小管件和阀

门、管子长度等；将离心泵安装在贮槽液面以下。 ②第一，靠阀门调节；第二，靠改变叶轮直径和转速调节。 3.做t=t的干球温度线，再做t=td的干球温度线，与φ=100%的湿度线相交于点B,过点B

tAIΦ=100%BH做H轴的垂 线与t=t的干球温度线相交于点A, 即A点为状态点。

过点A 做等焓线I线，与φ=100%的湿度线相交于一点，过此点做φ=100%的湿度线的

twtd切线，与t轴的交点所对应的温度即为湿球温度tw.过点A做H轴的垂线与H轴的交点对应的H值即为湿度。

四、计算题

1. ①以1-1和2-2为截面，以1-1为基面列方程

uPuZ1g1Z2g22hf22Z10;Z21.5m;hf0;P12105Pa;P21.6105PaP122

代入方程式得

21051u11.6105u21.59.8100021000222u2u150.622

（1）

由连续性方程得

u1d1u2d2u1u20.2522

（2）两式联立求解得 u2=7.3m/s。

② 水的流量为

V4u2d20.780.1527.30.128m3/s2 2.已知

t130℃；qh10000kg/h;Cph2177J/kg℃;K116.3W/m2℃qc14000kg/h;Cpc1926J/kg℃;T1180℃;T2120℃qnCph(T1T2)qcCpc(t2t1)

①

t2qnCph(T1T2)qcCpc 100002177(180120)ot13078.4C140001926 ②

qnCph(T1T2)KiSitmtm(T1t2)(T2t1)(18078.4)(12030)96℃T1t218078.4mm12030t2t1Kitm10000/36002177(180120)32.5m20.6422

SqnCph(T1T2)

3.已知y1=0.02,φ=90%, x2=0,y=1.18x, v=0.015kmol/s, V=70kmol/h, y2=y1(1-φ)=0.02×0.1=0.002,kya=2×10-2kmol/(s·m2),Ω=0.92m2

Lyy20.020.002()m11.062y0.02V1x2m1.18（1） (L)1.4(L)1.41.0621.487

mVV由V(y1y2)L(x1x2)得x1V(y1y2)0.020.0020.01125L1.6

（2）

3 （）SmV1.180.74L1.6ymx21NOGln[(1S)1S]1Sy2mx2HOGV70/36000.96mKya2.21020.92

10.02ln[(10.74)0.74]10.740.0024.64（）4ZHOGNOG0.964.644.45m4、已知：xD=0.97, R=2, α=2.4 ①

y1 由

xD=y1=0.97

x1y10.97,得x10.94

1(1)x1y1(1y1)0.9720.03

② 精馏段操作线方程

xRyxD0.67x0.32R1R1y20.67x10.320.95