化学工程基础习题及答案——上课用
第一章 流体流动与输送设备
1．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3
和789kg/m 3
,试计算50％（质量％）乙醇
水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3
，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度
789
5.02.9985.012211+=+=ρχρχρm
3
/36.881m kg m =∴ρ
相对误差：
%74.5-%100193536.881%100=???
?
??=?——实实m m m ρρρ 2．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力
为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？
解：'
'真
真绝p p p p p a a -=-=
kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)('
'
=--=--=真真
3．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3
的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力
gh p z g p p ρρ+=+=21Δ
m
h g p p g p gh p z 36.255.081
.990010)4258(3
1212=+??-=+-=-+=∴ρρρΔ
4. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3
。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；
（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。 解：（1）容器底部压力
gh p gh gh p p 水水油ρρρ+=++=0210
m
h h h h h 16.16.07.01000
800
2121=+?=+=+=∴水油水水油ρρρρρ
（2）B A p p ≠ D C p p =
题3 附图
B D
h 1 h 2
A
C 题4 附图
5．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h1=1.2m ，h2=0.4m ，h4=1.4m ，h3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。
解：图中1、2为等压面，即21p p = 11gh p p A ρ+=
1
032gR p p ρ+=
1
031gR p gh p A ρρ+=+∴ (1)
又 20365gR gh p p p B ρρ++==
)
(24543h h g p p p --==ρ
)
(24203h h g gR gh p B --++=ρρρ (2)
将(2)代入(1)中: 1
0242031)(gR h h g gR gh p gh p B A ρρρρρ+--++=+
B A AB p p p -=?∴
11024203)(gh gR h h g gR gh ρρρρρ-+--+=
)
()(2104312R R g h h h h g ++-+-=ρρ
g
R R ))((021ρρ-+=
12430()()h h h h g ρρ=-+--
(1.20.4 1.40.25)(136001000)9.81AB p ∴?=-+-?-?
kPa Pa 0.2417.241031≈=
6．根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝
压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3
，压差计的读数R ＝300mm 。两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。
解: 1. 2 为等压面, 21p p =
111gh p p ρ+=
题5 附图
3
4
6
2 4
3
1
5 h 1
[]g
R g Z R h p p a 2112
)(ρρ+?+-+=
g
R g Z R h p gh p a 21111)(ρρρ+?+-+=+∴
g
Z Rg p p a 112)(ρρρ?+-=-
又
2
24
4
D Z
d R
π
π
?=
m
R D d Z 003.03.0)606
(222=?=?=?∴
81
.9920003.0)920998(81.93.0??+-??=-∴a p p
Pa 6.256= (表压)
7． 为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排
出。已知煤气压力为10kPa （表压），试求水封管插入液面下的深度h 。
解: 煤气表压
gh p ρ=
m
g p h 02.181.910101033
=??==ρ
8．为测定贮罐中油品的贮存量，采用图5所
示的远距离液位测量装置。已知贮罐为圆筒形，其直径为
1.6m ，吹气管底部与贮罐底的距离为0.3m ，油品的密度为850
kg/m 3
。 若测得U 形压差计读数R 为150mmHg ，试确定贮罐中油品的贮存量，分别以体积及质量表示。（其中压差计指示液为汞）
解: 0ρρR H = m R H 4.215.0850
136000=?==∴ρρ
题7 附图
罐中总高度为: m h H L 7.23.04.2=+=+=
322
426.57.26.1785.04
m L D q V =??=?=∴π kg q q V m
4612850426.5=?=?=ρ
9．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
h kg q q V m /16479183191=?=?=ρ
s m d q u V /69.0068
.0785.03600
/94/2
211=?==
π
s m kg u G ?=?==2
11/4.1263183169.0ρ (2) 小管:
mm 5.357?φ
质量流量不变 h kg q m /164792=
s m d q u V /27.105
.0785.03600
/94/2
222=?==
π 或: s m d d u u /27.1)50
68
(69.0)(
222112===
s m kg u G ?=?=?=2
22
/4.2325183127.1ρ 10． 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’～ 2-2’间列柏努力方程: 221
211221
122
f p p Z
g u Z g u
h ρρ+
+=+++∑
其中Z 1=H, Z 2=0, P 1=P 2, u 1=0
简化:
221()/2
f H u h
g =+∑ 题10 附图
1
m 09.281.9)20121
(=÷+?=
11．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位
槽，如附图所示。输送量为0.1m 3
/min ，输送管路为φ38×3mm 的无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，且在压送过程中不变。设管路的总压头损失为 3.5m （不包括出口），硫酸的密度为
1830 kg/m 3
，问酸蛋中应保持多大的压力？
解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:
22
1211221122f p p u Z u Z H g g g g
ρρ++=+++∑ 其中Z 1=0, u 1=0, 压力为表压，则p 2=0，简化得:
2
12212f p u Z H g g
ρ=++∑ 其中: s m d q u V
/07.2032
.0785.060
/1.04
2
2
2=?=
=
π
代入:
2
1221(
)2f p g u Z H g
ρ=++∑ )
5.31007.281.921
(
81.918302++????=
)
(3.246表压a kP =
12．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm ，在喇
叭形进口处测得U 形压差 计读数R ＝15mm （指示液为水），
空气的密度为1.2 kg/m 3
，忽略能量损失。试求管道内空气的流量。
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:
f h u p
g Z u p g Z ∑+++=++22
222
11
12121ρρ
其中: 0,0)(,0,1121
=∑=≈=f h p u Z Z 表
简化: 2
2
2
210u p +=ρ
而:
a o H P Rg p 15.147015.081.9100022
-=??-=-=ρ（表） 题11 附图
题12 附图
2
s
m u u /66.152.115.14721222==∴
流量: h m s m u d q V
/1771/492.066.152.0785.04
33222==??==
π
13．甲烷在附图所示的管路中流动。管子的规格分别为φ219×6mm 和φ159×4.5mm ，在操作
条件下甲烷的平均密度为1.43 kg/m 3，流量为1700m 3
/h 。在截面1和截面2之间连接一U 形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U 形压差计的读数R 为多少？
解: 在1, 2截面间列柏努力方程:
f h u p
g Z u P g Z ∑+++=++2222
2
11
12
121ρρ 其中Z 1=Z 2, ∑h f =0, 则
简化:
2
22211
2121u p u p +=+
ρρ
或:
)(21212
221u u p p -=-ρ
其中: s m d q u V /04.14207
.0785.03600/1700785.02
211=?==
s m d d u u /74.26)150
207(04.14)(
2
22112=?==
a
P p p 3.370)04.1474.26(21
43.12221=-??=-∴
又
g
R g R p p 0021)(ρρρ≈-=-
mm m g p p R 38038.081
.910003
.370021==?=-=
∴ρ
14．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m 。输送量为30 m 3
/h ，此时管路的全部能量损失为40J/kg 。设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。
解: 在水池液面1与高位槽液面2间列柏努利 方程:
f
e h u p g Z W u p g Z ∑+++=+++22222
11
12
121ρρ
R
题13 附图
1
2
其中Z 1=0, Z 2=30m, P 1=P 2, u 1=u 2=0, 则简化得：
f
e
h g Z W ∑+=2
kg J /3.3344081.930=+?=
kW W q W q P e v e m e 786.23.33410003600
30
=??=
=?=ρ
kW P P e
98.37.0786
.2==
=
η
15．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa （表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa （表压）。塔内丙烯管与喷头连接处高
出贮槽内液面30m ，管内径为140mm ，丙烯密度为600kg/m 3
。现要
求输送量为40×103
kg/h ，管路的全部能量损失为150J/kg （不包括喷头），试核算该过程是否需要泵。
解: 取1-1’截面为贮槽液面，2-2’截面为回流管与喷头连接处，列柏努利方程:
f e h u p
g Z W u p g Z ∑+++=+++
2
222211
12
121ρρ
其中Z 1=0, u 1=0 简化:
f e h u p
g Z W p ∑++
+
=+2
22
21
2
1ρ
ρ
f e h
g Z u p p W ∑+++
-=
22
21
22
1ρ
s m d
q u m
/2.114
.0785.060036001040785.02
32
2
=???=
=
ρ
150
81.9302.121
60010)0.23.1(26+?+?+?-=∴e W
kg J /6.721-=
∴不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
16．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm 。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa 。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa ，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可
题15 附图
以表示为2u h f =ΣJ/kg （u 为水在管内的流速）。试求：
（1）高位槽的液面高度；
（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h ）。
解: (1) 阀门全关,水静止
gh p ρ=
m g p h 95.781
.9100010783
=??==
∴ρ (2) 阀门全开:
在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程: f h u p g Z u p g
Z ∑+++=++
2
222211
12121ρρ 其中P 1(表)=0, u 1=0, Z 2=0 .
简化: f h u p g Z ∑++
=
2
22
12
1ρ
2
2
223211*********.995.7u u ++?=?
解之:
s m u /414.12=
∴流量: s m u d q V /10776.1414.104.0785.04
33222-?=??==
π
h m /39.63=
17．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100
kg/m 3，循环量为45 m 3
/h 。管路的内径相同，盐水从A 流经两个换热器至B 的压头损失为9m ，由B 流至A 的压头损失为12m ，问：
（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？ （2）若A 处压力表的读数为153kPa ，则B 处压力表的读数为多少？
解: (1) 对于循环系统:
m
h H f e 21129=+=∑=
kW q g H q W P V e m e e 83.211003600
45
81.921=???=?=?=ρ
kW P P e
04.47
.083
.2:
===∴η轴功率
题17 附图
h
题16 附图
1
(2) B A →列柏努利方程:
fAB B B B A A A h Z u g g p Z u g g p ∑+++=++2
22121ρρ
其中Z A =0 , u A =u B
简化: fAB B B
A h Z g p g p ∑++=ρρ
)97(81.91100101533
+??+=?B p
)
(19656表a B p p -=∴
∴ B 处真空度为19656 Pa 。
18．25℃水在φ60×3mm 的管道中流动，流量为20m 3
/h ，试判断流型。 解: 查附录25℃水物性:
cP m kg 903.0,/95.9963
==μρ
s m d V u s /43.2054.0785.0360020
785.022=?==
40001045.110903.043.295.996054.0Re 5
3
??=???==-μρ
du
∴为湍流
19．计算10℃水以2.7×10－3m 3
/s 的流量流过φ57×3.5mm 、长20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的绝对粗糙度为0.5mm ）
解: s m d q u V /376.105
.0785.0107.2785.02
3
2=??==- 10℃水物性:
s
p m kg a ??==-3310305.1,/7.999μρ
43
1027.510305.1376.17.99905.0Re ?=???==-μρ
du
01.0505.0==d ε
查得 041.0=λ
kg J u d l h f /53.152
376.105.020041.022
2=??==∑∴λ能量损失 m g h H f f
583.1/=∑=∑压头损失
a f f
P h P 15525=?∑=ρΔ压力损失
20．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m 3
/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m ，输送管内径为100mm ，管子总长为45m （包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密
度为890kg/m 3
，粘度为0.487Pa ·s ，试计算泵所需的有效功率。
解: s
m d q u
V
/415.11.0785.0360040
4
2
2=?=
=
π
2000
6.25848
7.0415.18901.0Re ?=??==μρdu
247.06.25864Re 64===
∴λ
在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程: f e h u p g Z W u p g Z ∑+++=+++2
22221112121ρρ 简化: f
e
h g Z W ∑+=2
而: kg J u d l l h e f /2.1112
415.11.045247.022
2=??=∑+=∑λ
kg J We /4.3072.11181.920=+?=∴
kW W q We q We Pe V m 04.38.30398903600
40
4.307≈=??=??=?=ρ
21．一列管式换热器，壳内径为500mm ，内装174 根φ25×2.5mm 的钢管，试求壳体与管外空间的当量直径。
解:
m nd D nd D d n D d n
D d e 029.0025
.01745.0025.01745.0)
44(4222
222=?+?-=+-=
+-?=
外
外
外
外πππ
π
题20 附图
22．求常压下35℃的空气以12m/s 的速度流经120m 长的水平通风管的能量损失和压力损失。管道截面为长方形，长为300mm ，宽为200mm 。（设d ε＝0.0005）
解: 当量直径:
m
b a ab b a ab de 24.02.03.02
.03.022)(24=+??=+=+=
35℃空气物性: s
p m kg a ??==-631085.18,/1465.1μρ
5
6
10
752.11085.18121465.124.0Re ?=???==
-μ
ρ
u d e
由 0005
.0=d ε,查得019.0=λ
kg J u d l h e f /6842
1224.0120019.022
2=??==∑∴λ
Pa h P f f 2.7841465.1684=?=?∑=ρΔ
23．如附图所示，密度为800 kg/m 3
、粘度为1.5 mPa ·s 的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa （表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s ，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度 d ε＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离z ?。
解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:
f h u p
g Z u p g Z ∑+++=+
+
2
222211
12
121ρρ
简化: f
h p Zg
∑+=ρ
2
Δ
题23 附图
4
3
1048.8105.15.1800106.0Re ?=???==
-μρdu
由
002
.0=d
ε
,查得
026.0=λ
管路中: 进口 5.0=ξ
90℃弯头 75.0=ξ 2个
半开闸阀 5.4=ξ 出口
1=ξ
2
5.1)15.475.025.010
6.016030026.0(2)
(2
2?++?+++?=∑+=∑∴u d l h f ξλ
kg J /87.60=
m g h p Z f 6.2681.9/)87.60800
1016.0(/)(6
2=+?=∑+=∴ρΔ
24．从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气
体流量为3600m 3
/h ，废气的物理性质与50℃的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U 形压差计，指示液为水，其读数为60mm 。输气管与放空管的内径均为250mm ，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m （不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m ，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.45kPa 。管壁的绝对粗糙度取为0.15mm ，大气压力为101.3 kPa 。试求鼓风机的有效功率。
解: 以吸入管测压处为1-1’面,洗涤塔管出口内侧
为2-2’面,列柏努力方程:
f e h u p
g Z W u p g Z ∑+++=+++
2
22221112
121ρρ 简化: f e h g Z W u p ∑+=++22
11
2
1ρ
其
中
: a
O H p gR p 6.58806.081.9100021-=??-=-=ρ
s m d V u s /38.2025.0785.036003600
785.022=?=
?=
题24 附图
50℃空气物性:
s
p m kg a ??==-63106.19,/093.1μρ
5
6
1084.2106.1938.20093.125.0Re ?=???==-μρ
du
又
0006.025015
.0==
d
ε
查得 018.0=λ
塔出进f e f W u d l l h +++∑+=∑∴2
)(2
ξξλ
ρξξλ'
2)(2p u d l l e ?+
++∑+=出进
093.11045.2238.20)5.125.055018.0(3
2?+
?+?=
kg J /3375=
ρ
/12p h g Z W f e -∑+=∴
kg J /7.4060093.1/6.588337581.915=++?=
kW W q W q P e V e m e 22.47.4060093.13600
3600
=??=??=?=∴ρ
化工原理期末考试试题及答案
1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分）
化工原理习题
化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW
化工原理期末试题及答案
模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、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。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、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分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C,
化学工程基础复习题
化学工程基础复习题 （修正版） 一、填空题 1. 流体在一根圆形水平直管中流动，测得其平均流速为0.5 m·s-1，雷诺数 Re=1000，压降Δp=10 Pa，问管中心处的最大流速为m·s-1。若平均流速增大为1 m·s-1，则压降Δp为 Pa。 2. 反应器流体的混和按考察的尺度可划分为混和和混和。 3. 填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 , 吸收的推动力。 4.某间壁式换热器传热面积为2.5 m2，传热平均温差为45 K，传热速率为9000 W， 则该换热器此时的总传热系数K= 。 5. 气体的粘度值随温度的升高而；液体的粘度值随温度的升高而。 6. 雷诺数Re是流体流动的判据。流体在管道中流动，当Re时 为稳定层流；当Re时，可以形成湍流；只有当Re时，方可达到稳定的湍流。 7.活塞流反应器的量纲一平均停留时间（无因次平均停留时间）等于； 其停留时间的量纲一方差（无因次方差）为。 8. 在连续接触的填料塔,进行定常等温吸收操作,填料层高度的计算,可由物料 衡算式和吸收速率方程联列导出计算式, 填料层总高度等于 和之乘积。 9. 列举四种工业上常用的间壁式热交换器：、、 、。 10.伯努利方程 适用的条件是在流动时的流体。 11. 流体在水平等径的直管中流动时，存在着摩擦阻力造成的能量损失H f，所 损失的能量由机械能中的转换而来，由此而产生流体的下降。12. 在研究流体流动规律时，要注意区分是定常（或称定态）流动和不定常（或 称不定态）流动，稳定态和不稳定态。如果所考察的流体流动过程或系统中任何一个部位或任何一个点上的流体性质和过程参数都不随时间而改变，则该过程为过程，反之，则为过程。当流体流动过程的雷诺数大于1×104时，可以认为是的湍流；当雷诺数在2000 ~4000 之间流体的流动型态为的过渡区域。 13. 流化床反应器中常需选用合适的气体分布板和增设导向板等部构件，其目 的是为了克服和等不正常流化现象，用以改善聚式流化床的流化质量。 14. 在精馏过程中,当回流比加大时,精馏段与提馏段操作线交点向移 动,并以为极限;回流比减小时, 精馏段与提馏段操作线交点向移动,并以为极限。 15. 套管换热器中，逆流操作的主要优点是，并流操作的主要 优点是。
化工原理试题及答案
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
化学工程基础习题答案(高教出版社__第二版).
化学工程基础习题 第二章．P 69 1.解：o vac P P P =-绝 3313.31098.710o Pa P P --?=?=-绝即 385.410P Pa -?=?绝 o a P P P =- 333 85.41098.71013.310Pa Pa Pa ---=?-?=-? 2.解： 2212 1212 4 44()70d d de d d d d π π ππ- =?=-=+ 3.解：对于稳定流态的流体通过圆形管道，有 22 1 21 2 d d u u = 若将直径减小一半，即 1 2 d 2d = 2 1 4u u ? = 即液体的流速为原流速的4倍. 4.解： g u d L H f 22 ??=λ 2 111112 222 2222f f L u H d g L u H d g λλ=?? =??
2222222111 11211212 2 22222 22 111 1112 2222222 1 2122221 21 226464Re 4,,26426426421()64412224116 1 111 2162416f f f f f f f f f f L u H d g L u H d g du u u L L d d L u H d u d g L u H d u d g L u H d u d g H u L d g d u H H H H λλμλρ μρμρμρμ ρ?? = ??== ===??=????= ??= =???= 即产生的能量损失为原来的16倍。 6.解：1）雷诺数μ ρud = Re 其中31000kg m ρ-=?，11.0u m s -=? 3252510d mm m -==? 3110cp Ps s μ-==? 故μ ρud = Re
《化工原理》试题库答案
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×的圆管中以s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时B。 ≥2000 B. Re>4000 C. 2000 1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、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、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、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 4、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。 5、不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性 6、本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大即：密度增大N增大，又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。 4、流体流动阻力的测定 1、是的，因为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、在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。 化学工程基础习题 第二章．P 69 1.解：o vac P P P =-绝 3313.31098.710o Pa P P --?=?=-绝即 385.410P Pa -?=?绝 o a P P P =- 33385.41098.71013.310Pa Pa Pa ---=?-?=-? 2.解： 22 12 1212 444()70d d de d d d d ππ ππ-=?=-=+ 3.解：对于稳定流态的流体通过圆形管道，有 2 21 212 d d u u = 若将直径减小一半，即12 d 2d = 21 4u u ?= 即液体的流速为原流速的4倍. 4.解： g u d L H f 22 ??=λ 2 11 1112 22 22222f f L u H d g L u H d g λλ=?? =?? 2 2222 2211111211212 2 222 222211 11112 22 2 2222 121 2222 121226464Re 4,,26426426421()644 12 2241 16 111 1216 24 16f f f f f f f f f f L u H d g L u H d g du u u L L d d L u H d u d g L u H d u d g L u H d u d g H u L d g d u H H H H λλμ λρ μρμρμρμρ?? =?? =====?? =???? =??==???= 即产生的能量损失为原来的16倍。 6.解：1）雷诺数μρud =Re 其中31000kg m ρ-=?，11.0u m s -=? 3252510d mm m -==? 3110cp Ps s μ-==? 故μρud =Re 南昌大学2006～2007学年第二学期期末考试试卷答案 试卷编号：9036 ( C )卷课程编号：H58010301 课程名称：化工原理（双语教学）考试形式：闭卷 适用班级：化工05 姓名：学号：班级： 学院：环工专业：化学工程与工艺考试日期：2007.7.6. 题号一二三四五六七八九十总分累分人 签名题分30 15 15 25 15 100 得分 考生注意事项：1、本试卷共页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、选择题(每空2 分，共30 分) 得分评阅人 1. 传热的基本形式有( A, B, C ) A.传导 B.辐射 C.对流给热 D. 急冷 2. 在稳定流动过程中，流体流经各截面处的质量流速(C ) A 减小 B 增大C变化D不变化 3.流体流动的类型包括( A, C ) A. 湍流 B. 过渡流 C. 层流 D.急流 4. 泊谡叶方程用来计算流体层流流动时的摩擦系数，其值为( A ) A. λ= 64 / Re B. λ= 24 / Re C. λ= 32 / Re D. λ= 16 / Re 5. 气体沉降设备的生产能力与设备的（ A ）成正比。 A. 底面积 B. 高度 C. 宽度 D. 长度 6. 某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为( A ) A 32mm B 28mm C 24mm D 40mm 7.河水越靠近河岸，流速 （ B ）。 A. 越大 B.越小 C. 不变 8. 下列哪些例子属于自然对流传热 ( A, C ) A. 空调 B.冰箱 C. 取暖器 9． 管路系统中的总阻力包括( A, B, C, D ) A 直管阻力 B 管件阻力 C 突然扩大阻力 D 突然缩小阻力 10. 流体在管内作层流流动时，管内平均流速是管中心流速的（ D ）。 A. 2倍 B. 3倍 C. 1倍 D. 0.5倍 11. 流体在管内作湍流流动时，管内平均流速约是管中心流速的（ A ）。 A. 0.8倍 B. 0.5倍 C. 1倍 D .2.倍 12. 流体输送过程中，机械能包括 ( B, C,D ). A. 内能 B. 动能 C. 压强能 D. 位能 13. 理想流体的特征是 ( B ) A 密度=0 B 粘度=0 C 热容=0 D 理想气体 14．黑度越大的物质，其辐射能力（ B ） A 越小 B 越大 C 中等 D 不变 15．间壁传热过程包括 （ A ，C ） A 对流传热 B 辐射 C 传导 D 对流传质 二、 分析题 （15分） 容器中的水静止不动。为了测量A 、B 两水平面的压差，安装一U 形管压差计。图示这种测量方法是否可行？ 得分 评阅人 A B 1 1’ 汞 h H R 水 图1 附图 一、判断题 1、量纲分析法的优点是：虽未减少实验的工作量，但可以建立数学模型，对实验结果进行量化计算。( ) 答案：错 2、当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。( ) 答案：错 3、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。( ) 答案：错 4、液体在管内做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径更为显著。( ) 答案：对 5、沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为两者都伴有流体的流动。( ) 答案：对 6、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量(即液气比)，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。( ) 答案：对 7、选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。( ) 答案：错 8、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。 ( ) 答案：错 9、设计时，若R 上升，并不意味D 下降，操作中也可能有类似情况。( ) 答案：对 10、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与操作条件(压强、温度)、相平衡关系、塔板结构等无关。( ) 答案：错 二、填空题 1、处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 、 、 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 流量计测量。 答案：静止的 连通着的 同一种连续的液体 皮托 2、如下图所示，密封容器中盛有3 800/kg m ρ=的油品，U 形管中指示液为水(1000kg ρ= 3/m ),1a 、2a 、3a 恰好在同一水平面上，1b 、2b 、3b 及4b 也在同一高度上，1100,h mm = 2200h mm =,则各点的1a p =________,2a p =________,2=b p ________,3=b p ________, 3h =________。（表压值，均以2mmH O 为单位） 《化工原理》下册试题 一、填空与选择（本大题24分，每小题2分）1．在二元混合液的精馏中，为达一定分离要求所需理论板数随回流比的增加而减少，当两段操作线的交点落在平衡线上时，所需的理论板数为无穷多块理论板，相应的回流比为最小回流比。 2．湿空气在预热过程中不变化的参数是 c 。A焓；B相对湿度；C露点温度；D湿球温度。 指出“相对湿度、绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参数与空气湿度无关：露点温度。 3．当分离要求和回流比一定时，在五种进料状态中过冷进料的q值最大，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最 远，在五种进料中，分离所需的总理论板数最少。 4．若仅仅加大精馏塔的回流量，会引起以下的结果是：．A 。 A．塔顶产品中易挥发组分浓度提高B．塔底产品中易挥发组分浓度提高C．提高塔顶产品的产量 5．在吸收操作中，下列各项数值的变化不影响吸收系数的是：A 。 A．传质单元数B．气液流量C．塔的结构尺寸 6．对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔填料增高一些，则塔的传质单元高度H OG基本不变，传质单元数N OG增加。（增加、减少，基本不变）8．为了保证板式塔正常操作，雾沫夹带量的限定量为e<0.1kg液体/kg气体，液相负荷上限的限定为 ≮3～ 5s 。 9．气体通过塔板的阻力可视作是气体通过干板阻力、气体通过液层表 和 表面张力引起的阻力之和。10．在吸收操作中，对溶解度很大的气体属气膜 控制，对难溶气体则属液膜控制。11．精馏过程设计时，增大操作压强，则相对挥发度减小，塔顶温度增加，塔底温度 增加 （增大，减小，不变，确定） 12．在多组分精馏时需确定关键组分，通常塔顶规定重关键组分的组成，塔底规定轻 关键组分的组成。（轻、重） 二、（本题24分） 有苯和甲苯混合物，含苯0.40，流量为1000 kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯90%以上（以上均为摩尔分率），苯回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍。已知相对挥发度α= 2.5，试求： （1）塔顶产品量D； （2）塔底残液量W及组成x w； （3）最小回流比； 二、（本题24分） 《化学工程基础》练习题（答案） 第1章流体的流动与输送 一、单项选择题 1、D 2、B 3、D 4、C 5、B 6、B 7、C 8、A 9、A10、B 11、C 12、A 13、B 14、B 15、A16、C 17、B 18、C 19、C 20、C 21、A22、C 二、填空题 1、4 2、2 3、升高、不变 4、0、最大 5、层流、湍流 6、具有径向随机脉动 7、4流道面积/润湿周边、2ab/（a+b） 8、小 9、64/Re、相对粗糙度(ε/d)和Re 10、1/16、1/32 11、32、128 12、不变13、粘性造成的内摩擦14、边界层分离15、5.7 16、2 17、32 18、1/16 19、关闭出口阀门和灌泵、控制出口阀门开度20、不确定、不确定21、增大22、变大23、气蚀24、管路特性、泵特性25、减小 三、计算题 1、R=0.246m 2、P=6.36kW 3、q v=21.84m3/h；ΔH=2m 4、q v=10.68m3/h 5、Z=3.26m；q v=76.87m3/h 6、H=22.76J/N；P=4.5kW 7、真空度=51.3kPa 8、增加20% 第2章传热过程和传热设备 一、单项选择题 1、A 2、D 3、A 4、C 5、C 6、C 7、A 8、D 9、C 10、A11、B 12、A13、 B 14、 C 15、B 16、 D 17、B 18、B 19、B 20、A 二、填空题 1、增大 2、减小 3、λ2 4、小 5、μ 6、层流内层 7、α1 8、1.74 9、30.8 10、78.3 11、A 12、油品13、差14、增大壳程对流传热系数15、管壁表面产生垢层所导致16、变大17、提高空气的流速 三、计算题 1、W冷=14000kg/h；l=2.25m 2、A0=54.08m2＞A0′=50.1m2∴此换热器适用 3、K＝230 w·m–2·K–1；l=6.3m 4、n=31；l=1.83m 5、K=128.7W/(m2·℃) 6、n=54 7、K o＝224.3 w·m–2·K–1；l=6.12m 8、Δt m逆=42.1℃，Δt m并=27.1℃；Q逆/Q并=1.55 化工原理（上）考试复习题及答案 一、选择题（将正确答案字母填入括号内、四选一） 1．遵循流体动力学规律的单元操作是（ A ）。 A、沉降 B、蒸发 C、冷冻 D、干燥 2．U型管液柱压力计两管的液柱差稳定时，在管中任意一个截面上左右两端所受压力（ A ）。 A、相等 B、不相等 C、有变化 D、无法确定 3．以下有关全回流的说法正确的是（ A ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时所需理论塔板数量多 C、塔顶产品产出量多 D、此时所用回流比最小4．吸收操作是利用气体混合物中各种组分（ B ）的不同而进行分离的。 A、相对挥发度 B、溶解度 C、气化速度 D、电离度 5．压力表在刻度盘上有红线是表示（ C ）。 A、设计压力、 B、公称压力 C、最高工作压力 D、最低工作压力6．某车间测得一精馏塔得真空度为540mmHg，绝对压强为100mm/Hg，则当地大气压为（ C ）mmHg。 A、440 B、540 C、640 D、760 7. 用水吸收混合气体中的二氧化碳时，（ A ）下吸收效果最好。 A．低温高压B．高温高压 C．高温低压D．低温低压 8. 表压值是从压强表上读得的，它表示的是（ A ）。 A．比大气压强高出的部分 B．设备的真实压力 C．比大气压强低的部分 D．大气压强 9. 离心泵在停泵时，应先关闭出口阀，再停电机，这是为了防止（ C ）。 A．汽蚀现象 B．电流过大 C．高压流体倒流 D．气缚现象 10. 吸收操作的作用是分离（ A ）。 A．气体混合物 B．液体均相混合物 C．互不溶液体混合物D．气液混合物 11．当液体内部任一点的压强有变化时，将使液体内部其它各点的压强（ B ）。 A．发生变化 B．发生同样大小的变化 C．不变化 D．发生不同情况的变化 12. 气体压送机械的出口压强与进口压强之比在4以上的是（ B ）。 A．鼓风机 B．压缩机 C．通风机 D．真空泵13．某气相混合物由甲.乙两组分组成，甲组分占体积70%，乙组分占体积30%，那么( B )。 模拟试题一 1、当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为 395 mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为 2105mmHg 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生；而且离心泵的安装高度也不能够太高，目的是避免汽蚀现象发生。 4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大（大、小）一侧的值。间壁换热器管壁温度t W 接近于值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a.Ω）.(y 1 －Y 2 )/△Y m ,式中：△Y m 称气相传质平均推动力 , 单位是kmol吸收质/kmol 惰气；（Y 1—Y 2 ）/△Y m 称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指 y A /x A ，其值愈大，萃取效果越好。 13、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。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、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分分压；干燥过程是热量传递和质量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为( A A．50 B．150 C．75 D．无法确定 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222322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??=得 1624 4 212212 2122 121212==??? ? ??=???? ??????? ??==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 5 5 21214 212 2112212==???? ??=????? ??==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 所以 ()()2 2 2211u l l u l l e e ?+=?+，而 24 d u uA V π ?== 所以 ()()1547.175 .01 2 11 2 12== ++==e e l l l l u u V V 3． 两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m 3，水 的密度为998.2kg/m 3，水的粘度为 1.005?10-3Pa ?s ，空气的密度为 1.205kg/m 3，空气的粘度为1.81?10-5Pa ?s 。 （1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。 A ．8.612 B ．9.612 C ．10.612 D ．11.612 （2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒 直径之比为 D 。 A ．10.593 B ．11.593 C ．12.593 D ．13.593 解：(1) 由 ()μ ρρ182g d u s t -=，得 ()g u d s t ρρμ-= 18 《化学工程基础》练习题 第1章流体的流动与输送 一、单项选择题 1. 层流与湍流的本质区别是( )。 A、流速不同 B、流通截面积不同 C、雷诺数不同 D、层流无径向运动，湍流有径向运动 2. 水及一般流体在管路中常用的流速应是( )。 A、0.5~1m B、1~3m C、15~25m D、30~50m 3. 当流体在圆管内流动时, 管中心流速最大，若为层流时，平均速度u与管中心的最大流速u max 的关系为 ( )。 A、u＝1.5u max B、u＝u max C、u＝0.8u max D、u＝0.5u max 4. 当流体在圆管内流动时, 管中心流速最大，若为湍流时，平均速度u与管中心的最大流速u max 的关系为( )。 A、u＝1.5u max B、u＝u max C、u＝0.8u max D、u＝0.5u max 5. 温度升高液体的粘度变化是( )。 A、增大 B、减小 C、不变 D、判断依据不足 6. 温度降低气体的粘度变化是( )。 A、增大 B、减小 C、不变 D、判断依据不足 7. 流体在等径直管中作稳定流动，因流体粘性有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长将( )。 A、增加 B、减少 C、不变 D、无法判断 8. 流体在阻力平方区流动，若其它条件不变，而管子的相对粗糙度增加则压降( )。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 9. 下列结论正确的是( )。 A、液体的粘度随温度升高而减小 B、气体的粘度随温度升高而减小 C、液体的粘度随压强降低而增大 D、气体的粘度随压强降低而增大 10. 圆形直管内径为100mm，一般情况下输水能力应为( )。 A、3 m3/h； B、30 m3/h； C、200 m3/h ； D、300 m3/h 11. 图示为一异径管段，从A段流向B段时，测得U形压差计的读数为 种情况下的水流量相同，则( )。 A、R1 > R2 B、R1< R2 C、R1 = R2 D、R1 =– R2 12. 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。 A、气缚现象 B、汽蚀现象 C、汽化现象 D、气浮现象 第一章 流体流动与输送设备 1．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3 和789kg/m 3 ,试计算50％（质量％）乙醇 水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3 ，计算相对误差。 解：乙醇水溶液的混合密度 789 5.02.9985.012211+=+=ρχρχρm 3 /36.881m kg m =∴ρ 相对误差： %74.5-%100193536.881%100=??? ? ??=?——实实m m m ρρρ 2．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力 为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？ 解：' '真 真绝p p p p p a a -=-= kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(' ' =--=--=真真 3．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3 的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=+=21Δ m h g p p g p gh p z 36.255.081 .990010)4258(3 1212=+??-=+-=-+=∴ρρρΔ 4. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。 在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3 。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； （2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。 解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p 水水油ρρρ+=++=0210 m h h h h h 16.16.07.01000 800 2121=+?=+=+=∴水油水水油ρρρρρ （2）B A p p ≠ D C p p = 题3 附图 B D h 1 h 2 A C 题4 附图化工原理实验习题答案
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