化工原理习题.docx
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化工原理习题
第一章流体流动
填空题
（1）边界层的形成是液体具有的结果。
答案：
粘性
（2）用离心泵在两个敞口容器间输液。
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____。
答案：
不变
分析：
在两个液面间列柏努力方程式，因位能、静压能和动能均不变化，所以管道总损失不变；阀门开度减小后，导致局部阻力增大，水量减小，直管阻力减小，总阻力不变化。
（3）粘性流体流体绕过固体表面的阻力为和之和，称局部阻力。
答案：
摩擦阻力；形体阻力
（4）经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90/的燃料油。
若保持油品作滞流流动，最大流速不能超过。
答案：
1.14
分析：
令临界雷诺数等于2000，即可求得大速度。
解之
（6）流体在阻力平方区流动，若其他条件不变，其压降随着管子的相对粗糙度增加而_____，随着流体的密度增大而_____。
答案：
增加：
增大
分析：
在阻力区，只与相对粗糙度有关，且随其增大而增大。
由范宁公式
（7）流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_____，即使_____很小，_______仍然很大，不容忽视。
答案：
速度梯度；粘度；内摩擦应力
选择题
（1）滞流与湍流的本质区别是（）
A．流速不同；C.雷诺数不同；
B．流通截面积不同D滞流无径向运动，湍流有径向运动；
答案：
D
（3）完成下面各类泵的比较：
（1）离心泵（）；
（2）往复泵（）；（3）旋转泵（）。
A．流量可变，压头不很高，适用于粘性大的流体；
B．流量不均匀，压头根据系统需要而定，用旁路阀调节流量；
C．流量恒定，压头随流量变化，往复运动振动很大；
D．流量较小，压头可达很高，适于输送油类及粘稠性液体；
E．流量均匀，压头随流量而变，操作方便。
答案：
（1）E；
（2）B；（3）D
（3）用离心泵将贮槽内的溶液送到敞口的高位槽A和B中。
已知泵下游的三通处到A槽的管子规格为Ф76mm3mm，管长20m，管件及阀门的当量长度为5m；从三通处到B槽的管子尺寸为Ф57mm3mm,，管长47m，管件及阀门的当量长度为4.2m。
A槽液面比B槽液面高1.5m。
贮槽及两高位槽液面维持恒定。
总管流量为60m3/h。
试求两分支管路中的体积流量（λ取0.02）。
解：
欲求、必先求、。
而、须由柏努利方程式及溶液的体积衡算得。
以0-0面为基准面，以表压计。
Zg+++=Zg+++
式中，
又
及
将以上二式及已知条件代入柏努利方程式，得
两个未知数，只有一个关联式是不够的。
另一关联式可通过溶液的体积衡算求得。
即
或
将（a）、（b）两式联立，解得：
∴
分析：
这是一个典型的分支管路的问题，必然遵循分支管路的规律：
①单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能量损失之和必然相等；②主管流量等于支管流量之和。
第2章流体输送设备
（2）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头________，流量________，效率________，轴功率________。
减小减小下降增大
（3）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是________时的流量和扬程。
效率最高
（4）用离心泵在两敞口容器间输液，在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg/m3的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量________，扬程________，泵出口压力________，轴功率________。
（变大,变小,不变,不确定）
不变不变变大变大
三、选择题
（1）离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的（）
A.包括内能在内的总能量B.机械能
C.压能D.位能（即实际的升扬高度）
B.
（2）往复泵在操作中（）
A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关
B.允许的安装高度与流量无关
C.流量与转速无关
D.开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关
A.
（3）某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）
A.水温太高B.真空计坏了C.吸入管路堵塞D.排出管路堵塞
C.
（4）往复泵的流量调节常采用（）
A.出口阀，B.进口阀C.旁路阀
C
（5）用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。
A.发生了气缚现象B.泵特性曲线变了
C.管路特性曲线变了
C
第六章吸收
填空题
（1）操作中的吸收塔，当生产任务一定，若吸收剂用量小于最小用量，则吸收效果________。
答案：
达不到要求
分析：
所谓最小液气比及最小吸收剂用量是针对一定的分离任务而言的，当实际液气比或吸收剂用量小于最小值时，则吸收效果达不到给定的分离要求。
（2）脱吸因数S的表达式为______,其几何意义是_____。
答案：
S=m/（L/G）；平衡线斜率与操作线率之比。
（3）在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将_______平衡线，传质推动力将_____，若吸收剂用量减至最小吸收剂用量时，设备费用将____。
答案：
靠近；减小；无穷大
（4）根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在______，增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将______。
答案：
相界面两侧的液膜和气膜中；增大
（5）压力____，温度_____，将有利于吸收的进行。
答案：
增大；下降
分析：
由m=E/P,说明m是温度和压力的函数。
一般情况下，温度下降，则E值下降，故温度下降，压力增大，导致m值下降，溶解度增大，有利吸收。
（6）难溶气体属______控制，主要传质阻力集中于_______側。
答案：
液膜；液膜
（7）双膜理论的基本假设是：
（1）______；
（2）_________；
（3）_________。
答案：
气液界面两侧各存在一层静止的气膜和液膜；全部阻力集中于该两层静止膜中，膜中的传质是定态分子扩散；在相界面处，两相达平衡。
（8）等分子反向扩散适合于描述_____过程中的传质速率关系。
一组分通过另一停滞组分的扩散适合于描述_____过程中的传质速率关系。
答案：
精馏，吸收和脱吸。
（9）物质在静止流体中的传递，主要是依靠流体_______的无规则运动。
物质在湍流的传递,主要是依据靠流体_______的无规则运动。
答案：
分子；质点
（10）吸收操作时，塔内任一横截面上，溶质在气相中的实际分压总是_____与其接触的液相平衡分压，所以吸收操作线总是位于平衡线的______。
反之，如果操作线位于平衡线______，则应进行脱吸过程。
答案：
高于；上方，下方。
（11）当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将______，其结果是使出塔吸收液的浓度______，而吸收推动力相应_______。
答案：
变小；变大；变小
分析：
由题意知G、y1、y2已经确定，减少L用量意味着液气比减小，因低浓度端已固定，故操作线斜率变小且向平衡线靠近，使传质推动力变小。
又由物料衡算：
常数可知当x2一定时，L减小，x1必增大。
（12）传质单元数NOG及NOL反映________。
HOG及HOL则与设备的型式、设备中的操作条件有关，表示______，是吸收设备性能高低的反映。
答案：
分离任务的难易；完成一个传质元所需的填料层高度
（13）生产中常见的脱吸方法有______，________和__________。
答案：
通入惰性气体；通入水蒸气；降压
（14）低浓度难溶气体的逆流吸收操作系统，若仅增加液体量，而不改变其他条件，则此塔的气相总传质单元数NOG将_____，气体出口浓度y2将_____。
答案：
增大；下降
选择题
（1）对常压下操作的低浓度吸收系统,系统总压在较小范围增加时,享利系数将____，相平衡常数将____,溶解度系数将___.
A.增加；C.不变；
B.降低；D.不确定
答案：
C；B；C
分析：
因为低压下E仅是温度的涵数，及m=，H。
可是总压增加E、H不变，m下降。
（2）双组分气体（A、B）进行稳定分子扩散，及分别表示在传质方向上某截面处溶质A的分子扩散速率与传质速率，当系统的漂流因数大于1时，____；____
A.大于；B.小于；
C.等于；D.不确定
答案：
C；A
分析：
因为是双组分气体，所以系统中A和B的浓度梯度大小相等方向相反。
由费克定律可知A和B的分子扩散速率也将大小相等方向相反。
然而因漂流因数大于1，说明产出了主体流动，结果增大了A的传递速率。
这里按习惯B为惰性组分。
（3）下述说法中错误的是_____.
A.溶解度系数H值很大，为易溶气体；C.享利系数E值很大，为难溶气体；
B.亨利系数E值很大，为易溶气体；D.平衡常数m值很大，为难溶气体；
答案：
B
（4）下述说法中错误的是_____。
A．液体中的扩散系数与压力成正比，与粘度成反比；
B．气体中的扩散系数与压力成反比，与温度的次方成正比；
C．液体中的扩散系数与温度成正比，与粘度成反比；
D．发生在静止或滞流流体中的扩散属于分子扩散
答案：
A
（5）下述说法中错误的是______。
A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；
B.精馏用板式塔，吸收用填料塔；
C.精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔；
D.吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。
答案：
B
（6）低浓度难溶气体的逆流吸收过程，若其他操作条件不变，仅入塔气量有所下降，则：
液相总传质单元数将_____;液相总传质单元高度将______；
气相总传质单元数将_______；气相总传质单元高度将______；
操作线斜将_____．A.增加；B.减小；C.基本不变；D.不确定；
答案：
C；C；A；B；B
分析：
因液膜控制，故，可以为基本不受气量的影响，所以及基本不变．
由＝S，S＝，可知当G减小进，将减小．
由，，可知当G减小时，将增加．
显然，G减小使下降．
计算题
（1）在一逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某组分A，已知操作条件下平衡关系为，入塔气体中A的含量为6%（体），吸收率为96%，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：
（1）出塔水溶液的浓度；
（2）若气相总传质单元高度为0.8，现有一填料层高为8的塔，问是否能用？
解：
对低浓度系统，计算时可用摩尔分数代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。
（1）
（2）
故此塔不能用。
（2）在塔径为05m、填料层高为4m的吸收塔内，用清水吸收空气中的氨，常压逆流操作。
混和气含氨5%（体积百分数，下同），吸收因数为1，实验侧得吸收率为90%，且侧得操作条件下与含氨2%的混合气充分接触后的水中氨的浓度为21.42g（氨）/1000g（水）。
已知水的流为30kmol/h，操作范围内：
，而受液体的影响可忽略。
试问：
（1）气相总体积传质系数Kya;
（2）若该塔操作中将气量增加，而维持液气比和操作条件等不变，则其平均推动力和传质单元高度将如何变化，试定性说明其理由。
解：
（1）
将题给数据带入可求得平衡常数
因为故
因操作线与平衡线相互
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