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化工原理练习题

0绪论

1.化工原理中的“三传”是指④

①动能传递、势能传递、化学能传递，②动能传递、内能传递、物

质传递

③动量传递、能量传递、热量传递，④动量传递、热量传递、质量传递

2.下列单元操作中属于动量传递的有①

①流体输送，②蒸发，③气体吸收，④结晶

3.下列单元操作中属于质量传递的有②

①搅拌，②液体精馏，③流体加热，④沉降

4.下列单元操作中属于热量传递的有②

①固体流态化，②加热冷却，③搅拌，④膜分离

5、lkgf/cm2=mmHg=N/m2

6.在26℃和1大气压下,CO2在空气中的分子扩散系数D等于

0.164cm2/s,将此数据换算成m2/h单位,正确的答案为④

①0.164m2/h②0.0164m2/h③0.005904m2/h,④0.05904

m2/h

7.己知通用气体常数R=82.06atm.cm3/mol.K,将此数据换算成用

kJ/kmol.K所表示的量,正确的答案应为③

①8.02②82.06③8.314④83.14

第3章机械分离

一、选择题

1.下面过滤速率方程式中属于恒压过滤方程的是②

①dq/dθ=K/2（q+qe）；②q2＋2q.qe=K.θ；

③q2＋q.qe=2K.θ；④q2＋q.qe=K.θ/2

2.过滤速率基本方程为①

①dq/dθ=K/2（q+qe）；②dq/dθ=K/（q+qe）；

③dq/dθ=KA2/2（V+Ve）；④dV/dθ=K/2（V+Ve）

3恒压过滤中单位面积累积滤液量q与时间θ的关系可表示为下图中的①

①θ②θ③θ④θ

4对静止流体中颗粒的自由沉降而言，在沉降过程中颗粒所不会受到

的力有：

①

①牛顿力；②浮力；③曳力（阻力）；④场力（重力或离心力）。

5叶滤机洗涤速率与终了过滤速率之比为：

④

①1/2；②1/3；③1/4；④1。

6

恒压过滤中，当过滤时间增加1倍，则过滤速率为原来的/2倍。

①；②/2；③2；④0.5。

7关于离心沉降速度和重力沉降速度，下述说法正确的是③。

①离心沉降速度和重力沉降速度是恒定的；

②离心沉降速度和重力沉降速度不是恒定的；

③离心沉降速度不是恒定值，而重力沉降速度是恒定的；

④离心沉降速度是恒定值，而重力沉降速度不是恒定的

8.下面哪个是过滤推动力④。

①液体经过过滤机的压降；②滤饼两侧的压差；③过滤介质

两侧的压差；④过滤介质两侧的压差与滤饼两侧的压差之和。

9.用板框式过滤机进行恒压过滤，忽略介质阻力，过滤20min得到滤液8m3，若再过滤20min，可再得滤液③m3.（计算见化工原

理学习指导p63，）

①8；②4；③5.3；④11.3。

10.含尘气体在降尘室内沉降，沉降区为层流（符合斯托克斯公式），理论上能完全除去30μm的粒子，现气体处理量增大一倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒子粒径为④。

①60μm；②15μm；③30μm；④30μm。

11,一密度为7800kg/m3,的小钢球在密度为1200kg/m3的某液体中自

由沉降速度是其在20℃水中沉降速度的1/4000,水的黏度为1mPa.s，则此液体的黏度为

④。

（计算见化工原理学习指导p65）

①4000mPa.s；②40mPa.s；③33.82mPa.s；④3382

mPa.s。

12.助滤剂的作用是②。

①降低滤液黏度，减小流动阻力；②形成疏松饼层，使滤液得以

畅流；③帮助介质拦截固体颗粒；④使得滤饼密实并有一定刚性。

13.板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，则在每一个滤框中，滤液穿过的♘度为③层的滤饼，横穿洗涤时洗液穿过的♘

度为①层的滤饼，洗涤速率为过滤终了速率的④。

①1；②2；③1/2；④1/4。

14.降尘室没有以下优点①。

①分离效率高；②阻力小；③结构简单；④易于操作。

15.在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加1倍，则沉降时间

①，气流速度②，生产能力③。

①增加1倍；②减小1倍；③不变；④增加2倍。

16.助滤剂应具有以下性质②。

①颗粒均匀，柔软，可压缩；②颗粒均匀，坚硬，不可压缩；

③颗粒粒度分布广，坚硬，不可压缩；④颗粒均匀，可压缩，易变形。

17.板框过滤机中②

①框有两种不同的构造；②板有两种不同的构造；

③框和板都有两种不同的构造；④框和板都只有一种构造。

18.板框过滤机洗涤速率是过滤终了速率的四分之一，这一规律只有在以下条件下才能成立③。

①过滤时的压差与洗涤时的压差相同；

②滤液的黏度与洗涤液的黏度相同；

③过滤压差与洗涤压差相同且滤液黏度与洗涤液的黏度相同；

④过滤压差与洗涤压差相同，滤液黏度与洗涤液的黏度相同且过滤面积与洗涤面积相同。

19.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与下列因素无关④

①颗粒的几何形状；②颗粒的几何尺寸；

③流体与粒子的密度；④流体的流速。

20.重力沉降中阻力沉降系数=24/Re0

的适用范围是②

①圆柱形微粒，层流区；②球形微粒，层流区；

③方形微粒，湍流区；④球形微粒，湍流区。

二、填空

1.固体颗粒在空气中自由沉降,颗粒受重力、浮力、阻力等几种

力的作用。

其沉降速度公式为。

2.降尘室为气固或液固两相分离设备，它们的生产能力与该设备的

长度和宽度有关，与高度无关。

3.工业上常用的过滤介质有织物介质、堆积介质和多孔性固体介质

4.常用的过滤设备有板框压滤机、叶滤机和回转过滤机等。

5.间歇式过滤机一个完整的操作周期中所包括的时间有过滤时

间，洗涤时间，组装、卸渣及清洗滤布等的辅助时间。

6.根据滤液流出的方式，过滤分为明流、暗流

7.板框过滤机的洗涤方式有置换式和横穿洗涤法

8.BAY10-402-25中B表示板框过滤机，A表示暗流，Y表示液压压

紧方式，10表示过滤面积10m2,402表示滤框的内边长为402mm，25

表示滤框的♘度为25mm

9.流体通过颗粒层的流动多呈层流状态,故单位体积床层所具

有的表面积对流动阻力起决定作用。

10.过滤分深层过滤和滤饼过滤两种方式。

11对板框式过滤机，洗涤面积Aw和过滤面积A的定量关系为Aw=A/2。

洗水走过的距离Lw和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为

Lw=2L，洗涤速率（dV/d）w和终了时的过滤速率（dV/d）E的定量

关系为（dV/d）w=（dV/d）E/4。

12.含尘气体中尘粒直径在75μm以上时，一般应选用降尘室除尘，

若尘粒直径在5μm以上，可选用旋风分离器，如尘粒直径在1μm以

下，可选用袋滤器。

13.某球形颗粒在一定密度及黏度的空气中沉降，如处于层流沉降

区，当空气温度升高时，空气黏度增大，颗粒的沉降速度下

降。

14.

除去液体中的固体颗粒一般可采用重力沉降、离心分离和

过滤。

15.板框过滤机的生产能力可写为Q=：

V/c

其中θc等于一个

操作循环中的过滤时间、洗涤时间和整理辅助时间之和。

16.恒速操作的过滤机，过滤10min得到滤液0.01m3，继续过滤20min，

可再得滤液0.02m3，然后，用0.01m3洗涤液洗涤，速率不变，

所需洗涤时间为10min。

17.板框过滤机恒压操作，滤布阻力忽略不计，经θ时间后的滤液量

为V1，当框数增加到原来的1.5倍，框♘度增加到原来的2倍，也经过θ时间的滤液为V2，则V2=1.5V1。

18.某颗粒的重力沉降适用于斯托克定律，如在水中的沉降速度为

u1，在空气中为u2，则u1小于u2，如在热空气中的沉降速度为u3，

在冷空气中为u4，则u3，小于u4大于。

（大于，等于，小于，

不确定）

三、简述题

1.什么是过滤？

是指以某种多孔物质作为介质，在外力的作用下，流体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留下来，从而实现固体颗粒与流体分离的操作。

2.什么是沉降？

利用非均相混合物在重力场或离心力场中，各成分所受重力和离心力的不同，将非均相混合物发生相对运动，并加以分离的方法称为沉降分离

3.为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一？

由于洗涤液通过两层过滤介质和整层的滤饼层的♘度，而过滤终了时

滤液只通过一层过滤介质和滤饼层♘度的一半，即洗涤液流动距离比滤液长1倍，其阻力也大1倍，故洗涤速率变为原来的一半，又因洗

涤液的流通面积为滤液的流通面积的0.5倍，这样洗涤速率又变为原来的一半，基于上述原因，当洗涤压差与过滤终了相同，且洗涤液的黏度与滤液的黏度相同时，板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一。

4.降尘室的生产能力与哪些因素有关？

为什么降尘室通常制成扁平型或多层？

降尘室适用于分离直径多大的颗粒？

Vs=Au降尘室的生产能力公式

可以看出：

降尘室的生产能力与底面积成正比，与沉降速度成正比，与降尘室的高度无关。

因此降尘室通常制成扁平型或多层，降尘室属于重力沉降设备，以重力为推动力，速度小，适用于分离100微米以上的颗粒。

5.写出重力沉降速度的斯托克斯公式，并说明公式的应用条件；

d2（-）g

u=s

018

Re=du0≤0.3，可延伸到<2

0

第5章传热

一、选择题

1.下列关于传热与温度的讨论中正确的是③。

①绝热物系温度不发生变化；②恒温物体与外界（环境）无

热能交换；

③温度变化物体的焓值一定改变；④物体的焓值改变,其温度一定发生了变化

2.下列关于温度梯度的论断中错误的是④。

①温度梯度决定于温度场中的温度分布

②温度场中存在温度梯度就一定存在热量的传递

③热量传递会引起温度梯度的变化

④热量是沿温度梯度的方向传递的

3.气体的导热系数值随温度的变化趋势为①。

①T升高,λ增大；②T升高,λ减小；

③T升高,λ可能增大或减小；④T变化,λ不变

4.空气、水、金属固体的导热系数分别为λ1、λ2、λ3,其大小顺序②。

①λ1>λ2>λ3；②λ1<λ2<λ3；

③λ2>λ3>λ1；④λ2<λ3<λ1

5.

水银、水、软木的导热系数分别为λ1、λ2、λ3其大小顺序为

①。

①λl〉λ2〉λ3；②λl〈λ2<λ3；

③λ1>λ3>λ2；④λ3>λ1>λ2

6.多层平壁定态热传导时，各层的温度降与各相应层的热阻①

①成正比；②成反比；③没关系；④不确定

7.对由三层平壁组成的多层平壁稳定热传导而言,若三层的传热推

动力Δt1>Δt2>Δt3,则三层平壁的传热阻力R1、R2、R3之间的关系为①

①Rl>R2>R3；②RlR3>R2；④R2>Rl>R3

8双层平壁稳定热传导,壁♘相同,各层的导热系数分别为λ1和λ2,其对应的温度差为Δt1和Δt2,若Δt1>Δt2,则λ1和λ2的关系为①

①λ1<λ2；②λ1>λ2；③λ1=λ2；④无法确定。

9.由♘度都相同的平壁组成的三层平壁而言,若λ1>λ2>λ3,则热阻R1、R2、R3之间的关系为②

①Rl>R2>R3；②R1R3>R2；④R3>R1>R2。

10对于三层圆筒壁的稳定热传导而言,若Q1、Q2、Q3为从内向外各层的导热量,则它们之间的关系为③

①Q1>Q2>Q3；②Q3>Q2>Ql；③Ql=Q2=Q3；④Q1、Q2、Q3之间无法比较

11.

某燃烧炉炉壁内外表面温度分别为t1、t2,今在炉壁外表面加一层保温层,炉壁内外表面的温度变化为T1,T2。

下列的判断正确的是②

①T1=T2,TI-T2>t1-t2；②T1>T2,T1-T2>t1-t2

③T1tl-t2；④

（1）、

（2）、（3）以外的其他判断

12.设水在一圆直管内呈漏流流动,在稳定段处,其对流传热系数

为α1;若将水的质量流量加倍,而保持其他条件不变,此时的对流传热系数α2与α1的关系为③

①α2=α1；②α2=2α1；③α2=20.8α1；④α2=20.4α1

13.

液体在圆形直管内作强制端流时,其对流传热系数α与雷诺准数Re的n次方成正比,其中n的值为②

①0.5；②0.8；③1；④2

14.

下列关于换热设备的热负荷及传热速率说法中错误的是④

①热负荷决定于化工工艺的热量衡算

②传热速率决定于换热设备、操作条件及换热介质

③热负荷是选择换热设备应有的生产能力的依据

④换热设备应有的生产能力由传热速率确定

15.

下列准数中反映的物体物性对对流传热影响的是③

①Nu；②Re；③Pr；④Gr

16.

间壁二侧流体的传热过程α1、α2值相差较大（α1<<α2）,K值总是接近①那侧的。

①α1；②α2；③难以确定；

17.

下列准数中反映流动状态和揣流程度对对流传热影响的是②

①Nu、②Re、③Pr、④Gr

18.下列关于流体在换热器中走管程或走壳程的安排中不一定妥当的①

①流量较小的流体宜安排走壳程；②饱和蒸气宜安排走壳程；

③腐蚀性流体及易结垢的流体宜安排走管程；

④压强高的流体宜安排走管程；

19.对由外管直径d1,内管直径为d2组成的套管而言,其传热当量直径为①

①（d12-d22）/d2；②（d12-d22）/d1；③（d12-d22）/2；④（d12-d22）/

（d1＋d2）

20.对由外管直径为d1,内管直径为d2组成的套管而言,按润湿周边计算而得的当量直径为③

①（d1+d2）/2；②d1+d2；③d1-d2；④d2-d1

21.换热器中任一截面上的对流传热速率=系数×推动力,其中推动力是指④

①两流体温差度（T-t）；②冷流体进、出口温度差（t2-tl）

③热流体进、出口温度差（T2-T1）；④液体温度和管壁温度差

（T-Tw）或（tw-t）

22.工业上列管式换热器用于:

I、水一水换热;II、气一水换热;III、饱和蒸气一水换热三种情况。

有关总传热系数K正确的是

③。

①I最大,II其次；②II最大,III其次

③III最大,I其次；④I最大,III其次

23.对列管式换热器,当管束和壳体温差超过②时，应采

取适当的温差补偿措施。

①60℃；②50℃；③40℃；④30℃

24.冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的给热系数为α1=100

W/（m2.K），热流体一侧的给热系数为α2=1000W/（m2.K），总传热系数K接近哪一侧的给热系数α，要提高K，应着重提高哪一侧的给热系数α③。

①接近α1，提高α2；②接近α2，提高α1；③接近α1，提高α1；④接近α2，提高α2。

25.一定流量的液体在一Φ25mm⨯2.5mm的直管内做湍流流动，其给

热系数αi=1000W/（m2.K），如流量和物性都不变，改用一

Φ19mm⨯2mm的直管，则其将变为④W/（m2.K）。

①1259；②1496；③1585；④1678。

26.

关于传热系数K，下列说法中错误的是③。

①K实际是个平均值；②K随所取的传热面不同而异；

③K可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关；④要提高K值，应从降低最大的热阻着手。

27.

确定换热器传热系数K的方法，下列选项错误的是①。

①查手册；②经验估算；③公式计算；④实验测定。

28.蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的①

在工程上是可行的。

①提高空气流速；②蒸汽一侧装翅片；③采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；④提高蒸汽流速。

（分析见化工原理学习指导P93）

29.影响给热系数的因素有：

全部都是

①产生对流的原因；②流体的流动状态；③流体的物性；

④流体有无相变。

⑤壁面的几何因素。

30.热量传递的基本方式是④。

①恒温传热和定态变温传热；②导热给热和热交换；

③汽化、冷凝和冷却；④热传导、对流传热和辐射传热。

31.圆形蒸汽管道外包覆两层♘度相同而导热系数不同的保温材料，则将导热系数大的保温材料置于内层与置于外层相比，保温层的总热阻②，蒸汽管道的热损失①。

①增大；②减小；③不变；④不确定。

32.强制对流（无相变）流体的给热系数关联式来自④。

①理论方法；②量纲分析法；③数学模型法；④量纲

分析和实验结合的方法。

33.在间壁传热中，热量从热流体到冷流体的传热过程中，热阻主要集中在②。

①金属壁面；②冷、热流体的层流底层；

③冷、热流体的主体；④平均分布在各层中。

34.换热器中冷热流体一般为逆流流动，主要是为了③。

①提高传热系数；②减少冷却剂用量；③提高对流平均温差；

④减少流动阻力。

35.当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法中哪一个是错误的①。

①逆流时，△tm一定大于并流、错流或折流是的△tm；②采用逆

流操作可以节约热流体（或冷流体）的用量；③采用逆流操作可以减少所需的传热面积；④温差修正系数Φ的大小反映了流体流向接近逆流的程度。

36.用常压水蒸汽加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为

②。

①20℃；②100℃；③60℃；④49.7℃。

37.工业上采用翅片状的暖气管代替圆钢管，目的是③。

①增加热阻；②节约钢材，增加美观；③增加传热面积，

提高传热效果；④减小热量损失。

38.某套管式换热器，管间用饱和水蒸汽加热管内空气（湍流），使空气温度由20℃至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的①

倍。

①1.149；②1.74；③2；④1.5。

40.比较下列不同对流给热过程的给热系数的值的大小：

空气自然对流α1，空气（u=3m/s）强制对流α2，水（u=3m/s）强制对流α3，水蒸气冷凝α4。

α1＜α2＜α3＜α4

二、填空

1.间壁式换热器的传热过程是对流、传导、对流。

2.金属的导热系数λ大约为几十kcal/（m·h·℃）,液体的λ

大约为10-1kcal/（m·h·℃）,气体的λ大约为10-

2kcal/（m·h·℃）

3.平壁稳定热传导过程,通过三层♘度相同的材料,每层间温度

变化Δt1>Δt2>Δt3,则λ1，λ2，λ3的大小顺序为λ1<λ2<λ3,

每层热阻的大小顺序为R1>R2>R3。

4.某圆形管道外有两层♘度相等的保温材料A和B,ΔtA>ΔtB,则A

层导热系数

果较好

5.下面各组传热系数α的数值大小（饱和蒸气的压力相同）为:

（1）α空气<α水

（2）α水蒸气冷凝>α水加热或冷却

（3）α弯管>α直管

6.套管换热器的总传热速率方程的表达式为;以外表

面积为基准的总传系数Ko的计算式为（忽略垢层热

阻）。

7.写出两种带有热补偿的列管式换热器的名称U型管式、浮头

式，带补偿圈的固定管板式（任意2种）。

8.多程列管式热交换器的壳程中常装有一定数目与管束相垂直的

折流挡板（简称挡板）,其目的是提高对流传热系数

9.有相变时的对流传热系数比无相变时大，黏度μ值大，对流

给热系数小，热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对

流传热系数大

10.当设计一台用饱和蒸气加热空气的列管式换热器时空气宜

在管内流动。

11.列管式换热器中,用饱和水蒸气加热空气,则传热管的壁温接近饱和水蒸气的温度，总传热系数K的值接近空气给热系数

13.固定管板式列管换热器中,压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走管程。

14.根据冷、热两流体的接触方式的不同,换热器分为直接混合式、蓄热式、间壁式等类型。

15.热量传递的基本方式为热传导（简称导热）、对流传热、热

辐射等。

16间壁式换热器的类型有①夹套式②喷淋式蛇管换热器③套

管式④列管式⑤沉浸式蛇管换热器等

17.根据所采取的温差补偿措施的不同,列管式换热器包括固定管

板式、浮头式、U型管式、具有补偿圈的固定管板式等类型

18在通常情况下的同类换热器中，设空气的自然对流的给热系数为α

1，空气的强制对流给热系数为α2，水的强制对流给热系数为α3，蒸

汽冷凝的强制对流给热系数为α4，则从大到小的顺序为α4>α3>α

2>α1。

对于某些热敏性物料的加热而言，为避免出口温度过高而

影响产品质量，冷热流体宜采用并流操作（逆流、并流、错流、湍流）。

19对于固定管板式换热器，下列换热介质通常走管程的有A、C、D，

走壳程的有B、E、F。

A高压流体；B蒸汽；C易结垢的流体；D腐蚀性流体；E黏度大

的流体；F被冷却的流体。

20两流体通过间壁换热，冷流体从20℃升至50℃，热流体从100℃降到70℃则并流时的∆tm=43.28℃，逆流时的∆tm=50

℃。

21在套管式换热器中，热流体进出口温度分别为100℃和60℃，冷流体进口温度为30℃，且已知冷热流体的热容流量mscp相等，则∆tm=

30℃。

①30；②40；③50；④70。

22套管式换热器的管隙通入压强一定的饱和蒸汽，使管内的空气温度升高，保持空气的压强不变，流量增大，其他条件不变，则传热速率Q变大，传热系数K变大，空气出口温度t2变小，对数平均温差∆tm

变大。

23有一并流操作的换热器，已知冷流体进出口温度分别为20℃和50

℃，热流体进出口温度分别为90℃和60℃，则其平均传热温差Δtm

为30.8℃。

24.列管换热器的管程设计成多程是为了提高管程的给热系数，在

壳程设置折流板是为了提高壳程的给热系数。

25.在确定列管式换热器的冷热流体的流程时，通常蒸汽走壳程，

高压流体走管程，易结垢的流体走管程，有腐蚀性的流体走管程，

黏度大的流体走壳程，流量小的流体走壳程。

26.在温度小于180℃的条件下，水蒸气是最适宜的加热剂，而当温

度不很低时，水是最适宜的冷却剂。

27.某一热流体流经一段直管后，再流入同一管径的弯管段，则弯

管的传热系数比直管段的大。

28.

一维（x方向）稳态热传导，傅里叶定律可

29.

多层平壁的热传导公Q＝t1-tn+1＝t1-tn+