第一章化工原理绪论.docx
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第一章化工原理绪论
第一章
1.米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管径、管长不变,油温升高,粘度为原来的1/2,则摩擦阻力损失为原来的_____倍。
2.流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的_________。
3.当20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,,μ=1499厘泊)在内径为100mm
的管内流动时,若流速为2.52.5m.s-1时,其雷诺准数Re为__________
其摩擦阻力系数λ为________.
4.当量直径的定义是de=____________,对边长为a正方形风管当量直径de=__________。
5.当量直径的定义是de=____________,在套管环间流动的流体,外管的内径是d2,内管的外径是d1,则当量直径de=________。
6.当Re为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与____________、_____________有关。
7.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,
当管道上的阀门开度减小后,水流量将__________,摩擦系数____________,管道总阻力损失________(增大、减小、不变)。
8.当流体在园管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为()
A.Um=3/2.UmaλB.Um=0.8Umaλ
C.Um=1/2.Umaλ
9.学习流体流动与输送,你认为应解决些什么问题?
答:
10.什么叫化工单元操作?
常用的化工单元操作有哪些?
答:
11.什么叫化工单元操作?
常用的化工单元操作有哪些?
答:
1、1/2
2、1/16
3、210.3;0.304
4、de=4×流通截面积/浸润周边,de=a
5、de=4×流通截面积/浸润周边de=d2-d1
6、64/Re;Re;ε/d
7、减小;增大;不变
8、C
9、学习流体流动与输送一般应解决以下问题:
1、合理选择流体输送管道的管径
2、确定输送流体所需的能量和设备。
3、流体流量测量和速度、体积和质量流量、压力,以及控
制。
4、流体流动的形态和条件,作为强化设备和操作的依据。
10、化工产品的生产过程中,具有共同物理变化,遵循共
同的物理学定律的一些物理操作过程。
例如:
流体流动、流体输
送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。
11、化工产品的生产过程中,具有共同物理变化,遵循共
同的物理学定律的一些物理操作过程。
例如:
流体流动、流体输
送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。
第二章
1.液体输送设备有:
___________,___________,__________,______________,____________.
2.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的______下,输送_______时的性能曲线。
3.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.m-3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)
4.两流体的间壁换热过程,计算式Q=(λ/b)A△t中,A表示为
_______________。
5.某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的进出.口温度为25℃和45℃,此时传热平均温度差△tm=_______.
6.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃
和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差
△tm=_________.
7.平壁稳定传热过程,通过三层厚度相同的不同材料,每层间温度变化如图所示,试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序_________,以及每层热阻的大小顺序____________________。
8.离心泵铭牌上标明的扬程是指()
A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程
C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程
9.已知流体经过泵后,压力增大ΔPN.m-3,则单位重量流体压能的增加为()
A.ΔPB.ΔP/ρ
C.ΔP/(ρg)D.ΔP/(2g)
10.离心泵的扬程,是指单位重量流体经过泵后,以下能量的增加
值()
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)
11.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,输入的液体流量与出口阀的开度无关
12.一台试验用离心泵,开动不久,泵入口处的真空度逐渐降低为零,泵出口处的压力表也逐渐降低为零,此时离心泵完全打不出水。
发生故障的原因是()
A.忘了灌水B.吸入管路堵塞
C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气
13.一离心泵组成如附图的输水系统,当阀门A关小时,相应的流量和压力有何变化
流量VA()VB()VC()
压力PA()PB()PC()
A.增大;B.减小;C.不变D.不定
14.流体输送设备的主要类型有几种?
答:
15.泵的扬程的单位是__,其物理意义是___________________。
1、离心泵;往复泵;齿轮泵;螺杆泵;旋涡泵
2、转速,20℃的水(或答:
水)
3、不变不变变大变大
4、平均壁面面积
5、30℃
6、27.9K
7、λ3〉λ1〉λ2
δ3/λ3〈δ1/λ1〈δ2/λ2
8、D.
9、C.
10、B.
11、A.
12、D.
13、VAB.VBA.VCB.
PAA.PBA.PCA.
14、离心式———离心泵、离心通风机、离心压缩机等。
正位移式——往复泵、齿轮泵、螺杆泵等。
离心—正位移式———旋涡泵。
15、m,泵提供给单位重量流体的能量。
第三章
1.在常压下,20℃时氨在空气中的分压为50mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率ya=________,比摩尔分率Ya=_______.
1、0.06580704
第四章
1.热量传递的基本方式有______,______和______。
2.平均总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1.α2以及间壁导热系数λ的关系简化式为____________________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w.m-3.K-1)时,两侧给热系数分别为8000(w.m-3.K-1)和1000(w.m-3.K-1)时,总传热系数=_________.
3.间壁换热器管壁温度t接近α_________一侧的流体温度;总传热系数K的数值接近________________一侧的α值。
4.冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90℃,出口温度为50℃,冷水进口温度为15℃,出口温度为53℃,冷热水的流量相同,则热损失占传热量的___%(冷热水物性数据视为相同)
5.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3;导热系数λ1<λ2<λ3在稳定传热过程中,各层的
热阻R1______R2______R3;各层导热速率Q1____Q2____Q3。
6.冷、热气体在间壁换热器中换热,热气体进口温度T1=400℃,出口温度T2为200℃,冷气体进口温度t1=50℃,两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时,冷气体出口温度为____℃;若热损失为5%时,冷气体出口温度为___℃。
7.用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较,方案I是令冷却水终温为30℃,方案II是令冷却水终温为35℃,则用水量W1__W2,所需传热面积A1___A2(大于、小于、等于)。
8.单层间壁热阻的表达式为______________,用SI制表示的单位是________________。
9.如图所示为间壁式换热器中冷流体B与热流体A的稳态传热过程的温度分布曲线,该传热过程是由__________、_________和________三个串联的热传递环节组成,由图分析可知:
α1___α2,控制热阻应在________侧,因此若强化该传热过程,应从________侧着手。
10.对一台正在工作的列管式换热器,已知α1=116w.m-3.K-1
α2=11600w.m-3.K-1,要提高传热系数(K),最简单有效的途径是()。
A.设法增大α1;B.设法增大α2;
C.同时增大α1和α2。
11.已知圆筒壁(外半径为r3)上两层保温材料的温度分布曲线如图示:
A层的导热系数()B层的导热系数;应将()放在内层保温效果好。
(A,B两层厚度相等)。
A.等于B.大于C.小于D.A层
12.穿过三层平壁的稳定导热过程,如图所示,试比较第一层的热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小()。
A.R1>(R2+R3)B.R1<(R2+R3)
C.R1=(R2+R3)D.无法比较
13.在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水,其进、出口温度分别为t1、t2,蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用,使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度),如冷却蛇管长度增力一倍,其它条件不变,问出口水温t2应()。
A.增大B.减小C.不变D.不一定
14.传热系数是物质传热能力的标志,一般情况下,金属的传热系数较大,非金属的传热系数较小。
()
15.传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
答:
16.导热系数受哪些因素影响?
现有建筑砖(ρ=1800kg.m-3)和煤灰砖(ρ=ρ=700kg.m-3)两种材料,哪种保温性能好?
答:
17.间壁换热器管壁温度tw接近α_________一侧的流体温度;总传热系数K的数值接近________________一侧的α值。
18.凡稳定的圆筒壁传热,热通量为常数。
()
1、传导传热、对流传热和辐射传热。
2、(1/K)=(1/α1+δ/λ+1/α2);824(w.m-3.K-1)
3、大热阻大
4、5%
5、R1>R2>R3Q1=Q2=Q3
6、250℃,240℃
7、大于,小于
8、b/λAmK.w-1
9、对流热传导对流,α1<α2,AA
10、A
11、C,D
12、C
13、A
∵Q=msCP(t2-t1)=KAΔtm
=Kπd1(t2-t1)/ln(T-t1)/(T-t2)
此等式左边为恒值,则右边也应为恒值,现l增大一倍,
则ln(T-t1)/(T-t2)必也增大一倍,则t2必增
大
14、×
15、传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热
量。
对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量,辐射传热
是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。
16、组成:
纯物质的导热系数好;
结构:
结构致紧、密度大的材料导热系数大;
温度:
一般温度升高,导热系数减小。
煤灰砖的保温性能好。
17、大热阻大
18、×
第五章
1.用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______________.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为69.6mmHg,与之平衡的氨水浓度为10(kgNH3(100kg)-1H2O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______.
2.根据双膜理论,吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为()。
A.两相界面存在的阻力;B.气液两相主体中的扩散的阻力;
C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力;
3.对于难溶气体,吸收时属于______控制的吸收,强化吸收的手段是__________________。
4.试填写下列各传质速率方程,使其完整
N=kCA(____)=kLA(____)
=KCA(____)
=KLA(____)=kYA(____)
=kλA(____)
5.物理吸收的极限取决于当时条件下________________,吸收速率取决于吸收质从气相主体传入液相主体的_______。
6.用Δp为推动力的气膜传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为________________,以总传质系数表达的传质速率方程为__________________.
7.某气体用水吸收时,在一定浓度范围内,其气液平衡线和操作线均为直线,其平衡线的斜率可用______常数表示,而操作线的斜率可用____表示。
8.吸收是指_________的过程,解吸是指__________的过程。
9.溶解度很大的气体,吸收时属于____控制,强化吸收的手段是__________________。
10.某炉气含SO28.1%(体积),在一条件下测得与其成平衡的溶液浓度为0.003(摩尔分率),则其相平衡常数值为___.
11.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,则传质推动力将____,操作线将___平衡线。
12.含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度C为0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。
操作条件下两相的平衡关系为pe=1.62C(大气压),则SO2将从___相向___相转移,以气相组成表示的传质总推动力为_________大气压.
13.用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______________.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为69.6mmHg,与之平衡的氨水浓度为10(kgNH3(100kg)-1H2O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______.
14.用△p,△C为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数KC与分系数kC,kL的关系式为______________.KL与kC,kL的关系式为_______________.
15.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当总压增加时,亨利系数____,相平衡常数m____,溶解度系数H_____(增加、减少、不变)。
16.由于吸收过程气相中的溶质分压总____液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总是在平衡线的____。
增加吸收剂用量,操作线的斜率____,则操作线向____平衡线的方向偏移,吸收过程推动力(y-ye)_____。
17.吸收速率公式中,当用p-pi作吸收推动力时,其对应的吸收系数为()。
A.kC;B.KC;C.kL;
18.正常操作下的逆流吸收塔,若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时,下列哪些情况将发生?
()
A出塔液体浓度xD增加;
B出塔气体浓度增加,但xD不定;
C出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加;
D在塔下部将发生解吸现象。
19.通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,
()。
A.回收率趋向最高;B.吸收推动力趋向最大;
C.操作最为经济;D.填料层高度趋向无穷大。
20.对于大多数气体的稀溶液,气液间的平衡关系可用亨利定律表示。
亨利系数值(E=pe/x)随温度的升高而减小;而溶解度系数(H=C/pe)则随温度的升高而增大。
()
21.喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中,因此,液体为连续相,气体为分散相()。
22.亨利定律有哪几种表达式?
它们只适合于什么场合?
答:
23.提高吸收速率应采取哪些措施?
答:
1、727.3mmHg0.957Pe=Ex
2、C
3、液膜、增大液相侧的传质分系数或液体湍动程度。
4、p-pi,Ci-C,p-pe,
Ce-C,y-yi,xi-xo
5、吸收质在吸收剂中的溶解度,扩散速率
6、Na=kC(p-pi)Na=KC(p-pe)
7、相平衡;液气比
8、用液体吸收剂吸收气体,液相中的吸收质向气相扩散。
9、气膜,增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。
10、27
11、减少;靠近;
12、p=0.1atmpe=1.62×0.02=0.0324atm
从气相向液相转移Δp=0.0676atm
13、727.3mmHg0.957Pe=Ex
14、1/KC=1/kC+1/H.kL1/KL=H/kC+1/k
15、不变;减少;不变
16、大于上方增大远离增大
17、A
18、B
19、D
20、×
21、×
22、pe=Ex,pe=c/H,ye=mx
E称为亨利系数,H称为溶解度系数,m称为相平衡常数。
它
们只适合于稀溶液的情况。
23、由Na=Ky(y-ye)看出,为了提高Na,必须增大吸收系数和吸收推动力。
1.增大湍动程度;2.增大气液接触是为了增大吸收系数。
3.增大液气比是为了提高推动力。
第六章
1.蒸馏操作属于()
A.传热B.传热加传质C.传质
2.回流比的定义是_________________________________。
3.某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.667x+0.32,则该塔的回流比R=________.馏出液组成xd=________.
4.某泡点进料的连续精馏塔中,进料组成xf=0.35,系统的平均
相对挥发度α=2.44,当xd=0.93时,达到此分离要求的最小回流
比Rm=_______.
5.工业生产中的操作回流比一般是最小回流比的________倍。
6.精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________,
利用_____________.____________________的方法,将各组分得
以分离的过程.
7.按蒸馏操作方法不同,蒸馏可分为________、________、
和________三大类。
8.某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.78x+0.204,
则该塔的回流比R=________.馏出液组成xd=________.
9.某二元理想溶液的连续精馏塔,提馏段操作线方程为:
y=1.3x-0.018,系统的平均相对挥发度α=2.5,当xw=0.06时(摩尔分率),此时从塔底数起的第二块理论板数(塔底可视为第一块理论板)下流液体的组成为___________.
10.对一定组成的二元体系,精馏压力越大,则相对挥发度______,塔操作温度_______,对分离_______。
11.精馏过程的回流比是指_________________,最小回流比是指______________________。
12.设计某二元理想溶液精馏塔时,如保持F,xf,xd,xw不变,
则随进料热状况参数的增加,其最小回流比________(增加、减小、不变)。
13.某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.667x+0.32,
且塔顶产品量为100kmol.h-1,则馏出液组成xd=_________,塔
顶上升蒸气量V=_________.
14.精馏操作的依据是_________________。
实现精馏操作的必要条件包括________________和_____________。
15.某二元混合物,其中A为易挥发组分,液相组成xa=0.6相应的泡点为t1,与之相平衡的汽相组成ya=0.7,相应的露点为t2,则:
()。
A.t1=t2B.t1<t2
C.t1>t2D.不能判断
16.精馏设计时,若回流比R增加,并不意味产品D减小,精馏操作时也可能有类似情况;()
17.在一定压强下,液体混合物没有恒定的沸点。
()
18.连续精馏塔中,中间进料的目的是获得较纯的易挥发组分和较粗的难挥发组分。
()
19.随着R的减小,精馏段操作线愈接近平衡线,达到一定的分离要求所需理论板数越少。
()
20.理论板图解时与下列参数:
F,xf,q,R,α,xd,xw无关;()
21.为什么操作需要塔顶回流?
答:
22.精馏塔在一定条件下操作时,试问将加料口向上移动两层塔板,此时塔顶和塔底产品组成将有何变化?
为什么?
答:
1、B
2、回流量(L)与采出量(D)之比。
3、2.00.96
4、1.66
5、1.1~2
6、沸点(或挥发度)多次部分汽化多次部分冷凝
7、简单蒸馏、间歇精馏、连续精馏。
8、3.540.926
9、0.120(摩尔分率)
10、越小越高越不利
11、回流与塔顶产品量之比;塔板数为无限多时的回流比的极限值
12、下降(减小)
13、0.96300kmol.h-1
14、混合液中各组分的挥发度差异。
塔顶液相回流塔底上升气流
15、A.
16、√
17、√
18、×
19、×
20、×
21、主要是为了保持塔内有下降的液流,使精馏塔保持稳定操作。
22、当加料板从适宜位置向上移两层板时,精馏段理论板层数减
少,在其它条件不变时,分离能力下降,xD下降,易挥发组分收率降低。
第七章
1.饱和空气在恒压下冷却,温度由t1降至t2,此时其相对湿度____,湿度____,湿球温度____.露点____。
2.湿球温度是大量空气与少量水长期接触后_____________的温度,对空气--水系统,当______________,_____________时,α/kθ为一常数,其值约为_____kJ.kg-1K-1,故可写出tw的计算式tw=__________________。
3.空气的饱和湿度Hs是湿空气的如下参数的函数:
()。
A.总压及干球温度;B.总压及湿球温度;
C.总压及露点;D.湿球温度及焓。
4.空气温度为td,湿度为Hd,相对湿度为φd的湿空气,
经一间接蒸汽加热的预热器后,空气的温度为t1,湿度为H1,
相对湿度为φ1,则()
A.H1>HdB.φd>φ1
C.H1<HdD.φd<φ1
5.回答下列诸问题
(1)湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等,什么情况下不等?
(2)湿