化工单元操作精品课程.docx

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化工单元操作精品课程

考试样卷A

一、填空题（3×15=45分）

1.在流动系统内，处在同一水平面上的各点的压力（一定或不一定）（  ）不相等。

2.蒸发操作按压力分为（  ）和（  ），后者主要用于热敏性混合物分离。

3.离心泵的安装高度必须（  ）允许安装高度，否则将发生（  ）现象，它是由于被输送液体在泵体内（  ）造成的。

4.强化对流传热的关健是（  ）的厚度，比如，（  ）流速，（  ）改变流向。

5.对于表面气化控制的干燥过程，要改变干燥速率，应改变（  ）；对于内扩散控制的干燥过程，要改变干燥速率，应改变（  ）。

6.对空气进行预热的目的是（  ）。

因为经过预热，空气的（  ）升高了，（  ）下降了。

7.流体的流动型由（  ）判定，当其值大于4000时为（  ）；其值小于2000时为（  ）。

8．为了节约加热蒸汽用量，人们经常采用（  ）蒸发。

但效数越多，（  ）越高，因此并不是效数越高越好。

9．Q=KAΔt中，Δt表示（  ）。

Q=λAΔt/δ中，Δt表示（  ）。

Q=αAΔt中，Δt表示（  ）。

10．用水冷凝乙醇蒸汽，则该换热器的传热系数接近于（  ）一侧的对流传热系数，换热面的温度接近于（  ）的温度。

11．厚度为200mm的砖壁，在其内外壁温度差为400K时，其每平方米砖壁的导热量为1600W/m2，则该砖壁的导热系数是（  ）W/m·K。

12．让不饱和空气与只含非结合水的物料相接触，则平衡含水量（  ）。

13．蒸发器由（  ）室和（  ）室构成，前者的作用是（  ）供热；后者的作用是（  ）。

14．对于不饱和的湿空气来，其干球温度（  ）湿球温度（  ）露点温度。

15．制造换热器的材料的导热系数应该（  ）越好；保温材料的导热系数应该（  ）越好。

二、判断题（2×5=10分，正确者打√；错误者打×）

1．流体总是由高向低流动的。

（  ）

2．恒温传热一定是稳定传热。

（  ）

3．用不饱和空气干燥含有结合水的湿物料，则平衡含水量一定为结合水份。

（  ）

4．两物体间的传热必须借助于一定的介质才能实现。

（  ）

5．在常温下，蒸发是不能进行的。

（  ）

三、在单效蒸发器中，每小时将1500kg的某水溶液从10%（质量分率，下同）连续浓缩至30%。

已知，原料液的比热为3.77kJ/kg·K；在操作压力下，蒸发器内溶液的沸腾温度是80℃、水蒸汽的冷凝潜热为2320kJ/kg；加热蒸汽的冷凝潜热为2204kJ/kg；蒸发器的热损失为1200W。

试求：

⑴水份的蒸发量（5分）

⑵原料液的进料温度为80℃时，加热蒸汽的耗量（5分）

四、一单壳程单管程列管式换热器，由长3m,直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。

苯在换热管内流动，流量为1.5kg/s，由80℃被冷却到30℃。

冷却水在管外流动，进口温度为20℃，出口温度为50℃。

已知水侧和苯侧的给热系数分别为1700W/m2·K和900W/m2·K，苯的比热为1.9kJ/kg·K,钢的导热系数为45W/m·K，污垢热阻和热损失均忽略不计。

试求该列管换热器的管子数目。

（20分）

五、在干燥器中，将某物料从干基含水量（下同）0.15干燥至0.01。

已知干燥器的生产能力为250kg湿物料/h（以干燥产品计）；湿物料进口温度为15℃、出口温度为40℃；热空气的进口温度为90℃、湿度为0.0073kg水蒸汽/kg绝干空气；热空气的出口温度为50℃；热损失为3.2kW；绝干物料的比热为1.156kJ/kg·K；气温为18℃。

试求：

⑴绝干空气的消耗量。

（4分）

⑵空气离开干燥器时的湿度。

（8分）

⑶干燥效率。

（3分）

考试样卷B

一、名词解释：

（2.5×4=10分）

1．分子扩散

2．恒摩尔流假定

3．填料层的比表面积

4．泡沫夹带

二、填空：

（4×10=40分）

1．相对挥发度为2.45的物系在全回流下，用理论板精馏分离，测得xn＝0.4,则yn＝（  ）；xn-1＝（  ）。

2．在回流比、相对挥发度、进料组成及产品组成均不变的前提下，若进料状态不变而进料量增加，则所需的理论板数（  ）（增加、减少、不变）；若进料量不变而进料状态改变，则所需的理论板数（  ）（改变、不变）；

3．某低浓度吸收过程的气膜吸收系数kG＝9.87×10-7kmol/（m2·h·Pa）;液膜吸收系数kL＝0.25m/h；溶解度系数H＝0.00150kmol/（m3·Pa）。

则气相总吸收系数KG＝（  ）；该过程为（  ）膜控制过程。

4．在吸收相平衡图上，吸收操作线总是位于相平衡线的（  ）（上方、下方）；解吸操作线总是位于相平衡线的（  ）（上方、下方）。

5．蒸馏分离的依据是（  ）；吸收分离的依据是（  ）。

6．欲得到一定浓度的溶液，易溶气体所需的分压（  ）（高、低），其依据是（  ）定律。

7．理想溶液的组成为0.4，则其中A组份的挥发度为（  ）（A组份的饱和蒸汽压为168kPa）；若此溶液为实际溶液，则其中A组份的挥发度为（  ）（168、420、无法确定）。

8．在其它条件不变的情况下，增加液气比，则操作线（  ）（远离、靠近）平衡线，吸收推动力（  ）（增加、减少）。

9．（  ）和（  ）是精馏得以进行的必不可少的条件。

10．雾沫夹带是（  ）。

液面落差主要受（  ）的影响。

三、问题简答（每小题5分，共10分）

1．填料分层装填的目的是什么？

为了达到预期目的，还要使用什么设备？

2．分析精馏塔连续稳定操作时，温度、压力及组成是如何分布的？

为了控制塔顶馏出液的组成不变，可以如何实现？

四、计算题（40分）

1．若连续精馏的操作线方程为：

y＝0.75x＋0.2075，δ线方程为：

y＝－0.5x＋1.5xF。

试求：

⑴回流比（4分）；

⑵馏出液组成（2分）；

⑶料液中气液两相的摩尔数之比（4分）。

2．连续精馏分离某混合液，处理量为108kmol/h。

相平衡曲线及有关数据见右图，试求：

⑴产品的流量及进料状态参数（5分）；

⑵用作图法求取需要的实际板数，设总

板效率为0.55（5分）。

3．在吸收塔内用清水吸收空气－丙酮中的丙酮。

设操作压力为1atm、操作温度为20℃,混合气中丙酮的分压为45.5mmHg，混合气按纯空气量计为1400m3/h（操作状态），水的用量168kmol/h,丙酮的回收率为98%，相平衡关系为Y*＝1.68X，气相总吸收系数KY＝0.4kmol丙酮/（m3·h），空塔气速为1.442m/s,填料层的比表面积为204m2/m3。

试求：

⑴水的最小用量（8分）？

⑵塔径（4分）；

⑶填料层高度。

设所有填料表面均为有效（8分）。

流体流动——测试题

选择题

1.常压下气体的密度可按理想气体状态方程式来计算。

当式中的气体常数R=8.314kJ/（kmol·K）时，气体的压强的单位必须为（）。

A、Pa；    B、kPa；    C、MPa；    D、kgf/cm2

2.设备内绝压为300mmHg，其真空度为（）mmHg（当地大气压为750mmHg）。

A、450；    B、1050；    C、460；    D、-450

3.一设备表压为460mmHg，另一设备的真空表读数为300mmHg，两设备的压强差为（）kPa（当地大气压为101.3kPa）。

A、760；    B、101.3；    C、160；    D、21.3

4.液体的温度升高粘度（）；气体的温度升高粘度（）。

A、不变；    B、减小；    C、增大；    D、不定

5.液体的密度与压力（），温度升高液体密度（）。

A、无关；    B、增大；    C、减小；    D、不定

6.压力增加气体密度（），温度升高气体密度（）。

A、不定；    B、增大；    C、减小；    D、不变

7.设备内表压为350kPa，其绝压为（）kPa（当地大气压为100kPa）。

A、450；    B、250；    C、460；    D、-450

8.流体的粘度越大，流体内部质点之间的内摩擦力（）。

A、不变；    B、越大；    C、越小；    D、不定

9.对不可压缩流体，当体积流量一定时，流速与管径的2次方成反比；若体积流量不变，管径减小一倍，管内流体流速为原来的（）倍。

A、4；    B、5；    C、2；    D、1.75

10.流体的流量不变，将管径增加一倍，则雷诺数为原来的（）倍。

A、1/2；    B、2；    C、4；    D、1/4

11.流体的流量不变，仅将管长增加一倍，则流动阻力为原来的（）倍。

A、1/2；    B、2；    C、4；    D、1/4

12.当雷诺数Re<2000时，流体的流动型态为（）；当雷诺数Re>4000时，流体的流动型态为（）。

A、层流；    B、定态流动；    C、湍流；    D、非定态流动

13.当气体压强增加一倍时，此时气体的密度为原来的（）倍。

A、1倍；   B、2倍；    C、4倍；    D、8倍

14.空气在10℃时的粘度为（），100℃时的粘度为（）。

A、0.0219cP；    B、5.12cP；    C、55.3cP；    D、0.0177cP

15.当流体在管内的流速改变时，阻力损失与流速的一次方成正比，管内的流体流动型态为（）。

A、层流；    B、湍流；    C、过渡流；    D、自然对流

16.流体在圆形管内作层流流动时，管中心处的流体质点流速为管内平均流速的（）倍。

A、1/2；    B、1；    C、2；    D、2.5

17.若保持流量、密度和粘度不变，将管长增加一倍，雷诺数为原来的（）倍。

A、1/2；    B、1；     C、2；    D、2.5

18.层流流动时，保持流量不变，将管径减小一倍（管内仍为层流），阻力为原来的（）倍；当摩擦系数为常数时，保持流量不变，管径减小一倍，相对粗糙度不变，阻力为原来的（）倍。

A、2；    B、4；    C、8；    D、16

19.流体的粘度为10cP，密度为1000kg/m3，在内径为40mm的管路中作层流流动，它的最大平均流速为（），管中心处流体质点运动速度为（）

A、0.5m/s；    B、2m/s；    C、1m/s；    D、4m/s

20.滞流内层的厚度随雷诺数增加而（）。

A、增厚；    B、减薄；    C、不变；    D、无法判断

21.流体在直管内的流动阻力产生的根本原因是（）。

A、流体与管壁之间的摩擦；    B、流体内部的内摩擦；

C、流体的温度变化；        D、流体的浓度变化

22.流体的流动类型有（）。

A、自然对流和强制对流；    B、层流和湍流；

C、层流、湍流和过渡流；    D、沟流和壁流

23.“三传”是指（　）。

A、动能传递、势能传递、化学能传递；  B、动能传递、内能传递、物质传递；

C、动量传递、能量传递、热量传递；    D、动量传递、热量传递、质量传递

24.下列单元操作中属于动量传递的有（　）。

A、流体输送；　　B、蒸发；

C、萃取；　　　　D、沉降

25.粘性的物理本质是（　）。

A、促进流体流动产生单位速度的剪应力；

B、流体的物性之一，是造成流体内摩擦的原因；

C、影响速度梯度的根由；

D、分子间的引力和分子运动与碰撞，是分子微观运动的一种宏观表现

26.若确知流体在不等径串联管路的最大管径段刚达湍流，则在其它较小管径中流体的流型为（　）。

A、必定也呈湍流；　　　B、可能呈湍流也可能呈滞流；

C、只能呈滞流；　　　　D、没有具体数据无法判断

27.下列对边界层描述正确的是（　）。

A、流速降为未受边壁影响流速的99%以内的区域称为边界层；

B、边界层有层流边界层和湍流边界层之分；

C、由于固体表面形状造成边界层分离而引起的能量损耗称为形体阻力

28.下面有关直管阻力损失与固体表面间摩擦损失论述中错误的是（　）。

A、固体摩擦仅发生在的外表面，摩擦力大小与正压力成正比；

B、直管阻力损失发生在流体内部，紧贴管壁的流体层与管壁之间并没有相对滑动；

C、实际流体由于具有粘性，其粘性作用引起的直管阻力损失也仅发生在紧贴管壁的流体层上

29.对于流体在非圆形管中的流动来说，下列诊断中错误的是（　）。

A、雷诺数中的直径用当量直径来代替；

B、雷诺数中的速度用当量直径求得的速度来代替；

C、雷诺数中的速度用流体的真实速度来代替

30.对于城市供水、供煤气管线的铺设应尽可能属于（　）。

A、总管线阻力可略，支管线阻力为主；

B、总管线阻力为主，支管线阻力可以忽略；

C、总管线阻力与支管线阻力势均力敌

31.有人希望使管壁光滑些，于是在管道内壁搪上一层石蜡。

倘若输送任务不变，且流体呈滞流流动，流动阻力将会（　）。

A、不变；　　B、增大；

C、减小；　　D、取决于流体和石蜡的润湿情况

32.有人希望使管壁光滑些，于是在管道内壁搪上一层石蜡。

倘若输送任务不变，且流体呈湍流流动，流动阻力将会（　）。

A、不变；　　B、增大；

C、减小；　　D、取决于流体和石蜡的润湿情况

33.提高流体在直管中的流速，流动的摩擦系数与直管阻力损失的变化规律为（　）。

A、摩擦系数减小，直管阻力增大；　　B、摩擦系数增大，直管阻力减小；

C、摩擦系数和直管阻力都增大；　　　D、摩擦系数和直管阻力都减小

34.将某种液体从低处输送到高处，可以采用真空泵抽吸的办法，也可用压缩空气压送的办法，对于同样的输送任务，有下面的关系（　）。

A、抽吸输送时摩擦损失大；　　B、压送的摩擦损失大；

C、要具体计算才能比较；　　　D、这两种方式摩擦损失一样

35.要测量流动流体的压力降得知管路阻力的前提是（　）。

A、管道等径，滞流流动；　　B、管路平直，管道等径；

C、平直管路，滞流流动；　　D、管道等径，管路平直，滞流流动

36.孔板流量计使用较长时间后，孔板的孔径通常会有所增大。

甲认为：

该孔板流量计测得的流量值将比实际流量值低；乙认为：

该孔板流量计的量程将扩大。

结果是（　）。

A、甲、乙均有理；　　B、甲、乙均无理；

C、甲有理；　　　　　D、乙有理

37.为扩大转子流量计的测量范围。

甲采取切削转子直径的办法；乙采取换一个密度较大的转子的办法。

正确的是（　）。

A、甲、乙都可以；　　B、甲、乙都不行；

C、甲正确；　　　　　D、乙正确

38.下列四种论述中错误的是（　）。

A、非稳态过程可能出现在连续作业中；

B、稳态过程通常出现在连续作业中；

C、间歇作业必定是非稳态过程；

D、稳态过程可能出现在间歇作业中

39.用敞口高位槽输水，若关小阀门，流量减小，其原因是：

A、管路系统总阻力损失增大；

B、阀门消耗了更多的动能；

C、阀门中流动截面减小；

D、管路中局部阻力损失与总阻力损失的比值增大

40.用U型压差计测量压强差时，压强差的大小（）

A、与读数有关，与密度差有关，与U形管粗细无关；

B、与读数无关，与密度差无关，与U形管粗细有关；

C、与读数有关，与密度差无关，与U形管粗细无关；

D、与读数有关，与密度差无关，与U形管粗细有关

41.为提高U形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差的值（）

A、偏大；   B、偏小；   C、越大越好

42.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（）水速。

A、大于；    B、小于；   C、等于

43.一般情况下，液体的粘度随温度升高而（）。

A、增大；   B、减小；   C、不变

44.流体在圆形直管内作层流流动时，阻力与流速的（）成比例，作完全湍流时，则与流速的（）成比例。

A、平方；   B、五次方；   C、一次方

45.水在一条等径垂直管内作定态连续流动时,其流速（）。

A、会越流越快；   B、会越流越慢；   C、不变

46.某泵在运行的时候发现有气蚀现象应（）

A、停泵,向泵内灌液；

B、降低泵的安装高度；

C、检查进口管路是否漏液；

D、检查出口管阻力是否过大

参考答案：

1.B　　2.A　　3.B　　4.B,C　　5.A,C　　6.B,C　　7.A　　8.B　　9.A　　10.A

11.B　12.A,C　13.B　14.A,D　　15.A　　16.C　　　17.C　18.B,C　19.A,B　20.B

21.B　22.B　　23.D　24.A,D　　25.B　　26.B　　　27.A　28.B　　29.A　　30.A

31.A　32.C　　33.A　34.D　　　35.B　　36.A　　　37.A　38.C  39.A  40.A

41.B  42.A   43.B  44.C,A  45.C    46.B

流体输送——思考题与练习题

思考题

1静力学方程的依据和使用条件是什么?

应如何选择等压面？

2连续性方程和柏努利方程的依据和应用条件是什么?

应用柏努方程时，为什么要选取计算截面和基准面?

应如何选取?

方程中动能与位能的转换条件是什么？

3若设备内为真空系统，既要使设备底部液体不断排除，又要防止外界空气漏入以维持设备内的真空度。

此时应当如何设计水封？

4在生产中常通过改变管路上的阀门的开启度来调节设备间的流量大小，能根据柏努利方程说明其原理吗？

对闸阀来说，是在开启度较大时还是较小时调节比较灵敏？

练习题

1试计算氨在2.55Mpa（表压）和16℃下的密度。

已知当地大气压强为100KPa。

2在大气压强为100Kpa地区，某真空蒸馏塔顶的真空表读数为90Kpa。

若在大气压强为87Kpa地区，仍要求塔顶压维持在相同数值下操作，问此时真空表读数应为多少KPA?

3用普通U型管压差计测量原油通过孔板时的压降，指示液为汞，原油的密度为860kg/m3压差计上测得的读数为18.7cm。

计算原油通过孔板时的压强降，kpa（汞的密度可取为13600kg/m3）。

4一异径串联管路，小管内径为50mm，大管内径为100mm。

水由小管流向大管，其体积流量为15m3/h。

试分别求出水在小管和大管中的：

①质量流量，kg/h；②平均流速，m/s③质量流速，kg/（m2·s）。

5有一输水系统，高位槽水面高于地面8m，输水管为普通无缝钢管Φ108×4.0，埋于地面以下1m处，出口管管口高出地面2m。

以知水流动时的阻力损失可用下式计算：

Σhf=45（u2/2），式中u为管内流速。

试求①输水中水的流量，m3/h；②欲使水量曾加10%，应将高位糟液面增高多少米？

625℃的水在Φ76×3的无缝钢管中流动，流量为300/H。

试判断其流动类型;若保证管内流体作层流动，测管内最大的平均流速应为多少m/S?

7用泵将贮槽中的某油品以40m3/H的流量输送到位槽。

两槽的夜位差为20M。

输送关内径为100M，管子总长为450M（包括各种局部阻力的当量长度在内）。

试计算泵所需的有效功率。

设两糟液面恒定。

油品的密度为890kg/m3，粘度为0187Pa·s。

8用玻璃钢吸管将糟内某酸溶液自吸出来，溶液密度为1200kg/m3，粘度为6.5cP。

玻璃钢吸管内径为25mm，总长为4mm，其上有两个90°标准弯头，若要使输液量不小于0.5×10-3m3/s，高位糟液面至少要比出口高出多少m?

设高位糟内液面恒定。

9某流体在光滑圆形直管内作湍流流动，若管长和管径均不变，而流量增加为原来的两倍，问因流动阻力而产生的阻力损失为原来的多少倍?

摩擦系数可用柏拉修斯公式计算。

流体输送机械——测试题

选择题

1.离心泵铭牌上所标明的扬程是（）。

A、流量为零时的扬程；    B、效率最高时的扬程；

C、功率最大时的扬程；    D、功率最小时的扬程

2.离心泵的扬程指的是（）液体流经泵后所获得的能量。

A、1kg；    B、1m3；    C、1N；    D、1L

3.离心泵的汽蚀产生的原因的是由于（），而离心泵气缚现象的原因是（）。

A、泵内存有气体；    B、离心泵出口阀关闭；

C、泵进口管路的压强低于液体的饱和蒸汽压；

D、叶轮入口处的压强低于液体的饱和蒸汽压

4.为保护电机，离心泵启动时（）应处于关闭状态；而为防止高压流体倒回泵内，损坏泵的部件，离心泵停泵时应先关闭（）。

A、进口阀；    B、出口阀；

C、回流阀；    D、安全阀

5.改变离心泵出口阀的开启度，实质上是改变了（），由此改变了泵在管路上的工作点。

A、泵的特性曲线；    B、管路特性曲线；    C、操作线；    D、平衡线

6.双吸式清水泵的代号为（），油泵的代号为（）。

A、B；    B、sh；    C、Y；    D、IS

7.一离心泵型号为IS65-50-125，其中最后一个数字为（）。

A、扬程；    B、叶轮直径；    C、进口直径；    D、出口直径

8.一离心泵型号为4B54A，其中第一位数字为（）。

A、切削次数；    B、扬程；    C、进口直径；    D、出口直径

9.往复泵的流量调节多采用（）调节。

A、进口阀；    B、出口阀；    C、回流阀；    D、安全阀

10.某工艺过程，要求将气体压强由100kPa（绝压）提高到420kPa（绝压），此时要选用的气体压送机械为（）。

A、通风机；    B、鼓风机；    C、压缩机；    D、真空泵

11.当输送的流体密度增加时，离心泵的扬程（），通风机的风压（）。

A、增加；    B、减小；    C、不变；    D、无法判断

12.选用离心泵时，一般以泵的效率不低于最高效率的（）为合理。

A、75%；    B、92%；    C、85%；    D、98%

13.为保证离心泵内不发生汽蚀，泵内最低压强要（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。

A、高于；    B、低于；    C、等于；    D、无法判断

14.用离心泵向锅炉房供水，如锅炉压力忽然升高一些，泵提供的扬程（），流量（）。

A、升高；    B、降低；    C、不变；    D、无法判断

15.离心泵输水管路在操作过程中若关小输水阀，则下列（）是错误的。

A、泵的特性曲线方程不变；

B、管路阻力系数上升；

C、管路总阻力不变；

D、压头上升

16.用离心通风机将5000kg/h空气输入加热器中，由20℃加热至140℃。

对于该风机安装于加热器前后两种情况，有（）。

A、需要输送的流量不变，但需要的全风压要变；

B、需要的全风压不变，但需要的流量要变；

C、需要输送的流量和需要的全风压都要变；

D、需要输送的流量和需要的全风压都不变

17.将含晶体10%的悬浊液送往料槽宜选用（）

A、离心泵；   B；往复泵；   C、齿轮泵；   D、喷射泵

18.某泵在运行的时候发现有气蚀现象应（）

A、停泵