《化工基础》作业.docx
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《化工基础》作业
《化工基础》作业
一填空
1．化工产品种类繁多，生产工艺流程千差万别，具体内容是动量传递、质量传递、热量传递和，但其基础理论可概括为和三传一反。
2．在相同条件下，逆流传热比并流传热的推动力，完成相同传热任务所需的传热面积比并流传热。
3．空气和水分别在同种规格的管内作稳定流动，若它们的质量流量不变，当温度升高时，空气的雷诺数将，水的雷诺数将。
4．精馏是以液体混合物中各组分的不同，实现液体混合物分离的方法，精馏塔一般分为和精馏段。
5．对多釜串联反应器，每一级都是全混流反应器，各釜之间物料无，串联级数越多，各级间的越小，其性能越接近平推流反应器。
6．在合成氨生产中，用燃料高温转化法制原料气的方法有，和重质烃部分氧化法等。
7．工程上考察流体的运动规律时，着眼点是流体的运动；流体流经管路系统时的阻力因其不同的外部条件可分为阻力和局部阻力。
8．流体在圆管内作层流流动时，流体主体质点彼此平行地沿着方向作直线运动，此时层流的平均流速是管内最大流速的倍。
9．合成氨工业采用的烃类蒸汽转化法造气工艺，是在催化剂的作用下，将与蒸气发生反应，生成和碳的氧化物。
10．吸收是分离混合物的操作，吸收的依据是利用混合物组分在液相中的差异而分离的。
11．在气体的流量、气体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，操作线平衡线。
12．流体在圆形管内作湍流流动时，在靠近管壁出存在，当雷诺数增大时，该层的厚度变。
13．吸收三氧化硫所用的硫酸除了控制其浓度外，还必须控制温度。
温度过低，会使增大，降低。
14．将二氧化硫转化为三氧化硫是催化氧化反应过程，采用的催化剂是，实施这一反应过程的主要设备是。
15．当流体在圆管内作层流流动时，其摩擦阻力系数为；当流体在圆管内作湍流流动时，其摩擦阻力与和Re有关。
16．在精馏塔中，经过多次部分气化，在气相中可得到高纯度的组分，经过多次部分冷凝，在液相中可得到高纯度的组分。
17．投资利税率是指在投资项目达到设计生产能力后，一个正常年度的年利润，税金总额或项目生产期内的年平均与的比率。
18．全混流反应器的物料连续稳定地流入、流出，器内完全，在任一时刻，反应器内物料的浓度流出反应器物料的浓度。
19．气体吸收是分离气体的操作，其操作气速的范围是气速的0.5—0.85倍。
20．易溶气体的溶解度系数很大，系数约等于气相传质分系数，该吸收过程的阻力主要集中在。
21．化工过程开发是指从实验室研究成果到实现工业化生产的整个过程，开发步骤分为实验室研究阶段，阶段和生产三个阶段。
22．工业生产硫酸的原料有硫磺、、硫酸盐和等。
23.流体流经管路系统时，因外部条件不同，流动阻力分可为直管阻力和局部阻力，计算局部阻力的方法有和。
24.流体在圆管内作层流流动时，流体主体质点彼此平行地沿着方向作直线运动，此时管内最大流速是平均流速的倍。
25.在合成氨工业中，采用固体燃料气化法造气，它是以煤或焦炭为原料，在高温下与空气和水发生反应，转变为二氧化碳、和的过程。
26.气体吸收是利用气体混合物组分在液相中溶解度的差异而进行分离的。
吸收操作过程所用的液体称为，不能被吸收的气体称为。
27.吸收过程中，当气体的流量、气体进出口组成和液相进口组成不变时，若增大吸收剂用量，则传质推动力将，操作线平衡线。
28.化工产品种类繁多,生产流程也千差万别,将其基本理论可概括为三传一反，具体来说，三传即动量传递、和。
29.离心泵是利用高速旋转的给流体提供动能，然后将流体的动能转化为而输送流体的。
30.易溶气体的溶解度系数很大，其传质系数约等于传质分系数，该吸收过程的阻力主要集中在。
31.制取种类繁多的化工产品的原料分为无机原料和有机原料两大类，有机原料主要是指煤、石油、和。
32.全混流反应器的物料连续稳定地流入反应器，在器内物料完全，物料的浓度与流出物料的浓度。
33.流体在圆形管内作湍流流动时，在靠近管壁处存在，当流体的流速增大时，该层的厚度会变。
34.用浓硫酸吸收三氧化硫时，浓硫酸的浓度为，温度一般控制在。
35.氨合成受到许多因素的影响，理想情况下，氢氮比为，正常生产氨的收率达到最大时，其比值一般为。
二判断题
1．在硫酸生产中，冷凝成酸与吸收成酸的流程非常相似，他们的不同之处是吸收成酸是物理吸收过程，冷凝成酸是化学吸收过程。
2．化学反应在实验室进行和在工业规模条件进行的结果往往不同，说明这些反应在实验室和在工业规模条件下的机理是不同的。
3．吸收过程在正常操作时，填料塔中物系的组成沿操作线作连续变化，而板式塔物系的组成则呈阶梯式变化。
4．固定床反应器比流化床反应器内物料的返混程度大，其性能比流化床反应器好。
5．通过非圆管的当量直径de既可计算流体的Re数和判断流型，又能计算流体的体积流量。
6．传质单元高度是表征填料塔性能优劣的参数，其值大塔的传质性能优。
7．在相对静止的同一流体内，同一水平面的压强是相同的。
8．转子流量计在计量时，转子在锥形玻筒中的位置越高，流体的流量越大。
9．用多层保温材料包裹管路或设备时，导热系数小的材料温度梯度小。
10．流体在圆管内作稳态层流流动时，其速度呈抛物线分布，平均流速是管中心最大流速的0.8倍。
11．在双膜理论中的气膜和液膜层内，流动形态为层流，传质方式为涡流扩散。
12．氨合成反应是在高温．高压下进行的，其反应过程不仅与温度和压力有关，而且和气体组成的有关。
13．液体膜状沸腾时与加热面间的温度差比强烈泡核沸腾的温度差大，因此，前者的给热系数大于后者。
14．对流传热是壁面把热流体热量传给冷流体或冷流体把冷量传给壁面的过程。
热对流是流体与壁面之间的热量传递。
15.多釜串联反应器的物料返混程度介于PFR和CSTR之间，因此该反应器任一釜内物料流况都是非理想流动，物料浓度呈梯级均匀下降。
16．多釜串联反应器的釜数N增多，反应器内物料的返混程度减小，其性能趋向于平推流反应器。
17．在硫酸生产中，对炉气净化的目的是除去炉气中的粉尘杂质，避免催化剂中毒，为转化工序提供合格的原料气。
18．技术评价是评价一个化工过程技术的可行性、先进性和可靠性，即评价其技术水平。
19．间歇釜式反应器在不考虑辅助时间前提下，动力学特性与平推流式反应器相同，说明这两种反应器内物料的返混程度亦相等。
20．流体在圆管内作稳态流动时，当Re＞105以后，流动的阻力系数不仅与雷诺数有关，而且是管壁粗糙度的函数。
21．氨合成反应是气固相放热反应，因此采用的是传热性能较好的固定床反应器。
22．为了计算方便，工程上常将吸收中数量不发生变化的吸收质和液相中的纯溶剂作为基准。
23．近年来，在化学工业结构调整中，不少国家的行业结构由精细化向粗放型发展。
24．投资回收期是指从投产开始日起，到投资资金全部回收所需要的时间，它是投资回收率的倒数。
25.流体在流动时，内部没有内摩擦力存在，即粘度为零，这种流体称为非理想流体。
26.利用转子流量计测量流体流量时，流体在转子与锥形玻筒之间的环隙处中的流速始终保持不变。
27.用多层保温材料包裹管路或设备时，导热系数小的材料包在管路或设备的最外侧。
28.用连续性流动方程和柏努利方程可计算化工生产中流体的流速或流量、流体输送所需的压头和功率等流体流动方面的实际问题。
29.流体在流动时，靠近管壁处总有一滞流底层，其厚度随雷诺数的增大而增大，但永远不会消失。
30.合成氨反应是在高温、高压、无催化剂的条件下进行的，其反应过程不仅与温度和压力有关，而且和气体组成有关。
31．精馏塔为气液两相提供了充分接触的机会，无传热过程，仅有传质过程在塔内迅速而有效地进行。
32．一个完整的化工生产装置是由许多个单元操作和化学反应过程构成，概括来说，它包括原料的预处理、化学反应过程和产物的分离三部分。
33.流体在流动时，其内部没有内摩擦力存在，即粘度为零，这种流体称为非理想流体。
34.活塞泵在启动前必须充满液体，其目的是为了防止气缚现象的发生。
35.蒸馏分为简单蒸馏、平衡蒸馏和特殊蒸馏等，它们都是利用不同物质间挥发性的差异而分离液体混合物的。
36.吸收过程中，在液体吸收剂中溶解度大的气体，其吸收过程控制是液膜扩散控制。
37.膜状沸腾比强烈泡核沸腾的温度差小，所以，工业生产中常在强烈泡核沸腾状态下操作。
38.在工业反应器中进行反应的过程不仅包括化学反应，还伴随有各种物理过程，这些传递过程影响着反应的最终结果。
39.提馏段操作线方程是表示提馏段内任意相邻两块塔板之间上升蒸气与下降液体之间组成的操作关系。
三选择题
1．将直径为φ108mm×4mm的粗管逐渐缩小到φ57mm×3.5mm的细管，若流体在细管内的流速为4m/s，则在粗管内的流速为（）。
A.2.0m/s；B.1.0m/s；C.0.5m/s；D.4.0m/s。
2．孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计,他们都是利用（）来反映流量的。
A.变动的压强差；B.变动的动能差；
C.速度差；D.管路摩擦阻力。
3．在氨合成过程中，由于有（）物质的存在，导致催化剂永久失去活性而中毒，从而使催化剂的活性无法恢复活性。
A.硫．氢．碳等；B.铁．砷．铜等；
C.铁．氢．碳等；D.硫．磷．砷等。
4．在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，此时传热管的壁面接近蒸汽的温度，总传热系数接近（）的对流给热系数。
A.热流体；B．冷热流体之和；C．冷流体；D．冷热流体之差。
5．在圆管外包有两层厚度相同的保温材料，将导热系数小的材料包在内层，其目的是为（）。
A.增大热损失，降低壁面温度B．减少热损失，降低壁面温度；
C．增大热损失，提高壁面温度D．降低热流量，减少壁面温度。
6．在某塔中进行气体吸收，已知气膜吸收系数kY为7.3×10-4kmol·m-2·s-1，液膜吸收系数kX为7.6×10-4kmol·m-2·s-1，由此可以判断该吸收过程为（）。
A.气膜控制；B．液膜控制；C．判断依据不足；D．双膜控制。
7．吸收是对气体混合物分离的一种操作方式。
通常一个完整的吸收操作过程组成正确的是（）。
A．脱附和解吸；B．吸收和溶解；C．吸收和萃取；D．解吸和吸收。
8．用刺激应答技术测定RTD时，阶跃法直接测定的是（）。
A.停留时间分布函数F（τ）；B.停留时间分布密度函数E（τ）；
C.数学期望
；D.方差
。
9．用刺激应答技术测定RTD时，脉冲法直接测定的是（）。
A.停留时间分布函数F（τ）；B.数学期望
；
C.停留时间分布密度函数E（τ）；D.方差
。
10．流体作稳态流动时，（）。
A.不同截面的质量流量不相等；B.不同截面的体积流量相等；
C.不同截面的流速相等；D.同截面的压力会产生变化。
11．在工业生产中，为了提高传热推动力尽量采用（）。
A.逆流；B.并流；C.错流；D.折流。
12．在精馏过程中，过冷液体进料，其q值（）.
A.等于1；B.等于零；C.大于1；D.大于零小于1。
13．化工过程开发按其研究内容可归纳为（）两种不同性质的研究。
A.项目研究和模型研究；B.过程研究和模型研究；
C.开发研究和工程研究；D.过程研究和工程研究。
14．过程推动力和阻力的性质决定过程的内容，传热过程和传质过程的推动力分别是（）。
A.温度差和压力差；B.温度差和浓度差；
C.压力差和浓度差；D.浓度差和位差。
15．在对二氧化硫气体的净化中，（）可使催化剂中毒失去活性。
A.As2O3，HF；B.HF，SeO2；
C.As2O3，SeO2；D.SeO2，HF。
16．对套管式换热器，工程上规定其传热面积是指（）。
A.内管的内表面积；B.内管的外表面积；
C.外管的内表面积；D.外管的外表面积。
17．冷．热流体在定态间壁式传热过程中，对并流传热和逆流传热说法不正确的是（）。
A．并流传热的推动力大；B．逆流传热的推动力大；
C．并流传热的平均温差小；D．逆流传热的平均温差大。
18．在生产中直接由测压仪表上读取的是（）。
A．表压和大气压；B．真空度和绝压；
C．表压和真空度；D．真空度和余压。
19．以下对套管换热器说法正确的是（）。
A．传热面积是外管的外表面；B．单位体积的传热面积大；
C．传热面积是外管的内壁面；D．传热面积是内管的外表面。
20．以下随机函数中，表示RTD离散度的是（）。
A.逗留时间分布函数F（τ）；B.逗留时间分布密度函数E（τ）；
C.方差
；D.数学期望
。
21．氨合成反应表面动力学过程的控制步骤是（）。
A.氮气的活性吸附；B.氢气的活性吸附；
C.生成氨的表面反应；D.氨的表面解吸。
22．关于流动边界层，以下说法不对的是（）。
A.仅存在于湍流状态下的主体流体中；B.厚度无法估计；
C.包括层流底层和缓冲层；D.存在明显速度梯度。
23．有关化学工业的发展趋势说法不正确的是（）。
A．规模大型化；B．产品精细化；
C．原料多样化；D．生产连续化。
24．在湍流流体中，涡流扩散和分子扩散同时起传质作用，在湍流主体中扩散系数的关系是（）。
A．DE＝DAB＝0；B．DE＝DAB；
C．DE＜＜DAB；D．DE＞＞DAB
25．流体在圆管内作湍流流动时，以下说法正确的是（）。
A.2000≤Re≤4000为湍流；B.层流时u＝0.8umax；
C.湍流时u＝0.5umax；D.Re≥4000为湍流。
26．以下中压法合成氨的工艺操作条件，说法不对正确的是（）。
A.反应温度450～550℃；B.采用压强15～45MPa；
C.空速1000～2000h-1；D.氢氮比约等于2.8。
27．离心泵的适宜操作条件是在其特征曲线中的最佳工况点附近，最佳工况点是指（）。
A.最大流量的85%；B.功率最大点；
C.扬程最高点；D.效率最高点.
28．用硫酸吸收三氧化硫生产硫酸，所用的硫酸浓度为（）。
A.75%B.98.3%；C.93%；D.65%
29．在均相反应器中，对间歇釜式反应器，以下说法正确的是（）。
A.返混程度最大；B.混合程度最小；
C.操作是连续的；D.操作是间歇的。
30．在气体吸收过程中，气液相界面两侧分别有气相层流底层和液相层流底层，层内的传质方式是（）。
A．分子扩散和涡流扩散；B．涡流扩散；
C．分子扩散；D．对流扩散。
31．对中压法合成氨流程的两个特点，以下说法正确的是（）。
A．反应速率高，转化率高；B．氢氮比和进口氨含量合理；
C．水冷．氨冷二次分离氨效果好；D．驰放气位置在压缩机后合理。
32．连续精馏达到稳定后，改变下列操作，不能提高产品纯度的是（）。
A．增大再沸器内加热蒸汽消耗量；B．增大回流比；
C．增大过冷液体进料量；D．降低原料液的浓度。
33.用脉冲示踪法直接测定的响应曲线是（）。
A.F（τ）—τ；B.F（θ）—θ；C.E（τ）—τ；D.E（τ）—θ。
34.流体作稳态流动时，不同截面上的（）。
A.质量流量不相等；B.体积流量相等；
C.流速相等；D.压力会发生变化。
35.在吸收操作过程中，为了提高传质推动力，通常取（）最低时的吸收剂用量作为适宜吸收剂用量，即适宜液气比。
A.总费用；B.设备费；C.操作费；D.原料费。
36．在精馏过程中，根据原料预热程度不同，饱和液体进料，其q值为（）.
A.等于1；B.等于零；C.大于1；D.大于零小于1。
37.化工过程开发按其研究内容可归纳为（）两种不同性质的研究。
A.项目研究和模型研究；B.过程研究和模型研究；
C.开发研究和工程研究；D.过程研究和工程研究。
38.过程速率是由过程推动力和过程阻力决定的，输送流体过程的推动力是（）。
A.动能和位能；B.输入功率和阻力；
C.静压能和动能；D.压力差和位差。
39.以硫铁矿为原料制二氧化硫气体时，采用一转一吸流程，炉气中二氧化硫的初始浓度以（）为宜；采用二转二吸流程，初始浓度以（）为宜。
A.8—12%，8—9%；B.8—12%，7—8%；
C.7—8%，8—9%；D.8—9%，7—8%。
40.对管式换热器来说，流体流过管束的流体称为（），将流体流过管间环隙的流体称为（）。
A.壳程流体，管程流体；B.管程流体，壳程流体；
C.管内流体，管外流体；D.热流体，冷流体。
41.在吸收过程中，温度越高，气相和液相中吸收质的含量变化关系叙述正确的是（）。
A．气相中变大，液相中不变；B．气相中变小，液相中不变；
C．气相中不变，液相中变大；D．气相中变大，液相中变小。
42.在合成氨中，气体精制是进一步脱除一氧化碳、二氧化碳等有害气体，常用的方法有（）。
A.铜洗法和碱洗法；B.铜洗法和酸洗法；
C.铜洗法和甲烷化法；D.分子筛脱除法和酸洗法。
43.对真空度叙述正确的是（）。
A.与当时当地大气压相等；B.与绝对零压相等；
C.测量仪表的指示值；D.仪表指示值与大气压之和。
44.在吸收过程中，气体的平衡关系服从亨利定律，前提条件是压力不太高、浓度不太大，要求浓度不大于（）%，总压力不大于（）MPa。
A．10，0.5；B．0.5，10；C．5，1.0；D．1.0，5.
45.多层平壁作定态导热时，下面说法正确的是（）。
A．传热速率具有加和性；B．推动力具有加和性；
C．传热阻力无加和性；D．热通量具有加和性。
46.对平推流反应器而言，物料在反应器内无返混发生，且停留时间完全相同，其方差为（）。
A．
；B．
；C．
；D．以上都不对。
47.精馏时，加料板以上部分使原料中易挥发组分增浓作用的称为（）；加料板以下部分起着提浓原料中难挥发组分增浓作用的称为（）。
A．精馏段，平衡段；B．蒸发段，分离段；
C．汽化段，冷凝段；D．精馏段，提溜段。
48.冷、热流体在定态间壁式传热过程中进行的大都是定态传热过程，热流体的传热速率
、壁面的传热速率
和冷流体的传热速率
三者之间的关系是（）。
A．
；B．
；
C．
；D．
。
49.安装在设备上测压仪表的读数是1.5MPa，若热换算成其它单位，正确的是（）。
A．15atm；B．1140mmHg；C．15.3kgf/cm2；D．16.5mH2O。
50.根据冷热流体的接触方式，工业上的传热过程分为三种，以下表述正确的是（）。
A．传导式、对流式和辐射式；B．直接接触式、间壁式和辐射式；
C．直接加热式、传导式和对流式；D．直接接触式、间壁式和蓄热式。
51.全混流反应器的停留时间等于平均停留时间的停留时间分布函数F（τ）和停留时间趋近于无穷时的停留时间分布函数F（τ），F（τ）的数值大小表达正确的是（）。
A.1，0；B.0，1；C.0.632，1；D.1，0.632。
52.合成氨反应表面动力学过程的控制步骤是（）。
A.氮气的活性吸附；B.氢气的活性吸附；
C.生成氨的表面反应；D.氨的表面解吸。
53.在合成氨中，气体精制是进一步脱除一氧化碳、二氧化碳等有害气体，常用的方法有（）。
A.铜洗法和碱洗法；B.铜洗法和酸洗法；
C.铜洗法和甲烷化法；D.分子筛脱除法和酸洗法。
54.有关化学工业的发展趋势说法不正确的是（）。
A．规模大型化；B．产品精细化；
C．原料多样化；D．生产连续化。
55.在传质过程中，涡流扩散和分子扩散同时起传质作用，层流时扩散系数的关系是（）。
A．DE＝DAB＝0；B．DE＝DAB；C．DE＜＜DAB；D．DE＞＞DAB
四简答题
1．流体在圆管内作定态流动时的基本流形有哪几种？
各有什么特征？
如何判别？
2．简述间歇釜式反应器和全混流反应器的结构及操作特点？
3．为什么要对合成硫酸中的原料气进行净化？
如何进行净化操作？
4．离心泵是由哪些部件构成的？
如何进行工作？
5．强化传热过程的目的是什么？
如何进行强化传热？
6．简述平推流反应器和全混流反应器的结构及操作特点。
7．什么是传质过程？
气体吸收主要应用在哪些方面？
8．列管式换热器属于哪类换热器？
其传热的方式怎样？
传热总过程与分过程间的传热速率、传热阻力是何关系？
9．试绘出典型中压法合成氨的工艺流程示意图（用框线图即可），并说明该流程的主要特点。
10．对流传热是很重要的传热过程，影响对流传热的因素主要有哪些？
11．塔设备主要有哪两类塔型？
物系组成在此两类塔中的变化情况如何？
12．中间试验是过渡到工业化生产的关键阶段，其任务是什么？
13.流体输送设备按工作原理可分为哪几类？
其中的离心泵是如何进行工作？
14．简述平推流反应器和间歇釜式反应器的结构及操作特点。
15．化工过程开发过程中的放大方法有哪几种？
逐级经验放大法有何特征？
16.常用的流体测量仪表有哪些？
它们是利用什么原理设计的？
17.气体吸收时对吸收剂有何要求？
吸收主要应用在哪些方面？
18.什么是经济评价？
经济评价的步骤是什么？
19.接触法制硫酸的原则流程是什么？
五计算题
1．今欲对某型号的离心泵进行检测。
已知该泵的吸入管径为φ129mm×4.5mm，排出管径为φ108mm×4mm，两测压口间的垂直距离为0.4m。
泵的转速为2900r/min，在常压条件下，以20℃的清水为介质，测得以下的数据：
在流量为50m3/h，泵入口处真空表读数为2.5×104Pa，泵出口处压力表读数为2.2×105Pa，电功率表测得电动机消耗的功率为5.5kW，电动机效率取95%。
试求泵在此条件下的压头、轴功率和效率各是多少？
2．在套管换热器中，用一定量的流体加热冷流体。
热流体的温度从120℃降到70℃，冷流体的温度从20℃升到60℃，时比较并流与逆流的传热温度差。
若在传热量相同的情况下，并、逆流所需的传热面积比是多少？
3．某单位要将水送往水塔，要求每小时送水量为72吨，水的密度为1000kg·m-3，黏度为1×10-3Pa·s，取水的流速为1.5m·s-1，试求输送水所需的管径和雷诺数。
4．某化工厂用清水在吸收塔中吸收从焙烧炉排出的SO2混合气体，炉气的流量为qV=4850m3（标准）·h-1炉气中SO2的含量为7%，要求SO2的吸收率为95%，吸收剂水的用量为其最小用量的1.5倍。
在该条件下气液平衡关系为Y=26.9X,试计算吸收过程所需要的传质单元数和吸收剂水的用量。
5．在一换热面积为15m2的换热器中，壳程通入饱和蒸汽加热管内的空气。
150℃的饱和蒸汽冷凝为同温度下的水排出，空气流量为2.8kg·s-1，其进口温度为30℃，比热容为1.0×103J·kg-1·K-1，空气的对流给热系数为87W·m-2·K-1，如果换热器的热损失可以忽略，试计算空气
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