化工基础习题MWord文档格式.docx

1、9.思考：如何证明玻璃管内的液位与容器内液位等高？流动基本概念1.雷诺准数的表达式为_。当密度820kg.m-3,粘度=3厘泊的某液体,在内径d=10mm，以流速0.5m.s-1在管中流动时,其雷诺准数等于_,其流动类型为_.2.某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为4030mm,其当量直径de为_.3.流体体积流量用来计算；质量流量用来计算；而流体流速用来计算。4.牛顿粘性定律表达式为，其粘性系数（粘度）的物理意义是。5.流体在园直管内流动，当Re4000时的流型称为，其平均速度与最大流速的关系为，而Re2000的流型称为，其平均速度为。6.流体的粘度指_。粘度值随温度变化而变化,对于液体，温

2、度升高，粘度_；对于气体，温度升高，粘度_。7.稳定流动的定义是_。8.某液体在套管环隙内流动,大管规格为563mm,小管规格为302.5mm,液体粘度为1mN?s?m-2,密度为1000kg?m-3,流速为1m?s-1则该液体在套管环隙内流动的Re=_。9.流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得_处速度为零,管的_处速度最大。10.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg?s-1,其体积流量为_.平均流速为_.11.流体沿壁面流动时,我们把速度梯度显着存在的区域称为_。衡算1.采用虹吸管从高位槽向反应釜中加料。高位槽和反应釜均与大气相通。要求物料在管

3、内以1.05ms-1的速度流动。若料液在管内流动时的能量损失为2.25JN-1，试求高位槽的液面应比虹吸管的出口高出多少米才能满足加料要求？2.如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为452.5mm的钢管，要求送液量为3.6m3/h。设料液在管内的压头损失为1.2m,（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？3.如附图所示，某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流量为1104kg/h，密度为1000kg/m3，入口处的表压为147kPa。管道的内径为53mm，喷嘴出口处内径为13mm，喷嘴能量损失可忽略不计，试求喷嘴出口处的压力

4、。阻力要求向精馏塔中以均匀的流速进料，现装设一高位糟，使得料液自动流入精馏塔中，如附图所示。若高位槽的液面保持1.5m的高度不变，塔内操作压力为0.4kgfcm-2（表压），塔的进料量需维持在50m3h-1，则高位槽的液面应该高出塔的进料口多少米才能达到要求？若已知料液的粘度为1.510-3Pas，密度为900kgm-3，连接管的尺寸为108mm4mm的钢管，其长度为h+1.5m，管道上的管件有180的回弯头、截止阀及90的弯头各一个。2.用离心泵把水从贮槽送至附图所示表压强为9.807104Pa的水洗塔中，贮槽液面恒定，其上方为常压。泵入口比贮槽液面高2m，贮槽液面与输送管出口端垂直距离为2

5、0m。在某输送量下，泵对每kg水作的功为317.7J/kg，管内的摩擦系数为0.018。泵的吸入和压出管路总长分别为10m及100m（包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度），管子直径为1084mm。若在泵出口处装一压强表，测压处与泵入口间的位差和摩擦阻力均可略去不计，试求压强表读数。某工厂将密度为1.1103kgm-3的稀盐酸用真空抽吸装置输送到上一层楼，提升高度h=3m，当地大气压98.6kPa，储槽有效容积1m3，要求2min把它装满。输送管用57mm3.5mm耐酸钢管，由低位槽到高位槽的阻力损失Hf=1m液柱，高位槽到真空泵的压强降pf=10kPa。求：（1）高位槽所需的真空

6、度p2（真空度）;（2）真空泵的实际真空度；（3）若该真空泵最大真空度为8.8104Pa，求最大提升高度z2（Hf变化不计）。输送设备用离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内液面维持恒定。已知料液的密度为1200kgm-3，蒸发器上部的蒸发室内操作压力为200mmHg（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内的液面15m，输送管道的直径为68mm4mm，送液量为20m3h-1。设溶液流经全部管路的能量损失为12.23JN-1（不包括出口的能量损失），若泵的效率为60，试求泵的功率。某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液（密度为1100kg/m3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出，如附图所示。泵的入口管为1

7、084mm的钢管，管中的流速为1.2m/s，出口管为763mm的钢管。贮液池中碱液的深度为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。碱液流经所有管路的能量损失为30.8J/kg（不包括喷嘴），在喷嘴入口处的压力为29.4kPa（表压）。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。3.某工段领到一台离心泵，泵的铭牌上标着：流量qv=20m3h-1，扬程He=30.8米水柱，转速n=2900转/分，允许吸上真空高度Hs=7.2m，泵的流量和扬程均符合要求，若已知管路的全部阻力为1.8米水柱，当时当地大气压为736毫米汞柱，试计算：（1）输送20水时泵的安装高度为多少？（2）输送90水时泵的安装高

8、度为多少？4.选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度为500m处（在海拔500m处大气压强Ha=9.74mH2O），已知吸入管的压头损失为1mH2O，泵入口处动压头为0.2mH2O，夏季平均水温为40，问该泵安装在离水面5m高处是否合适？第三章一、填空题1.传导传热的傅立叶定律为其各项表示为,和。2.热量传递的方式主要有三种:_、_、_.3.稳定热传导是指_不随时间而改变。4.导热是_热传递的主要方式，对流传热是指_的传热过程。5.由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈_,其两侧的温度差愈_。6.某大型化工容器的

9、外层包上隔热层,以减少热损失，若容器外表温度为500，而环境温度为20，采用某隔热材料,其厚度为240mm，=0.57wm-1K-1,此时单位面积的热损失为_。（注:大型容器可视为平壁）7.在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上，应该将_材料包在内层，其原因是_，_。8.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好，已知123;导热系数12,第二种2，若作为换热器材料，应选用_种；当作为保温材料时，应选用_种。12.多层平壁导热的总热阻等于_。13.水垢的热阻较大的原理，主要是_。14.牛顿冷却定律的表达式为_，给热系数（或对流传热系数）的单位是_。15.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进

10、出口温度为90和50,冷流体的进出口温度为20和40,此时传热平均温度差t=_.16.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近_流体的温度,总传热系数K接近_流体的对流给热系数.17.强化传热的方法之一是提高K值.而要提高K值,则应提高对流传热系数_.18.平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数1、2以及间壁导热系数的关系为_.当平壁厚4mm,导热系数为45（w.m-2.K-1）时,两侧给热系数分别为8000（w.m-2.K-1）和600（w.m-2.K-1）时,总传热系数K=_.19.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20和4

11、0,此时传热平均温度差tm=_.20.对流传热牛顿冷却定律为,其各项表示为、和。21.对流传热中的努塞特准数式是,它反映了。22.对流体传热中普兰德准数式为,它反映了。23.间壁式换热器：m1Cp1（T1-T2）=m2Cp2（t2-t1）=K.A.tm等式成立的条件是_、_、_。24.在热交换过程中，当间壁两侧流体稳定变温传热时，两流体间的相互流向有：_。25.沸腾传热中，保持_沸腾是比较理想的。26.间壁传热的总传热速率方程为_.某换热过程中,要求=30kw,K=555（w.m-2.K-1），tm=25K，则传热面积为_.二、选择题1.法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（）。A.kw;

12、B.kcal;C.J2.对流传热是由（）因素产生的。A.流体分子的热振动;B.流体体内电子的移动;C.流体质点的位移、扰动。3.对流传热仅发生在（）中。A.固体B.静止的流体C.流动的流体4.流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。A.热传导B.对流传热C.热辐射5.物质的导热系数，一般来说：金属的（），非金的（），液体的（），气体的（）。A.最小B.最大C.较小D.较大6.列管式换热器内，装设了两块横向折流挡板，则该换热器为（）A.单程B.双程C.三程D.不确定7.（）是一种以电磁波传递热能的方式。A.传导B.对流C.辐射8.间壁传热时，各层的温度降与各相应

13、层的热阻（）A.成正比B.成反比C.没关系9.在平壁导热中qA（t1t2）/，传热推动力是（）。A.;B.t1t2;C.10.将1500kg.h-1，80的硝基苯通过换热器冷却到40，冷却水初温为30，出口温度不超过35，硝基苯比热为-1.K-1，则换热器的热负荷为（）.A.19800kJ.h-1;B.82800kJ.h-1;C.82800kw;11.传热速率公式=KAtm中,tm的物理意义是（）.A.器壁内外壁面的温度差;B.器壁两侧流体对数平均温度差;C.流体进出口的温度差;D.器壁与流体的温度差。12.（）是指当间壁两侧冷、热流体之间的温度为1K时，在单位时间内通过单位传热面积，由热流体

14、传给冷流体的热能。A.导热系数；B.对流传热系数；C.总传热系数13.当冷热两流体无相变且进、出口温度分别相同时的折、错流换热器，其平均温度差t都比纯逆流时的t （）。A.大B.小C.相同14.蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数值（）。A.降低B.升高C.不变15.两流体进行换热时，每一流体在换热器内的任一位置，任一时间的温度皆相等，这种传热称为（）。A.稳定变温传热B.恒温传热C.变温传热16.蒸汽冷凝时，膜状冷凝的（）滴状冷凝的。A.等于B.大于C.小于17.翅片管换热器的翅片应安装在（）。A.小的一侧B.大的一侧C.管内D.管外三、判断题1、付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计

15、算。（）2、凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。3、换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。4、换热器的平均传热温度差，是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差值。5、多层平面壁稳态热传导时，推动力是内壁面与外壁面间总的温度差;总热阻是各层热阻的倒数之和。6、在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作，所需传热面积要小。7、间壁一边流体稳定变温，而另边流体恒温时，其传热平均温度差的大小与流体的流向有关。8、间壁式换热器内冷，热两流体的传热总热阻必定大于每一个分热阻，因此，总传热系数的数值必定小于其中任何一个对流体传热系数的值。9、在稳定多层园简壁导热中，通过多层圆筒壁的传热速率相等

16、（），而且通过单位传热面积的传热速率/A也相同（）四、简答题1、在化工生产中,传热有哪些要求?2、传导传热、对流传热和辐射传热，三者之间有何不同?3、传热有哪几种方法?各有何特点?试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式?五、计算题1.炉子平壁结构如下：内层为厚120mm的耐火砖，外层为厚250mm的红砖，中间填以厚为50mm的硅藻土，已知各层的导热系数为10.93wK-1，20.14wK-1，30.70wK-1，如果不用硅藻土，而又要不增大热损失，问红砖的厚度必须增加多少?2.某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m）及0.7W/（m）

17、。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700，外表面温度为130。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740，外表面温度为90。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？3.外径为50mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，其外再包20mm厚的石棉保温层，管外壁温为300?C，保温层外壁温为35?C，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为0.07W/（m?K）和0.3W/（m?K），试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。4.某平面炉壁，由绝热砖和

18、普通砖组成，已知绝热砖厚度b1200mm，导热系数10.2wK-1,普通砖外侧温度t350,普通砖导热系数2=0.7wK-1。周围大气温度t=20。炉壁外侧对大气的综合对流传热系数为20wm-2K-1,试问:（1）单位面积炉外壁的热损失是多少?（2）如果t1800,求t2及b2；5.在一内钢管为?180?10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100?C冷却到60?C，其平均比热为2380J/（kg?K）。环隙逆流走冷却水，其进出口温度分别为40?C和50?C，平均比热为4174J/（kg?内管内外侧对流传热系数分别为2000W/（m2?K）和3000W/（m2?K），钢的

19、导热系数可取为45W/（m?假定热损失和污垢热阻可以忽略。试求：1）冷却水用量；2）基于内管外侧面积的总传热系数；3）对数平均温差；4）内管外侧传热面积。6.现某厂准备选一台单壳程双管程的列管式换热器，用绝对压为200kNm-2的饱和水蒸汽（汽化热L=2204.6kJkg-1）来加热某液体。液体走管内，流量为80th-1，由20加热到60，液体的平均比热为4kJkg-1若换热器的K0=4500wK-1，设备的热损失可忽略不计，饱和水蒸汽在饱和温度排出。（1）水蒸汽的消耗量kgh-1？（2）要选用多大的传热面积？已知200kNm-2的饱和蒸汽温度120.2。7.流量为2000kgh-1的某气体在

20、列管式换热器的管程通过,温度由150降至80；壳程冷却用软水,进口温度为15,出口温度为65,与气体作逆流流动。两者均处于湍流。已知气体侧的对流传热系数远小于冷却水侧的对流传热系数。（1）冷却水用量；（2）如进口水温上升为20,仍用原设备要达到相同的气体冷却程度,此时出口水温将为多少度?冷却水用量为多少?管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计。气体的平均比热为1.02kJK-1，水的比热为4.17kJK-1,不计温度变化对比热的影响。8.有一壁厚为10mm的钢制平壁容器,内盛80的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数为240w?m-2?现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16w?m-1?K-1,

21、厚度为50mm的保温材料。保温层为10的空气所包围,外壁对空气的联合传热系数为10w?（1）每小时从每m2面积所损失的热量kJ?h-1?m-2;（2）容器内表面的温度T（钢材的导热系数为45w?K-1）9.在管长为1m的冷却器中，用水冷却油。已知两流体作并流流动，油由420K冷却到370K，冷却水由285K加热到310K。欲用加长冷却管的办法，使油出口温度降至350K。若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却器除管长外，其他尺寸也不变。试求加长后的管长。10.在一套管换热器中，用110的饱和水蒸汽将0.2kgs-1的甲苯（Cp=1.84KJK-1）由30加热到70。甲苯在252.

22、5mm的内管中流动（钢管的导热系数为45w?K-1）。已知水蒸汽的冷凝对流给热系数为14000wK-1，甲苯的对流给热系数为1100wK-1，甲苯侧的污垢热阻为0.1510-2m2Kw-1,试求所需要的管长。第六章液体的精馏1.在1个大气压.84时,苯的饱和蒸气压PA*=113.6（kpa）,甲苯的饱和蒸气压PB*=44.38（kpa）,苯-甲苯混合溶液达于平衡时,液相组成xA=_.气相组成yA=_.相对挥发=_.2.某理想混合液,其中一组平衡数据为xA=0.823,yA=0.923,此时平均相对挥发度为=_.3.在汽-液相平衡的t-x-y图中,液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的

23、区域称为_,液相线以下的区域称为_,汽.液相线之间的区域为_.4.在y-x图中，以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度_.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度_.5.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.是精馏和普通蒸馏的本质区别。6.某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,且塔顶产品量为100kmolh-1,则馏出液组成xD=_,塔顶上升蒸气量V=_.7.某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为y=1.3x-0.01

24、8,则回流比R=_,馏出液组成xD_,原料组成xf=_.釜液组成xw=_.8.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为xA=0.96（摩尔分率）.精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度=2.5,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_.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=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.精馏塔的作用是。当塔板中_时，该塔板称理论塔板。11.精馏操作的依据是。实现精馏操作的必要条件包括_和。12.精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为1，液相泡点温度为2。塔底某理论板上汽相露点温度为3，液相泡点温度为4。试按温度大小顺序用、符号排列如下：