化工基础习题M.docx

1、化工基础习题M第一章1. 化工生产中，物料衡算的理论依据是 ，热量衡算的理论基础是 。2. 物理量的单位可以概括为_和_两大类。3. 单元操作是化工生产过程中的 ，根据所遵循的基本原理的不同，可将单元操作分为_、 _、_。4. 力在国际单位制中的是_，而用SI制用本单位表示时,则为_。5. 生产过程中，设备内无任何物料累积的过程称为 。6. 计算：丙烷充分燃烧时要使空气过量25%,燃烧反应方程式为：C3H8+5O23CO2+4H2O。试计算得到100mol燃烧产物（又称烟道气）需要加入空气的物质的量。7. 有一个43m2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/(m2?h)，有50%的太阳能

2、被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min，求流过取暖器的水升高的温度。第二章流体静力学1. 理想流体是指；而实际流体是指_。2. 压力表上的读数为0.25MPa=_kgf?cm-2,真空表上的读数为0.05MPa=_ mmHg(真空度)。3. 液柱压力计量是基于_原理的测压装置,用U形管压差计测压时,当一端与大气相通时,读数R表示的是_或_。4. 天津和兰州的大气压强分别为101.33kPa和85.3kPa，苯乙烯真空精馏塔的塔顶要求维持5.3kPa的绝对压强，试计算两地真空表的读数（即真空度）。5. 有一密闭反应器，在反应前，旧式压力表上显示压强为0.40kgfcm-2，反

3、应终了并经冷却后，U形水银压强计示数为250mm（真空度），问该反应器内，反应前后的绝对压强各为多大？6. 求空气在真空度为400mmHg、温度为-40时的密度。当地大气压为750mmHg。7. 如图所示，水在管道中流动。为测得A-A、B-B截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R150mm，试计算A-A、B-B截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600 kg/m3。 8. 用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数R为12mm。为了提高测量精度，改为微差压力计，指示液A为含40乙醇的

4、水溶液，密度为920 kg/m3，指示液C为煤油，密度为850 kg/m3。问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？ 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

5、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

6、_.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。要求物料在管内以 1.05 ms-1的速度流动。若料液在管内流动时的能量损失为 2.25 JN-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

7、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。阻力1. 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900 kgm-3，连接管的尺寸为108mm4 mm的钢管，其长度为h+1.5 m，管道上的管件有 180的回弯头、截止阀及

8、 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20m。在某输送量下，泵对每kg水作的功为317.7 J/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。3. 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98.6kP

9、a，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1. 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15 m，输送管道的直径为68 mm4mm，送液量为20m3h-1。设溶液流经全部管

10、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。2. 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1084mm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=2

11、900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=9.74 mH2O)，已知吸入管的压头损失为1 mH2O，泵入口处动压头为0.2 mH2O，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

12、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

13、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

14、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40,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

15、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=30 kw,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; 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，

16、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1500 k

17、g.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. 19800 kJ.h-1; B. 82800 kJ.h-1; C. 82800 kw;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

18、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算。（ ）2、凡稳定的

19、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

20、，通过多层圆筒壁的传热速率相等（ ），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10.93 wm-1K-1，20.14 wm-1K-1，30.70 wm-1K-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

21、度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m）及0.7W/（m）。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0.3 W/(m?K)，试求每米

22、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，由绝热砖和普通砖组成，已知绝热砖厚度b1200mm，导热系数10.2wm-1K-1,普通砖外侧温度t350,普通砖导热系数2=0.7wm-1K-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4174

23、J/(kg?K)。内管内外侧对流传热系数分别为2000W/(m2?K)和3000W/(m2?K)，钢的导热系数可取为45 W/(m?K)。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-1K-1。若换热器的K0= 4500wm-2K-1，设备的热损失可忽略不计，饱和水蒸汽在饱和温度排出。试求：（1）水蒸

24、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。试求：(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1.02kJkg-1K-1，水的比热为4.17kJkg-1K-1,不计温度变化对比热的影响

25、。 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?K-1。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16w?m-1?K-1 ,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10 w?m-1?K-1。试求：(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?m-1?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

26、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=1.84KJkg-1K-1)由 30加热到70。甲苯在 252.5mm的内管中流动（钢管的导热系数为45w?m-1?K-1）。已知水蒸汽的冷凝对流给热系数为 14000wm-2K-1，甲苯的对流给热系数为1100wm-2K-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 液体的精馏一、填空题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*

27、=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-0.018,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=_