化工原理期末考卷及答案

1湖州师范学院2012—2013学年第一学期《化工原理及实验》期末考试试卷（A卷）适用班级100925.26考试时间120分钟学院生命科学学院班级学号姓名成绩题号一二三四五总分分数一、填空题（20分）1、在研究流体流动时，常将流体视为无数组成的连续介质。2、牛顿粘性定律表达式为，满足牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体，所有和大多数都属于这一类。3、完全湍流区，与无关，值随的增大而增大，此区亦称为区。4、孔板流量计具有的优点，但其有的缺点。5、离心泵的实际安装高度一定要小于，并尽可能减小。6、在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气，传热管的壁面温度接近_______气（或汽）的温度，总传热系数K接近______气（或汽）的对流传热系数。7、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在____________________，减少热阻的最有效的措施是____________________________。8、如果将和相结合，最终可得到较纯的轻重组分，此操作称为。9、全回流时无生产实际意义，但在精馏和时，多采用全回流，以便过程迅速稳定。二、单项选择题（10分，每小题1分）1、图示所表示的Ｒ值大小反映（）（A）Ａ、Ｂ两截面间压差值（B）Ａ－Ｂ截面间流动压降损失；（C）Ａ、Ｂ两截面间动压头变化（D）突然扩大或突然缩小流动损失。得分得分2.2、离心泵的安装高度gH与允许吸上真空度sH的关系是()。(A)gHsH(B)gHsH(C)gH=sH(D)皆可3、流体在阻力平方区流动时的摩擦阻力()。(A)不变(B)随流速加大而加大(C)与25.1u成比例(D)与2u成比例4、流体在管内作连续定态流动时，流速u与管径d之间的关系212221dduu可适用于（）(A)不可压缩流体的等温过程；(B)可压缩流体的等温过程；(C)不可压缩流体的变温过程；(D)可压缩流体的变温过程。5、金属材料，液体和气体的导热系数为1，2和3，通常它们的大小顺序为（）(A)213;(B)321;(C)123;(D)132。6、在多层平壁稳定导热中，通过热阻大的这一层平壁的热量比通过其余平壁的热量（）（A）大（B）小（C）相等（D）不确定7、同一物系，总压越低，混合物各组分间的挥发度差异（）(A)越大(B)越小(C)不变(D)不确定8、对于双组分液体连续精馏过程,要达到规定的分离要求所需要的理论板数NT和下列诸因素中无关的因素是()(A)回流比;(B)塔内操作压强;(C)塔板上的气液接触状况;(D)加料的热状态。9、两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系越（）（A）容易（B）困难（C）完全(D)不完全10、用精馏塔完成分离任务所需理论板数TN为8（包括再沸器），若全塔效率TE为50%，则塔内实际板数为（）（A）16层（B）12层（C）14层(D)无法3三、简答题（20分）1、简述流体流动在层流和湍流时，管壁粗糙度对摩擦系数（）的影响？（5分）2、列管换热器在设计时，如何确定两流体两端温度和温差的？（5分）3、根据亨利定律导出ssEMH。（5分）4、什么是理论板，有何作用？（5分）四、分析题（10分）1、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果受何影响？分析原因。（5分）2、操作中的精馏塔，F、q、Dx、wx、'V不变，'V增大，试分析D和R将如何变化？（5分）得分得分4五、计算题（40分）1、用耐腐蚀泵将20℃混酸（以硫酸为主）自常压贮槽输送到表压为kPa.2196的设备内，出口管（mm5.357）高于贮槽液面的距离为m6，要求最大输送流量为hm/103。已知：20℃混酸3/1600mkg，sPa.21022，输送管道长m10，管道局部当量长度m5.57，若泵的效率65.0，试求泵的轴功率。（求时，层流用Re64，湍流时用25.0Re3164.0）（10分）2、有一列管换热器，由60根长ml3的mmmm5.225的钢管组成。在此换热器中，用饱和水蒸气加热苯。苯在管内流动，由℃20加热℃80，苯的流量为skg/13，试求苯在壁内的对流传热系数。苯在℃50下的物性如下：3/860mkg)/(14.0℃mWsPa4105.4℃kgkjcp./80.1得分5（10分）3、在一碳钢制造的套管换热器，其内管直径为mmmm5.389，流量为hkg/2000的苯在管内从℃80冷却到℃50。冷却水逆流在环隙中从℃15升到℃35。苯的对流传热系数为℃mw2/230，水的对流传热系数为℃mw2/290。忽略污垢热阻及热损失，求：传热面积（苯的℃kgkjcp./86.1，碳钢的℃mw./45）（10分）64、用某连续精馏塔处理苯-氯仿混合液，要求馏出液中含有%96（摩尔百分数，下同）的苯。进料量为hkmol/75、进料液中含苯%45，残认中含苯%10，回流比为3，泡点进料。试求：（1）塔顶的回流液流量及塔釜上升蒸汽的摩尔流量；（2）写出精馏段、提馏段操作线方程。（10分）湖州师范学院2012—2013学年第一学期《化工原理》期末考试试卷（A卷）标准答案适用班级100925.26考试时间120分钟一、填空题（20分）1、质点2、SdyduF或dydu，气体，液体3、Re(雷诺数)，d（相对粗糙度），阻力平方4、制作简单、调换方便，能量损失较大5、允许安装高度，吸入管路阻力6、蒸汽，空气7、层流内层，减薄层流内层8、多次部分汽化，多次部分冷凝，精馏9、开机调试，实验研究二、单项选择题（10分，每小题1分）1、A.2、B3、D4、A5、C6、C7、A8、B9、B10、C三、简答题（20分）1、简述流体流动在层流和湍流时，管壁粗糙度对摩擦系数（）的影响？（5分）层流时，流体层平行于管道轴线，流速比较缓慢，对管壁凸出部分没有什么碰撞作用，故此时管壁粗糙度对摩擦系数（）无影响；湍流时，当层流底层的厚度大于绝对粗糙度时，管壁粗糙度对摩擦系数（）无影响，当层流底层的厚度小于绝对粗糙度时，管壁粗糙度对摩擦系数（）有影响。2、列管换热器在设计时，如何确定两流体两端温度和温差的？（5分）当需选定热源或冷源时，通常进口温度已知，则出口温度应根据经济核算来确定。一般换热器高温端温差不应小于20℃，低温端温差不应小于5℃。3、根据亨利定律导出ssEMH。（5分）7根据亨利定律：Exp*，Hcp*，则HcEx，又xcc总，Mc总对于称溶液：ssMM故HcEx→ssHMHMHcE总4、什么是理论板，有何作用？（5分）理论板是指离开该板的气液两相互成平衡，且温度相等的塔板。理论板仅是衡量实际板分离效率的依据和标准。四、分析题（10分）1、保温效果下降，因为受潮后，石棉泥内渗入了水，水的导热系数要大于空气，故导热能力增大，而保温效果下降。2、FqDLFqVV)1()1('，F、L、q不变，'V增大，则D减小，DRL，D减小，则R增大。五、计算题（40分）1、解：mmmd05.0505.3257smdVus/42.105.0785.03600/1042240005147102.2160042.105.0Re2du0374.051473164.0Re3164.025.025.0kgJudllhef/8.50242.105.05.57100374.0222fehpugzWpugz222212112201z，01u，01p，mz62，kPap2.1962，smu/42.12，kgJhf/8.508.501600102.196242.181.9600032eWkgJWe/7.23882、解：smdVu/8.06002.0785.086013422444101006.3105.48608.002.0Redu(2分)8.514.0105.4108.1Pr43pc(2分)6015002.03dL(1分)24.08.044.08.0/6.12568.5)1005.3(02.014.0023.0PrRe023.0mWd℃(2分)3、解：WTTcwQhhm31000)5080(100086.136002000)(12.(2分)8.3915503580ln)1550()3580(mt℃(2分)iiomooddddbK110008248.082230895.8589450035.0290110K2.1210K2/mW℃(2分)mootSKQ24.68.392.12131000mtKQSmoo。(2分)4、解：（1）WDFWxDxFxWDFhkmolWhkmolxxxxFDWDWF/4.54/0.531.096.01.045.075hkmolDRL/91.530.53qFLL'泡点进料1qhkmolFLL/166.57591.5'hkmolWLV/22144.566.51''（2）精馏段操作线91396.013311xRxxRRyD24.075.0xy(3)提馏段操作线WLWxxWLLyW'''3650.0365.12211.04.5422166.51xyxy