化工原理试卷(02生工)[答案]

1华南农业大学期末考试试卷（A卷）2003学年第二学期考试科目：化工原理学号__________姓名________年级专业_____________评阅人________成绩_________一、填空题（每题2分，共20分）1.雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000kg/m3，粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm，以流速为1m/s在管中流动时，其雷诺准数等于__________，其流动类型为______。答案：Re=dｕρ/μ；105；湍流2.离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点。离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生现象。答：离心泵特性，管路特性，气蚀3.沸腾传热可分为三个区域，它们是、、。工程上宜维持在区内操作。答：自然对流、膜状沸腾、核状沸腾、核状沸腾。4.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沉降时，会受到三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________。答：重力、阻力、浮力，代数和为零，沉降速度5.在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的次方成正比，而在牛顿区，与其直径的次方成正比。答：2、1/26.单效蒸发器将F=2000kg/h，ω0=10%(质量分数)的原料液浓缩到35%(质量分数)，料液沸点进料，忽略热损失。蒸发器的传热面积A=20m2，K=1000W/m2·℃，蒸发室压强下水的饱和汽化潜热r=2330kJ/kg，则蒸发水量为kg/h，有效温差为℃。答：1428.6，46.27.在1个大气压84℃时,苯的饱和蒸气压0Ap=113.6(kpa)，甲苯的饱和蒸气压0Bp=44.38(kpa)，苯--甲苯混合溶液达于平衡时，液相组成x=__________，气相组成y=，相对挥发α=。答：0.8230.9232.568.精馏过程就是利用混合液的各组分具有不同的__________，利用_____________、2____________的方法，将各组分得以分离的过程。答：挥发度多次部分汽化多次部分冷凝9.分别采用单级萃取与二级错流萃取分离同一种液体混合物，若所用的溶剂量相同，前者所得萃取液含量后者所得萃取液含量；若要求两者所得萃取液含量相同，前者所需溶剂量后者所需溶剂量(=)。答：，10.萃取操作中，稀释剂与萃取剂的互溶度越，选择性系数β越，得到的萃取液组成越。答：小、大、高(或大、小、低)二、选择题（每小题1分，共15分）1.层流与湍流的本质区别是：()。A.湍流流速层流流速；B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C.层流的雷诺数湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。答：D2.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则()A.任何情况下扬程与ρ无关；B.只有当（Z2－Z1）＝0时扬程与ρ无关；C.只有当P2－P1＝0时扬程与ρ无关；D.只有在阻力损失为0时扬程与ρ无关。答：C3.在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来相比，应该()。A．增大;B.变小；C.不变；D.不确定。答：A4.在等速干燥阶段中，在给定的空气条件下，对干燥速率正确的判断是：()A.干燥速率随物料种类不同而有极大的差异；B.干燥速率随物料种类不同而有较大的差异；C.各种不同物料的干燥速率实质上是相同的；D.不一定。答：C5.在空床气速u增加时，气体通过流化床的压强降()。A．up；B.2up；C．75.1up；D.不变p。3答：D6.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与()无关。A．粒子的几何形状；B.流体的速度；C．流体与粒子的密度；D.粒子的尺寸大小。答：B7.在蒸发操作中，若使溶液在()下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。A.减压；B.常压；C.加压答：A8．提高蒸发器生产强度的主要途径是增大()。A.传热温度差；B.加热蒸汽压力；C.传热系数；D.传热面积。答：C9．已知精馏段操作线方程为：y=0.75x+0.24，则该塔的操作回流比为()，塔顶产品浓度xD为()。A.0.9；B.3；C.0.96；D.4；E.0.98；F.2。答：B、C10．在精馏塔的图解计算中，若进料热状况变化，将使()。A．平衡线发生变化；B.操作线与q线变化；C．平衡线和q线变化；D.平衡线和操作线变化答：B11.在单级萃取中，在保持原料液组成xF及萃余相组成xA一定的条件下，用含有少量溶质A的萃取剂代替纯溶剂，则萃取相组成yA将()，萃取液与萃余液量的比值RE/将()。A.增大；B.不变；C.降低；D.不一定。答：B、B12.选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件是()。A．分配系数kA1；B.萃取相含量yA萃余相含量xA；C.选择性系数β1；D.分配系数kB1。答：C13.稳定传热是指传热系统内各点的温度（）。A.既随时间而变，又随位置而变；B.只随位置而变，但不随时间而变；C.只随时间而变，但不随位而变；D.既不随时间而变，又不随位置而变。答：B414.在恒压过滤实验中，提高过滤温度，过滤常数K（）。A.增大；B.减小；C.不变；D.先增大后减小。答：A15.依靠静压差为推动力进行混合物分离的膜过程是（）。A.微滤、超滤、透析；B.超滤、透析、电渗析；C.超滤、反渗透、透析；D.微滤、超滤、反渗透。答：D三、判断题（每小题1分，共10分）1.实际流体在导管内作稳态流动时，各种形式的能量（或压头）可以互相转化，但导管任一截面的位压头、动压头与静压头之和为一常数。()答：×2.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。()答：√3.做板框压滤机的过滤实验时，滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的。()答：×4．固体颗粒在大气中沉防是层流区域时，以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显著。()答：√5．在多效蒸发操作中，后一效蒸发器的加热室就相当于前一效的蒸发器产生的二次蒸汽的冷凝器。()答：√6.对双组分理想混合液，相对挥发度的大小可以判别该物系的分离难易程度。因此，在相同条件下，分离相对挥发度大的物系，所需理论板数多。()答：×7．在一定温度下，溶质A在萃取相和萃余相中组成之比称为分配系数。()答：×8.计算对流传热速率Q=α.A.△t时，若为圆管，则式中的传热面积应取管内、外表面积的平均值。()答：×9.对于一定的物系，影响萃取分离效果的主要因素是温度和溶剂比。()答：√10.当超滤分离系统处于压差控制区时，浓差极化的影响较大，通过膜的流动阻力为主5要阻力。()答：×四、计算、问答题（共55分）1.用离心泵将水池内水送至高位槽，两液面恒定，其流程如本题附图所示。输水管路直径为Φ55mm×2.5mm，管路系统的全部阻力损失为49J/kg，摩擦系数λ可取作0.024，汞柱压差计读数分别为R1=50mm及R2=1200mm，其他有关尺寸如图中标注。试计算：(1)管内水流速；(2)泵的轴功率(效率为71%)(3)A截面上的表压强pA。(15分)题解：(1)管内流流速u对于等径管路，U形管压差计读数R1反映了水流经AB管段的阴力损失，由直管阴力损失计算式便可求出管内水的流速，即：221udlgRABAsmlgdRuABA/07.210006024.005.0807.910001360005.0221(2)轴功率N在1-1与2-2两截面间列柏努利方程得：kgJhpuZgWfe/1.196490015807.922由连续方程得skgAuws/066.41000071.205.042k(3)A截面上的压强pA对第二个U形管压差计的等压面C、D列静力学方程式得)(6865016807.91000表压BBBcpphgpp6)(1600002.1807.9136002表压PagRpAD)(9140068650160000表压PahgppDB)(10564.12071.205.06024.010006807.910009140022,表压PahhgppABfABBA2.在内管为φ189×10mm的套管换热器中，将流量为1hkg3500的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为11KkgkJ38.2，环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃，平均比热为11Kkg.17kJ4，基于传热外表面积总传热系数120KmW2000K，设其值恒定，忽略热损失。试求：(1)冷却水用量；(2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。(10分)题解：1）冷却水用量，)()(1221ttCWTTCWpccphh1hkg7990405017.46010038.23500ccWW）（）（2）Ctm07.322050ln2050（逆流）Ctm09.271060ln1060（并流）mtKAQ15hkJ1033.3)4050(17.47990逆流时：m39.2189.014.342.1m42.136007.32100020001033.325lldA并流时：m80.2189.014.366.1m66.136009.27100020001033.325lldA73.某干燥器的操作压强为79.98kPa，出口气体的温度为60℃，相对湿度70%，将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气相混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃，相对湿度为12%[参见附图(a)]。已知新鲜空气的质量流量为0.5025kg.s，温度为20℃，湿度为0.005kg水/kg干空气，试求：(1)在H-I图上示意出空气在整个干燥过程中的状态变化；(2)新鲜空气的预热温度及空气的循环量；(3)预热器需提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否有变化？(15分)4.什么叫蒸发装置的温差损失？蒸发装置内温差损失产生的原因有哪些？对蒸发过程有什么影响?（5分）5.过滤基本方程式为：esVVrpAddV12式中：V—滤液体积，m3；θ—过滤时间,s；A—过滤面积，m2；p—过滤压差，Pa；s—滤饼压缩性指数，无因次；μ—滤液粘度，Pa·s；r—单位压差下滤饼的比阻，1/m2；υ—滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；Ve—过滤介质的虚拟滤液体积，m3。试根据该式分析强化过滤操作的途径。(5分)6.试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。(5分)附图(a)附图(b)tmLmH1H0L,t0Imt1LR,t2L,t2H2,ψ2L,I0LR,I2Lm8φ2=70%t0=20℃t2=60℃tm=90℃t1=133.3℃ABCMφm=12%H0=0.0053题解：(1)94题解答：蒸发器的传热温度差损失：是理论传热温度差和有效传热温度差之间的差值，即△=△tT-△t。即蒸发计算中，将总温差与有效温差的差值称为温差损失。原因有三：①溶液蒸汽压下降，溶液沸点升高而引起的温度差损失△′；②加热管内液柱静压强引起的温度差损失△″；③管路流体阻力引起的温度差损失△″′；影响：温差损失会造成有效传热温差减少，由Q=KS△t,可知，会造成传热量Q减小，而W.r=Q可知，会造成W减小，即会造成蒸发装置的生产能力下降。5题解答：(1)提高过滤推动力p；(2)允许的话，可采用助滤剂或其他物理方法改变滤饼结构、降低滤饼阻力(减小r、s)；(3)将