《化工原理》试题库答案

  1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。

  3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。

  5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。

  7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。

  A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器

  10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。

  27.用逆流操作的吸收塔处理低浓度溶质的气体混合物，其他条件不变，而入塔气体浓度增加，则出口浓度（A）。

  30.某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求塔顶产品组成不小于0.9，则塔顶最大产量为（B）。

  40.用逆流操作的吸收塔处理低浓度溶质的气体混合物，其他条件不变，而入塔气体浓度增加，则出口浓度（A）。

  46.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.5时泡点为t1，与之相平衡的气相组成y A=0.75时，

  47.精馏操作中，若其它条件都不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流，则塔顶产品组成x D变化为（A）。

  48.二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（A ）。

  51.对常压操作的低浓度吸收系统，当系统总压在较小范围内增时，亨利系数E 将（C ），相平衡常数将（B ），

  52.操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将（A ）；又当用清水作吸收

  53.低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相 总传质单元高度将（ A ）；

  54.含水湿物料与一定状态下的空气（非饱和状态下的）相接触，能被除去的 水分为（ C ）。

  1.离心泵在启动前应灌泵，否则会发生气缚现象；离心泵的安装高度应小于（大于、小于、等于）允许安

  2.流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，中心最大速度为平均速度的0.5倍。此时摩擦系数λ与相对粗

  4.常温下水的密度为1000kg/m 3，粘度为1cp ，在mm d 100 内的管内以3m/s 速度流动，其流动类型为湍

  10.为了方便操作者区别很多类型的管路，常常在管外涂上不同的颜色，饱和蒸汽管通常涂为红色。

  12.其他条件不变，离心泵的转速提高1倍，则需要的轴功率是原来的 _ 6．8 倍。

  14.某非圆形管道，截面为a×b 的长方形，则其当量直径为2ab/(a+b)。

  18.α称为称为对流传热膜系数，其物理意义为当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。提高管内α值的有效方法增加流程、 提高管外α值的有效方法加拆流挡板。

  19.蒸汽冷凝有二种方式，即滴状冷凝和膜状冷凝。其中，由于滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。其传热

  20.水在管路中流动时，常用流速范围为1-3m/s ,常压下一般气体在管路中流动时，常用流速范围为10-20m/s 。

  21. d 、u 、ρ、μ能够组成的无因次数群的形式是Re=duρ/μ，它是流体流动形态的判剧。当Re 小于2000时，

  22.在层流内层中，径向的热量传递只能依赖于热传导，因此层流内层是传递过程中主要的阻力所在。

  24.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增大，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压

  25.离心泵的理论压头与流体的密度无关，即同一台泵不论输送任何流体，所能提供的理论压头是一定的。

  26.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小，则该壁面的热阻愈大，其两侧的温差愈大（大、小）

  29.连续性方程u 1A 1=u 2A 2是质量守恒定律推导出来的，它适用不可压缩流体。

  32.一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是：热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量 33.()()n e R d Pr ..023.08.0内λ

  37.在流动系统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随位置而变，不随时间而变，称为稳定流动。若

  40.泵是指为液体提供能量的输送机械，按其工作原理来分可分为离心式、往复式、旋转式和流体作用式。

  41.传热一般都会采用逆流操作，但为控制温度、降低粘度、减少阻力。时采用并流操作。

  42.对流传热中，若两侧的对流传热系数a 1>

  a 2，则传热系数K 总是接近（a 2）

  43.用二种厚度相同的材料保温时，往往把导热系数小的材料包在内 层，以达到好的保温效果。

  44.金属的导热系数大都随其纯度的增加而增加，随其温度的升高而增加。 45.对流传热的热阻主要集

  47.根据传热的机理不同，热量传递有三种不同的基本方式，即热传导 、热对流 、 热辐射 不管以何种方式

  49.化工管路的标准化是指制定化工管路主要构件的标准并实施的过程。有直径和压力标准。

  50.流体在圆管中作层流流动时,将管路直径扩大一倍时，速度为原来的＿1/4＿倍,阻力为原来的__1/16___倍。

  52.化工生产中，凡是表面温度在50 ℃以上的设备或管路以及制冷系统的设备或管路，都一定要进行保温或保

  53.安装折流板的目是为增加_壳体流体的速度、使其湍动程度加剧，以提高壳程液体的对流给热系数。

  54.在酒精和水的混合溶液中，酒精的质量分数为0.375，则其摩尔分数为_0.19 ;

  55.苯与甲苯混合液，外界压力p=20.3kPa，在泡点313k时，苯的饱和蒸汽压为22.7kPa，甲苯的饱和蒸汽

  压为7.6kPa，则该混合溶液中苯的气相组成为0.94，苯的液相组成为__0.84___，苯与甲苯的相对挥发度为__ 2.92___。

  62.在温度－组成相图中，露点线与泡点线把空间分为三个区域，即_过冷液区、气、液共存区和过热蒸气区。

  63.精馏塔内，气液两相的流动，液体靠重力自上而下地流动，气体靠压力差自下而上地与液体成逆流流动。

  64.全回流时，操作线与对角线重合，操作线方程为y=x,理论塔板数为最少.当回流比减少到两操作线的交到

  相平衡线时称为最小回流比，所需的理论塔板数无限多.适宜的回流比应通过经济核算确定。

  66.精馏塔设计时，若工艺技术要求一定，减少需要的理论板数，回流比应增大,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量

  应增大,所需塔径应增大，操作费和设备费的总设资将是急速下降至一最低点后又上升。

  67.精馏分离的依据是各组分的挥发度的差异，要使混合物中的组分得到完全分离，一定要进行多次地部

  68.相对挥发度的表示式α=υA/υB对于二组分溶液的蒸馏，当α=1 时，能否分离不能。

  69.q的定义式是进料的液化分率，饱和液体进料q=1.饱和蒸汽进料q=0.蒸汽是液体的3倍的混合进料时

  70.二组分的连续精馏操作，精馏段操作线+=x y ，提馏段 操作线；D x =0.98。

  71.在连续精馏中，其它条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品D x 提高，若此时加热蒸汽量V 不变，

  72.某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线，提馏段操作线 ,回流比等于无限大, 馏出液等于0,回流液量等于进料量。

  73.理想溶液的特点是同分子间作用力等于异分子间作用力，形成的混合溶液中没体积效应和热效应。

  74.精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只减少塔釜的热负荷，则

  75.精馏塔的塔底温度总是高于塔顶温度，其原因塔顶轻组分的浓度高、相应的泡点低；塔底压力高于塔顶，塔底的泡点较高。

  76.已测得精馏塔自塔顶下数第四和第五层塔板的两相组成为0.62、0.75、0.70、0. 82,其中70.04=

  77.直接水蒸汽加热的精馏塔适用于待分离的混合物为水溶液, ，且水是难挥发组分的情况。与间接蒸汽相

  78.平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的易挥发组分在气、液两相间的浓度关系；，操作线表示了易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线.溶液中各组分之挥发度可用它在气相中的分压和与之平衡的液相縻尔分率之比来表示，若是理想溶液，

  80.精馏过程的理论板是指 操作中离开某块塔板的气液两相程平衡状态的塔板 。

  83.其它条件不变，精馏塔回流比R 增大，则塔顶馏出液量D__减少_，馏出液组成x D _增大__。

  86.对拉乌尔定律产生正偏差是由于不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的。

  87.对拉乌尔定律产生负偏差是由于不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的。

  4___（水的密度为1000kg/m 3）。 91.吸收设备有多种形式，以塔设备最为常用，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。

  92.享利定律总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关系。其数学表达式x E p .=*，H C p =*，mx y =，mX Y =。

  93.所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在气膜一侧，而液膜_一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难

  94.填料层高度的计算将要涉及物料衡算 、传质速率与相平衡这三种关系式的应用。

  96.饱和空气在恒压下冷却，温度由t 1降至t 2，其相对湿度Φ不变，绝对湿度H 下降,露点下降，湿球温度下降。

  97.提高吸收速率能够使用_提高吸收系数_，_增大吸收推动力_ 和增大气液接触面积来实现。

  99.在吸收操作时，若解吸因素L mV 增加，而气、液进料组成不变，则溶质的回收率将减少。

  100.在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是溶解度；选择性；挥发度；粘性。

  103.在板式塔的设计中，为减少雾沫夹带，我们大家可以适当地增大塔径 以减少空塔气速，也能适当地增大板间距。，

  104.实验室用水吸收空气中的CO 2，基本属于液膜控制控制，其气膜中的浓度梯度小于液膜中的浓度梯度，

  105.总压为0.1Mpa 的空气温度小于100℃时，空气中水蒸汽分压的最大值应为该温度下水蒸汽的饱和蒸汽压。

  106.根据双膜理论，在气液接触界面处, 气相组成与液相组成关系是呈平衡状态 。

  107.其它条件不变，精馏塔回流比R 增大，则塔顶馏出液量D 减少_，馏出液组成x D _增大_。

  108.吸收是利用气体混合物各组分在液体溶剂中的_溶解度不同而分离气体混合物的单元操作。

  109.亨利系数E 随温度的升高而___增大_，随溶质的溶解度的增大而__降低___。

  112.吸收的逆过程是_解吸，温度__增高___,压力___降低____有利于该过程。

  113.吸收是利用气体混合物各组分在液体溶剂中的_溶解度_不同而分离气体混合物的单元操作。114.气体吸收按溶质与溶剂是否发生化学反应，可分为_物理吸收_和化学吸收。

  115.亨利系数E随温度的升高而___增大_，随溶质的溶解度的增大而____减小_。

  116.在干燥过程中，提高湿空气的温度，其相对湿度降低，湿度不变，焓值增加。

  117.对于不饱和空气，干球温度t，湿球温度t w，绝热饱和温度t as

  118.恒定干燥条件下的干燥曲线分为_恒速干燥___和_降速干燥__两个干燥阶段。

  120.影响干燥的因素主要有3个方面，即__湿物料_，干燥介质和_干燥设备_。

  122.干燥按照其热量供给湿物料的方式，可分为传导干燥，_对流干燥，__辐射干燥_和___节电加热干燥。123.对于不饱和空气，干球温度t，湿球温度t w，绝热饱和温度t as

  124.恒定干燥条件下的干燥曲线分为_恒速干燥和_降速干燥_两个干燥阶段。

  127.离开干燥器的湿空气温度2t比绝热饱和温度高20-50K目的是防止干燥产品反潮。

  129.物料中的水分与空气达到平衡时，物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽分压相等。

  7.在静止、连续、的同一种液体中，处在同一水平面上各点的压力均相等。（ √ ）

  13.用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在SI 制中属层流范围，在cgs 制中属湍流范围。 （ × ）

  14.粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬

  15.多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。 （ √ ）

  16.流体对流传热膜系数一般来说有相变时的要比无相变时为大。 （ √ ）

  17.多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热系数小，则该层的导热热阻大，推动力小。 （ × ）

  18.若以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。 （ × ）

  21.总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。（ × ）

  22.所谓恒縻尔流假设就是指每一块塔板上上升的蒸汽量是相等的，而下降的液体量也是相等的。 （ × ）

  29.吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。（ × ）

  30.一个气相传质单元高度是指这段填料层内的浓度变化与推动力相等。（ × ）

  33.含结合水分为主的物质，为了加快干燥时间，可采取增加空气流速的办法。

  50.多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。（√）

  51.多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热系数小，则该层的导热热阻大，推动力小。（×）

  52.以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。（×）

  2.何谓层流内层？其厚度受哪一些原因影响？ 答：在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、

  答：（1）可能是泵内充满气体（发生气缚），解决的办法是离心泵启动前要灌泵； （2）可能是没有打开

  4.一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来的多少倍？

  答：离心泵的吸液作用是由于吸入液面与泵吸入口处的压头差，其它条件一定，离心泵安装的地方越高，

  泵吸入口的压强必须越低。但是不能低于输送温度下液体的饱和蒸汽压，否则，液体就会在吸入口处发

  生部分汽化产生气泡，气泡随同液体从低压区流向高压区，在高压作用下迅速收缩、凝结，周围的液体

  以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处产生几万KPa 的冲击力，直接冲击叶轮和泵壳，使

  泵体震动并产生噪音，叶轮的局部表面在巨大冲击力的反复作用下，使材料表面疲劳，从开始点蚀到形

  成裂缝，使叶轮或泵壳受到破坏，其流量和扬程显而易见地下降。这种现象称为―汽蚀现象‖。

  答：列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大（50℃以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。

  热负荷：当生产上需要加热（或冷却）某物料时，便要求换热器在单位时间内向该物料输入或输出一定的热量，这是生产对换热器换热能力的要求，称为该换热器的热负荷。

  导热系数：在壁厚为1m时，在单位面积单位时间内以热传导的方式所传递热量的多少。单位是：W/m·K 。传热系数：当冷热流体的温度差为1K时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。单位是：W/m2·K 。对流传热膜系数：当流体与壁面温度差为1K时，通过单位面积单位时间内以对流传热的方式所传递热量的多少。单位是：W/m2·K 。

  （3）增加传热系数K（增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻）

  恒縻尔溢流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。

  恒縻尔汽化流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的汽体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。

  答：理论板：离开理论板的气、液相组成满足汽液相平衡关系且汽液相温度均一；在绘图法求理论板时，一个三角形梯级正好使用了一次平衡关系和一次操作线关系，与逐板法相比，正好跨过了一块板，可认为一个三角形梯级代表了一块理论板。

  答：精馏之所以区别于蒸馏就在于精馏有―回流‖，回流包括塔顶的液相回流与塔釜部分汽化造成的气相回流。在每块塔板上，下降的液体和上升的蒸汽充分接触，上升的蒸汽被下降的液体部分冷凝，使其中部分难挥发组分转入液相；同时蒸汽的冷凝潜热传给液相使液相部分汽化，液相中部分易挥发组分转入汽相。这种传质过程在每块塔板上逐级发生.

  所以，塔底→塔顶：易挥发组分↑;难挥发组分↓；温度↓。反之，塔顶→塔底：易挥发组分↓;难挥发组分↑;温度↑。

  由于回流使下降的液体和上升的蒸汽充分接触，同时进行热量和质量的传递；由于热和质的传递。来保证了精馏塔连续稳定的生产的全部过程。这样随着原料从加料板连续加入，易挥发组分从塔顶、难挥发组分从塔底连续生产出来。

  回流比确定依据①根据经济核算确定最佳回流比，即总费用（设备费与操作费之和）为最小时，一般取最小回流比的1.2~2倍。

  答：回流是保证精馏塔正常而稳定操作的必要条件。是补充塔板上的液相组成和数量；使塔板上的液相组成和数量保持稳定；提高塔顶产品的浓度。再沸器主要是提供一定的上升蒸汽量。

  填料主要可分为实体填料和网体填料；要求要有较大的比表面积，较高的空隙率，一定的化学稳定性和一定的机械强度，重量轻，造价低。

  ①相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的有效层流膜层，吸收质通过

  ③在膜层以外的中心区域，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度是均匀的，即两相中心区的浓度梯度为0，全部浓度变化集中在两个有效层流膜层内。

  P p h -=622.0，利用露点温度查得p,即可算出湿度。 24.为什么湿空气要经预热后再送入干燥器？

  答：水的饱和蒸气压p s 随温度上升而增大，对于具有一定水气分压p w 的湿空气，温度上升，相对湿度Φ

  必然下降。而相对湿度Φ越小，吸收水汽能力越强。因此，在干燥操作中，为提高湿空气的吸湿能力和传

  答：干燥速率是单位时间单位干燥面积上所汽化的水分量。干燥分恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干

  答：适宜的进料位置一般应在精馏塔内液相或气相组成与进料组成相接近或相同的塔板上。当采用图解法

  计算理论板时，适宜的进料位置应为跨过两操作线交点所对应的梯级。对于一定的分离任务，此时所需的

  答：对同样的干燥要求,夏季比冬季空气消耗量大。这是由于通常情况下，同一地区夏季空气的湿度大于

  冬季的湿度，，而空气的消耗量只与最初湿度和最终湿度有关，而与经历过程无关，对于同样的干燥要求，

  最终湿度相同，最初湿度越大，空气消耗量越大，所以夏季比冬季空气消耗量大。

  1．空气和氨的混合物在直径为0.8m的填料塔里用清水吸收其中所含氨的99.5%。每小时送入的混合气量为1400kg。混合气体的总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.333kPa。实际吸收剂用量为最小耗用量的1.4倍。操作温度下的平衡关系为Y*=0.75X。吸收总系数为K Yα=0.088kmol/(m3.s)。求每小时的用水量与所需的填料层高度。解：每小时用水量：L=49.80kmol/h

  3．用清水吸收空气中的丙酮，操作条件为常压和20℃，进入塔内的混合气体流量为1500m3/h，其中丙酮

  含量为6％（体积分数），其余为空气。要求丙酮的回收率为98％，在此条件下相平衡关系为Y*=1.68X，

  取操作液气比为最小液气比的1.3倍。试求：塔顶的喷淋水量及出塔液体组成。

  4．精馏塔分离某二元混合物，塔顶设全凝器。已知操作线，判断哪一个是精馏段操作线方程，哪一个是提馏段操作线方程，为什么？回流比及塔顶馏出液组成为多少？若为泡点进料，进料量为1000kmol/h，α＝2.47，试求

  5．在连续操作的精馏塔中，每小时要求蒸馏2000kg含乙醇20%（质量分数，下同）的乙醇水溶液，馏出

  液中含乙醇95%，残液含水98%。若操作的回流比为3.5,问回流量为多少？精馏段上升蒸汽量为多少？

  6.填料吸收塔中，用清水处理含SO2的混合气体。进塔气体中含SO2 10%（摩尔分数），吸收剂用量比最少

  用量大60%，要求每小时从混合气中吸收64kmol的SO2，在操作条件下气液平衡关系为Y*=26X。试计算