2011級《化工原理》試題答案(總6頁)

1、2011級化工原理試題答案一、 填空題（共20分）1 化工原理課程的研究對象是單元操作。它們都是_物理_操作。2 水深10m處的表壓為_98.07_kPa。(水=1000 kg/m3)。3 流體1、2為質(zhì)量流量相同的兩流體，分別流經(jīng)相同長度相同內(nèi)徑的水平直管。已知兩流體的密度1=22，粘度1=22，則Re1= 1/2 Re2;若兩流體的流動狀態(tài)皆為層流，則壓力降Pf1= 1 Pf2。 4 離心泵啟動前灌泵是為了防止_氣縛_現(xiàn)象發(fā)生，而限制離心泵的安裝高度是為了防止_氣蝕_現(xiàn)象的發(fā)生。5 某板框過濾機進(jìn)行恒壓過濾，已知過濾常數(shù)K=4.4210-3m2/s，介質(zhì)阻力忽略不計，過濾面積為10m2，則

2、每平方米過濾面積上得到1.5 m3濾液需時間_509_s，過濾完以3 m3水進(jìn)行置換洗滌，洗滌時間為_203.6_s。6 某降塵室高和寬均為2m，含塵氣體氣流速度為2m/s，某一粒徑顆粒的沉降速度為0.8m/s，為保證該種顆粒完全沉降下來，則降塵室的長至少應(yīng)為_5_m，該降塵室的生產(chǎn)能力為_8_m3/s。7 在管殼式換熱器中用飽和蒸氣加熱空氣，則傳熱管的壁溫接近_飽和蒸氣的溫度，換熱器總傳熱系數(shù)K接近_空氣_的對流傳熱系數(shù)。8 對流傳熱阻力主要集中在冷熱流體兩側(cè)的_滯流層_中，所以_增大流速_可加強傳熱。9 在單效蒸發(fā)中，每小時將2000kg的某種水溶液從10%連續(xù)濃縮到30%，水分的蒸發(fā)量為

3、_1333.3_kg/h。10 單向擴散和雙向擴散分別是針對_吸收_模型和_精餾_模型的。11 吸收是利用混合氣體中各組分_溶解度_的差異對其進(jìn)行分離的，而蒸餾是利用各組分_揮發(fā)度_的不同來分離均相液體混合物的。12 在吸收操作中，若cG*cLcicL，則該過程為_液膜控制_過程，被吸收氣體為_難溶氣體_。13 精餾塔可分為_精餾段_和_提餾段_兩段。精餾塔從塔底到塔頂易揮發(fā)組分含量逐漸_增加_，溫度逐漸_降低_。14 板式塔不正常的操作現(xiàn)象有_液泛_、_嚴(yán)重液沫夾帶_和嚴(yán)重漏液等。在填料塔的P（壓力降）/u（空塔氣速）曲線圖上，有_載液點_和_液泛點_兩個折點。15 對濕空氣預(yù)熱時，其_濕度

4、_不變，而_相對濕度_下降，因而干燥能力加強。二、 選擇填空題（每空1分，共10分）（ D ）1滯流內(nèi)層越薄，則以下結(jié)論正確的是A 近壁面處速度梯度越小 B 流體湍動程度越低C 流動阻力越小 D 流動阻力越大（ A）2在一水平變徑管路中，在小管截面A和大管截面B間連接一U型壓差計。當(dāng)流體流過該管段時，壓差計讀數(shù)R值反應(yīng)A A、B兩截面間的壓強差 B A、B兩截面間的流動阻力C A、B兩截面間的動壓頭變化 D 突然擴大、縮小局部阻力（ B ）3離心泵的效率隨流量的變化情況是A Q增大，增大 B Q增大，先增大后減小C Q增大，減小 D Q增大，先減小后增大 （ D ）4在重力場中，與顆粒的自由沉

5、降速度無關(guān)的因素為A 粒子幾何形狀 B 粒子幾何尺寸C 粒子及流體密度 D 流體的流速 （ D ）5在蒸氣冷凝傳熱中，不凝氣體的存在對對流傳熱系數(shù)的影響是A. 會使其升高 B. 不確定 C. 對其無影響 D. 會使其大大降低 （ C ）6兩組分物系的相對揮發(fā)度越小，則表示分離該物系A(chǔ). 完全 B. 容易C. 困難 D. 不完全（ D ）7在精餾塔的圖解計算中，若進(jìn)料熱狀況q變化，將使A平衡線發(fā)生變化 B. 平衡線和q線變化C. 平衡線和操作線變化 D. 操作線與q線變化（ A ）8吸收過程中，若減少吸收劑用量，將使吸收推動力A 變小 B. 不變C. 變大 D. 不能確定（ C ）9下列幾種塔相

6、比較，操作彈性最大的是A 篩板塔 B. 浮閥塔C. 泡罩塔 D. 舌片板塔（ B ）10當(dāng)空氣的相對濕度=60%時，則其三個溫度t（干球溫度）、tw（濕球溫度）、td（露點）之間的關(guān)系為A. t= tw = td B. ttw tdC. t tw tw = td三、 計算題（共70分）1（15分）有一輸液系統(tǒng)欲將地下儲槽中密度為1200 Kg/m3的料液送至一高位反應(yīng)器。已知反應(yīng)器進(jìn)口比儲槽液面高10m，料液粘度1.0cp，輸送量為33.24噸/小時，反應(yīng)器內(nèi)真空度為200mmHg，儲槽通大氣，且儲槽液面恒定。管路均為763mm的鋼管，直管長20m，摩擦因數(shù)=0.02。管路中各個管件閥門的局部

7、阻力系數(shù)之和=12.65, 進(jìn)口=0.5，出口=1.0，泵的效率為80%。(1)試求泵所需要的功率；（2）核算3B19B泵是否合用；(3B19B泵性能參數(shù)如下：流量Q=34.2m3/h，揚程H=12m，允許吸上真空度Hs=5.0m)（3）如果該泵合用，估計最大安裝高度是多高？ 解：（1）選液面與反應(yīng)器進(jìn)口外側(cè)為1-1，2-2截面，且以1-1為基準(zhǔn)面列柏努利方程：gz+u1/2+p1/+we= gz+u1/2+p1/+wf 其中z1=0 u1=u2=0 p1=0 p2=-26658pa u=vs/a=2m/s wf=(/d+) = (0.0220/0.07+12.65+1.5) =39.73J/

8、kg we=115.58J/kg ms=9.23kg/s ne= ms we /=1.333kw (2) vs=33.241000/1200=27.7m3/h34.2m3/h he=115.58/9.807=11.78m104 0.6pr=0.750 =0.023(/d)(Re)0.8(Pr)0.4=90.22w/(m2.0C) （2） 得K=71.66 （3）熱負(fù)荷Q1=vms冷cp冷（t2-t1）=144.44KW tm= =48.44 傳熱速率Q=KAtm=163.49Kw A=ndl=47.1m2 QQ1 所以能滿足要求 3.(15分)一逆流操作的吸收塔中，用清水吸收空氣中的少量NH3

9、氣。混合氣體流量為0.025kmol/（sm2 ）,入塔氣含NH3 2，出塔氣含NH3 0.1(均為摩爾分率)，操作壓力為1atm，溫度為293K。在操作范圍內(nèi)，氨水系統(tǒng)的平衡方程為y=1.2x ,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Ky0.0522 kmol/(sm3)，實際液汽比為最小液汽比的1.3倍，試求：（1）最小液汽比；（2）吸收劑用量及液體在塔底的濃度；（3）所需填料高度。（注：對此低濃度氣體，可忽略摩爾分率和摩爾比的差別）解：（1）()min=1.14 （2）()=1.3()min=1.482 Gb=Gb(1-yb)=0.025(1-0.02)=0.0245kmol/m2.s Ls=1.482Gb

10、=0.0363 kmol/m2.s 由Gb(Yb-Ya)=Ls(Xb-Xa) 得Xb=0.0128 （3）HoG=0.4789m ym= 4.（15分）連續(xù)精餾塔中分離雙組分理想溶液，原料液流量F為100kmol/h，組成xF為0.4（摩爾分率，下同），飽和液體進(jìn)料。溜出液組成xD為0.90，釜液組成xW為0.10。物系的平均相對揮發(fā)度為2.0。塔頂用全凝器，泡點回流，塔釜間接蒸氣加熱?；亓鞅葹樽钚』亓鞅鹊?.5倍，試求（1）最小回流比；（2）精提餾兩段的汽液相流量V、V、L和L；（3）從塔頂往下數(shù)第二層理論板下降的液相組成x2。解： （1） 泡點進(jìn)料 q=1, xe=xF=0.4, (2) R=1.5Rmin=2.886 V=(R+1)D=145.7 V=V-(1-q)F=145.7 L=RD=108.2 h=L+qF=208.2 (3) 5.（10分）將1000Kg（以絕干物料計）某板狀物料在恒定干燥條件下進(jìn)行干燥。干燥面積A為55m2，其初始含水量X1為0.15Kg水/（Kg絕干物料），最終含水量X2為0.025Kg水/（Kg絕干物料）。查其干