四川大學化工考研884復試面試化工原理面試題庫答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上1. 用化工原理解釋“開水不響，響水不開”的現(xiàn)象。水中能溶有少量空氣，容器壁的表面小空穴中也吸附著空氣，這些小氣泡起氣化核的作用。水對空氣的溶解度及器壁對空氣的吸附量隨溫度的升高而減少，當水被加熱時，氣泡首先在受熱面的器壁上生成。氣泡生成之后,由于水繼續(xù)被加熱，在受熱面附近形成過熱水層，它將不斷地向小氣泡內蒸發(fā)水蒸汽,使泡內的壓強（空氣壓與蒸汽壓之和）不斷增大，結果使氣泡的體積不斷膨脹，氣泡所受的浮力也隨之增大，當氣泡所受的浮力大于氣泡與壁間的附著力時，氣泡便離開器壁開始上浮。在沸騰前，窗口里各水層的溫度不同,受熱面附近水層的溫度較高，水面附近的溫度較低。氣泡在上升過

2、程中不僅泡內空氣壓強P。隨水溫的降低而降低，泡內有一部分水蒸汽凝結成飽和蒸汽,壓強亦在減小，而外界壓強基本不變，此時，泡外壓強大于內壓強，于是上浮的氣泡在上升過程中體積將縮小，當水溫接近沸點時，有大量的氣泡涌現(xiàn)，接連不斷地上升，并迅速地由大變小，使水劇烈振蕩，產生"嗡,嗡"的響聲，這就是"響水不開"的道理。對水繼續(xù)加熱，由于對流和氣泡不斷地將熱能帶至中、上層 ,使整個溶器的水溫趨于一致，此時，氣泡脫離器壁上浮，其內部的飽和水蒸汽將不會凝結，飽和蒸汽壓趨于一個穩(wěn)定值。氣泡在上浮過程中，液體對氣泡的靜壓強隨著水的深度變小而減小，因此氣泡壁所受的外壓強與其內壓

3、強相比也在逐漸減小，氣泡液-氣分界面上的力學平衡遭破壞，氣泡迅速膨脹加速上浮，直至水面釋出蒸汽和空氣，水開始沸騰了，也就是人們常說的"水開了"，由于此時氣泡上升至水面破裂，對水的振蕩減弱,幾乎聽不到"嗡嗡聲"，這就是"開水不響"的原因。2. 試舉例說明分子動量擴散、熱量擴散和質量擴散現(xiàn)象，并闡述三個過程的物理本質和共性特征。動量傳遞在垂直于實際流體流動方向上，動量由高速度區(qū)向低速度區(qū)的轉移。如：流體輸送，過濾，沉降。熱量傳遞熱量由高溫度區(qū)向低溫度區(qū)的轉移。如：干燥，換熱，蒸發(fā)。質量傳遞物系中一個或幾個組分由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的轉移。如

4、：吸收，精餾，萃取，吸附、膜分離。 傳質和傳熱：結晶、干燥。由此可見，動量、熱量與質量傳遞之所以發(fā)生，是由于物系內部存在著速度、溫度和濃度梯度的緣故?？梢杂妙愃频臄祵W模型來描述，都可用傳遞方程遵維象方程：物理量的傳遞速率=推動力/阻力。牛頓粘性定律、傅里葉定律、費克擴散定律都是描述分子運動引起傳遞的現(xiàn)象定律，通量與梯度成正比。3. 簡要闡述通過圓管內流體流動實驗測定摩擦系數的方法。4. 試分析流量增大時，泵入口真空表與出口壓力表的讀數會如何變化？根據離心泵的特征曲線和管路特性曲線，泵出口閥開大或泵轉速減小，管路的流量都會增加，揚程降低。在液面和泵入口截面列伯努利方程，Pa/+u2/2 + gZ

5、1 = P1/+u22/2 + gZ2+hf, 流速u2增加，阻力hf增加，則進口壓力P1降低，P1=Pa-P真空，所以真空表增加。P1/+u22/2 + gZ2+he= P2/+u22/2 + gZ3+hf, P1降低,he降低，P2降低，即出口的壓力表讀數降低。5. 試從性能參數、操作方式、適用范圍等方面對離心泵和往復泵作比較。6. 流體在管徑不變的直管中作穩(wěn)定流動，由于流動流體有摩擦阻力損失，所以流體的流速沿管長變小，此說法對否？解釋原因。不對，不可壓縮流體在連續(xù)定態(tài)流動中，連續(xù)性方程式，qv=uA=常數，管徑d不變，則流速u不變，由伯努利方程，Pa/+u2/2 + gZ1 = P1/+

6、u22/2 + gZ2+hf，位能、動能不變，管道有阻力損失，則靜壓能減少。7. 在對流傳熱實驗中，熱空氣的放熱量和冷卻水的吸收量，哪個用于估算總的傳熱量更合理？用熱空氣側的放熱量，此實驗是固定冷卻水的流量，調節(jié)變頻器改變風機的轉速來改變蒸汽熱空氣的質量流量，空氣側的傳熱系數遠小于冷卻水側，所以傳熱阻力主要在于空氣側，總傳熱系數K約等于h1空氣側的傳熱系數。水側的流速較大，進出口溫度變化很小，誤差較大；空氣側進出口溫度變化大，誤差小，W*Cp(T1-T2)=KAtm，所以用放熱量估算更合理。傳熱系數影響因素：流動狀況，類型，流體性質，傳熱面因素。8. 兩臺規(guī)格相同的單程列管式換熱器，分別采用串

7、聯(lián)和并聯(lián)操作，試定性分析哪種操作的傳熱速率更快，如果都能完成傳熱任務，采用哪種操作更好？98頁對于并聯(lián)主要有以下幾種情況：1.一臺設備時若直徑、面積很大2.防止換熱器出現(xiàn)故障系統(tǒng)停車對于串聯(lián)主要有以下幾種情況：1.管殼程流速選擇合理，但傳熱溫差太小所需要的換熱面積很大，即直徑一定時所需管長太長2.多管程結構，采用一臺時溫差修正掉太多，解決溫差校正系數過低的問題（一般要求>0.8）可采用串聯(lián)結構3.介質完全冷凝后還需要過冷很多，一般需要在冷凝器后串聯(lián)一臺冷卻器這種情況下兩臺換熱器的規(guī)格一般不一樣串聯(lián)優(yōu)點：可以防止偏流，流速高，傳熱系數大，能提高換熱器的工作效率 缺點：處理量小，壓降較大并聯(lián)

8、優(yōu)點：處理量大，壓降較小缺點：容易產生偏流，流速較低，傳熱系數較小，降低換熱效率。以上分析，串聯(lián)操作能夠在較小的換熱面積下達到同樣的加熱效果，并聯(lián)會使單列流量減少總傳熱系數也會減少。所以串聯(lián)好。9. 如果要安排一個沉降室和一個旋風分離器出去含塵氣體中的灰塵，上述兩個設備如何安排？為什么？先是是降塵室然后再經過旋風分離器。因為降塵室結構簡單，流動阻力小體積大，分離效率低，生產能力只與沉降面積BL和顆粒沉降速度ut有關，與高度H無關，通常適合分離直徑大于50微米的粗顆粒，一般做預除塵用。旋風分離是利用離心沉降的原理使顆粒從氣固非均相混合物中分離出來，主要指標：分離效率和氣體壓降。10. 影響顆粒沉

9、降速度的因素有哪些？顆粒的因素：尺寸、形狀、密度、是否變形等；介質的因素：流體的狀態(tài)（氣體還是液體）、密度、黏度等；環(huán)境的因素：溫度（t升高，密度降低，黏度升高）、壓力、顆粒的濃度；設備的因素：壁效應。11. 分離液體會何物常見的單元操作有哪些？各自的操作原理、適用范圍？精餾：利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級接觸，在熱驅動和相平衡關系約束下，使得易揮發(fā)組分（輕組分）不斷從液相往氣相中轉移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離。適用范圍：組分的相對揮發(fā)度大。也可采用加入第三組份共沸劑與原溶液一種或兩種組分形成恒沸物，和萃取劑來改變組分

10、間的揮發(fā)度，并采用恒沸精餾和萃取精餾分離。萃?。豪媒M分在萃取劑中溶解度的差異來實現(xiàn)分離。適用范圍：1.組分相對揮發(fā)度接近1；2.溶質為難揮發(fā)物質，并且含量較低；3.有熱敏性物質。吸附：各組分在固體吸附劑中吸附能力的差異。適用范圍：12. 某工廠有一處理廢氣的吸收塔，尾氣的濃度為y2,達到原國家排放標準，由于國家標準變?yōu)閥2，且y2 y2，試分析采用什么措施達到要求？1. 增加液氣比，操作性斜率增大，推動力增加；2. 增加操作壓力或者提高操作溫度，溶解能力增加，平衡系數M減小，平衡性斜率減小，推動力增加；3. 減小吸收劑入塔濃度，操作線上移，推動力增加吸收推動力增加，則氣體出口濃度降低。13.

11、 在雙組分連續(xù)精餾塔中，如果其他條件不變（原料液進料量、進料組成、塔頂和塔底產品組成?；亓鞅取２僮鲏毫Φ龋?，只是塔頂回流液為冷液，理論塔板數將如何變化？從泡點回流改為冷液回流時，xD ，理論塔板數 減小，冷液回流至塔頂時，冷凝一部分蒸氣，放出的潛熱把冷液加熱至塔頂第一板的飽和溫度。冷凝部分中含難揮發(fā)組分較大，使氣相易揮發(fā)組分增濃。同時，在塔頂回流比保持不變的條件下，增加了塔內的內回流，使得精餾段實際回流比增大，操作線向平衡線靠近，所需NT減少，這也有利于分離。即冷量從塔頂加入、熱量從塔底加入有利于精餾的分離。14. 在雙組分連續(xù)精餾塔中，短時間內出現(xiàn)原料液體濃度下降，試分析采用什么措施塔頂產品

12、純度達到要求？101頁減少采出率:若保持回流比R和采出率D/F不變。則精餾段操作線斜率不變，但受進料的影響，塔內每板上的易揮發(fā)組分的含量均會減小，塔頂溜出液xD和塔底釜殘液xW的組成也會減少,為維持xD不變，則減少采出率。增大回流比：精餾段液氣比增大，操作性斜率增大，提餾段液氣比減小，操作性斜率減少，兩操作性與平衡線距離變大，推動力增加。15. 在恒定的干燥條件下，如果原料的濕含量大于臨界濕含量，為什么會出現(xiàn)恒速干燥段？影響恒速段干燥速率的主要因素有哪些？為什么？臨界濕含量Xc是由恒速段向降速段轉折的對應含水量，所以大于臨界濕含量，就會出現(xiàn)恒速干燥段，此時物料表面溫度=濕球溫度tw，干燥速率與

13、物料無關，除去的是非結合水。影響恒速段干燥速率的主要因素：為表面氣化控制階段空氣的條件：溫度t、濕度H、速度u、接觸方式。與物料的厚度，分散無關。臨界濕含量影響因素：1.物料的特性、結構、分散程度；2、干燥介質溫度t、濕度H、速度u；16. 萃取過程與吸收過程的主要差別有哪些？萃取：分離液液混合物，利用組分在萃取劑溶解度的差異。萃取中稀釋劑與B組分往往部分互溶，平衡線為曲線，使過程變得復雜；萃取，較小，使不易分相，設備變得復雜。吸收：分離氣體混合物，利用混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同17. 填料吸收塔塔底為什么會有液封裝置？原理是什么？1、塔內正壓，這時采用液封裝置是防止塔內氣體(一般

14、為有毒有害或者本來就是產品)外漏，造成污染環(huán)境或者浪費。2、塔內真空，這這時采用液封裝置是防止塔外氣體進入塔內，影響吸收效率和增加后面的相關設備(如風機)負擔。原理就是：利用一定高度液體產生的壓力抵消塔內產生的壓力產生平衡，隔離塔內外氣體。18. 啟動離心泵的步驟試什么？說出理由。啟動前應做好如下準備工作：檢查水泵設備的完好情況；軸承充油、油位正常、油質合格；將離心泵的進口閥門全部打開；泵內注水或真空泵引水（倒灌除外）打開放氣閥排氣；檢查軸封漏水情況，填料密封以少許滴水為宜；電機旋轉方向正確。以上準備工作完成后，便可啟動電機，待轉速正常后，檢查壓力、電流并注意有無振動和噪音。一切正常后，逐步開

15、啟出口閥，調整到所需工況，注意關閥空轉的時間不宜超過3分鐘。啟動前先關閉出口閥原因：全關時，軸功率最小，減小啟動電流，保護電機。停止離心泵時先關閉出口閥原因：防止高壓液體倒流入泵損壞葉輪。19. 離心泵的汽蝕現(xiàn)象是如何產生的？如何避免此現(xiàn)象產生？離心油泵的吸入動力是靠吸入液面上壓力與葉輪甩出液體后形成的低壓差。提高泵的安裝高度，葉輪入口處壓力越來越低，若低于輸送液體的飽和蒸汽壓則出現(xiàn)汽泡，氣泡受壓縮后潰滅，葉輪受沖擊而出現(xiàn)剝落，泵軸振動強烈，甚至振斷。這種汽化一凝結一沖擊一剝蝕現(xiàn)象，就稱為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕可以采用的方法:(1)合理確定泵的安裝位置，以保證最低壓力處的壓力大于液體的飽和蒸汽壓。(2

16、)提高離心泵本身抗汽蝕性能的措施，例如可以改變葉輪的進口幾何形狀，采用雙吸式葉輪，也可以采用較低的葉輪入口速度，加大葉輪入口直徑。(3)適當增大葉片入口邊寬度，也可以使葉輪入口相對速度減少。采用抗汽蝕材料制造葉輪。(4)提高裝置有限汽蝕余量，如減少吸入管路阻力損失，增大吸入罐液面上的壓力20. 用什么方法可調節(jié)離心泵流量，各有什么優(yōu)缺點。(1)節(jié)流調節(jié)法。用泵出口閥門的開度大小來改變泵的管路 特性，從而改變流量。這種調節(jié)方法的優(yōu)點是十分簡單，缺點是 節(jié)流損失大。(2)變速調節(jié)。改變水泵轉速，使泵的特性曲線升高或降 低，從而改變泵的流量。這種調節(jié)方法，沒有節(jié)流損失，是較為 理想的調節(jié)方法。(3)

17、改變泵的運行臺數。用改變泵的運行臺數來改變管道的 總流量。這種調節(jié)方法簡單，但工況點在管路特性曲線上的變化 很大，所以進行流量的微調是很困難的。(4)汽蝕調節(jié)法。如凝結水泵采用低水位運行方式，通過凝 汽器的水位高低，改變水泵特性曲線，從而改變流量。這種調節(jié) 方法簡單易行、省電，但葉輪易損，并伴有振動，有噪聲。(5)軸流泵和混流泵常采用改變葉輪、葉片角度的辦法，此 法調節(jié)流量十分經濟。21. 水流經列管換熱器的管程，水的流速增加，給熱系數h增加，流動阻力P增加，試給出給熱系數和流動阻力對流速的比例關系。給熱系數正比于速度的0.8次方P=32uul/d222. 冬天，手放在空氣中不覺得冷，而放在水

18、中會覺得很冷，為什么？因為在水里手外面一層介質是水，空氣中外面一層介質是空氣，溫度有差異手會自動向外散熱，水的傳熱系數h比空氣的傳熱系數大得多(10/1000)，傳熱快。在水中手的熱量很快就散發(fā)了，手表面溫度就會迅速降低，達到水那樣的溫度的時間要比空氣里面快很多，血液循環(huán)來不及供熱，皮膚就會感覺到很冷。23. 不凝性氣體的存在對冷凝傳熱有何影響？冷凝器在操作時是如何消除不凝性氣體影響的？當蒸汽冷凝時，不凝性氣體就會在液膜表面富集形成氣膜，這樣冷凝蒸汽到達液膜表面冷凝前，必須先以擴散的方式通過這層氣膜，這將導致液膜表面的蒸汽的蒸汽風壓及對應的飽和溫度下降，相當于附加了一熱阻，使對流傳熱系數大大下

19、降。在高處安裝氣體排放口，殼體的底部有出水口呈錐形，方便冷凝水排出蒸汽冷凝器。24. 典型的傳質過程是：等摩爾反向傳質和通過停滯分層的傳質，請問：氣體吸收屬于哪種傳質過程？精餾屬于哪種傳質過程？213頁吸收屬于組分A通過停滯組分B的分子擴散，及單向擴散，在吸收中，A被液體吸收CA>Cai，A組分在氣相的濃度大于平衡濃度，即相界面有濃度差-傳質推動力，使得氣相中的組分轉移到液相中，但沒有液相的組分轉移到氣相。精餾屬于等分子反方向擴散，當摩爾汽化潛熱相等的兩組分混合物蒸餾時，氣液界面附近即視為等物質的量反方向擴散，氣相主體通過液面的氣膜擴散到液相表面冷凝，放出的熱正好使等量的液相汽化并通過氣

20、膜擴散少氣相主體。25. 傳質單元高度和哪些因素有關？傳質單元數和哪些因素有關？HOG為傳質單元高度，單位m,(以氣相總傳質系數計算) 傳質單元高度相當于完成一個傳質單元分離任務所需要的填料層高度為一傳質單元高度HOG，反映填料性能，設備效能高低。與設備類型、填料性能，體積吸收系數和兩相流動狀況有關。NOG為傳質單元數，為一無因次量。(以y-ye為推動力)傳質單元數相當單位推動力驅動傳質時，引起混合氣體組成變化的大小。反映了氣體分離的難易程度、要求。與操作液氣比、相平衡、液氣進出口濃度有關。26. 有一種物料，初始濕含量很高，要求干燥到很低的濕含量，問應采用氣流干燥器還是流化床干燥器

21、？請說明理由。388頁選擇流化床干燥器。氣流干燥特點：1.干燥強度大 氣速高，物料懸浮于氣體中，對粒度50微米以下的顆粒，可干燥到含水量較低。2、干燥時間短 物料停留時間不超過5秒，物料溫度不會升高太多，適合熱敏性物質。3、產品磨損大流化床干燥器特點：1、物料在干燥器的時間可以調節(jié)，由出料口控制可以得到含水量很低的物質，對顆粒大的物質，可以通過調節(jié)風速。不適合顆粒太小的如30微米以下。2、結構簡單、對物料磨損輕、氣固容易分離流動阻力小。27. 有一種熱敏性物質，當物料被加熱到60攝氏度時就會變質，工廠選用氣流干燥器，采用250攝氏度的氣體作為干燥介質，請分析工廠干燥工藝的合理性。提高干燥器進口

22、溫度，可以提高傳質、傳熱的推動力，但為熱敏性物質，氣流干燥器中，物料和介質接觸的較充分、干燥速率快、時間短。介質溫度可選擇高些，工藝是否合理還要根據物料守恒和熱量守恒計算出物流離開干燥器時的溫度。恒速段物料溫度=濕球溫度，降速階段，熱量用于蒸發(fā)水分和使物料升溫，物料出口溫度=允許最大溫度-（5-10）28. 一在線操作的精餾塔，其他條件一定，加大回流比，塔頂和塔底產品的組成如何變化？試分析之。加大回流比，其他條件不變，精餾段的液汽比增加，提餾段上升的蒸汽量增加，液氣比減小，則塔頂的組成Xd增加，塔底的組成Xw減小。所需的理論塔板數減小。29. 露點溫度和濕球溫度有何不同，試說明之。露點溫度td

23、：在總壓和濕度不變，將不飽和氣體冷卻達到飽和，此時的溫度。濕球溫度tw：大量氣體和少量液體長期接觸后，熱質同時反方向傳遞達到極限時液體的溫度。絕熱飽和溫度tas：總壓一定，濕氣體絕熱降溫增濕至飽和狀態(tài)的溫度。區(qū)別：露點溫度td時空氣狀態(tài)點沿等濕線與飽和濕度線相交對應的溫度，而濕球溫度tw是空氣狀態(tài)點沿絕熱等焓線與飽和濕度線相交對應的溫度，t>tw=tas>td.30. 描述流體流動的拉格朗日法和歐拉法有何不同？拉格朗日法是以流體中的一個質點為研究對象，著眼于某個流體質點，就是說跟蹤質點的運動。通過描述每一個物質點在不同時刻的位置來表述整個質點系的位置，函數關系中自變量是物質坐標歐拉

24、法是以流動空間中的某一點作為研究對象，質點經過這個空間點時給以“關注”，看質點在這點怎么運動，不關注質點到達前和離開之后怎樣運動。記錄空間坐標系上每個點所對應質點的編號，函數關系中自變量是空間坐標。用來描述物質的運動，即描述不同時刻物質點所相對參考系的位置。31. 何謂穩(wěn)態(tài)熱傳導？傳熱的方式主要有三種：導熱、對流、輻射。由于物體內部分子、原子和電子等微觀粒子的熱運動，而組成物體的物質并不發(fā)生宏觀的位移，將熱量從高溫區(qū)傳到低溫區(qū)的過程稱為導熱。如果溫度僅隨位置變化而不隨時間發(fā)生變化，則認為是穩(wěn)態(tài)導熱，特點試傳熱速率q為常量。32. 管殼式換熱器為何常采用多管程，分程的作用是什么？通常在列管換熱器封頭內設置隔板來實現(xiàn)多管程，如果流量不變，增加管程則流速增加，對流傳熱系數h增加，湍流情況下h正比于u0.8，總傳熱系數K也增加，工業(yè)上采用來強化傳熱過程。帶來的不利：兩側流體無相變時，對流