2009《化工原理》(上)試題答案

2009級《化工原理》（上）試題答案填空題（25分）《化工原理》課程的研究對象是化工生產(chǎn)中的____單元操作__。N2在內(nèi)徑為150mm的管道中流動，流速為20m/s，密度為1.379kg/m3，則其體積流量Vs=_0.3534_m3/s，質(zhì)量流量Ws=__0.4874_kg/s，質(zhì)量流速G=__27.58_kg/s·m2。某設(shè)備的真空度為20KPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00KPa，該設(shè)備絕壓為_80_KPa。串聯(lián)的兩段管路的直徑之比d1/d2=1:3，則其中不可壓縮流體的流速之比u1/u2=__9：1__。邊界層分離會使阻力損失_增大_。阻力損失的直觀表現(xiàn)為__壓力降__。離心泵啟動時，應(yīng)先_關(guān)閉_出口閥門，使得__啟動電流最小_____。為防止_汽蝕_____現(xiàn)象發(fā)生，必須限制泵的安裝高度。當(dāng)?shù)卮髿鈮涸絖大___，液體的密度越_小__;液體的飽和蒸氣壓越__小__則泵的允許安裝高度越大。板框過濾機(jī)其過濾、洗滌、卸渣、整理過程是_分階段在整個過濾機(jī)__進(jìn)行的。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。傳熱的三種基本方式為_熱傳導(dǎo)，熱對流，熱輻射_?；夜浮摪宓膶?dǎo)熱系數(shù)分別為1.25和37.5W/m·℃，則1mm灰垢相當(dāng)于_30____mm鋼板的熱阻。對流傳熱阻力主要集中在___滯餾層__，所以__加大速率__可加強(qiáng)傳熱。列管換熱器主要有_固定管板式，浮頭失，U型管式_三種。按二次蒸汽的利用情況可將蒸發(fā)分為_單效_和_多效___。蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失是指__最大傳熱溫差與有效傳熱溫差之差_。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_1333.3_kg/h。費(fèi)克定律可表述為_擴(kuò)散通量正比與濃度梯度__。吸收是利用混合氣體中各組分_溶解度_的差異進(jìn)行分離的。升高溫度亨利系數(shù)E__曾大_。某吸收系統(tǒng)氣膜吸收系數(shù)kG=2.74×10-7kmol/(m2·s·KPa)，液膜吸收系數(shù)kl=6.94×10-5m/s，溶解度系數(shù)H=1.5kmol/(m3·KPa)，則氣相吸收總系數(shù)KG=_2.37_×10-7_，該過程屬_氣膜__控制，被吸收氣體為___易溶__氣體。傳質(zhì)單元的概念是__氣體通過一段填料后其組成變化剛好等于其中的推動力_。簡答題（15分）流體的流動型態(tài)有哪幾種？如何判斷流體的流動型態(tài)？層流，滯流。Re＜2000，層流；Re＞4000，滯流；2000＜Re＜4000，過度什么是離心泵的氣縛現(xiàn)象？泵殼內(nèi)有氣體而導(dǎo)致吸不上液體的現(xiàn)象。列管換熱器由哪幾大部件組成？殼體，管束，管板，封頭。單向、雙向擴(kuò)散分別是針對什么單元操作模型的？它們的分子對稱面有什么不同？單向：吸收模型；雙向：精餾模型前者與分子對稱面不可以固定，后者可以固定吸收模型的雙模理論主要有哪些論點(diǎn)？汽，液相氣體濃度均勻，無傳質(zhì)阻力，界面無阻力，達(dá)平衡，氣液膜中阻力，濃度集中于此計(jì)算題（60分）1．（15分）將密度為1100kg/m3，粘度為0.65cp的溶液以20m3/h的流量，從敞口儲槽送入一真空蒸發(fā)器中。蒸發(fā)器的操作壓力為26.67Kpa（真空度），蒸發(fā)器進(jìn)料口比儲槽液面高15m，輸送管路為Φ68×4mm的鋼管，直管長20m，摩擦因數(shù)λ=0.026。管路上裝有一個閘閥（半開，阻力系數(shù)ξ=4.5），四個標(biāo)準(zhǔn)彎頭（每個彎頭阻力系數(shù)ξ=0.75），ξ進(jìn)口=0.5，ξ出口解：取儲槽液面為1-1，蒸發(fā)器內(nèi)出口外側(cè)為2-2=1.96m/s=在-1-，2-2列方程：其中z1=0z2=15mu1=u2=0p1=0p2=-26.67kpWf=33.93We=Ms=Vsσ=20×1100/3600=6.11kg/s2.（10分）常壓儲槽內(nèi)盛有某種密度為960Kg/m3的液體，其性質(zhì)接近水，在儲存條件下它的飽和蒸汽壓為80KPa。現(xiàn)擬用泵將此液體以15m3/h的流量送往表壓強(qiáng)為177KPa的設(shè)備內(nèi)。儲槽液面恒定，設(shè)備的入口比儲槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失分別為1m和4m，忽略動壓頭。（1）試從下列三臺泵中選擇一臺合適的泵；（2）確定該泵的安裝高度，當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.3KPa型號流量Q(m3/h)揚(yáng)程H(m)允許吸上真空度Hs(m)甲2B312030.87.2乙2B191718.56.8丙4B91A85766.4解：（1）以1-1為基準(zhǔn)面,在1-1，2-2列柏努利方程:其中ΔZ=5Wf=5He=28.80m2B31型泵Q=20m3/h>15m3/hH=30.8m3所以選2B31型泵（2）==-0.7473m=0.07473-0-1=-1.7473m3．（10分）一臺間歇過濾機(jī)在恒壓下進(jìn)行過濾操作，過濾進(jìn)行到20min時，共獲得濾液4.20m3。試求當(dāng)過濾進(jìn)行到1h時，可獲得多少m3的濾液？該瞬間的過濾速率為多少m3解：由得4.22=KA220V2=KA260可得V=7.27m（2）V2=KA2θ得KA2=0.0147m6/s對V2=KA2θ微分2VdV=KA2dθ4．（10分）某工廠需用2Kgf/cm2（絕壓）的飽和水蒸氣將常壓空氣由20℃加熱到90℃，空氣流量為6246m3/h，水蒸氣在飽和溫度下進(jìn)行冷凝。今倉庫有一臺單程列管式換熱器，內(nèi)有Ф38Χ3mm的鋼管151根，管長3m。若殼程水蒸氣冷凝的對流傳熱系數(shù)αo為10000W/m2·℃，管程空氣被加熱的對流傳熱系數(shù)αi為60W/m2已知蒸汽的飽和溫度Ts=120℃;空氣性質(zhì)為：密度ρ=1.077Kg/m3,比熱Cp=1.005KJ/Kg·℃。解：忽略垢阻，壁阻則其中a1=10000w/m2.℃a2=60w/m2.℃所以K=50.27Δt1=100℃Δt2=由=KAΔtm=50.27×54.08×58.14=158Q>合用5．（15分）流率為0.014kmol/s·m2的空氣混合氣中含氨2%（體積），擬用逆流吸收來回收其中95%的氨。塔頂淋入濃度為0.0004（mol分率）的稀氨水溶液，設(shè)計(jì)采用的液汽比為最小液汽比的1.5倍，操作范圍內(nèi)物系服從亨利定律，相平衡關(guān)系為y=1.2x，所用填料的體積傳質(zhì)系數(shù)Kyа=0.052kmol/s·m3。試求：（1）液體在塔底的濃度xb；（2）全塔的平均推動力Δym；（3）所需填料高h(yuǎn)0。解:(1)yb=0.02Yb=0.0204xa=0.0004Xa=0.0004η=所以Ya=Yb(1-η)=0.00102ya=0.00102min==1.171Xb*==0.0167Xb*=0.01695Gb=(Yb-Ya)=ls(Xb-Xa)Xb=0.01144