化工原理填空简答选择.docx
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化工原理填空简答选择.docx
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化工原理填空简答选择
化工原理(上)试卷一
1.填空题
1.在流动系统中,若截面上液体压强、密度、流速等仅随空间位置改变,不随时间改变,称为稳定流动。
2.离心泵启动步骤为关闭出口阀灌液;常用出口阀或泵的转速调节流量;往复泵常用旁路或改变曲柄转速和活塞行程调节流量。
3.用离心泵向锅炉供水,若锅炉中的压力突然升高,则泵提供的流量变小,扬程增加。
4.牛顿冷却定律的表达式为Q=hSAt,给热系数(或对流传热系数)h的单位是
21
w-m•Ko
5.工业上常用过滤方式有深层过滤和滤饼过滤;悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是减小可压缩滤饼的流动阻力,提高饼的刚度。
2.简答题
1.何谓离心泵的“汽蚀”现象,对泵的操作有何危害?
应如何防止?
答:
“汽蚀”:
由于泵的安装高度过高,使泵内入口处的压强等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时,液体气化,气泡形成,气泡到泵的高压区破裂,周围液体以较高速度冲击叶轮的现象,称为“汽蚀”现象。
“汽蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少,甚者无液体排出。
为防止“汽蚀”现象发生;泵的实际安装高度应不咼于允许安装咼度。
2.为什么安装离心泵时要控制其安装高度?
答:
①防止汽蚀;②保证离心泵吸液。
3.在热传导中,管外绝热层材料包的越厚,热损失就越少,对否?
为什么?
答:
这个结论是不正确的,这是保温层的热传导和保温层外表面的自然对流传热过程,保温层厚度增大时,导热热阻增大,但自然对流传热热阻下降,总热阻随保温层厚度
的变化存在一个最小值(临界半径rc),rc=X/a,当保温层半径小于临界半径时,
越厚总热阻越小,保温效果就越差。
化工原理(上)试卷二
1.填空题
1.边界层的定义是流速降至未受边壁影响流速的99%以内的区域。
边界层按其中的流型可分为层流边界层和湍流边界层。
3.离心泵用来输送常温的水,已知泵的性能为:
Q=0.05m3/s时,H=20m;管路特性为
Q=0.05m3/s时,He=18m,则在该流量下,消耗在调节阀门上的扬程值为2m
4.两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程,已知两层温度差△tt2,
则通过两层传热量相等。
5.对于通风机,习惯上将压头表示成单位体积气体所获得的能量,其国际制单位为N/卅,所以风机的压头称为风压。
6.在滤饼过滤中真正有效的过滤介质是不断增厚的滤饼,深层过滤中固体颗粒沉积于较厚的过滤介质内部。
7.板框过滤机过滤面积为0.3m2,在表压150kPa恒压下过滤某种悬浮液。
5h后得滤液100用,过滤介质阻力可忽略。
如过滤面积加倍其它情况不变可得滤液200m3;若过滤5h后再用8m与滤液性质相近的水洗涤滤饼,需洗涤时间3.2h(?
w=8aw?
);当表压加倍,
滤饼压缩指数为0.4时,5h后得滤液123用。
(V2=K/A?
=2kAP1-大?
)
9.用常压水蒸气冷凝来加热空气,空气平均温度为20r,则壁温约为100C。
2.问答题
1.如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水|____|一—
槽相连接,在什么条件下,水由高位槽向低位槽流
动?
为什么?
答:
当Pa/p+gZ>P2/p时,水向低位槽流动,此时
高位槽势能高于密闭容器势能,,流体流动
2.传热过程中冷热流体有几种接触方式?
分别举一实习见过的或你熟悉的换热设备。
答:
传热过程中冷热流体有三种接触方式:
直接接触式,如饱和热水塔;间壁式,如煤气发生炉外的夹套式换热器,列管换热器,水冷器等;蓄热式换热,如蓄热室、实习所见的改造前的燃烧室等。
化工原理(上)试卷三
一.填空题
1.流体在等径管中作稳定流动,流体流动时产生阻力的根本原因是流体具有粘性,流体的流速沿管长不变。
2.流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的2倍;如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的1/4倍。
如果流体的流量不变,而圆形直管的内径减少二分之一,且管径减少前后流体均保持层流,则因直管阻力引起的压降损失为原来的16倍。
若管径减少前后流体均在阻力平方区流动,则因直管阻力引起的压降损失为原来的32倍。
△Pf=32?
lu/d2(层流)△Pf=Xlu2/2d(层流或湍流)
3.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减
小后,水的流量将减小,摩擦系数增加,管道总阻力损失不变。
4.若被输送的流体粘度增高,则离心泵的压头减小,流量减小,效率减小,轴功率增加。
5.某有机溶液在长为L、直径为?
108X10mm的钢管中强制湍流,其h=310W/(m?
K),若体积流量不变,改用?
152X10m*l勺钢管代替原钢管,流动仍为湍流(两种情况下L/d均
大于60),此时h=149.4W/(nf?
K)。
h=X/diN,Nu=0.023Re°.8Rn,R=dup/?
,R=C?
/入,加热时n=0.4,冷却时n=0.3
6.多层平壁热传导中,通过各层的传热速率相等。
厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b>b2>b3,导热系数X1 在稳定传热过程中,各层的热阻R> R2>R3;各层导热速率Q=Q2=Qa 9.为了提高降尘室的生产能力,可采取将降尘室做成多层措施。 10.一降尘室长8m中间装有14块隔板,板间距为0.1m。 最小颗粒沉降速度为0.02m/s, 欲将最小直径的颗粒全部沉降下来,则含尘气体的最大流速不能超过1.6m/s。 选择题 1. 图中所表示R值的大小反映。 A.A、B两截面间压差值B.A—B截面间流动阻 失 C.A、B两截面间动压头变化D.突然扩大或突然缩小流动损失 3.问答题 1.为什么工业上气体的除尘(在沉降室中进行,Ret<2)常放在冷却之后进行? 而在悬 浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤? 答: 由沉降公式ut=dp2(pp—p)g/(18卩)可见,ut与卩成反比,对于气体温度升,高其粘 度增大,温度下降,粘度减少。 所以对气体的除尘常放在冷却后进行,这样可增大沉 降速度ut。 而悬浮液的过滤,过滤速率为dv/(Adq)=△P/(r^L),即粘度为过滤阻力当悬浮液的温度降低时,粘度却增大,为提高过滤速率,所以不宜冷却后过滤。 2•影响重力沉降速度的主要因素是什么? 为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力,你认为可以米取什么措施? 答: 由重力沉降公式ut=dp2(pp—p)g/(18卩)可见,影响重力沉降速度ut的主要是d和11,Utxd,utX1/11,为提高ut,在条件允许的情况下,可用湿法增大颗粒直径。 这样可大大增大ut,另一办法是让含尘气体先冷却,使其粘度下降,也可使ut增 大。 3.当间壁两侧流体作稳定变温传热时,工程上为何常采用逆流操作? 答: 因为逆流操作有较高的经济效益。 主要原因可由以下两方面分析: (1)当「、T2、ti、t2四个温度一定时,逆流操作的△tm比其它流向大。 根据: Q=Kmtm当K、A一定时,Atmf则QT,对现有的换热器来说,可提高生产能力。 当QK一定 时,AtmT则AJ,对生产能力要求一定时,新设计制造换热器由于A较小,设备尺寸 可减小,节省投资费。 (2)—般逆流操作的正常操作费比其它流向要少。 逆流操作时,载热体用量比其它流向的要小,降低能耗,提高了经济效益。 化工原理(上)试卷四 1.填空题 1.流体的黏度是指流体流动时相邻两流体层间在单位接触面积上速度梯度为1时所产生 的内摩擦力。 2.流体在间壁换热器中逆流流动,Ti=300C,T2=200C,t2=180°C,ti=25°C,△tm=145.77。 △tm=[(T1-t2)-(T2-ti)]/ln[(T1-t2)/(T2-t1)] 3.热传导是由物质内部微观粒子的热运动而产生的,对流传热是由流体质点的位移、扰动而产生的。 2.选择题 1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是()。 (a)与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关 (b)与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关 (c)与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关 5.离心泵起动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致超负荷工作,这是因为()(a)Q=0,卜0(b)Q>0,N>0(c)Qv0,Nv0 7•间壁传热时,各层的温度降与各相应层的热阻()(a)成正比(b)成反(c)没关系 化工原理(上)试卷五 1.填空题 1.间壁二侧液体的传热过程hi,h2相差大(hi? h2),K值总是接近hi那侧的值。 2.牛顿粘性定律的表达式为? =? du/dy。 In阴心) 3.单层园筒壁热阻的表达式为弓匚厂用SI制表示的单位是k/w。 4.P/(Pg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位重量流体所具有的静压能,称为静压头。 5.某换热器,用工业冷却水逆流冷却油。 热油进口条件(Ti,W)不变,而在夏季冷却水入口温度ti升高,若要保证热油出口温度T2不变,则可采用冷却水流量W增加的方法,结果使K增加,增加,Q不变。 (减小、增大、不变) 6.列管换热器的管程设计成多程是为了提高管程h值;在壳程设置折流挡板是为了提高壳程h值。 7.离心分离因数K指物料在离心力场中所受的离心力与重力之比。 为了提高旋风分离器的分离效率,通常使旋风分离器的高度增加,而将它的直径减少。 8.若降尘室的高度增加,则沉降时间增加,气流速度下降,生产能力不变。 (减小、增大、不变) 2.简答题 1•层流与湍流的本质区别是什么? 层流: 1)流体质点运动情况: 沿轴向作直线运动; )直管阻力产生原因: 粘性内摩擦力; 3)管内速度分布: 抛物线,平均速度为管中心速度的一半; 湍流: 1)流体质点运动情况: 不规则的杂乱运动,质点碰撞和剧烈混合,脉动是湍流的基本特点; 2)直管阻力产生原因: 粘性内摩擦力和湍流应力; 3)管内速度分布: 碰撞和混合使速度平均化,平均速度大于管中心速度的一半; 2.如附图1所示管路,试问: 1)B阀不动(半开着),A阀由全开逐渐关小,则hi,h2,(hi-h2)如何变化? 说明原因。 2)A阀不动(半开着),B阀由全开逐渐关小,则hi,h2,(hi-h2))如何变化? 说明原因。 答: 1)hi减小,h2减小,(hi-h2)减小。 2)h1增大,h2增大,(h「h2)减小。 因阀门关小,会使阀门前压力增大,阀门后压力减小,流量减小,直管阻力损失减小,(h1-h2)减小。 化工原理(下)试卷一 一•填空题 1.从泡点回流改为冷液回流时,Xd变大。 (R增大) 2.以空气作为湿物料的干燥介质,当所用空气的相对湿度较大时,湿物料的平衡水分相应较大,自由水分相应较小。 3.理想混合液其中一组平衡数据为Xa=0.23,yA=0.433,此时平均相对挥发度为y(1-x)/x(1-y)。 4.温度低,气体分压大对吸收操作有利 5.若精馏塔塔顶某理论板上气相露点温度为ti,液相泡点温度为t2;塔底某理论板上气相露点温度为t3,液相露点温度为t40请将4个温度间关系用>、=、<符号顺序排列如下。 t1=t2<t3=t4 6.吸收操作时,塔内任一横截面上,溶质在气相中的实际分压总是高于与其接触的液相平衡分压,所以吸收操作线总是位于平衡线的上方。 反之,如果操作线位于平衡线下方,则应进行脱吸过程。 7.相对湿度©值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小,当©值大时,表示该湿空气的 吸收水汽的能力小;当©=0时,表示该空气为绝干空气。 二•选择题 1.吸收中,温度不变,压力增大,可使相平衡常数(增大,减小,不变)(溶 解度增加),传质推动力(增大,减小,不变)。 A.增大、增大; B.增大、减小; C.减小、增大。 2.蒸馏的传质过程是() A.气相到液相传质; B.B.液相到汽相传质; C.C.分-液和液-分同时存在 y=-? —X 3.某塔的精馏段操作线方程为y=0.75x+0.225,则馏出液组成为()。 小R+I" A.0.86;B.0.90;C.0.95 正确。 液膜中的 绝对湿度, 4.气体的亨利系数E值越大,表明气体()。 A.越易溶解; B.B.越难溶解; C.C.溶解度适中 5.干燥是()过程。 A.传质;B.传热;C.传热和传质。 6.某精馏塔操作时,F、Xf、q、D保持不变,增加回流比R,则此时. A.Xd增加、Xw增加、V增加; B.Xd增加、XW减少、V增加; C.Xd减少、Xw增加、V减少。 7.实验室用水吸收空气中的CO2属于液膜控制,其气膜中的浓度梯度 深度梯度;气膜阻力液膜阻力。 A.大于、小于; B.小于、大于; C.小于、小于。 8.饱和空气在恒压下冷却,温度由tl降至t2,其相对湿度, 露点,湿球温度。 A.增加、减小、不变、下降; B.不变、减小、减小、下降; C.不变、增加、减小、增加。 三.问答题 1.操作过程中,回流比变化对产品纯度有什么影响? 答: 回流比增加、操作线接近对角线、所需理论板数减少,实际板数不变的情况下,产品纯度提高;同理,回流比减小、产品纯度降低。 2.物料中的非结合水分是指哪些水分? 在干燥过程中能否除去? 答: 物料中的非结合水分指附着水分和粗毛细管内的水分。 此水分在干燥过程能除去。 3.精馏过程有几种进料热状况? 每种进料热状况的q值或其范围为多少? 答: 共有五种进料热状况,分别为冷液进料、饱和液体进料、气液混合物进料、饱和蒸汽进料及过热蒸汽进料。 冷液进料时,q>1;饱和液体进料,q=1,气液混合物进料,0 4.设在O.IMPa,20C下稀氨水的相平衡方程为y*=0.94x,今使含氨0.1摩尔分率的混 合气体和x=0.05氨水接触,试判别吸收过程的方向。 答: 与y=0.1混合气体平衡的液相中x*=0.1/0.94=0.106>x=0.05;或与x=0.05平 衡的气相中y*=0.94X0.05=0.047v0.1=y;所以吸收未达平衡,继续溶解。 化工原理(下)试卷二 一.填空题 1.精馏分离依据是组分间挥发度的差异。 要使混合物中的组分得到完全分离,必须进行多次部分气化部分冷凝。 2.筛板上的气液接触状态有鼓泡、泡沫、喷射,工业上常用的是泡沫或喷射状态。 3.板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是保证塔板上有一定高度的液层,以便气液两相充分接触传质。 4.难溶气体属液膜控制,主要传质阻力集中于液膜侧 5•享利系数E,对易溶气体来说E值很小,难溶气体E值很大。 6.填料塔是连续接触式气液传质设备,塔内液体为分散相,气体为连续相。 7.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点,称为临界点,其对应的物料含水量称为临界含水量。 10.常压下,空气中水汽分压为20mmH时,其湿度H=0.0168kg水/kg干空气。 H=0.622Pv/(P-Pv) 二.简答题 1.精馏操作中回流的作用是什么? 答: 回流是精馏区别简单蒸馏的根本所在,回流是构成气、液两相接触进行传热、传质的必要条件,没有气、液两相的接触也就没有物质的交换,那么也就不称其为精馏。 2.测定干燥速率曲线必须在恒定条件下进行,恒定条件是什么? 答: 恒定条件是指空气的温度、湿度、流速以及与物料接触的状况均不变。 化工原理(下)册试卷三 一填空题 1.某二元物系的相对挥发度a=3,在具有理论塔板的精馏塔内作全回流精馏操作,已知 yi=0.4,则y2=Xi=0.182(由塔顶往下数);全回流操作通常用于精馏开工阶段或实验研究时。 3.在填料塔中用清水逆流吸收混合气中CQ当水泵发生故障使水量减少时,气相总传质单元数N将变小。 4.对易溶气体吸收,欲提高其总传质系数,主要可采取的措施是加大气相侧湍动程度。 5.在填料吸收塔的计算中,表示设备效能高低的一个量是传质单元高度,而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。 6.在设计连续操作的精馏塔时,如保持xF、D/F、xD、R一定,进料热状态、空塔气速也一定,则增大进料量将使塔径变大,所需的理论板数不变。 7.在101.3kPa下,不饱和湿空气的温度为295K相对湿度为69%当加热到303K时,该空气相对湿度降低,湿球温度升高,露点不变,焓增加。 8.恒定的干燥条件是指空气的湿度、温度、速度、以及与物料接触的状况都不变。 9.湿球温度是大量空气与小量水在对流条件下充分接触水所达到的平衡温度。 二问答题 1.有一填料吸收塔,逆流操作,气体由塔底进入,吸收剂从塔顶淋下,该过程的平衡线与操作线如图1,试将下列有关参数表示在图上。 (1)塔顶、塔底气液组成; (2)作出最小液气比时的操作线;(3)理论上塔底可获得的出塔液体最大浓度。 2.精馏塔在一定条件下操作时,若将加料口从原适宜位置向上移动两层塔板,此时塔顶和塔底产品组成将有何变化? 为什么? 答: 当加料板从适宜位置向上移动两层板时,精馏段理论板层数减少,其他条件不变时,分离能力下降,XdJ,易挥发组分收率降低,Xwf。 3•试定性分析,当某精馏塔的实际回流比小于最小回流比时(即只<鬲),而保持其它操 作条件不变(F、Xf、q、D),则该塔能否操作,将出现什么现象? 答: 能够操作,但完不成设计任务。 将会使塔顶易挥发组份浓度减少,塔釜易挥发组份浓度增大。 4.湿空气在进入干燥器前常需进行预热,这样做有什么好处? 答: 先预热,t升高、H不变、①降低,从而提高湿空气的吸收水分能力;另外,t 升高,加大传热温差,从而提高干燥速率。 5.用湿空气干燥某湿物料,该物料中含水量为50%(干基),已知其临界含水量为120%(干基)。 有人建议提高空气温度来加速干燥,你认为他的建议是否可取? 为什么? 答: 由干燥U〜X图可知该制品处于降速干燥阶段。 降速干燥速率主要取决于材料内部自由迁移的速率。 而与外界湿空气风速、压力等因素关系不大,只有升高空气温度才能提高物本身温度从而加速内部水分向表面迁移的速率。 所以说他的建议是可取的。 化工原理(下)试卷四 一.填空题 1.已知SO水溶液在三种温度ti、t2、t3下的亨利系数分别为Ei=0.0035atm,吕=0.011atm,E=0.00652atm,贝吐1小于t3。 (温度越高,越难溶解,E越大) 2.空气的干球温度为t,湿球温度为tw,露点为td,当空气的相对湿度©=98%寸,则t、tw、td之间的关系为t>tw>td。 3.用连续精馏方法分离双组分理想混合液,原料中含易挥发组分0.40,馏出液中含易挥发组分0.90(以上均为摩尔分率),溶液的平均相对挥发度为2.5,最小回流比为2,贝料液的热状况参数q=0.787。 4.在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数ky=2kmol/(h),气相总传质系数Ky=1.5kmol/(vm•h),若平衡关系y=0.5x,则该处气液界面上气相浓度yi应为0.01。 5.精馏分离? =2.5的二元理想混合液,已知回流比R=3,塔顶xd=0.96,测得第三层塔板(精馏段)的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.45,则第三层塔板的气相 单板效率Emv为44.1%。 6.由于吸收过程气相中的溶质分压总是高于液相中溶质的平衡分压,所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的上方。 7.物料中的水分根据能否采用一定状态的空气干燥除去可以分为平衡水分和自由水分, 根据水分与物料的结合方式可分为结合水分和非结合水分。 8.如图,已测得塔板上四股物料的组成为0.62,0.70,0.75,0.82,试找出W,x6,屮, x? 的对应值,y=0.82X6=0.70屮=0.75X7=0.62。 一匸 填空题10附图 二.问答题 1.什么是液泛现象? 为什么填料塔一般不能在液泛下操作? 答: 当气速增加至泛点气速时,通过填料层的压降迅速上升,并有强烈波动,气速再增力□,气体流经填料层的压降已增大到使液体受到阻塞而积聚在填料上,这时往往可以看到在填料层的顶部以及某些局部截面积较小的地方出现液体,而使气体分散在液体里鼓泡而出。 有时因填料支承板上通道面积比填料层的自由截面积还小,这时鼓泡层就首先发生在塔的支承板上。 液泛现象一经发生,若气速再增加,鼓泡层就迅速膨胀,进而发展到全塔,使液体不易顺畅流下,填料塔不能在液泛下操作。 2.在设计连续精馏塔时,欲保持馏出液组成xd和易挥发组分的收率n不变,试定性判断分别改变如下操作参数(其它参数不变)时所需理论板层数将如何变化: ⑴加大回流比R,Nt;; ⑵提高操作压强P,a;,NtT; (3)提高加料温度t,回流比R保持不变qj,Ntt; (4)增加生产能力30%(仍能正常操作)。 不变 3.什么是气相总体积吸收系数? 写出其物理意义及单位 答: 气相总体积吸收系数是气相总传质系数Ky与比表面积a的乘积,其单位均为kmol/(vm•s)。 物理意义是在推动力为一个单位的情况下,单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。 4.什么是绝热干燥过程? 答: 若干燥过程中忽略设备热损失和物料进出干燥器温度的变化,且不向干燥器补充热量,则干燥器内空气放出的显热全部用于蒸发湿物料中的水分,最后水分又将潜热带回空气中,此时I1=I2,这种干燥过程称为理想干燥过程,又称绝热干燥过程或等焓干燥过程。 化工原理(下)试卷五 一.填空题 1.若相平衡关系为直线,则对于低浓气体吸收,其最小液气比的计算关系式为(L/G)min=y2-y1/xe-x1。 2.在一逆流操作的填料吸收塔中分离气体混合物,操作条件下的平衡关系为y=mx气相进出塔摩尔分率分别为yb、ya,液相进塔摩尔分率为Xa,则最小液气比下的吸收因数 Amin=yb-ya/yb-mxa。 3.加大吸收剂用量对吸收是有利的。 当系统为气膜控制时,Kya值如何变化? 基本不变; 当系统为液膜控制时,Kya值又如何变化? 变大。 4.某精馏塔塔顶上升蒸汽组成yi,经全凝器恰好冷凝到泡点,部分回流入塔,组成为X0, 则y1=X0。 5.已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为yi=0.63(摩尔分率,下同),将其全部冷凝为泡点液体,该液体在贮罐内静止分层,上层XD=0.9作为产品,下层X0=0.5于泡点下回流,则回流比R=2.08。 9.在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥(忽略辐射传热等的影响)时,在恒速干燥阶段,物料的表面温度等于该空气的湿球温度。 10.对于湿物料不允许快速干燥而干物料又能耐高温的情况,干燥流程宜采用气固两相逆流方式操作。 11.在干燥器
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