化工原理试卷（计算题）
班级姓名分数
一、计算题( 共43题320分)
1. 5 分(2823)
如图，用泵将15 ℃的水从水池送至
一敞口储槽中。储槽水面与水池液面相距
10 m，水面高度均保持不变。输水管内径
为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为
20 J·kg-1，试问泵需给每千克的水提供多
少能量？
2. 10 分(3758)
一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。310 ℃的某气体流过壳程，被加热到445 ℃, 另一种580 ℃的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。冷热气体质量流量分别为8000 kg·h-1和5000 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。
3. 5 分(2466)
已知20℃水在φ109 mm×4.5 mm的导管中作连续定
态流动（如图所示）,流速为3.0 m·s-1。液面上方的压强
p=100 kPa。液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压
强为多少千帕？（20℃水的密度ρ=1000 kg·m-3）。
4. 10 分(3711)
在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用
逆流操作。热流体的进、出口温度分别为120 ℃和70 ℃,
冷流体的进、出口温度分别为20 ℃和60 ℃。该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 ℃。设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?
5. 10 分(4951)
某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下：精馏段：y n +1=0.630 x n+0.361
提馏段：y m +1=1.805 x m-0.00966
试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。
6. 5 分(2190)
精馏塔底部用蛇管加热液体的饱和水蒸气压强为
1.093×105 Pa，液体的密度为950 kg·m-3，如图采用∏
型管出料，塔底液面高度H保持1 m。∏形管顶部与塔
内水蒸气空间有一根细管连通。为防止塔内水蒸气由连
通管逸出，问∏形管出口处液封高度h至少应为多少
米？（外界大气压强为1.013×105 Pa）。
7. 10 分(3708)
在某套管式换热器中用水冷却热油, 并采用逆流方式。水的进出口温度分别为20 ℃和60 ℃;油的进出口温度分别为120 ℃和70℃。如果用该换热器进行并流方式操作,并设油和水的流量、进口温度和物性均不变,问传热速率比原来降低百分之几?
8. 10 分(4547)
由矿石焙烧炉送出来的气体冷却到20 ℃后,再送入逆流操作的填料吸收塔中,用清水洗涤以除去其中的SO2。已知,在平均操作压强为101.3 kPa下,气、液两相的平衡关系式为Y*=30 X。在操作条件下,每小时进塔的炉气体积为1000 m3,其中含SO2的体积分数为0.090,其余为惰性气体。若要求SO2的回收率为90%,吸收剂用量为最小用量的1.2倍,试计算:
(1) 吸收剂的质量流量;
(2) 溶液出口浓度;
(3) 实际操作液气比。
9. 5 分(2465)
如图所示，用串联两支水银压差计测蒸气锅
炉上方的蒸气压。压力计与锅炉连接管内充满水，
两U形管间是空气。已知：R1=1.10 m，R2=1.20 m，
h1=3.0 m，h2=1.20 m，h3=1.10 m，试求锅炉内的
蒸气表压强。
*. 5 分(3733)
设有一个热交换器, 利用热的重油预热石油。已知: 重油的流量为每小时4吨, 进、出口温度分别为300 ℃与180 ℃, 重油在300 ℃及180 ℃时的焓分别为6.9 ×105J·kg-1及3.8 ×105 J·kg-1。石油的流量为每小时6吨, 进、出口温度分别为80 ℃与170 ℃。逆流操作, 其传热系数为150 W·m-2·K-1。试求:
(1)逆流操作时的平均温度差;
(2)逆流操作时所需的传热面积。
11. 5 分(4530)
用洗油吸收混合气体中的苯,已知混合气体中苯的摩尔分数为0.04,吸收率为80%,平衡关系式为Y*=0.126X,混合气中惰性组分的摩尔流量为1000 kmol·h-1,若喷入吸收塔的洗油中不含苯,洗油用量为最小用量的1.5倍,问洗油用量为多少?
12. 5 分(4935)
今有苯-甲苯的混合液，已知总压强为101.33 kPa，温度为100 ℃时，苯和甲苯的饱和蒸气压分别为176.7 kPa和74.4 kPa。若该混合液可视为理想溶液，试求此条件下该溶液的相对挥发度及气、液相的平衡组成。
13. 5 分(4973)
对苯-甲苯溶液进行连续精馏操作，要求将混合物分离成含苯的质量分数为0.97的馏出液和含苯的质量分数不高于0.02的釜残液。所采用的回流比为3.5,试求精馏段操作线方程式，并说明该操作线的斜率和截距的数值。
14. 5 分(4526)
已知在1.013×105 Pa(绝压)下,100 g水中含氨1.0 g的溶液上方的平衡分压为9.87×102 Pa,试求:
(1) 溶解度常数H;
(2) 亨利常数E;
(3) 相平衡常数m。
(设稀氨水的密度近于水,即为1000 kg·m-3)
15. 5 分(3732)
在某热裂化石油装置中, 所产生的热裂物的温度为300 ℃。今拟设计一个热交换器, 利用此热裂物的热量来预热进入的待热裂化的石油。石油的温度为20 ℃, 需预热至180 ℃, 热裂物的最终温度不得低于200 ℃。试计算热裂物与石油在并流及逆流时的平均温度差。
若需将石油预热到出口温度为250 ℃, 问应采用并流还是逆流? 此种情况下的平均温差为多少?
16. 5 分(3763)
在列管换热器中用水冷却油。冷却水在φ19 mm×2 mm的列管内流动, 并已知列管内冷却水一侧传热膜系数α1=3.50×103 W·m-2·K-1。热油在列管外壳程流动, 列管外热油一侧传热膜系数α2= 2.60×102 W·m-2·K-1。列管内外壁都有污垢, 水侧污垢层的热阻R s,1=3.2×10-4 m2·K·W-1, 油侧污垢层的热阻R s,2=1.08×10-4 m2·K·W-1。管壁的导热系数λ=45.0 W·m-1·K-1。试求:
(1)总传热系数;
(2)污垢层热阻占总热阻的百分率。
17. 10 分(4972)
在一连续精馏塔内分离某双组分混合液，其相对挥发度为2.40。进料中含轻组分的摩尔分数为0.50,泡点进料，操作回流比取最小回流比的1.5倍，塔顶产品中轻组分含量的摩尔分数为0.90,若设想保持操作回流比不变，而只增多塔板数，试问塔顶产品中轻组分的摩尔分数最大可能的极限值为多大？这时塔板数需增大到多大？
18. 10 分(2152)
如图所示，贮槽内水位恒定，距液面6 m深处用一内
径为80 mm的钢质水管与水槽相连，管路上装有一阀门，
距管路入口端3 m处有一压力表，当阀门全开时，压力表
的读数为2.6×104 Pa（表压）。直管的摩擦系数λ=0.03。
管路入口处的局部阻力系数ξ=0.5。试求：阀门阻力引起
的能量损失。
19. 5 分(4968)
有一常压操作的苯-甲苯精馏塔，塔顶为全凝器，在全回流下测得馏出液组成x d=0.95,第二块塔板上升蒸气组成y2=0.916,物系的相对挥发度为2.47,求第一块塔板的塔板效率。20. 5 分(4538)
在某填料吸收塔中,在常温常压下用清水对含SO2的混合气体进行逆流吸收操作。混合气中含SO2的摩尔分数为0.08,其余为惰性气体。已知水的用量比最小用量大65%,若要求每小时从混合气中吸收2.0×103 kg的SO2,问每小时的用水量为多少立方米?
已知在该操作条件下，气相平衡关系式为Y*=26.7X，二氧化硫的摩尔质量为64 kg·kmol-1。
21. 5 分(2803)
温度为20 ℃的水（密度为1000 kg·m-3，粘度为1.0×10-3 Pa·s）流过长10.0 m，内径10.0 mm的导管。已知管中心水的流速为u max=0.09 m·s-1，试求：水通过上述导管引起的压降。
22. 5 分(4546)
已知20 ℃时,SO2水溶液的亨利常数E=3.55×103kPa,试求20 ℃时,与二氧化硫质量分数为0.030的水溶液成平衡的气相中SO2的分压。
23. 5 分(2169)
某实验室为得到稳定的水流，拟设置在室温下使用的高位槽，希望获得2.8 m3·h-1的体积流量。拟选用φ22mm×3 mm的钢管作导水管，出口通大气。已知室温时水的粘度为
1.00×10-3 Pa·s，密度为1000 kg·m-3。试计算：
（1）水在管内流速和流动时的雷诺数Re；
（2）若不计导水管、水管进口与出口及管件的阻力损失，高位槽水面（可认为水面维持恒定），应高出管子出口多少米就可满足所要求的体积流量。
24. 5 分(2471)
如图所示为A，B，C三个容器。容器上方分别装有测压管或压力计，试由仪表读数计算出三个容器中p A，p B，p C的绝对压强（当时大气压强为0.091 MPa）。
25. 10 分(2160)
储油罐中盛有相对密度为0.98的重油，油面最高时离罐底10.4 m，油面上方与大气相通。罐侧壁下部有一个直径为600 mm的人孔，用盖压紧。人孔的中心在罐底以上800 mm。试求人孔盖上所承受的压力。
26. 5 分(2190)
精馏塔底部用蛇管加热液体的饱和水蒸气压强为
1.093×105 Pa，液体的密度为950 kg·m-3，如图采用∏
型管出料，塔底液面高度H保持1 m。∏形管顶部与塔
内水蒸气空间有一根细管连通。为防止塔内水蒸气由连
通管逸出，问∏形管出口处液封高度h至少应为多少
米？（外界大气压强为1.013×105 Pa）。
27. 5 分(2455)
一个测量水流量的转子流量计，转子的密度为1500 kg·m-3。当读数为100时，20℃水的流量为6.00 L·h-1。
（1）如果该转子流量计用来测量20℃丙酮的流量（密度为790kg·m-3），求在读数为100 时的体积流量。
（2）如果该转子流量计用来测量硫酸（密度为1300kg·m-3）的流量，求在读数为100 时的体积流量。
28. 5 分(4503)
在101.3 kPa,25℃下,用清水吸收混合气中的H2S,将其摩尔分数由0.022降至0.001。该系统符合亨利定律y*=545x,若吸收剂用量为理论最小用量的1.3倍,试计算操作液气比和出口液相组成x1。
29. 5 分(2470)
如左图所示的测压装置中被测流体的密度
ρ=1000 kg·m-3，指示液的密度ρR=1590 kg·m-3，
图中R1=100 mm，R2=100 mm，h1=159 mm，h2=200
mm。试计算E点的表压强等于多少帕？
30. 10 分(2824)
如图所示，有一个敞口贮槽，槽内水位
不变，槽底部与内径为100 mm 的放水管连接。管路上装有一个闸阀，距槽出口15 m 处安装一个水银U 形压差计。当阀门关闭时，压差计读数R =640 mm ，h =1520 mm ；阀门部分开启时，压差计读数R =400 mm ，h =1400 mm 。已知：直管摩擦系数λ=0.025，管路入口处局部阻力系数ξ=0.5，试求管路中水的流量为每小时多少立方米？（水银密度为13600 kg ·m -3） 31. 5 分 (2823)
如图，用泵将15 ℃的水从水池送至一敞口储槽中。储槽水面与水池液面相距10 m ，水面高度均保持不变。输水管内径为68 mm ，管道阻力造成的总能量损失为20 J ·kg -1
，试问泵需给每千克的水提供多少能量？ 32. 10 分 (3710)
如图所示, 某无梯度内循环实验反应器主体的外壁温度最
高要达500 ℃。为使外壳单位长度的热损失不大于600 kJ ·h -1, 内层采用保温砖, 外层采用玻璃棉, 保温相邻材料之间接触充分。保温砖和玻璃棉的导热系数分别为1λ=0.14 W ·m -1·K -1和
2λ=0.07 W ·m -1·K -1
。玻璃棉的耐热温度为400 ℃,玻璃棉的
外层温度为80 ℃,试求:保温砖最小厚度以及此时相应的玻璃棉厚度。
33. 10 分 (4551)
在一个填料塔内,用清水吸收氨—空气混合气中的氨。混合气中NH 3的分压为1.44×103 Pa,经处理后降为1.44×102 Pa,入塔混合气体的体积流量为1000 m 3(标准)·h -1。塔内操作条件为20 ℃,1.01×105 Pa 时,该物系的平衡关系式为Y *=2.74 X ,试求: (1) 该操作条件下的最小液气比;
(2) 当吸收剂用量为最小用量的1.5倍时,吸收剂的实际质量流量; (3) 在实际液气比下, 出口溶液中氨的摩尔比(比摩尔分数)。 34. 10 分 (3727)
采用列管式热交换器将苯的饱和蒸气冷凝为同温度的液体(苯的沸点为80.1 ℃)。冷却水的进、出口温度分别为20 ℃和45 ℃, 其质量流量为2800 kg ·h -1
, 水的比定压热容为 4.18×103 J · kg -1·K -1。列管为φ19 mm ×2 mm 的钢管19根, 并已知基于管子外表面积的总传热系数为1000 W ·m -2·K -1。试计算: (1)传热速率; (2)列管长度。
35. 10 分 (2187)
为了设备放大，拟用一实验设备模拟工业生产设备中的流体流动过程。已知工业设备中
的流体为热空气，其压强为100 kPa ，温度为90℃，流速为2.5 m ·s -1
；实验设备的定性尺寸直径为生产设备的
10
1，试验气体为100 kPa ，20℃的空气。为使两者流动型态相似，求
实验室设备中空气的流速应为多少？已知20℃及90℃空气的粘度分别为18.2×10-6 Pa ·s 和21.5×10-6 Pa ·s 。
右图是利用U形管测压计测定管道
两截面AB间的直管阻力造成的能量损
失。若对于同一管道AB由水平变为倾
斜，并保持管长与管内流量不变。请说
出两种情况下的压差计读数R和R′是
否一样？试证明之。（管道中的密度为
ρ；倾斜
ρ，压差计指示液的密度为
R
时B点比A点高h）
37. 10 分(4919)
用连续精馏塔分离含苯的摩尔分数为0.60,甲苯的摩尔分数为0.40的混合液，要求馏出液含苯的摩尔分数为0.96,塔釜残液含苯的摩尔分数为0.04。已知泡点下的液体进料，进料量为100 kmol·h-1。塔釜产生蒸气的摩尔流量为150 kmol·h-1。试问：
(1)馏出液和残液每小时各为多少千克？
(2)塔顶回流比为多大？
(3)精馏段操作线方程具体如何表达？
（苯的摩尔质量为78 kg·kmol-1，甲苯的摩尔质量为92 kg·kmol-1。）
38. 10 分(4943)
由A，B两组分组成的混合液，在101.33 kPa及80 ℃时，A，B组分的饱和蒸气压分别为180.4 kPa和47.3 kPa。试求该物系的气液相平衡方程。
39. 10 分(4911)
用一连续精馏装置，在常压下分离含苯的质量分数为0.31的苯-甲苯溶液。若要求塔顶产品中含苯的质量分数不低于0.98,塔底产品中含甲苯的质量分数不低于0.988,每小时处理量为8716 kg，操作回流比为2.5，试计算：
(1)塔顶及塔底产品的摩尔流量；
(2)精馏段上升蒸气的摩尔流量及回流液的摩尔流量。
40. 10 分(3764)
在一传热面积为300 m2的单程列管换热器中, 300 ℃的原料气流过壳方被加热到430 ℃, 反应后550 ℃的热气体作为加热介质在管方流动。冷热两种气体呈逆流流动, 流量均为1.00×104 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。如果换热器的热损失按壳方气体实际获得热量的10%估算, 试求该传热过程的总传热系数。
41. 10 分(2154)
用虹吸管将某液面恒定的敞口高位槽中的液体吸出（如图所
示）。液体的密度ρ=1500 kg·m-3。若虹吸管AB和BC段的全
部能量损失（J·kg-1）可分别按0.5u2和2u2（u为液体在管中的
平均流速）公式计算，试求：虹吸管最高点B处的真空度。
42. 10 分(3760)
某精馏塔的酒精蒸气冷凝器为一列管换热器, 列管是由20
根φ24 mm×2 mm, 长1.5 m的黄铜管组成。管程通冷却水。酒
精的冷凝温度为78 ℃, 气化热为879 kJ·kg-1, 冷却水进口温度为15 ℃, 出口温度为30 ℃。如以管外表面积为基准的总传热系数为1000 W·m-2·K-1, 问此冷凝器能否完成冷凝质量流量为200 kg·h-1的酒精蒸气?
丙烷与理论空气量的125%一起燃烧，反应式为C 3H 8+5O 2—→3CO 2+4H 2O ，若反应进行得完全，每生成100 mol 的烟道气需丙烷和空气各多少摩尔？（空气中氧的摩尔分数为 0.21，其余为氮。）
计算题答案 ( 共43题 320分 )
1. 5 分 (2823)
取水池液面为1—1截面，贮槽水面为2—2截面，并以截面1—1为基准水平面。在截面1—1和2—2间列伯努利方程：
gZ 1+
ρ
1
p +
2
2
1u +.
W e = gZ 2+
ρ
2
p +
2
2
2u +∑f h
式中：Z 1=0，Z 2=10 m p 1= p 2=0(表压) u 1= u 2≈0
∑f
h
=20 J ·kg -1
则泵所提供的能量为：
.
W e = gZ 2+∑f h =9.81×10+20=98.1+20=1.2×102 J ·kg -1
2. 10 分 (3758)
(1)求热气体向冷气体传递的热流速率, φ:
已知: 冷气体的进出口温度T 1'
=310 ℃,T 2'
=445 ℃;
冷气体的质量流量q m '=8000kg ·h -1，则冷气体单位时间获得的热量,
φ'
=q m 'c p '()''T T 21
-; 冷气体单位时间损失的热量, φl =0.1φ'
;
热气体向冷气体传递的热流速率, φ=φ'
+φl =1.1q m 'c p '
()''T T 21-
=1.1×
80003600
×1.05×103×(445-310)
=3.47×105
W (2)求热气体最终温度, T 2： 由热气体热量衡算可得 φ=q c T T m p ()12-=
50003600
×1.05×103
×(580-T 2)=3.47×105
W
T 2 =342 ℃
?T T T 112=-='580-445=135 ℃ ?T T T 221=-'=342-310=32 ℃ ?T m =
-1353213532
ln =71.6 ℃（即71.6 K ）
K =
m
T A ?φ
=
3.47105×200716
?.=24.2 W ·m -2·K -1。
3. 5 分 (2466)
以槽内液面为截面1—1，容器与出口导管联接处为截面2—2，并以截面2—2为基准面，列伯努利方程：（流体阻力可略而不计） Z 1+
g
u 22
1
+
g
p ρ1
= Z 2+
g
u 22
2
+
g
p ρ2
4=
g
23
2
+
g
p ρ2
4=
81
.910002
?p +0.46
p 2=34.7 kPa(表压)。 4. 10 分 (3711)
由冷、热流体的热量衡算：
)2060()70120('
'-=-p m p m c q c q （无污垢） )20()80120('
2''-=-T c q c q p m p m （有污垢）
得：20
602070
12080120'
2--=
--T ，则52'
2=T ℃
无污垢时：≈
?m T 21（60+50）=55 ℃ 有污垢时：2
1'
≈
?m T （68+60）=64 ℃
又：
m m p m p m T KA T A K c q c q ??=--=
'
'
'
)
70120()80120(φ
φ
即：
m
m T K T K ??='
'
50
40， 则6875.064
5550
40'=?
=
K
K
则污垢热阻占原总电阻百分比为：
%45%100)16875
.01(
%100)1(
%1001
11
'
'
=?-=?-=?-K
K K
K
K
。
5. 10 分 (4951) (1) 由
1
+R R =0.630得R =1.70
(2) 由
1
d +R x =0.361得x d =0.975
(3) 由
F F F L L w
'
'-=1.805可得F F L w
'=2.24 ①
由
F F F x w L w
w '-=0.00966可得
x F F w L w
()'-1
=0.00966 ②
将式①代入式②可得:x w =0.0120 (4) 由两操作线方程联立求解交点坐标: y =0.630x f +0.361 y =1.805x f -0.00966
解得:x f =0.315。 6. 5 分 (2190)
已知：ρ=950 kg ·m -3, p v =1.093×105 Pa, p=1.013×105 Pa
为使液封槽中∏形管出口处的气泡不逸出，则该出口处的压强p v ≤ p+ρ×g ×h 用已知数据代入得h ≥0.86 m 7. 10 分 (3708)
（1）逆流时， 120 ℃→70 ℃ 60 ℃←20 ℃
m T ?（逆流）=
85.5450
60ln 5060ln 2
121=-=
???-?T T T T ℃
（2）并流时， 120 ℃→T 2 20 ℃→'
2T m T ?（并流）=
'
2
2'1
12'
2'
11ln )
()(T T T T T T T T -----
()()()[]()[]()[]()[]()[]()[]
逆流并流逆流并流逆流并流逆流
并流''T T T T T T m m ??=??=??=φφ
即：40
2050
12085
.54100ln
)(100'
22
'
22'
22-=
-=
---T T T T T T
解上两式方程得：T 2=75.2 ℃， ='2T 55.8 ℃
（3）传热速率比原来降低的百分数为： %5.10%100408.351%100)()(1%100)()(1''
=???? ?
?
-=??
????
???-=??????
?-
逆流并流
逆流并流T T φφ 8. 10 分 (4547) 气体进塔浓度Y 1=
91009
-=0.099
气体出塔浓度Y 2=0.099×(1-0.9)=0.0099
液体进塔浓度x 2=0 惰性气体摩尔流量F B =
1000224273293
1009.(.)?-=37.9 kmol ·h -1
与成平衡的液相组成X 1*=Y 1
30=0.0033
吸收剂最小用量(F C )min =
F Y Y X X B ()*1212
--
=
3785009900099000330
.(..)
.?--=1.02×103 kmol ·h -1
(1) 实际吸收剂用量F C =1.2(F C )min =1.23×103 kmol ·h -1
q m,C =1.23×103×18=1.22×104 kg ·h -1 (2) 溶液浓度F B (Y 1-Y 2)=F C (X 1-X 2) X 1=
F Y Y F B C
()
12-=37900990009912310
3
.(..)
.?-?
(3) 液气比
B
C F F =
12310379
3
..?=32。
9. 5 分 (2465)
设大气压强为p 0。先确定A ，B ，C ，D 点的压强： p A =R 2ρ(Hg)g + p 0= p B
p C =R 1ρ(Hg)g + p B = p+ρ(H 2O)g(h 1- h 2)
R 1ρ(Hg)g + R 2ρ(Hg)g + p 0= p+ρ(H 2O)g(h 1- h 2)g 由此可得锅炉内表压力：
p- p 0=( R 1+ R 2)ρ(Hg)g -(h 1- h 2)ρ(H 2O)g
=(1.2+1.1)×13600×9.81-(3-1.2)×1000×9.81
=2.89×105 Pa *. 5 分 (3733)
（1）逆流时：300 ℃——→180 ℃ 170 ℃←——80 ℃ 1T ?=130 ℃，2T ?=100 ℃ 2
100
130+=
?m T =115 ℃
（2）φ='
'H q m
??=
3600
1043
?×（6.9×105-3.8×105）=3.44×105
W
而φ=KA m T ?
A =
m
T K ?φ
=
115
15010
44.35
??=20 m 2。
11. 5 分 (4530) Y 1 =
y y 11
1-=
0041004
004096
....-=
=0.0417
Y 2= Y 1 (1-η)=0.0417(1-0.8)=0.00834 (F C )min =F B
Y Y Y m X 1212
--=1000×0.96
00417000834
004170126
96000334
0331
......--=
?
=96.9 kmol ·h -1
实际用洗油量F C =1.5(F C )min =1.5×96.9=145 kmol ·h -1。 12. 5 分 (4935)
因为苯和甲苯的混合物为理想物系，
所以α
AB
A B ==
p p
o
o 1767744
..=2.38
x A =
p p p
p
--=
--B A
B
o
o o 101337441767744
....=0.26
y A =
p x p
A A
o
=
?176702610133
...=0.45
或y A =
αα
AB A
AB
A
x x 1123802612381026
+-=
?+-?()..(.).=0.46
13. 5 分 (4973)
苯的摩尔质量为78 kmol ·h -1 甲苯的摩尔质量为 92 kmol ·h -1
馏出液组成：x d =
97
9897
98
3
92
+=0.974 精馏段操作线方程式为： y n +1=1
+R R x n +
1
d +R x =
35351
0974351
....++
+x n =0.78 x n +0.216
该操作线斜率为0.78 ,截距为0.216。 14. 5 分 (4526) y A =
p p
A =
987101300
=0.00974=9.74×10-3
x A =
n n n A A B
+10
171001810
17
..+=0.0108 c A =
n V
n m
A A =
=
+ρ
10
17100101000
..=0.588 kmol ·m -3 (1) H =c p A A *.=
0588987=5.96×10-4 kmol ·m -3·Pa -1
(2) E =p x A A
*.=
987
00108
=9.14×104 Pa
(3) m =
E p
=
?91410101300
4
.=0.902。
15. 5 分 (3732)
（1）并流时：300 ℃——→200 ℃
20 ℃——→180 ℃
1T ?=280 ℃，2T ?=20 ℃
m T ?=
20
280ln 20280-=98.5 ℃
(2)逆流时: 300 ℃——→200 ℃ 180 ℃←——20 ℃ '
1T ?=120 ℃, '
2T ?=180 ℃
'm T ?=
2
180
120+=150 ℃
(3)当石油需预热到达250 ℃时,由于热裂物的最终温度为200 ℃,显然不能采用并流而只能采用逆流。
逆流时：300 ℃——→200 ℃
250 ℃←——20 ℃ ''1T ?=50 ℃，''2T ?=180 ℃
''m T ?=
50
180ln 50180-≈101.5 ℃。
16. 5 分 (3763) K =
1
1
1
1122
αδλ
α++
++
R R s s ,,
=
1
1260
0000180002450
00003213500
++
++
....
=214 W ·m -2·K -1
污垢热阻总热阻
=
R R K
s s ,,12
1+=
000018000032
1214
..+=0.107=10.7%。
17. 10 分 (4972) (1) q =1 y q =
ααx x f
f 11+-()=
2505125105
..(.).?+-?=0.714
R min =090714071405
....--=0.869
R =1.5×0.869=1.30
（2）R 不变，随塔板数增多，精馏段操作线平行上移，最大极限是q 线与操作线交点落于平衡线，则此时，R =R min '而x d 达最大极限值 (x d )max 。 R min '=
()()...m a x m a x x y y x x q
q q
d d --=
--0714071405
=1.30
(x d )max =0.99
这时，塔板数为无穷大。 18. 10 分 (2152)
对1—1和2—2截面（如图所示）：
gZ 1=
2
2
2u (1+ξ+λ
d
l 1)+
ρ
2
p （表压）
2
2u =
)
/1(/22121d l p gZ λξρ++-
=
)
08.0/303.05.01(1000
/106.22681.924
?++??-??
=25.0 m 2·s -2
对2—2和3—3截面：（u 2= u 3）
ρ
2
p （表压）=
2
2
2u （λ
d
l 2）+h f （阀门）
则阀门阻力引起的能量损失 h f （阀门）=2.6×104
/1000-2
25×0.03×
08
.04
=26-18.75 =7.25 J ·kg -1 19. 5 分 (4968)
y 1=x d =0.95
全回流操作，y 2=x 1=0.916 y 1*=
ααx x 1
1
11+-()=
2470916124710916
..(.).?+-?=0.964
η11212
095091609640916
=
--=
--y y y y *....=0.71。
20. 5 分 (4538) y 1=0.08 Y 1 =
0081008..-=0.0870
X 1* =
00870267
..=0.00326=3.26×10-3
F B (Y 1 -Y 2 )=
G A =
200064
=31.25 kmol ·h -1
(F C )min =
F Y Y X X B ()*1212
--=312532610
3
..?-=9586 kmol ·h -1
q V ,C =
958616518
1000
??.=285 m 3
·h -1
21. 5 分 (2803)
按u max 计算雷诺数：
(Re )max =
μ
ρ
max du =
3
-10
×0.11000
×09.0×010.0=900<2000
因此流型肯定为层流，且已知平均流速 u =0.5 u max =0.5×0.09=0.045 m ·s -1 ρ
p
?=h f =2
×
×
2
u
d
l λ=
2
)
045.0(×
01
.00.10×
450
642
=0.144 J ·kg -1
水流过的压降为
?p =0.144?1000=144 Pa 。
22. 5 分 (4546) M (SO 2)=64 ,M (H 2O)=18
x =
003
6400364
09718
...+
=0.00862 p *=E ·x =3.55×103×0.00862=31 kPa 。 23. 5 分 (2169)
(1)管内径d=22-2×3=16 mm 管内水流速u=
2
)
016.0(785.036008
.2?=3.87 m ·s -1
Re=
μ
ρ
du =
3
3
10
110
87.3016.0-???=6.20×104
(2)选高位槽水面为1—1截面，选管子出口为2—2截面，并以2—2截面为基准面，不计阻力损失，则 gZ 1+
ρ
1
p +
2
2
1u =gZ 2+
ρ
2
p +
2
2
2u
因为p 1=p 2=大气压, Z 2=0, u 1≈0, Z 1=
g
u 22
2
=
81
.92)
87.3(2
?=0.763 m
24. 5 分 (2471) P 0=0.091 MPa=9.1×104 Pa
p A =9.1×104
+6.0×104
=1.5×105
Pa(绝压) p B =9.1×104+
760
442×1.01×105=1.5×105
Pa(绝压)
p C =9.1×104+0.600×1000×9.81=9.69×104 Pa(绝压)。
25. 10 分 (2160)
先求作用于孔盖内侧的压强。设作用于人孔盖的平均压强等于作用于盖中心点的压强。以罐底为基准水平面，压强以表压计算，则
Z 1=10.4 m Z 2=0.8 m
p 1=0 ρ=0.98×1000=980 kg ·m -3 p 2=p 1+ρg(Z 1-Z 2)
=0+980×9.81×(10.4-0.8) =9.23×104 N ·m -2 人孔盖上所承受的全部压力F 为： F= p 2s=9.23×104
(2
6.04
?π
)
=2.61×104
N
26. 5 分 (2190)
已知：ρ=950 kg ·m -3, p v =1.093×105 Pa, p=1.013×105 Pa
为使液封槽中∏形管出口处的气泡不逸出，则该出口处的压强p v ≤ p+ρ×g ×h 用已知数据代入得h ≥0.86 m 27. 5 分 (2455)
(1)转子流量计在流速较大时，丙酮与水的体积流量之比为： )]
(')[()](')[()
()(水丙酮丙酮水水丙酮ρρρρρρ--=
V V q q
对20 ℃的丙酮 ρ(丙酮)=790 kg ·m -3
)
10001500(790)7901500(100000
.6)(--=
丙酮V q ，q V (丙酮)==8.04 L ·h -1
(2)对于ρ(硫酸)=1300 kg ·m -3的硫酸
)
10001500(1300)13001500(100000
.6)(--=
硫酸V q ，q V (硫酸)==3.33 L ·h -1
28. 5 分 (4503) Y 1=
y y 11
1-=
002210022..-=0.0225
Y 2=y y 22
1-=000110001
..-≈0.0010
X 2=0 因为Y *=
X
m mX )1(1-+，对于稀溶液Y *=mX
所以(
F F C B
)min =Y Y Y m
X 1212
--=
002250001000225545
...--≈521
则F F C B
=1.3(F F C B
)min =1.3×521=677
故X 1=X 2+
F F B C
(Y 1-Y 2)=0+
1677
(0.0225-0.0010) ≈0.0000318 =3.18×10-5。
29. 5 分 (2470)
如图列出p A ，p B ，p C 压强
p A = p 0+R ρR 1g = p 0+1590×0.1×9.81= p 0+1560 Pa p B = p A -ρ[ h 1-( h 2-R 1)]g = p 0+981 Pa p C = p B +R ρR 2g = p 0+2541 Pa 则p E = p C -ρR 2g = p 0+1560 Pa E 点表压为1560 Pa
30. 10 分 (2824)
在贮槽液面1—1与测压口中心2—2间列伯努利方程：
gZ 1+
ρ
1
p +
2
2
1u = gZ 2+
ρ
2
p +
2
2
2u +∑-)21(,f h
已知：p 1=0(表压)，u 1=0，Z 2=0 由此可得： gZ 1 =
ρ
2
p +
2
2
2u +∑-)21(,f h ①
当阀门开启时：p 2+ρgh =p +R ρgR (p 为大气压)
p 2 =R ρgR -ρgh =3.963×104
Pa (表压) ② 当阀门关闭时：p +ρg (Z 1+h )=p +R ρgR ③ Z 1=
ρ
ρR
R -h =
1000
64
.013600?-1.52=7.18 m
∑-)21(,f h =(λ
d
l +ξ)
2
2
2u =(0.0251
.015?
+0.5)
2
2
2u =4.252
2u
将Z 1，p 2和∑-)21(,f h 的值代入式①：9.81×7.18=
2
2
2u +
1000
10
136004
?+4.252
2u
解得管内流速：u 2=3.42 m ·s -1
体积流量：q V =3.424
π?×0.12×3600=96.7 m 3·h -1
31. 5 分 (2823)
取水池液面为1—1截面，贮槽水面为2—2截面，并以截面1—1为基准水平面。在截面1—1和2—2间列伯努利方程：
gZ 1+
ρ
1
p +
2
2
1u +.
W e = gZ 2+
ρ
2
p +
2
2
2u +∑f h
式中：Z 1=0，Z 2=10 m p 1= p 2=0(表压) u 1= u 2≈0
∑f
h
=20 J ·kg -1
则泵所提供的能量为：
.
W e = gZ 2+∑f h =9.81×10+20=98.1+20=1.2×102 J ·kg -1
32. 10 分 (3710)
根据多层圆筒壁径向的传热速率为常数，则按保温砖层计算每小时单位长度的热损失：
1
22111
1
21ln )
(22)(r r T T r r T T l
m -=
??-=
πλπλφ
=600 kJ ·h -1·m -1
528.03600
10
600)
400500(14.02ln
3
1
2=?-??=
πr r
1
2r r =1.695, r 2=1.695r 1=1.695×50=85 mm
故保温砖的最小厚度1δ=r 2-r 1=85-50=35 mm 同理按玻璃棉计算： 844.03600
10
600)
80400(07.02)
(2ln
3
3222
3=?-??=
-=
πφπλl
T T r r
33.22
3=r r ，r 3=2.33×85=198 mm
则此时相应的玻璃棉厚度11385198232=-≈-=r r δmm 。 33. 10 分 (4551) (1) 最小液气比
y 1 =
1441010110
35
..??=1.43×10-2
Y 1 =
y y 11
1-=1.45×10-2
y 2 =
1441010110
25
..??=1.43×10-3
Y 2 =
y y 22
1-=1.43×10-3
X 2 =0 X 1 *=
Y 1274
.=
14510
274
2
..?-=5.29×10-3
(
F F C B
)min =
Y Y X X 12
12
--*=
1451014310
52910
2
3
3
...?-??---=2.47
(2) 吸收剂的质量流量
F F C B
=1.5× (
F F C B
)min =1.5×2.47=3.71
F C =3.71F B =3.71×q V,0 (1-y 1)／22.4=3.71×1000×(1-1.43×10-2)／22.4 =163 kmol ·h -1
q m,C =F C ×M C =163×18=2.93×103
kg ·h -1
(3) 出口溶液的摩尔比(比摩尔分数) 由F B (Y 1 -Y 2 )=F C (X 1 -X 2 )得 X 1 =
Y Y F F C
B
12-+X 2
=
1451014310
371
2
3
...?-?--+0
=3.52×10-3
34. 10 分 (3727)
(1) 传热速率:
φ=)('
1'
2'
'
T T c q p m -??=3600
2800×4.18×103×(45-20)=8.13×104 W
(2) 传热面积: m T ?=2
1
.351.60+=47.6 ℃
A =
m
T K Q ?=
6
.47100010
13.84
??=1.71 m 2
(3) 管长:
L =
d
n A π=
019
.014.31971
.1??=1.5 m 。
35. 10 分 (2187) 1
1
11μρu d =
2
2
22μρu d
u 2=u 1)(
2
1d d (
2
1ρρ)(
1
2μμ) (其中
1
2ρρ=
2
1T T =
20
27390273++=1.24)
=2.5
1
11.0d d ·
1
124.1ρρ·
5
.212.18=17.1 m ·s -1
36. 10 分 (2162)
证明：
水平时，由伯努利方程得：
-?p=p A -p B =ρ·h f ① h f ——直管阻力造成的能量损失（J ·kg -1
） 压降-?p 与压差计读数的关系：
-?p =[ρR -ρ]gR ②
由式①、式②得：R=g
h R f
][ρρρ- ③
倾斜时，同理：
-?p ˊ=p A ˊ -p B ˊ=ρ·h f ˊ+gh ρ ④ 且-?p ˊ=（ρR -ρ）R ˊg+gh ρ ⑤
比较式④、式⑤得：R’=g
h R f
)('
ρρρ- ⑥
由于水平和倾斜时，管径、管长和流量均不变 则 h f = h f ˊ
故R= R ˊ
。
37. 10 分 (4919)
(1)
F f = F d +F w =100 F f x f =F d x d + F w x w
即100×0.60=F d ×0.96+F w ×0.04 0.92F d =60-4=56 则 F d =60.9 kmol ·h -1 F w =39.1 kmol ·h -1
馏出液平均摩尔质量：
M d =0.96×78+0.04×92=74.6 kg ·kmol -1 残液平均摩尔质量：
M w =0.04×78+(1-0.04)×92=91.4 kg ·kmol -1
馏出液量：q m , d =60.9×74.9=4561 kg ·h -1 残液量：q m , w =39.1×91.4=3574 kg ·h -1
(2) q =1 F V '=F V =150 kmol ·h -1 F L =F V -F d =150-60.9=89.1 kmol ·h -1
1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m 3 /h, 液体的扬升高度为7m 。输送管路由内径为80mm 的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) 0 3 6 9 12 15 H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12 η(%) 17 30 42 46 44 已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3 Pa ?s ；密度为1545kg/m 3 。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得： f e H g p z g u H g p z g u ∑+++=+++ρρ222 2112122 式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压 管内流速：s m d Q u /99.1080 .0*785.0*360036 42 2 == = π 管路压头损失：m g u d l l H e f 06.681 .9*299.108.0160015.022 2==∑+=∑λ 管路所需要的压头：()m H z z H f e 06.1306.6711=+=∑+-= 以（L/s ）计的管路所需流量：s L Q /103600 1000 *36== 由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s 时所提供的压头即达到了14.4m ，当流量为管路所需要的10 L/s ，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m 。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。 3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm 的塔内，管径为φ108×4mm 管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m 3·h -1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m -3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率； 图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m
流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式： 1、流体静力学基本方程式： gh p p ρ+=0或 2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系： uA q v = 圆管： 2 4 d q u v π = ρ ρuA q q v m == ρ ρu A q A q G v m === 3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面： 常数 ==m q uA ρ 对不可压缩流体：常数=uA 4、柏努利方程： 221122 1222u p u p gz gz ρρ ++=++ 不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程： ∑+++=+++f e h p u gz w p u gz ρρ2 222121122 或∑+?+?+?=f e h p u z g w ρ22 5、流体通过直管的摩擦阻力： 22 u d l h f λ = 6、摩擦因数（系数）λ 层流（ 2000 ≤e R ）： ρ μ λdu R e 6464= = 层流时直管摩擦阻力： p g z ρ+=常数
232d g lu h f ρμ= 湍流（ 5 310~103?=e R ），且在光滑管内流动时： 25 .03164 .0e R =λ 柏拉修斯（Blasius ）式 7、局部阻力计算 （1）当量长度法 22 u d l h e f λ = （2）阻力系数法 2u 2 ξ =f h 8、流体输送设备消耗的功率 η W q ηH ρgq ηP P e m v e a === H ρgq P v e = 9、并联管路 3 21V V V V ++= B fA f f f h h h h -?=?=?=?321 10、分支管路 21V V V += 1 f01 21020 0h ρP 2u gz ρP 2u gz 1 -∑+++=++ 2 f02 22h ρP 2u gz 2 -∑+++=常数=
化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 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？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水
化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW
1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。 送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。设料液在管内的压头损失为1.4m （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？ 其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=o Z2=0 p2=0(表压) hf=1.4m 将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度： 计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。 2、 如附图所示。用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。 泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。池中水深为1.5m ， 池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴）， 喷嘴入口处的表压为34 kPa 。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计） 解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面， 在1面与2面之间列柏努利方程 由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0 z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s; P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg 3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10% （体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。 （1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？ （3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？ 解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则 因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。 解吸过程的推动力为：Δy=y*-y = 0.164-0.10 = 0.064 （2）压力增加到506.5kPa 时，因x=1×10-4比较得x*>x 所以CO2的传质方向是由气相向液相传递，为吸收过程。 吸收过程的推动力为Δx=x*-x = 3.05×10-4-----1×10-4=2.05×10-4 由此可见，提高操作压力，有利于吸收 0.164 0.0001163916390.1013166=?=====m x y*p E m
《化工原理II》计算试题 石油大学(北京)化工学院(第二部分)题库 2，计算题 1，(15分)在直径1.2m的Mellepak 250Y规整填料吸收塔中，空气混合物中的SO2用清水吸收吸收塔的总操作压力为101.3kpa，温度为20℃，混合气体进入塔内的流量为1000 m3/h，SO2的摩尔分数为0.09，SO2的回收率要求不低于98%，采用气相kya = 0.0524 kmol/(m·s)的总体积传质系统系统的相平衡方程为:ye=3.3x试着找出: (1)推导出计算传质单元数的公式； L？敏。m？成立，哪一个？是溶质的吸收率，m是相平衡常数；(2)测试证书:V(3)最小溶剂剂量，千克摩尔/小时； (4)如果实际溶剂量是最小溶剂量的1.2倍，计算塔水中SO2浓度(摩尔分数)；(5)计算完成分离任务所需的传质单元数量、传质单元高度和填料高度 2，(15分)一种吸收煤气中苯的吸油塔。已知煤气的流速为2240(NM3/hr)，进入塔的气体中苯含量为4%，离开塔的气体中苯含量为0.8%(以上均为体积分数)。进入塔内的油不含苯。取L=1.4 Lmin。已知体系的相平衡关系为Y * = 0.126 x。试着找出:(1)溶质吸收率？ (2)Lmin和L (kmol/h) (3)求柱组成Xb(kmol苯/kmol油)(4)求吸收过程的对数平均驱动力？Ym (5)解决非政府组织问题；用分析法； (6)以增加塔内的液体喷射量使用部分循环流量，在保证原始吸收率
的条件下，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线。 3，(20分)在一个逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，纯矿物油被用来吸收混合气体中的溶质。已知在操作条件下，进口混合气体中的溶质含量为0.015(摩尔分数)，吸收率为85%，平衡关系Y*=0.5X努力找出:出口矿物油中溶质的最大浓度为 (1)最小液气比； (2)当吸收剂用量为最小溶剂用量的3倍时，NOG是用解析法计算的。(3)找到吸收过程的总对数平均传质驱动力？Ym。(4)当总气体传质单元的高度为1m时，计算填料层的高度； ？1？ (5)为了增加塔内液体的喷淋量，采用塔外液体部分循环流动。在保证原吸收速率的条件下，假设气相流速为，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线 4。在吸收塔中，某种气体混合物与清水逆流吸收。塔中的气相组成为0.05(摩尔分数，下同)。在该操作条件下，系统的平衡关系为y*=2x，操作液气比为1.25(L/V)min，塔内气相组成为0.01，吸收过程为气膜控制，Kya∝V0.7(V为气相摩尔分数) 试算:(1)液相出口组成xb，NOG传质任务所需； (2)如果初始气液组成、流速和操作条件保持不变，当原始塔与另一个相同的塔串联和逆流操作时，离开塔的气体的最终组成是什么(3)如果初始汽液组成、流速和操作条件不变，原塔和另一个相同的塔平
【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图
解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图
干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as
有一套管式换热器，用冷却水将0.125kg/s 的苯由350K 冷却到300K ，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为850 w/m 2?℃和1700 w/m 2?℃，两流体呈逆流流动，忽略管壁热阻和污垢热阻。试求：（1）所需要的管长；（2）冷却水的消耗量。定性温度下苯的比热为C P =1830J/kg ·K ，水的比热为C P =4200J/kg ·K (1)解法一： Q=m s Cp Δt=0.125×1830×50=11437.5 w ---------1分 m t A K Q ?=22=11437.5w --------1分 而2 1 21ln t t t t t m ???-?=? =18.2 ---------------------2分 221212111αλα++=m d d b d d K 代入数据得 K 2=485.7W/m 2·K 所以A 2=1.294m 2=3.14×0.025×L 解得L=16.48m 解法二：若计算基于内壳表面的K 1，则过程如下： 21211111d d d d b K m αλα++=令代入数据得 K 1=607.14W/m 2·K 所以A 1=1.035m 2=3.14×0.020×L 解得L=16.48m 结果完全一致。 (2)Q 1=Q 2=11437.5=4200×30×q L q L =0.09Kg/s 3. (12分) 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物。进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h 为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %，釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率) 。该物系为理想溶液，相对挥发度为2.47。 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。 试计算精馏塔两端产品的流率及精馏段所需的理论塔板数。 解：由全塔物料衡算：F ＝D ＋W ;FxF ＝DxD ＋WxW 将已知值代入, 可解得D ＝41.86kmol/h; W=58.14kmol/h 精馏段操作方程为: y n+1=0.75x n +0.235 泡点液体进料时q=1, y n+1=1.3472x n -0.0278 相平衡方程为 =y n /(2.47-1.47y n ) n n n x x y )1(1-+=ααn n n y y x )1(--=αα1 11+++=+R x x R R y D n n
第一章 流体流动 【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 998 4.01830 6.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4 ρm =1372kg/m 3 【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为： 3kg/m 916.0373 314.896.281081.9=???=m ρ 【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。 （1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。 解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh 于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m 【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置
三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×
1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，得到温度为45℃的湿空气，在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气，试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气，其传热系数为40W/m ℃，求单位面积预热器所需传热量（预热器热损失不计）。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ，由t-H图，查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2，即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃
离心泵的计算 1计算题j01b10029 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化? 计算题j01b10029 (题分：20) (1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s， u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 Pa (2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2 =(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2 =(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2 =11.2 J/kg 即?p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa 换成mmHg: ∑H f=?p f/(ρHg?g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mHg=83.9 mmHg (3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变 即R’不变，R’=R=20 mm 水平放置时p A-p B = (13.6-1)?103?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。 2计算题j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 0.2 4.8
、选择题 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 ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 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 ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以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 ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 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. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o 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 ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理习题文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 一流体流动 流体密度计算 在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3] 燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含％CO2,％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少 静力学方程的应用 如图为垂直相距的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计 ＝×103[kg/m3] 读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少ρ 水银 容器分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干 ρ水银＝×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内 二：计算题（50分） 1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。 求：每获1kmol 馏出液时原料液用量？ 若回流比为1.5 ，它相当于min R 的多少倍？ 假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？已知： 3=α，6.0=F x ，9.0=D x ，02.0=w x ，1=q 。相平衡关系：()x x x x y 21311+=-+=αα， F=W+D F=W+1， 9.0102.006?+?=?w F 。联立求解得：Kmol F 52.1=。 最小回流比：1=q ，q F x x ==6.0，818.06 .0.2106 .3213=+=+= x x y q 。 376.06 .0818.0818 .09.0mi n =--=--= q q q D x y y x R 。 其倍数为：4376.05.1==n 。 提馏段操作线方程：W L x W x W L L y w -- -= ' ' '. ， 52.0=W ， 02.352.15.1.'=+=+=+=F D R F L L 00416.0208.1-=x y 由6.0'1=x ， 得：72.000416.0208.1'2=-=x y 。 即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72. 2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX 。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L h Kmol 和 V h Kmol ，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 1Y 、2Y 、1X 、2X 。证明当解吸因素1=L mV 时，传质=-=-=??*1 21 2Y Y Y Y G mX Y dY Y Y dY N () ?-+-1 222Y Y Y L V X Y L V m Y dY 22211 222mX Y Y Y mX Y dY N Y Y G --=-= ?()=----=---=2 222212 2211mX Y mX Y mX Y mX Y mX Y N G 222 1mX Y Y Y --。 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力c G 为s Kg 绝干料5.1。物料进 出干燥器的温度分别为C 021及C 066。湿空气经预热后的温度为C 0127，湿度为干空气 水Kg Kg 007.0，出干燥器的温度为C 062。若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。试确 定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（K Kg Kj C s .88.1=）。干燥水分量： () ()() 21211.1.w w w w G W c ---= ，s Kg w 238.0=。 化工原理试题库 试题六 一：填充题（20分） 1、精馏分离的依据是________________________的差异，要使混合物中的 组分得到完全分离，必须进行 多次地______________._______________。 2、 相对挥发度的表示式α=______________.对于二组分溶液的蒸馏，当α=1 时，能否分离___________。 3、q 的定义式是________________________________________，饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。 4、二组分的连续精馏操作，精馏段操作线方程为245.075.0+=x y ，提馏段 操作线方程为02.025.1-=x y ，当q=1时，则=W x _____D x =______。 5、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 _____，若此时加热蒸汽量V 不变，产品量D 将______。若在改变R 的同 时，保持塔顶采出量不变，必需增加蒸汽用量，那么冷却水用量将________。 6、压力__________.温度__________将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程，并指出吸收糸数的单位。 ()-=i c k N k 的单位__________________. ()-=p K N G G K 的单位_______________. 8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是___________________ 9、饱和空气在恒压下冷却，温度由1t 降至2t ，其相对湿度Φ______，绝对湿湿度H________,露点_________，湿球温度___________。 10、萃取操作的依据是_________________________________________.萃取操 作选择溶剂的主要原则是________________________________________. _______________________________-.______________________________. 二：简答题（36分） 1、叙述恒縻尔流假设的内容？ 2、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？ 3、试推导并流吸收塔的操作线方程？并在y-x 的相图上表示出来？ 4、叙述双膜理论的论点？ 5、画出单级萃取操作相图？ 6、叙述湿空气的性能参数？ 三：计算题（44分） 1、双股进料的二元连续进料， 均为泡点液相进料，进料液为21,F F , 求第三段的汽相和液相流量？已知 第一段的汽液相流量分别为V 和L 。 2、某填料吸收塔用纯轻油吸收混 合气中的苯，进料量为1000标准h m 3。 图6-1 进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X 。已知体积吸收总糸 V 化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速 过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。化工原理习题
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