第5章 传质过程及塔设备
5.2气体的吸收
1.空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？
解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102
y Y y =
==--． 2. 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？
解 摩尔分数//117
=0．010*******／18
x =
+
浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=? 溶液的体积 /.33101109982 V m -=? 溶液中
NH 3的浓度//.333
11017
==0．581／101109982
n c kmol m V --?=? 或 . 39982
00105058218
s s
c x kmol m M ρ=
=
?=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105
x X x =
==--． 3.进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为
解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)
01111101
y Y y =
==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为
摩尔分数 (22200111)
=0010981100111
Y y Y =
=++ 4.l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//117
0010511710018
x ==+
气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa
＝
亨利系数 *./.0798*******E p x ===／
液相中3NH 的浓度 /./.333
11017
0581 101109982
n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3058107980728H c p kmol m kPa ===? 液相中3NH 的摩尔分数 //117
0010511710018
x =
=+．／
气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798)
07610000105
y m x
==
=?
或 //.76100076m E p ===
5. 10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =?，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？空气中氧的体积分数为21%.
解 总压.101325 p kPa =
空气中2O 的压力分数 .021A p p ==／体积分数 空气中2O 的分压 *..021101325 A p kPa =? 亨利系数 .6331310E kPa =? (1) 利用亨利定律*A p Ex =计算
与气相分压..021101325A p kPa =?相平衡的液相组成为
*. ..626
02110132564210 331310
A p x kmol O kmol E ?===??．／溶液 此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -? 因为溶液很稀，其中溶质很少
1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 kg
水
10℃，水的密度 .39997kg m ρ=／ 故 1kmol 水溶液≈.3189997m ／水 即
.318
9997
m 水中最大可能溶解.664210kmol -?氧
故 31m 水中最大可能溶解的氧量为 (2) 利用亨利定律*A A c p H
=计算
31m 水中最大可能溶解的氧量为
*(..)(.).54
32
021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==??=?／ 溶液 7. 用清水吸收混合气中的NH 3，进入吸收塔的混合气中，含NH 3体积分数为6%，吸收后混合气中含NH 3的体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为
30012 kmol NH kmol
．／水。此物系的平衡关系为*.076Y X =。气液逆流流动，试求塔
顶、塔底的气相传质推动力各为多少？
解 已知.1006y =，则()/./..111100609400638Y y y =-== 已知.20004y =，则()./..32000410004=40210Y =-? 已知10.012X =，则*10.760.0120.00912Y =?= 已知20X =，则*20Y =
塔顶气相推动力 *3222 4.0210=Y Y Y -?=-?
塔底气相推动力 *1110.06380.009120.0547Y Y Y ?=-=-=
8.CO 2分压力为50kPa 的混合气体，分别与CO 2浓度为./3001kmol m 的水溶液和CO 2浓度为.3005kmol m ／的水溶液接触。物系温度均为25℃，气液相平衡关系*.5166210p xkPa =?。
试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度差表示），并说明CO 2在两种情况下属于吸收还是解吸。
解 温度25℃t =，水的密度为/3s 997kg m ρ= 混合气中CO 2的分压为50p kPa = 水溶液的总浓度/397
18
s s
c kmol m M ρ≈
=
水溶液 (1) 以气相分压差表示的吸收推动力 ①液相中CO 2的浓度 .32001 A c kmol CO m =／水溶液 液相中CO 2的摩尔分数././4001
=180********
A x c c -==
? 与液相平衡的气相平衡分压为
气相分压差表示的推动力 *503020p p p kPa ?=-=-=（吸收） ② 液相中CO 2的浓度30.05kmol m ／A c =水溶液 液相中CO 2的摩尔分数40.05
/9.02710997/18
A x c c -==
=? 与液相平衡的气相平衡分压为
气相分压差表示的推动力 *15050100p p p kPa ?=-=-= （解吸） (2) 以液相浓度差表示的吸收推动力 与气相250CO p kPa =分压平衡的液相组成为 平衡的液相浓度
①液相中CO 2的浓度./32001 A c kmol CO m =水溶液 液相浓度差表示的推动力为
*...3001666001000666kmol ／m A A c c c ?=-=-= （吸收）
②液相中CO 2的浓度320.05 CO /A c kmol m =水溶液 液相浓度差表示的推动力为
*.../3
00500166600333A A c c c kmol m ?=-=-= （解吸）
10. 混合气含CO 2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa 下用水吸收，使CO 2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成41610X -=?（摩尔比）。混合气体处理量为/32240m h （按标准状态，.,27315 101325K Pa ），塔径为 1.5m 。亨利系数188E MPa =，液相体积总传质系数(/)3350L K a kmol m h kmol m ?=??，。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。
解 (1)用水量计算
....,...3112 2 010005
010111000550310090995
y Y Y Y -==
====?，，．，41610X -=?，20X = 混合气流量 2240
'10022.4
G kmol h ==／
惰性气体流量 ()()G G 'y .kmol h 1110010190=-=-=／ 用水量 G(Y Y )(..)L .kmol /h X X 412412
90011100050315910610
----===?-?
(2) 填料层高度Z 计算
水溶液的总浓度 /././3995718553s s c M kmol m ρ≈== 体积传质系数 ./()3553502765 X L K a cK a kmol m h ==?=? 液相总传质单元高度 .(.)4
2
159102765154
OL
X L H K a Ωπ?==
??
①对数平均推动力法计算OL N
气液相平衡常数
188942
E m p
=== 液相总传质单元数 ②吸收因数法计算OL N
填料层高度 ...32627389OL OL Z H N m =?=?=
12.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50℃，压力为100kPa ，相平衡关系为*.036Y X =，气相总传质系数.()30015／Y K a kmol m s =?。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为
.()20015kmol m s ?／。试求填料塔的填料层高度.
解 (1)气相总传质单元高度OG H 计算 入塔混合气的流量 G '.kmol (m s)20015 Ω
=?=／
惰性气体流量 ()()G G '
y .kmol (m s)2110015100200147Ω
Ω
=-=?-=?．
．／ (2) 气相总传质单元数OG H 计算
..111002
002041098
y Y y =
==-．，回收率099η=． ①吸收因数法计算OG N ② 对数平均推动力法计算OG N (3)填料层高度Z 计算
流体流动和输送1、液体高度：, 器底所受的力： 压强： 指示液为CCl4, 其读数： 2、人孔面积： 压力： 槽壁面积： 槽壁所受压力：3、 4 、
6、（1）求空气的体积流量流通截面： 体积流量： （2）求质量流量 表压：绝压：空气的平均分子量：当时温度：空气密度： ∴质量流量： 7**、对容器A 孔口流速： 体积流量： 流出的总体积： 液体降至0.5m 处所需时间： 剩余部分为非稳定流动，所需时间： 对于容
B 由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。 8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式， 在操作条件下，甲烷的密度： 水柱压差计读数： 9、
10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即， (1)当读数为80mmHg时，，即误差＝1.2% (2)读数为20mmHg时，，即误差＝ 4.9% (3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。 11、 体积流量： 质量流量： 导管中苯的流速： 12、忽略阻力， ，，，
将数据代入，得体积流量：13、，，, , ∴ ＝ ， 空气流量： 质量流量： ， ∵，，，解得，，体积流量：14、当量直径：
流速： 湍流 15、相对粗糙度：，查图得 16、 ，，查图得 H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0 ， 17 、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。 由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0.02～0.028之间，设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0
化工基础知识试题答案 1、在某压力下，将含甲醇0.45(摩尔分数)的甲醇-水混合物进行闪蒸，规 定汽化率为0.55，进料量为20kmol/h，操作范围内汽液平衡关系为 y=0.46x+0.525。则闪蒸后气相产品的流量为( )。 A.11.02kmol/h B.9.01kmol/h C.14.14kmol/h D.12.50kmol/h 答案：A 2、在标准蒸发器中，二次蒸气的温度为81℃，溶液的平均温度为93℃， 加热蒸气(生蒸气)的温度为135℃，则蒸发器的`有效传热温度差为( )。 A.54℃ B.42℃ C.48℃ D.12℃ 答案：B 3、在恒定干燥条件下干燥某湿物料，使物料由含水量X1=0.2干燥至 X2=0.05所需时间为2.0h。已知物料临界含水量Xc=0.15，平衡含水量X*=0.01，降速段干燥速率与含水量呈线性关系，则物料含水量由0.3降至0.02(均为干 基含水量)所需的时间接近()。 A.4.610h B.1.331h C.3.278h D.3.681h 答案：A 4、吸附操作常用来分离或纯化吸附质含量( )的流体混合物。
A.较高 B.中等 C.较低 D.任何值 答案：C 5、建设方案设计过程中，对建设方案进行多方案的分析和比选，同时应结合( )进行。 A.建设规模与产品方案 B.工艺技术方案 C.国家政策法规和各地地方性法规 D.总图运输方案 答案：C 6、在恒速干燥阶段，以相同介质相同流速吹过不同的物料表面，则干燥速率( )。 A.随物料不同差别很大 B.随物料不同有差别，但不大 C.与物料无关，干燥速率是相同的 D.无法判断 答案：C 7、不移除溶剂的结晶方法适用的物系是( )。 A.溶解度对温度不敏感的物系 B.随温度升高溶解度下降的物系 C.温度降低溶解度显着减小的物系 D.任何物系 答案：C
第三章热量传递 一、选择题 1.稳态传热的特点是（） A、传热速率在任何时刻恒为常数 B、热通量在任何时刻恒为常数 C、热负荷在任何时刻恒为常数 2.（）是热传导的基本定律，也是求解导热问题的一个基本公式。 A.、牛顿粘性定律 B.傅立叶定律 C.牛顿冷却定律 3.在间壁式换热器里，当间壁两侧对流传热分系数相差较大时（不在同一个数量级上）要提高总传热系数K的值，关键在于提高（）。 A.对流传热分系数较大一侧的值 B.必须同时提高两侧的α才能提高总传热系数K C.对流传热分系数较小一侧的值 4,。固体非金属的导热系数随温度的升高而（）。 A. 加大 B.减小 C.不变 二、填空题 1.根据传热机理不同、热传递还有三种基本方式为_________、_________和_______。 2.辐射传热的特点是：不仅有___________的传递，而且还有___________的转换。 3.对于列管式换热器：管程流体在管束内流经两次，称为__________换热器。 4.传热边界层就是沿传热方向存在着__________的区域，_____________就集中在这一区域内，__________是强化传热过程的关键. 5.在流体的进出口的温度一定的条件下，对流传热分系数α与成正比，与成反比 6.热量的传递过程称为_______。物体内热流的产生，是由于__________的结果，而且热流的方向______的方向一致。 三．简答题 1.导热系数、对流传热分系数及总传热系数有什么不同？ 2.提高流体的流速是否一定能提高K？是否就一定能达到强化传热的目的？为什么? 3.并流与逆流操作各有什么优越性？ 4.强化传热的途径有哪几条？ 第四章气体吸收 一、选择题 1.不管是吸收过程还是解吸过程，都是向着（）的方向进行。A 、增加液相浓度B、减少气相浓度C、趋近于平衡 2.逆流操作有利于降低（）的浓度，提高吸收质的吸收率。 A、进塔气体 B、吸收尾气 C、出塔吸收液 3.（）定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 A、费克 B、傅立叶 C、牛顿定律 4.传质过程的推动力通常用一相的实际组成与其平衡组成的（）来表示。 A、对比值 B、偏离程度 C、和
一 1.（12分）水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量 长度), 1-1'到2-2'的高度H (m),规定供水量V m3/h。当忽略管出口局部阻力损失时，试导出管道最小直径d min的计算式。若L=150m，H=10m, V=10 m3/h , λ=0.023，求d min ***答案*** 在1-1′与2-2′间列柏努利方程，以通过水平管的中心线 为水平基准面 gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f (Z1-Z2)+(p1-p2)/ρg=Wf =λ(L/d)u22/2g；由(p1-p2)=0 (Z1-Z2)=H ∴H=λ(L/d)u22/2g 而u2=V h/[3600(πd2/4)]代入上式 H=λ(8V h L/3600πgd2) => d2=λ(8LV h/3600πgH)∴d=[λ(8LV h/3600πgH)]0.5 代入数据：d=[0.023×(8×150×10/3600×π×9.81×10)] =0.0466m=46.6mm 2.（12分）某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的ΣW f=20.6u2/2 [J/kg],因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? ***答案*** 低液面2-2为基准，在1-1与2-2间列柏努力方程： gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f ∵u1≈0≈u2; p1=p2 于是gZ1=gZ2+ΣW f g(Z1-Z2)=ΣW f =20.6 u2/2 u=[2g(Z1-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6)0.5=2.39m/s Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39)2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m 3.（15分）如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5×104N/m2，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: ⑴液体流经AB管段的压强差； ⑵若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的 功率为泵的有效功率的百分率。 ***答案*** ⑴在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)： gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f p A-p2=ρ∑W f=ρλLu2/2d+△p孔 u0=C0[2gR(ρ2-ρ)/ρ] =0.63[2×9.81×0.6(13600-867)/867] =8.284m/s u=(16.4/33)2×8.284=2.046 m/s ∴p A -p B=0.024×(30/0.033)×(2.0462/2)×867+3.5×104 =74590 N/m2 ⑵Ne=We .Ws=(74590/867)[(π/4)d2uρ] =86(0.785×0.0332×2.046×867)=130w 有效功率百分数=130/(500×0.6)×100%=43.3% 4.（18分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径 为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端 15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
第二章 习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当 流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p P a =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为： 5 21213(1.520.247)10()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率3 2618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη??==?=??
该效率下泵的性能为： 326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =
3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为 760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用 65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流 量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。 若油泵位于贮槽液面以下1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。 解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值 比较。 由本教材附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下： 319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r NPSH m = 在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面11'-
化工制图复习题 1.化工行业中常用的工程图样的分类。答：化工机器图、化工设备图和化工工艺图。 2.化工设备零部件的种类分为哪两大类？举例说明。答：① 化工机器。指主要作用部件 为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。 ②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、 罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。 3.筒体（钢板卷制、无缝钢管）公称直径如何确定？（外径、内径各为多少？）答：一 般来说，直径从300mm至6000mm，筒体可由钢板卷焊而成，其工程直径为筒体的内径；当DN在1000mm以内时每增加50mm为一个直径档次，在1000~6000mm时每增加100mm为一个直径档次。直径小于500mm时，可以直接使用无缝钢管来作筒体，其工程直径为同体的外径。 4.椭圆封头公称直径如何确定？（外径、内径各为多少？）答：其长轴为短轴的2倍，J B/T4746——2002《钢制压力容器用封头》规定，以内径为标准椭圆形代号为EHA，以外径为标准的椭圆形封头代号为EHB。 5.筒体与封头的连接方式有哪些？答：直接焊接、法兰连接。
6.管法兰的分类？答：一 个是由国家质量技术监督局批准的管法兰国家标准GB/T9112~9124—2000另一个是化工行业标准HG20592~20635—2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》。 8.管法兰按其与管子的连接方式分为哪几类。答：平焊法兰、对焊法兰、螺纹法兰、承 插焊法兰、松套法兰。 9.压力容器法兰分为哪几类?密封面形式有几种？答：有甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和 长颈对焊法兰，其密封面形式有平面型密封、凹凸面密封、榫槽面密封。 11.球形、椭圆、碟形、锥形、平板封头的特点。 12.补强圈的作用及标注方法。答：补强圈用来弥补设备因开孔过大而造成的强度损失， 其形状应与被补强部分壳体的形状相符，使之与设备壳体密切贴合，焊接后能与壳体同时受力。 13.鞍式支座的类型及标注方法。答：A型（轻型）B（重型）两种。每种又有F型（固定 式）和S型（活动式）。 14.耳式支座的类型及标注方法。答：有A 型（短臂）、B型（长臂）和C型（加长臂）。 15.支承式支座的类型及标注方法。答：有AB两种类型，A有若干块钢板焊成，B用钢 管制作而成。 16.裙座的种类。答：圆柱形裙座、圆锥形裙座。 17.各种支座的使用场合、分类。答
太原师范学院2008-2009学年第一学期期末考试 化工基础 试卷（B ） 一、填空题(每空1分，共25分。将正确答案写在横线上) 1.离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。 2.二元理想溶液精馏中,已知相对挥发度AB α=2.4,料液组成x f =0.4,馏出液组成x d =0.95,釜液组成x w =0.12(均为A 的摩尔分数),进料状态q =0,馏出液量D =138.9 mol ·s -1,回流量L =277.8 mol ·s -1,塔顶为全凝器,请完成： (1) 回流比R= ; (2) 精馏段操作线在y 轴上的截距是 ,斜率是 。与y ～x 图对角线交点的坐标是 ; (3) 提馏段操作线与精馏段操作线交点的坐标是 ,与y ～x 图对角线交点的坐标是 ; (4) 离开精馏塔顶部第一块板的液相组成为x= ,进入该板的气相组成为y= 。 3.将下列非SI 单位计量的物理量分别换算成指定的SI 单位： 压 强 30[kg （f ）·cm -2]= Pa 热 量 1.00[kcal IT ]= J 比定压热容 0.50[kcal ·kg -1·℃-1]= J ·kg -1·K -1 4.密度为800 kg ·m -3，粘度为8.0×10-2 Pa ·s 的某油品，连续稳定地流过一根异径管，细管直径为φ45 mm ×2.5 mm ，流速为1.5 m ·s -1，粗管直径为φ57 mm ×3.5 mm 。油品通过粗管的流速为 m ·s -1，则油品通过粗管的雷诺数Re 为 ，流体的流动型态为 。 5.当理想流体在水平变径管路中作连续定常态流动时，在管路直径缩小处，其静压强将 ，而流速将 。 6.合成氨反应催化剂的主体是 ，活化温度范围是 。 7.对于连串反应：A ?→?1k B ?→?2k C 。若目的产物为B ，则为了使该过程有较高的B 的生成速度，希望反应器中维持A 的浓度 ，B 的浓度 ，为此选择理想的均相反应器时，应选用 或 ，而不宜选用 。 二、选择题（每小题2分，共20分。将正确选项的字母 填在括号中） 8. 液体混合物可通过蒸馏方法加以分离的依据是 ( ) (A) 混合液可以进行部分气化和部分冷凝 (B) 精馏塔可采用回流 (C) 混合液为理想溶液 (D) 混合液中不同组分的挥发度有差异 9.在多层平壁稳定热传导中，通过各层平壁的导热速率 ( ) (A) 不变 (B) 逐渐变大 (C) 逐渐变小 (D) 关系不确定 10.如右图所示，实际流体作定态流动，若其它条件不变而将管径减小一倍，则流量将 （ ） (A) 增大 (B) 不变 (C) 减小 (D) 无法确定 11. 对圆环形导管而言，雷诺数Re 中的当量直径d e 等于 （ ） (A)外管内径与内管内径之差 (B)外管内径与内管外径之差 (C)外管外径与内管外径之差 (D)外管外径与内管内径之差 12.设双组分理想溶液中易挥发组分为A,难挥发组分为B,则其相对挥发度AB α为 ( ) (A) y A ／y B (B) y A ／x A (C) y A x B ／y B x A (D) y A x A ／y B x B 13.右图所示为各种进料热状况的q 线，其中表示气液混合进料的q 线是 ( ) (A) 线1 (B) 线2 (C) 线3 (D) 线4 系_______________专业_______________班级_____________ _ _姓名_______________学号_______________ ………...…………………………. 密………………………..封………………………….. 线………………………………………………
第四章 习题 2． 燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖, 外层为230mm 厚的绝缘砖。若炉的内表 面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为 100℃。试求导热的热通量及两砖间的界 面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖 的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导 热系数为t 0003.03.02+=λ。两式中t 可分别 取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ 单位为W/(m·℃)。 解：设两砖之间的界面温度为2t ，由 23121212t t t t b b λλ??=，得 2223312 23140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t ????=?=++?+? ?+?热通量 212 1689/14009490.40/0.970.00072t t q W m ?==+??+? ???
3．直径为mm mm 360?φ,钢管用30mm 厚 的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰 包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面 温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。 已知软木和保温灰的导热系数分别为 0.043和0.07W/(m ·℃),试求每米管长 的冷量损失量。 解：每半管长的热损失，可由通过两层 圆筒壁的传热速率方程求出： 13 32112211ln ln 22t t Q r r L r r πλπλ?=+ 1100101601160ln ln 2 3.140.043302 3.140.000760 ??=+???? 25/W m =? 负号表示由外界向体系传递的热量，即 为冷量损失。
化工原理考试题及答案 一.填空题 1.在常压下,20℃时氨在空气中的分压为69.6mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y=____ 0.0916 ____,比摩尔分率Y= 0.101 2.用亨利系数E表达的亨利定律表达式为__ P*=Ex _____.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg, 与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH/100kgH O).此时亨利系数E=____ 680mmHg ,相平衡常数m=__ 0.894____. 3.用气相浓度△Y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方 程为____ Y (Y-Y i ) ,以传质总系数表达的速率方程为 Y (Y-Y*)_ 4.(2分) 用△y, △x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数与分系数的关系式为与的关系 式为. 5.(1分) 用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2,入塔气体浓度y=0.06,要求出塔气体浓度y=0.008,则最小液气比为__ 1.733______. 6.(2分) 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： (1) 若 p*〉p 或 C 〉C*则属于＿解吸＿过程 (2) 若 p 〉p*或 C*〉C 则属于＿吸收过程 8.(4分)由于吸收过程气相中的溶质分压总＿大于＿＿＿液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿上方＿＿。增加吸收剂用量，操作线的斜率＿增大＿＿＿，则操作线向＿＿远离＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y*）＿增大＿＿＿。
9.吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数减小，传质推动力增大。 10.(2分) 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将＿＿减少＿＿，操作线将＿靠近；＿＿平衡线。 11.当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将增加，在液相中的分子扩散系数将增加 将不变，12.对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG N 将＿增加 (增加，减少，不变)。 OG 13.(2分) 解吸时，溶质由＿液相＿＿＿向＿＿气相＿＿传递。 15.(2分)填料吸收塔正常操作时,气相为＿＿＿＿相；液相为＿＿＿＿相；而当出现液泛现象时，则气相为＿＿＿＿相，液相为＿＿＿＿相。 *****答案***** 连续；分散；分散；连续 16.(3分)气体的溶解度随-__温度___的升高而减少，随_压力_____的升高而增大，所以_________加大压力和降低温度_____对吸收操作有利。 17.(2分) 传质的基本方式有：____分子扩散______和____涡流扩散_____。 二.选择题 1.通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率( D )。 A. 回收率趋向最高； B. 吸收推动力趋向最大； C. 操作最为经济； D. 填料层高度趋向无穷大。 2.(2分)B ），平衡关系y=0.5x。 A. 0.02 B. 0.01 C. 0.015 D. 0.005 *****答案***** B y*=0.5×0.01=0.005 （y-y*）（y-） 1.5（0.025-0.005）=2（0.025-）
第一篇习题答案 3．起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P ，设备重G=30kN ，求水平力P 及绳子拉力T 。 解：（1）为研究对象，画受力图。 （2）选坐标轴，列平衡方程。 ∑∑=-?==-?=0 30cos 0030sin 0G T F P T F y x 由式（b ）得，KN G T 64.34866 .030 30cos ==?= （320） 代入式（a ），得 KN T P 32.175.064.3430sin =?=?= （310） 6. 梯子由AB 与AC 两部分在A 处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。在AC 上作用有一垂直力P 。如不计梯子自重，当P ＝600N ，a=75℃，h=3m ，a ＝2m 时，求绳的拉力的大小。 P (a) (b)
` （1） 取整体为研究对象，列平衡方程 0cos 2cos 0)(=-=∑ααL N Pa F M B C l Pa N B 2= （2） 取AB 杆为研究对象、 0cos 2cos 0)(=-=∑ααL N Pa F M B A 0cos =-αl N Th B =?? ??==?== 3 275cos 26002cos cos 2cos h Pa h l l Pa h l N T B ααα51.76N 10、两块Q235-A 钢板对焊起来作为拉杆，b=60mm ，δ=10mm 。已知钢板的许用应力为160MPa ，对接焊缝许用应力[σ]＝128MPa ，拉力P=60KN 。试校核其强度。 答：600001006010 N P MPa A b σδ====? 因[]128MPa σσ<= N B C N B N A
化工基础试卷 试题一 「填空题(18分) 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压= _______ mH 20 , Pa该地区 的大气压为720mmHg。 2、常温下水的密度为1000Kg3，粘度为1cp,在d内100mm的管内以 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 _______________ 叹,低压气体在管 路中流动时，常用流速范围为 _________________________ 。 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。 &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、称为________________ ，其物理意义为_______________________________ ___________________________ ，提高管内值的有效方法______________ . 提高管外值的有效方法___________________________________________ _ 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 0.03，现发现压力表上的读数为5mH 20，若管径为100mm,求流体
?小测验 ?第五章 ?第一章 ?第二章 ?第三章 ?第四章 第六章 第五章传热 1.翅片管换热器的翅片应安装在(A)。 A. α小的一侧 B. α大的一侧 C. 管内 D. 管外 2.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（C）。 A. 增加热阻，减少热量损失; B. 节约钢材、增强美观; C. 增加流体的湍动，提高传热效果。 3. 对流传热是由（C）因素产生的。 A. 流体分子的热振动（传导）; B.流体体内电子的移动; C. 流体质点的位移、扰动。 4.热量传递的基本方式是（D）。 A. 恒温传热和稳态变温传热; B. 导热给热和热交换; C. 气化、冷凝与冷却; D. 传导传热、对流传热与辐射传热 5.传热基本方程Q＝KAΔtm，式中的Δtm是指（B）的平均温度差。 A.器壁内外壁面; B.器壁两侧流体; C.流体进出口; D.器壁与流体之间。 6.流体主体与器壁间的对流传热,其热阻主要存在于（ C ）。 A. 流体主体内; B. 器壁内; C. 滞流内层中; D. 流体湍流区域内。 7.对一台正在工作的列管式换热器，已知αi＝116w/m2.K,α0＝11600 w/m2.K，要提高传热系数K，最简单有效的途径是（A ）。 A. 设法增大αi; B. 设法增大α0; C. 同时增大αi和α0。 8.用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ B ） ? A. 蒸汽的温度； ? B. 空气的出口温度； ? C. 空气进、出口平均温度 9.（C）是指当间壁两侧泠、热流体之间的温度为1K时，在单位时间内通过单位传热面积， 由热流体传给冷流体的热能。 ? A. 导热系数λ； ? B. 对流传热系数ａ； ? C. 总传热系数K 10. 间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高对流传热系数ａ （B ）之值。 ? A. 大者； ? B. 小者； ? C. 两者； 11. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（ C ）。?A. α蒸汽 B. α空气 ?C. α蒸汽与α空气的平均值
化工原理试题及答案（绝密请勿到处宣扬） 12月25 日 一、填空题（共15空，每空2分，共30 分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计） 分别为：（90kpa）和（-10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为: （90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2 分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D ） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压 强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C ）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强
化工原理 试题与答案 北村（奥力体育）复印店
化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按 ________________的顺序排列组成。 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m。 16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。
第5章 传质过程及塔设备 5.2气体的吸收 1.空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..02 0251102 y Y y = ==--． 2. 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=? 溶液的体积 /.33101109982 V m -=? 溶液中NH 3的浓度//.333 11017 ==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 3998200105058218 s s c x kmol m M ρ==?=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 //117 0010610018 X = =． 或 ..00105001061100105 x X x ===--． 3.进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 12 211 1Y Y Y Y Y η-= ==-被吸收的溶质量原料气中溶质量 解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22200111) =0010981100111 Y y Y ==++
流体流动和输送 1、液体高度：, 器底所受的力： 压强： 指示液为CCl4,其读数： 2、人孔面积：压力： 槽壁面积： 槽壁所受压力： 3、4、 6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压： 绝压： 空气的平均分子量：当时温度：
空气密度：∴质量流量： 7**、对容器A 孔口流速： 体积流量：流出的总体积： 液体降至处所需时间： 剩余部分为非稳定流动，所需时间： 对于容 B | 由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。 8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，
在操作条件下，甲烷的密度： 水柱压差计读数： ! 9、 10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即， (1)当读数为80mmHg时，，即误差＝% (2)读数为20mmHg时，，即误差＝% (3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。 11、
体积流量：质量流量： 导管中苯的流速： 12、忽略阻力， 《 ，，， 将数据代入，得 体积流量： 13、，，, , ∴ ＝，空气流量： 质量流量： ，
∵，，， | 解得，，体积流量： 14、当量直径： 流速： 湍流 15、 相对粗糙度：，查图得 16、 ， ，，查图得
H1=0，H2=10，v1=0，v2=，P2=0 ， 17、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。 由Re～λ图可见，对ε＝的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在～之间，设λ＝，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0 《 ，查图得λ＝， 苯的体积流量：qv=××=S （若设λ＝，qv=S） 校核：基本相符。 18、强烈湍流时，λ可看作常数。
化工原理考试题及答案 第三章非均相分离 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为 _____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是 ___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其 _________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 ***答案*** μ γL 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由 ______________________________________五个阶段组成。 ***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理