第七章质量传递基础
掌握一些基本概念：
1、什么叫分子扩散？什么叫对流扩散？
答：由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象称为分子扩散，简称为扩散。
对流扩散即湍流主体与相界面之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称。
2、什么是菲克扩散定律？写出表达式
答：在二元混合物（A+B）中，组分的扩散通量与其浓度梯度成正比，这个关系关系称为菲克定律，如果扩散沿z方向进行，公式：J A,z=-CD AB(dx A/dz)
3、简述双膜理论的基本论点？
答：其基本论点如下：
1)相互接触的气，液流体间存在着定态的相界面，界面两侧分别存在气膜和液膜，
吸收质以分子扩散方式通过此两膜层。
2)在相界面处，气液两相处于平衡。
3)膜内流体呈滞流流动，膜外流体呈湍流流动，全部组成变化集中在两个有效膜层
内。
4、双膜理论是将整个相际传质过程简化为经由气、液两膜层的分子扩散过程。
5、掌握相组成的表示方法：
试题
某吸收塔的操作压强为110 KPa，温度为25 ℃，处理焦炉气1800 m3/h。焦炉气中含苯156 kg/h，其他为惰性组分。求焦炉气中苯的摩尔分数和物质的量之比（即摩尔比）。
第八章气体吸收
一、填空题
1、吸收因数S可表示为MG/L，它是＿平衡线斜率m＿与＿操作线斜率L/G＿的比值。
2、用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于＿＿气膜＿＿＿控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小＿＿气膜阻力＿＿＿。
3、在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶＿逐渐减少＿＿＿。在计算塔径时一般应以＿＿塔底＿的气量为依据。
4、吸收操作的依据是＿＿各组分在同一种溶剂中溶解度的差异＿＿＿＿，以达到分离气体混合物的目的。混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为＿吸收质＿或＿溶质＿＿。
5、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为＿难溶＿气体。在吸收操作中＿增加＿压力和＿降低＿温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。
6、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
N A = k y (y-y i)，以传质总系数表达的速率方程为N A = K y (y-y*)。
、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。
8、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 b = 0.06，要求出塔气体浓度Y a = 0.006，则最小液气比为1.80 。
9、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。
10、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用相平衡常数表示，而操作线的斜率可用液气比表示。
11、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：平衡关系、物料衡算、传质速率。
二、选择题
1、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要__B_______。
A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度
B. 减少气膜和液膜厚度
C. 增加气膜和液膜厚度
2、当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受___A______控制，此时，总吸收系数K y近似等于____D_____。
A. 气膜；
B. k x；
C. 气液膜同时；
D. k y；
E. 液膜；
F. K x
3、双膜理论认为吸收过程的阻力集中在___A______。
A. 两膜层中；
B. 界面上；
C. 液膜之中；
D. 气膜之中；
4、升温会使气体在液体中的溶解度______C___，对吸收操作____D_____。
A. 有利；
B. 变大；
C. 变小；
D. 不利；
E. 不变；
F. 无影响；
5、_____A____，对吸收操作有利。
A.温度低，气体分压大时；
B.温度低，气体分压小时；
C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；
6、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大_____A____的流速。
A. 气相；
B. 液相；
C. 气液两相；
7、若享利系数E值很大，依据双膜理论，则可判断过程的吸收速率为_____B____控制。
A. 气膜；
B. 液膜；
C. 双膜
8、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k y = 2 kmol.m-2.h-1，气相总传质系数K y = 1.5 kmol.m-2.h-1，则该处气液界面上气相浓度y i 应为
___B____，平衡关系y = 0.5x。
A. 0.02
B. 0.01
C. 0.015
D. 0.005
9、通常所讨论的填料吸收塔的设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分离任务，____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。
10、为使脱吸操作易于进行，通常可采用__A___或__C___。
A. 升温；
B. 加压；
C. 减压；
D. 降温；
11、对于脱吸操作，其溶质在液体中的实际浓度___B__与气相平衡的浓度。
A. 小于；
B. 大于；
C. 等于；
12、有利于吸收操作的条件（ A ）
（A）温度下降，总压上升（B）温度上升，总压下降
（C）温度、总压均下降（D）温度、总压均上升
13、“液膜控制”吸收过程的条件是（B）
（A）易溶气体，气膜阻力可忽略。（B）难溶气体，气膜阻力可忽略。
（C）易溶气体，液膜阻力可忽略。（D）难溶气体，液膜阻力可忽略。
14、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（A ）
（A）X*-X。（B）X-X*。
（C）X i-X。（D）X-X i。
15、在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，当用水量减少时，气相总传质单元数N OG将（ A ）
（A）增加（B）减小（C）不变（D）不确定。
三、简答
简述选择吸收剂时，一般应考虑哪些因素？
答：一般应考虑如下因素：
1)吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度。
2)吸收剂应有较高的选择性。
3)吸收后的溶剂应易于再生。
4)溶剂的蒸气压更低，粘度较低，化学稳定性较高。
5)吸收剂应尽可能价廉易得，无毒，不易燃，腐蚀性小。
四、计算题
例1
在直径为800 mm，填料层高度为6 m的填料吸收塔中，以清水为吸收剂逆流吸收混合气体中的丙酮。在操作温度为25 ℃，压强为101.3 kPa下，每小时处理2000 m3含丙酮5%（体积）的混合气体，测得塔顶出口气体中含0.263%（体积）丙酮，每kg塔底出口溶液中含丙酮61.2 g。据以上所测得数据计算：(1) 气相总体积传质系数K y a，(2) 每小时可回收多少kg丙酮。
P72页，习题9、习题12
第九章蒸馏
一、填空题
1、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为泡点温度。
2、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为露点温度。
3、精馏过程是利用多次部分气化和多次部分冷凝的原理进行完成的。
4、双组分溶液的相对挥发度α是溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分
的挥发度之比，若α=1表示不能用普通蒸馏方法分离。物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈远离对角线。
5、在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为精馏段，其作用是提浓上升蒸汽中易挥发组分；加料板以下的塔段（包括加料板）称为提馏段，其作用是提浓下降液体中难挥发组分。
6、精馏过程回流比R的定义式为R=L/D ；对于一定的分离任务来说，当R= ∞时，所需理论板数为最少，此种操作称为全回流；而R= R min时，所需理论板数为∞。
7、精馏塔有五种进料热状况，其中以冷液体进料q值最大，进料温度小于泡点温度。
8、当分离要求和回流比一定时，过热蒸气进料的q值最小，此时分离所需的理论板
数最多。
9、对于二元理想溶液, 若轻组分含量越高, 则泡点温度越低。
10、对于二元理想溶液, 相对挥发度α大, 说明该物系容易分离。
11、对于二元理想溶液, x-y 图上的平衡曲线离对角线越近, 说明该物系 不容易分离 。
12、完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶 液相回流 和塔底 上升蒸气。
13、精馏操作中，再沸器相当于一块 理论板 。
14、用逐板计算法求理论板层数时，用一次 相平衡 方程和 操作线 方程就计算出一层理论板。
15、精馏操作中，当 q = 0.6 时, 表示进料中的 液相 含量为60%（摩尔分率）。
16、若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：①所得馏出物平均浓度__简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度 ；②所得残液浓度_两种情况的残液浓度相同_____;③馏出物总量_平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量_。
17、某精馏塔的设计任务是：原料为F 、F x ，分离要求为D x 、W x 。设计时若选定回流比R 不变，加料状况由原来的气液混合改为过冷液体加料，则所需的理论板数T N 减少，精
馏段和提馏段的气液相流量的变化趋势V 不变 ，L 不变 ，
'V 增加 ，'L 增加 。若加料热状况不变，将回流比增大，理论塔板数T N 减少 。
18、用图解法求理论塔板时，在α、F x 、D x 、W x 、q 、R 、F 和操作压力p 诸参数中，
_进料流率F 与解无关。
19、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 减小，塔顶温度 增加 ， 塔釜温度 增加 。
20、恒沸精馏和萃取精馏的主要区别是① __ 恒沸精馏添加剂应与被分离组分形成新的恒沸物；②_萃取精馏中的萃取剂则应具有沸点比原料中组分的沸点高得多的特性。
二、选择题
1、蒸馏是利用各组分（ C ）不同的特性实现分离的目的。
A 溶解度；
B 等规度；
C 挥发度；
D 调和度。
2、（ A ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
A 液相回流；
B 进料；
C 侧线抽出；
D 产品提纯。
3、在（ C ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
A 冷凝器；
B 蒸发器；
C 再沸器；
D 换热器。
4、冷凝器的作用是提供（ B ）产品及保证有适宜的液相回流。
A 塔顶气相；
B 塔顶液相；
C 塔底气相；
D 塔底液相。
5、在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ C ）。
A 浮阀板；
B 喷射板；
C 加料板；
D 分离板。
6、在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ B ）。
A 精馏段；
B 提馏段；
C 进料段；
D 混合段。
7、某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（ B ）。
A 60 kmol/h ；
B 66.7 kmol/h ；
C 90 kmol/h ；
D 100 kmol/h 。
8、精馏分离某二元混合物（理想物系），规定分离要求为D x 、w x 。如果α、F 、q 不变，进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则
（ A ）。
A ．2min 1min R R <；
B ．2min 1min R R =；
C ．2min 1min R R >；
D ．min R 的大小无法确定
9、精馏的操作线为直线，主要是因为（ D ）。
A ． 理论板假定； C. 理想物系；
B ． 塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定
10、 某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ，气相组成3.0=A y 时相应的露点为2t ， 则（ B ）
A ．21t t =；
B ．21t t <；
C ．21t t >；
D ．无法判断
11、某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （A ）。
A ．21t t =；
B ． 21t t < ；
C ．21t t > ；
D ． 不能判断
12、精馏操作时，增大回流比R ，其他操作条件不变，则精馏段液气比
V
L （ A ），馏出液组成x D ( A ),釜残液组成x W ( D ).
A 增加
B 不变
C 不确定
D 减小
13、精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数N T （ A ），提馏段下降液体流量L ‘（ C ）。
A 减小
B 不变
C 增加
D 不确定
14、完成某分离任务需理论板数为N T =7（包括再沸器），若E T =50%，则塔内需实际板数（不包括再沸器）为（ C ）
A 14 层
B 10层
C 12层
D 无法确定
15、在精馏操作中，若进料位置过高，会造成（ C ）
A 、 釜残液中易挥发组分含量增高
B 、 实际板数减少
C 、 馏出液中难挥发组分含量增高
D 、 各组分含量没有变化
16、精馏塔采用全回流时，其两操作线（ A ）
A 、 与对角线重合
B 、 距平衡线最近
C 、 斜率为零
D 、 在y 轴上的截距为1
17、当x F、x D、x W和q一定时，若减小回流比R，其他条件不变，则（B ）
A、精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线
B、精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线
C、精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线
D、精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线
三、简答题
1、写出实际生产中加入精馏塔的原料的五种热状况及它们的q值。
答：原料的五种热状况为：（1）冷液进料，q>1。
（2）饱和液体进料，又称泡点进料，q＝1。
（3）气、液混合物进料，q＝0~1 , 0 （4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q＝0。 （5）过热蒸气进料，q<0。（共5分） 2、简述间歇精馏的操作方式和适用场合。 答：间歇精馏的操作方式有三种：（1）恒回流比操作。（2）恒馏出液组成操作。（3）以上两种操作联合的组合式操作（每点1分，合计3分） 适用场合：小批量、多品种的生产或实验场合，也适用于多组分的初步分离。（1分） 3、简述什么叫恒沸精馏？ 答：在混和液（恒沸液）中加入第三组分（称为夹带剂），该组分与原混和液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，且其沸点更低，使组分间相对挥发度增大而得以分离，这种精馏方法称为恒沸精馏。 4、什么叫萃取精馏？ 答：萃取精馏也是在待分离的混和液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原组分间的相对挥发度而得到分离。不同的是萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点要高，且不与组分形成恒沸液。 四、计算题 试题1： 在连续精馏塔中分离某两组分混合物，已知原料液流量为100 kmol/h，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R为2.6，若要求易挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D；（2）提馏段操作线方程。 解：（1）求D 据易挥发组分回收率可求出D 96.0=??F D x F x D ，可得5.010096.098.0??=D ，解出D ＝48.98kmol/h （2分） （2）提馏段操作线方程 先求L ，W ，W x ；已知饱和蒸气进料q ＝0 ①35.12798.486.2=?==RD L kmol/h （1分） ②02.5198.48100=-=-=D F W kmol/h （1分） ③由W D F x W x D x F ?+?=?（1.5分）可得 039.002 .5198.098.485.0100=?-?=?-?=W x D x F x D F W （1.5分） ④提馏段操作线方程为：q ＝0 039.002.5135.12702.5102.5135.12735.127'''1?---=-+--++= +m W m m x x W qF L W x W qF L qF L y 即026.0668.1''1-=+m m x y （4分） 试题2： 在一连续精馏塔内分离某两组分理想溶液，已知进料组成为0.5（摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303；精馏段操作线方程为275.072.0+=x y 。求（1）塔顶易挥发组分的回收率D η；（2）进料热状况参数q 。 试题3： 用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混和液。原料中含易挥发组分A为0.45（摩尔分数，下同），馏出液中含组分A为0.96。在操作条件下，溶液的平均相对挥发度为2.3，最小回流比为1.65。求：（1）q值；（2）说明原料液的进料热状况。 第十章气-液传质设备 一、填空和选择题 1、填料的种类很多，有拉西环、鲍尔环、矩鞍环、阶梯环、波纹填料、丝网填料。 2、填料选择的原则是表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。. 3、填料塔的喷淋密度是指单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。 4、填料塔内提供气液两相接触的场所的是填料的表面。 5、填料应具有较大的比表面积，以增大塔内传质面积。 6、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是为气液两相提供足够的传质面积。 7、填料吸收塔空塔的速度应___B__于液泛速度。 A. 大； B. 小； C. 等 8、对吸收操作影响较大的填料特性是___A__。 A. 比表面积和空隙率； B. 机械强度； C. 对气体阻力要小； 9、选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选 __A___。 A. 填料吸收塔 B. 板式吸收塔 C. 喷淋吸收塔 10、下列哪些判断正确（B C E ）。 A．上升气速过大引起漏液； B.上升气速过大会造成过量雾沫夹带； C.上升气速过大会引起液泛； D. 上升气速过大造成大量气泡夹带； E. 上升气速过大使板效率降低 11、将板式塔中泡罩塔、浮阀塔、筛板塔相比较, 操作弹性最大的是___浮阀塔, 造价最昂贵的是___泡罩塔_，单板压降最小的是___筛板塔____.。 12、板式塔塔板上气液两相接触状态有___3___种, 它们是__鼓泡接触状态，泡沫接触状态，喷射接触状态。板式塔不正常操作现象常见的有___3____种，它们是___严重漏液、 ___5条，它们是__（1）通过能力大，（2）塔板效率高，（3）塔板压降低，（4）操作弹性大，（5）结构简单，造价低；____。塔板负荷性能图中有___5___条线，分别是_（_1）液泛线，（2）雾沫夹带线，（3）漏液线，（4）液相上限线， __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__让液体在表面上形成液膜并沿填料间空隙下流， _气体_ 塔内顶部应设液体分布装置装置，中部 、板式塔中气、液两相发生与主体流动方向相反的流动，称返混现象现象，它 ，产生的原因为小液滴因其沉降速度小于气流速度被气流夹带至上层塔板和大滴液因板间距小于液滴的弹溅高度而被气流带至上层塔板，②气泡夹带，产生的原因为液体在降液管中停留时间过短，气泡来不及从液体中分离返回至板 、板式塔中板上液面落差过大导致气流分布不均匀，影响汽液间传质，造成液面落差的主要原因有塔板结构，液相流量，液流长度（塔径）。为减小液面落差， 设计时可采用的措施常见的有采用结构简单的筛板塔，溢流装置采用双溢流或多溢板式塔中气体通过塔板的阻力主要有干板降压和液层降压两部分。塔 板结构设计时，溢流堰长度应适当，过长则会降低塔板面积有效利用率，过短则会由于降液管截面过小导致流不畅，同时塔板上液流分布不均。溢流堰高度也应适当，过高会使塔板压降增大并易发生雾沫夹带，过低会由于液层高度太小，液体在堰上分布不均，影响传质效果。 第十一章液-液萃取 一、单选题 1．进行萃取操作时应使溶质A的（ C ） A 分配系数大于1 B 分配系数小于1 C 选择性系数大于1 D 选择性系数小于1 2．萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（ C ）。 A 溶解度曲线之上方区 B 溶解度曲线上 C 溶解度曲线之下方区 D 座标线上 3．萃取是利用各组分间的（C ）差异来分离液体混合物的。 A 挥发度 B 离散度 C 溶解度 D 密度 4．采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率（B ）。 A 增大 B 减少 C 基本不变 D 增大、减少都有可能 二、填空题 1．萃取过程是于混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程。 2．萃取操作依据混合物中组分在萃取剂中溶解度的差异。 3．萃取操作中选择溶剂的主要原则溶质的溶解能力强、选择性高和易于回收。4．分配系数k A 1表示萃取相中A组分的浓度y A 萃余相中A组分的浓度 x A。 5．萃取操作中选择性系数与精馏操作中相对挥发度相当。 6．在B-S部分互溶的萃取操作中，若萃取相中含溶质A为85kg，稀释剂B为25kg，溶剂S 为100kg，则萃取相中y A/y B =（3.4 ）。 7．在萃取操作的B-S部分互溶物系中加入溶质A组分，将使B-S互溶度增大；恰当降低操作温度，B-S互溶度减小。 8．对于密度差很小且要求接触时间短的体系宜选用的萃取设备为离心萃取器。 9．从A和B组分完全互溶的溶液中，用溶剂S萃取其中的A组分，如果出现选择性系数β＝1情况将不能进行萃取分离。 第十二章干燥 一.填空题 1、相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力___小__;当φ=0时。表示该空气为_绝干空气___。 2、干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_干燥介质的温度、湿 度、速度以及与物料接触的方式 均恒定。 3、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为_自由水分_；首先除去的水分为_非结合水分_；不能用干燥方法除的水分为__平衡水分_。 4、在对流干燥器中最常用的干燥介质是_不饱和的热空气_，它既是_载热体_又是_载湿体_。 5、由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是_非结合水分__，降速干燥阶段除去的水分是_非结合水和结合水__。 6、物料的临界含水量的大小与_物料的性质，厚度和干燥介质的流速 等因素有关。 7、在101.3 kPa 的总压下，在间壁式换热器中将温度为293 K ，相对湿度为80%的湿空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_不变，相对湿度：_降低_,露点t d _不变_。 8、在101.3 kPa 的总压下，将饱和空气的温度从t 1降至t 2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：__降低____，相对湿度：_不变_，露点t d _降低_____。 9、在实际的干燥操作中，常用_干、湿温度计 __来测量空气的湿度。 10、测定空气中水汽分压的实验方法是测量___露点_______。 11、对流干燥操作的必要条件是_湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压，存在传质推动力 _；干燥过程是_热量传递和质量传递_相结合的过程。 12、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__ 0.02843 _kg/kg 绝干气，其焓为_ 113.3__kJ/kg 绝干气。 13、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___减小__，其自由水分相应 _ 增大__。 14、恒速干燥阶段又称_表面汽化__控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_ 干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式_；降速干燥阶段又称_ 内部迁移___控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是物料结构尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度。 15、在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于_热空气的湿球温度__。 16、在常压和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_0.17__kg/kg 绝干料，自由含水量为__0.39__kg/kg 绝干料。 17、干燥速度的一般表达式为___. ττSd GdX Sd dW U -== _。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_____()w t w r t t U -= α______。 18、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____4.0_____kg 水（m2.h ）,临界含水量为______0.20______kg/kg 绝干料，平衡含水量为______0.04______kg/kg 绝水量。 19、理想干燥器或等焓干燥过程是指____干燥器不补充热量，忽略干燥器热损失，忽略加热 物料所消耗的热量相等（或0=D Q ，0=L Q ，() 0/1/2=-I I G ）__，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值__相等 21I I =___。 20、写出三种对流干燥器的名称_厢式干燥器 __,_气流干燥器_, _ 流化床干燥器. 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( C ) A. H ，p B. H ，t d C. H, t D. I ， t as 2、当空气的相对湿度?=60％时，则其三个温度t(干球温度)，w t (湿球温度)，t d (露点)之间的关系为( B ) A. t=w t =t d B. t ＞w t ＞ t d C. t ＜w t ＜ t d D. t ＞w t = t d 3、湿空气在预热过程中不变化的参数是( D ) A. 焓 B. 相对湿度 C. 湿球温度 D. 露点 4、物料的平衡水分一定是( A ) A. 结合水分 B. 非结合水分 C. 临界水分 D. 自由水分 5、在恒定条件下将含水量为0.2(干基，下同)的湿物料进行干燥，当干燥至含水量为0.05时干燥速率开始下降，再继续干燥至恒重，测得此时含水量为0.004，则物料的临界含水量为 ( A ) A. 0.05 B. 0.20 C. 0.004 D. 0.196 6、同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快，则该项物料的临界含水量将( C ) A. 不变 B. 减少 C. 增大 D. 不一定 7、已知物料的临界含水量为0.18(干基，下同)，现将该项物料从初始含水量0.45干燥至0.12，则干燥终了时物料表面温度θ为( A ) A. θ＞w t B. θ= w t C. θ= t d D. θ=t 8、利用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采取的最有效措施是( B )。 A. 提高干燥介质的温度 B. 增大干燥面积,减薄物料厚度 C. 降低干燥介质相对湿度 D. 提高空气的流速 9、同一种物料在一定干燥速率下，物料愈厚，则其临界含水量( C )。 A. 低 B. 不变 C. 高 D. 不定 10、在恒定条件下干燥某种湿物料，则 (1)临界含水量是结合水与非结合水的分界点。 (2)平衡水分是区分可除去水分与不可除去水分的分界点。 正确的结论是：（ D ）。 A. 两种提法是都对 B. 两种提法都不对 C.（1）对，（2）不对 D.（2）对，（1）不对 11、物料的平衡水分随其本身温度升高的变化趋势为（ B ）。 A. 增大 B. 减少 C. 不变 D. 不确定 12、在下列条件下可以接近恒定干燥条件（C ）。 （1）大量的空气干燥少量的湿物料。 （2）工业上连续操作的干燥过程。 正确的判断是： A. 都正确 B.都不正确 C.（1）对，（2）不对 D.（2）对，（1）不对 13、在一定温度下，物料的结合水的多少，取决于（ B ）。 A. 空气的状态 B. 物料的性质 C. 由空气状态和物料特性共同决定 D. 影响因素复杂，难以判定 14、在（D）两种干燥器中，固体颗粒和干燥介质呈悬浮状态接触。 A. 厢式与气流 B. 厢式与流化床 C. 洞道式与气流 D. 气流与流化床 15、欲从液体料浆直接获得固体产品，则最适宜的干燥器是（ C ）。 A. 气流干燥器 B. 流化床干燥器 C. 喷雾干燥器 D. 厢式干燥器 三、计算题 试题1：常压下用温度为15 ℃，湿度为0.0073 kg水/kg绝干气的空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90 ℃后送入干燥器，空气出干燥器温度为50 ℃，湿度为0.023 kg水/kg绝干气。进干燥器物料含水量为0.15 kg水/kg绝干料，出干燥器物料含水量为0.01 kg 水/kg绝干料，干燥器生产能力为237 kg/h（按干燥产品计）。试求： （1）绝干空气的消耗量(kg绝干气/h)； （2）进预热器前风机的流量(m3/s)； （3）预热器加入热量Q p (kW) (预热器热损失可忽略)。 附：常压下湿空气比容（m3湿空气/kg绝干气）计算公式： 273 (0.773 1.244) 273 H t H υ + =+? 干燥计算题：教材P263习题10、习题18 教材P263习题12 一、名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受 内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR 在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该 尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值，称为横向变形系数或泊松 比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。 εεν'= 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS 的形态存在于钢中，FeS 和Fe 形成低熔点（9850C ）化合物，而钢材的热 加工温度一般在11500C-12000C 以上，当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，称为“热脆”。 二．作图题（共10分） 根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分） 三、问答题（共26分） 1. Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 （钢种），其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ，235为 屈服强度值 ，A 表示 质量等级 ，F 表示 沸腾钢 ；0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 （钢种），18 表示 含铬18% ， 9 表示 含镍9% ；ZL7代表 铸铝 （钢种）； H80 代表 黄铜 （钢种），80 表示平均含铜80% 。（5分） 2．埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分） 埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 3．什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外 压容器的类型？（8分） 容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒；n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分） （1） 直径为2000mm ，设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为0.6Mpa 的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为1.0Mpa 的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） 为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 四、计算题（共54分） 1、 一个低合金钢内压反应釜，内径mm D i 1000=，工作压力MPa 0.2（装有安全阀），工 作温度C 0 300，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（[]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ，()s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+=）（10分） l 解：设壁厚mm 11，mm C 8.01=，mm C 12= []mm C p pD t i d 97.98.105 .129.01442100005.122=+?-????=+-=?σδ 圆整为规格钢板，取mm n 10=δ厚。 1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分） 模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C, 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.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与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m 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。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二 一、名词解释(10分) 1、无力矩理论:在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用,该情况下的应力状态与承受内压 的薄膜相似,又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力:以16MnR 在200℃时的力学性能为基础,其最大操作压力即为具有该尺 寸法兰的公称压力。 3、泊松比:弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值,称为横向变形系数或泊松比。 就是一无量纲的量,其数值随材料而异,也就是通过试验测定的。 ε εν' = 4、同素异构转变:在固态下晶体构造随温度发生变化的现象,称同素异构转变。 5、热脆:硫以FeS 的形态存在于钢中,FeS 与Fe 形成低熔点(9850 C)化合物,而钢材的热加工 温度一般在11500C-12000 C 以上,当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂,称为“热脆”。作图题(共10分) 根据受力图画出剪力图与弯矩图(10分) 三、问答题(共26分) 1、 Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 (钢种),其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ,235为 屈服强度值 ,A 表示 质量等级 ,F 表示 沸腾钢 ;0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 (钢种),18 表示 含铬18% , 9 表示 含镍9% ;ZL7代表 铸铝 (钢种); H80 代表 黄铜 (钢种),80 表示平均含铜80% 。(5分) 2.埋弧自动焊的优缺点就是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点就是什么？(5分) 埋弧自动焊的优点:1)生产效率高;2)焊缝质量高;3)劳动条件好 缺点:不及手工电弧焊灵活,工件边缘准备与装配质量要求高、费工时,必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊,用氩气为保护介质,就是惰性气体,既不与金属起化学反应也不溶于液态金属,可避免焊接缺陷,获得高质量的焊缝。 3.什么就是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断 外压容器的类型？(8分) 容器强度足够,却突然失去原有的形状,筒壁被压瘪或发生褶皱,筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形,这种现象称为弹性失稳。其实质就是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形,产生的波形数n=2时,为长圆筒;n>2时,为短圆筒;如只发生强度破坏,无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？(8分) （1） 直径为2000mm,设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为0、6Mpa 的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为1、0Mpa 的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） 为三类容器;(2)为二类容器;(3)为二类容器;(4)为三类容器。 四、计算题(共54分) 1、 一个低合金钢内压反应釜,内径mm D i 1000=,工作压力MPa 0.2(装有安全阀),工作 温度C 0 300,釜体采用单面手工电弧焊(有垫板),全部无损探伤,内部介质有轻微腐蚀性,试设计反应釜筒体壁厚,并校核水压试验强度。([]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ,() s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+= )(10分) 表 钢板负偏差C l (mm) 解:设壁厚mm 11,mm C 8.01=,mm C 12= []mm C p pD t i d 97.98.105 .129.014421000 05.122=+?-????= +-= ?σδ 圆整为规格钢板,取mm n 10=δ厚。 水压试验校核:() ()MPa D p e e i T T 5.1902 .822.81000144170 05.1225.12=?+? ??= += δδσ 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 2003.6《化工机械基础》试题答案（48学时） —、名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受 内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR在200°C时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有 该尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横I何应变与轴向应变之比的绝对值，称为横l，J变形系数或泊松 比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。1/ = 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS的形态存在于钢中,FeS和Fe形成低熔点（985%）化合物，而钢材的热 加工温度一般在1150°C-1200°C以上，当钢材热加工时由于FeS化合物的过早焰化而导致工件开裂，称为“热脆”。 %1.作图题（共10分） 根据受力图画出勇力图和弯矩图（10分） qa2q 三、问答题（共26分） 1.Q235.A,F代表普通碳素钢（钢种）,其中0为屈服强度的头一个拼音字母，235 为 屈服强度值，A表示质量等级，F表示沸腾钢；0Crl8Ni9代表为竦不锈钢（钢种,18表示含铭18% , 9表示含锲9% ；ZL7代表铸铝（钢种）；H80代表茧铜（钢种），80表示平均含铜80%。（5分） 2.埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分） 埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用叙弧焊，用氧气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 3.什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外 压容器的类型？（8分） 容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一?瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒; n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分） （1）直径为2000mm,设计压力为lOMpa的废热锅炉 （2）设计压力为0. 6Mpa的氟化氢气体储罐 （3）设计压力为1. OMpa的据玻璃压力容器 （4）p为4Mpa的剧毒介质容器 （1）为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 四、计算题（共54分） 1、一个低合金钢内压反应釜,内径D t = 1000/n/??, I .作压力2.0MPa（装有安全阀），T. 作 温度300°C ,釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（[b]'=144MPo [b] =1 lOMPa = 345"。，％, =相'」卷 < 0.9冲）（10 分） 表钢板负偏差Ci （mm） 解：设壁厚 1 \mm , C l = ().8mm , C9 = \mm =「. +C= 2U05XI。。。+18 = 9.97〃而 5l 2[o-]z(p-p2x144x0.9-2x1.05 化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?m -2?K -1，要提高总传热系数K ，最简单有效的途径是 （ ） A ．设法增大α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ） 1.某精馏塔的设计任务为：原料为F, X f ，要求塔顶为X D，塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V 不变，精馏段下降 液体量L不变。（增加，不变，减少） 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96（摩尔分率）.精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时，F，X f ，q，V保持不变，增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_，X w减小，D减小，L/V 增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、—同种_的流体中，处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa?s， 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ，流动类型为_______ 湍流________ 。 8.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_4_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。 9.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法，将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群，再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系，即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度，总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数. 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 化工设备机械基础复习题 选择题 1材料的刚度条件是指构件抵抗（ B ）的能力。 A .破坏 B .变形 C .稳定性 D .韧性 2、 一梁截面上剪力左上右下，弯矩左顺右逆，描述正确的是（ A ）。 A. 剪力弯矩均为正 B ?剪力弯矩均为负 C.剪力为正弯矩为负 D .剪力为负弯矩为正 3、 压容器封头直边的作用是（ B ）。 A. 制造加工容易 B .防止热应力与边缘应力叠加 4、构件的强度、刚度和稳定性（ 7、平面一般力系的平衡条件为（ 8、受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是（ 9、单元体上的主平面是指 A.剪应力为零的平面 .既有正应力又有剪应力的平面 C.正应力为零的平面 .既没有正应力又没有剪应力的平面 C.局部加强 .节约材料 A ?只与材料的力学性质有关; B .只与构件的形状尺寸有关; C .与A 和B 都有关; D.与A 和B 都无关。 5、为保证整个机器设备在外力作用下安全可靠地工作, 它们的每个构件必须满足三个基本 条件，即要有足够的（ A .强度、刚度、塑性 B. 塑性、 韧性、 稳定性 C.强度、刚度、稳定性 D. 塑性、 韧性、 强度 6、下述类型设备中，承压性能最好的是（ A )。 A.球形容器 B .圆筒形容器 .方形容器 .椭圆形容器 A F x 0, F y 0 0, F y 0, M o (F i ) 0 C. F x F x 0, M o (FJ 0 A. 长圆筒、刚性圆筒 .短圆筒、刚性圆筒 C .长圆筒、短圆筒 .长圆筒、短圆筒、刚性圆筒 10、优质非合金钢20g表示（D ） A.含碳量为千分之20的容器用钢 B.含碳量为万分之20的容器用钢 C.含碳量为千分之20的锅炉用钢 D.含碳量为万分之20的锅炉用钢 11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，正确的是（ D ） A.应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效； B.应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效； C.应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效； D.应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效 12、在承受压的圆柱形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴（ B ） A.与筒体轴线平行 B ?与筒体轴线垂直 C.与筒体轴线成45度角 D ?任何方向均可 13、下述材料中哪一个与其它材料不同类（C/D ）。 A.低碳钢 B ?优质钢C ?铜D ?铸铁 14、当采用无缝钢管作为筒体时，其公称直径为（ A ） A.管子的外径 B .管子的径 C.管子的平均直径 D .管子的公称直径 15、用三种不同材料制成尺寸相同的试件，在相同的试验条件下进行拉伸试验，得到的应力 —应变曲线如图示。比较三条曲线，可知拉伸强度最高、弹性模量最大、塑性最好的材 A.a、b、c B.b、c、a C.b、a、c D.c、b、a 16、化工容器就其整体而言，通常属于轴对称问题，是因为（ 化工原理复习题 一 判断题 流体流动与输送 1. 当流体在管内流动达完全湍流时，摩擦系数λ与雷诺数Re 的大小无关。（ ） 2. 文丘里流量计和转子流量计均属变压差流量计。（ ） 3. 离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（ ） 4. 流体做层流流动时，摩擦系数λ只是Re 的函数，而与管壁的粗糙度无关。（ ） 5. 流体在圆管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度为零。（ ） 6. 离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（ ） 7. 理想流体流动时，无流动阻力产生。（ ） 8. 设备内的真空度愈高，表明绝对压强愈大。（ ） 9. 离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。（ ） 转子流量计可以读出任何流体的流量。 离心泵铬牌上的性能参数是指泵效率最高点下的性能参数。 离心泵流量为零时轴功率最小。 （） 孔板流量计测流量时，流量大小不仅与压差计读数R 有关，而且与孔板孔径有关。 （） 转子流量计在测流量时，转子稳定后，其上下两截面的压差随流量增大而增大。 （） 离心泵使液体的实际升扬高度总是小于泵所提供的扬程。 （ ） 传热 1. 冬天，室外温度为2℃，刮着风，潮湿的衣服晒在外面不可能会结冰。（ ） 2. 在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作所需的传热面积小。（ ） 3. 导热系数和给热系数都是物性常数之一。（ ） 4. 换热器的平均传热温度差，是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差值。( ) 5. 在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作所需传热面积小。（ ） 给热系数也是物质的一种物理性质 冬天坐在铁板上比坐在木板上要冷些，是因为木板的温度比铁板高。 （） 使用列管式换热器时，压力高的物料走管内，这样外壳可以不承受高压。 （） 对流传热过程热阻主要集中在流体的滞流内层上。 （） 在套管式换热器中，以水蒸汽加热空气，壁温一定很接近水蒸汽的温度。（） 逆流传热时的平均温度差一定大于并流时的平均温度差（） 蒸馏 1. 当精馏塔各板的板效率相等时，其全塔效率与板效率相等。（ ） 2. 若精馏段操作线方程 3.080.0+=x y ，则这个方程是错误的。（ ） 3. 根据恒摩尔流假设，精馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。（ ） 书上习题1 — 40 40.用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为。水槽水面至 塔内水出口处垂直高度差 22m 已知水流量为42.5m 3/h ，泵对水作的有效功为 kg ，管路总长110m （包括局部阻力当量管长），管子内径 100mm 试计算摩擦 系数入值。 解：如图，作1— 1、2— 2截面，取1 — 1为零截面。 在1--1与2--2（管 外侧）间列柏努利方程： 2 2 gZ 1+U 1 /2+p 1/ +W = gz 2+ u 2 /2+p 2/ + 叫 Z 1= 0 , Z 2= 22 m , U 1 0 , 0 , p 1(表)=0 p 2= = 104 = 104 Pa 管内流速 u= V =( — 3600) = 1.50 m/s A 4 W e = gz 2+ p 2/ + h f 即=22+ 104/103+ h f 答:摩擦系数入值为。 j01b10048（题目）（ 题分：10） 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为x 104Pa ，水槽液面恒定，其上 方通大气，水槽液面与输送管出口端的垂直距离为 20m ，在某送液量下，泵对水作的功为kg ， 管内摩擦系数为，吸入和压出管路总长为 110m （包括管件及入口的当量长度，但不包括出 口的当量长度）。输送管尺寸为0 108x 4mm 水的密度为1000kg/m 3。求输水量为多少 ni/h 。 2 △ h f = J/kg . l le h f = d u 2/2 = 110 01 2 2 h f L L e u2 d 2 ? W=gz 2+ h f = 25 9.81 0.03 He W e 319.41 32.56m g 9.81 Ne HeV g 32.56 丄5- 3600 贝 S Na=Ne/ == 3 10 W= kW 2 120 120 °25 皿 319.41J/kg 0.075 j01b10048（答案） 解：如图，作1— 1、2-2截面，取1 — 1为零截面。 在1--1与2—2（管内侧）间列 柏努利方程： gZ 1+U 1 /2+p 1/ +W = gz 2+ u 2 /2+p 2/ + h f Z 1= 0，Z 2= 20 m ， U 1 0， p 1（表）=0, W e = J/kg W=gz 2+ p 2（表）/ + U 2 /2 + h f ， h f L L e u f d 2 即= 20+ 104 /1000+（1 + 110/ u 22/2 ? U 2=1.50 m/s ? V u 2 d 2 4 d 108 2 4 100mm 0.1m ? V= （/4） 2= 10-2 m 3/s=42.5 m 3/h 答：输水量为h j01a10054（题目）（ 题分：10） 密度为1200 kg/ m 3的盐水，以25 m 3/h 的流量流过内径为 75mm 的无缝钢管，用泵由低位 槽输至高位槽。两槽皆敞口，两液面高度差为 25叶钢管总长120m,局部阻力为钢管直管 阻力的25%。设摩擦系数 =，泵的效率耳=，求泵的轴功率。 解：如图，作1— 1、2— 2截面，取1 — 1为零截面。 在1--1与2—2（管外侧）间 列柏努利方程： 2 2 gz 1+U 1 /2+p 1/ +W = gz 2+ u 2 /2+p 2/ + h f Z 1= 0，Z 2= 25 m ，U 1 0，匕=0 （管外侧），p? 表）=p 2（表）=0, 1.572m/s ， -3600 0.0752 4 W=g Z 2+ 管内流速u h f ， V d 2 4 1200 9.81 2661.6W 答：泵的轴功率为 kW 。化工机械基础试题及解答
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