化学工程基础试卷答案

一、判断题、量纲分析法的优点是：虽未减少实验的工作量，但可以建立数学模型，对实验结果进行量化计算。

答案：错、当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。

答案：错、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。

答案：错、液体在管内做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径更为显著。

答案：对、沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为两者都伴有流体的流动。

答案：对、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量 即液气比 ，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。

答案：对、选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。

答案：错、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。

吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。

答案：错、设计时，若 上升，并不意味 下降，操作中也可能有类似情况。

答案：对、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与操作条件 压强、温度 、相平衡关系、塔板结构等无关。

答案：错二、填空题、处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 、 、 。

流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 流量计测量。

答案：静止的 连通着的 同一种连续的液体 皮托、如下图所示，密封容器中盛有3800/kg m ρ=的油品， 形管中指示液为水 1000kg ρ= 3/m 1a 、2a 、3a 恰好在同一水平面上，1b 、2b 、3b 及4b 也在同一高度上，1100,h mm =2200h mm = 则各点的1a p = 2a p = 2=b p 3=b p3h = 。

（表压值，均以2mmH O 为单位）答案： ； ； ； ；、离心泵特性曲线通常包括 曲线、 曲线和 曲线，这些曲线表示在一定的 下，输送某种特定液体时泵的性能，泵制造厂所提供的特性曲线是用 作为工作介质测定的。

答案：扬程：效率；轴功率；转速；20C 清水、吸收过程物料衡算时的基本假定是 ， 。

当进塔混合气中的溶质含量较低 例如小于 时，通常称为低浓度气体吸收；其特点为： ， 。

答案：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发； 、 为常数；吸收过程是等温的、某精馏塔的设计任务为：原料 ，F x ，要求塔顶为D x ，塔底为W x 。

设计时若选定的 不变，加料热状态由原来的饱和蒸气加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数T N ，提馏段上升蒸气量V ，提馏段下降液体量L ，精馏段上升蒸气量 ，精馏段下降液体量 。

增加，不变，减少答案：减少；增加；增加；不变；不变、在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 、 和 三个阶段。

实际操作应控制在 ，在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 。

答案：自然对流；核状沸腾；膜状沸腾；核状沸腾；增加、在吸收塔某处，气相主体浓度 ，液相主体浓度 ，气相 ，气相传质总 ，则该处气液界面传质分系数应为 。

平衡关系 。

上气相浓度答案：、比较温度、压力对亨利系数、溶解度常数及相平衡常数的影响：当温度升高时，亨利系数 ，相平衡常数 ，系数 。

对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数 ，相平衡常数 ，系数 。

答案：增大；增大；增大；不变；减少；不变、完成一分离任务需要的填料层高度为 ，所用填料的等板高度 为 ，若改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数 包括塔釜 为 。

答案：、当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转点称为 ，上转点称为 。

答案：载点；泛点、塔板上液体流量愈大，则板上的液面落差愈 ，堰上的液层高度愈 ，液体在降液管中的停留时间愈 。

答案：大；高；短、进出口温度分别为 ℃和 ℃的热流体对进口温度为 ℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过 ℃，则必须采用 操作。

答案：并流、列管换热器中，用饱和水蒸气加热空气。

空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近 的温度。

答案：水蒸气H将 、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OG。

答案：不变、对于气体，温度升高，黏度 。

答案：增大、当地大气压为 测得一容器内的绝对压强为 ，则真空度为 。

测得另一容器内的表压强为 ，则其绝对压强为 。

答案：三、选择题、强制对流 无相变 流体的对流传热系数关联式来自 。

、理论方法 、量纲分析法、数学模型法 、量纲分析和实验相结合的方法答案：、离心泵的调节阀开大时，、吸入管路阻力损失不变 、泵出口的压力减小、泵入口的真空度减小 、泵工作点的扬程升高答案：、填料塔的吸收面积等于 。

、塔内填料总表面积 、塔的截面积、塔内润湿的填料表面积 、塔的侧面积答案：、操作中的精馏塔，保持 ， ，D x ，W x ，V 不变，减小F x ，则、 增大， 减小 、 不变， 增加、 减小， 增加 、 减小， 不变答案：、某二元混合物， ，全回流条件下 ，则 。

、 、 、 、答案：、将流率为 ，组成为 的二元理想溶液精馏分离。

要求塔顶产品组成达到 ，塔底产品组成不超过 ，泡点进料，回流比为 。

要使塔顶采出量达到 ， 。

、增加塔板数 、加大回流比 、改变进料热状态 、增加进料量答案：、定性温度是指、流体进出口温度平均值 、膜温、壁温 、传热计算准数式中的物理性质取值温度答案：、在气体处理量一定时，减小吸收剂用量，则吸收推动力 。

、增大 、不变 、减小 、不确定答案：、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下列两种说法： 加热器应置于该空间的上部； 冷凝器应置于该空间的下部。

正确的结论应该是 。

、这两种说法都对 、这两种说法都不对、第一种说法对，第二种说法错 、第一种说法错，第二种说法对答案：、精馏过程的操作线为直线，主要基于 。

、塔顶泡点回流 、恒摩尔流假定 、理想物系 、理论板假定答案：四、计算、用离心泵 C ︒的水从贮槽送到水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。

各部分相对位置如本题附图所示。

管路的直径均为76 2.5mm mm φ⨯，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为324.6610Pa ⨯；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按2,12f h u =∑与2,210f h u =∑计算，由于管径不变，故式中 为吸入或排出管的流速 。

排水管与喷头连接处的压强为 ⨯ （表压）。

试求泵的有效功率。

解：选取贮槽水面为基准水平面，亦截面11'-，泵入口处为截面22'-，排水管内侧为截面33'-，如图所示。

首先在截面11'-和22'-应用柏努利方程22112211,122e f p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ 由题意32121212,10,0, 1.5,0(),24.6610(),0,,2e f W Z Z m p p Pa u u u h u =====-⨯===∑表压表压代入方程得 32324.66100 1.59.8 2.510u ⨯=⨯-+ 解得 。

然后在截面22'-和截面33'-应用柏努利方程22223323,222e f p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ 其中332232323,21.5,14,24.6610(),98.0710(), 2.0/,10f Z m Z m p Pa p Pa u u u m s h u ===-⨯=⨯====∑表压表压代入得323(98.0724.66)10(14 1.5)9.8102285.23/10e W J kg +⨯=-⨯++⨯= 流体得质量流量223(0.07620.0025) 2.0107.91/44s w d u kg s ππρ==-⨯⨯⨯=有效功率 7.91285.23 2.26e s e N w W kW ==⨯=、在逆流换热器中，用初温为 ℃的水将 的液体（比热容为 ·℃）、密度为 ），由 ℃冷却到 ℃。

换热器的列管直径为φ ⨯ 水走管方。

水侧和液体侧的对流传热系数分别为 ／（ ·℃）和 ／ ·℃），污垢热阻可忽略。

若水的出口温度不能高于 ℃，试求换热器的传热面积。

解：先求总传热系数，因为忽略污垢热阻，则11o o o i i m o d bd K d d αλα=++ 其中2225,20,850/(),170/(),22.5o i i o m d mm d mm W m C W m C d mmαα===︒=︒=，45/()W m C λ=︒将上数据代人公式 3125 2.510251*********.51700o K -⨯⨯=++⨯⨯ 得o K ． ／（ ·℃）。

再以临界条件算得m t ∆水 ℃→ ℃液体 ℃← ℃所以12805030,302010t C t C ∆=-=︒∆=-=︒ 1212301018.230ln ln 10m t t t C t t ∆-∆-∆===︒∆∆ 又因为 ∆ ）代入数据得3471.618.2 1.2510 1.9(5020)o S ⨯⨯=⨯⨯⨯-解得 。

、有一吸收塔，塔内装有 ⨯ ⨯ 的拉西环，其比表面积 23/m m 假设全部润湿 ，在 ℃、 下操作。

空气 丙酮混合气中含有 体积分数 的丙酮，混合气量为 3/m h 标准状态 。

塔顶喷淋的清水量为 ，丙酮回收率η 。

平衡关系为 、 为摩尔分数 。

已知塔径 ，总传质系数20.4/()y K kmol m h =⋅。

试求： 传质单元数OG N ； 填料层高度解：先将流量化为摩尔流量 140062.5(/)22.4G kmol h '== 3000166.67(/)18L kmol h '==10.06,98%y η== 21(1)(10.98)0.060.0012y y η∴=-=-⨯=20x =11262.5()(0.060.0012)0.022166.67G x y y L '=-=-=' 112211*********.680.0220.037()()(0.060.037)(0.00120)0.00740.060.037ln ln 0.001200.060.00127.9650.0074e e e e m e eOG m y mx y mx y y y y y y y y y y y N y ==⨯===------∆===------===∆ 本题前面已求出的G '，是流量而不是流率，因此需求塔的横截面积 。

2223.140.6750.36()44A D m π==⨯= 62.5 2.13()0.42040.36OG y G H m K aA '===⨯⨯ 2.317.9716.96()OG OG H H N m =⋅=⨯=、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。