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化工原理复习题及答案

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α=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_______.3. 某精馏塔操作时,F,x f,q,V保持不变,增加回流比R,则此时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φ105mm×2.5mm的直管内流动,已知水的黏度为1.005mPa·s,密度为1000kg·m3流速为1m/s,则R e=_______________,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________分析法,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________之间的关系,即得到各种条件下的_____关联______式。

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_____流体的温度,总传热系数K接近___空气侧___流体的对流给热系数.13. 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14. 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:______平衡线___、__操作线___、_传质系数__。

15. 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__;首先除去的水分为_非结合水_;不能用干燥方法除的水分为_______平衡水_______。

19. 精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分液化的原理进行完成的。

20. 最小回流比是指 塔板无穷时的回流比极限值 。

21. 由实验确定直管摩擦系数λ与Re 的关系。

层流区摩擦系数λ与管壁_____粗糙度无关,λ和Re 关系为__λ/_Re _。

湍流区,摩擦系数λ与___粗糙度_及λ/Re 都有关。

而完全湍流区,摩擦系数λ与_ Re _无关,仅与_粗糙度_有关。

22. 某液体在内径为d 1的管路中稳定流动,其平均流速为u 1,当它以相同的体积流量通过内径为d 2(d 2=d 1/2)的管路时,则其平均流速为原来的____4____倍。

23. 流量增大时,流体流经转子流量计的阻力损失____不变________。

24. 层流与湍流的本质区别是:_层流无径向流动,_湍流有径向流动_。

25. 间壁式换热器的传热过程是_对流_、_导热_、_对流_。

26. 对流体传热中普郎特准数式为 Pr=Cp*u/λ_, 它反映了_流体物性对对流传热的影响__27. 在多层平壁稳定热传导中,通过各层的传热速率_____相同__。

28. 压力____下降_____温度___增高_______将有利于解吸的进行。

吸收因数A表示_____操作线斜率L/G _____与____平衡线斜率m ______之比。

当A ≥1时,增加塔高,吸收率_____增大______29. 吸收操作中,温度不变,压力增大,可使相平衡常数_减小_,传质推动力_增大_。

30.作为干燥介质的湿空气,其预热的目的_降低相对湿度_、_提高温度33. 饱和液体进料时,q= 1 ;L ′= L+F ;V ′= V 。

34. 在连续精馏塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为x n-1=0.7,x n =0.5 (均为易挥发组份摩尔分率)。

已知操作条件下相对挥发度=3,则y n = ,x*n = , 以液相组成表示的第n板的单板效率E m = 。

35. 某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作,已知x n =0.3,则y n-1= (由塔顶往下数)36.图示吸液装置中,吸入管尺寸为mm 5.3mm 89⨯φ,管的下端位于水面下m 2,并装有底阀及拦污网,该处的局部压头损失为gu 282。

若截面2-2'处的真空度为kPa 2.32,由1-1'截面至2-2'截面的压头损失为gu 2212。

求:(1)吸入管中水的流量,13h m -⋅;(2)吸入口1-1'处的表压。

37. 在一套管式换热器中,内管为mm 10mm 180⨯φ的钢管,内管中热水被冷却,热水流量为1h 1800kg -⋅,进口温度为C 800,出口为C 500。

环隙中冷却水进口温度为C 200,出口温度为C 450,11C kg kJ 186.4--︒⋅⋅=p c ,总传热系数12K m 1800W K --⋅⋅=。

试求:(1)冷却水用量;(2)并流流动时的平均温度差及所需的管子长度;(3)逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。

38. 用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯,要求回收%91。

入塔的混合气中,含苯%2(摩尔分数)。

入塔的煤油中,含苯%018.0。

溶剂用量为最小用量的1.6倍,操作温度为C 520 ,压力为kPa 101。

平衡关系为X Y 4.0=*,总传质系数13s m km ol 018.0--⋅⋅=⋅a K Y 。

入塔气体的摩尔流量为12s m kmol 018.0--⋅⋅。

求填料层高度。

39. 用泵将水以568m 3/h 的流量由水池送入水塔。

已知水塔液面比水池液面高出13m,水塔和水池均通大气,输水管路均为φ114×4mm 无缝钢管,管长200m (包括所有局部阻力损失的当量长度)。

摩擦阻力系数可取为0.02,此时泵的效率为72%。

试求:(1)管内流速;(2)管路系统的总阻力损失;(3)泵的扬程;(4)泵的有效功率。

40. 有一套管式换热器,内管为mm 2mm 54⨯φ,外管为mm 4mm 116⨯φ的钢管。

内管中苯被加热,苯进口温度为C 500,出口为C 800。

流量为1h 3500kg -⋅。

套管中为kPa 1.196=p 的饱和水蒸气冷凝,冷凝的对流传热系数为12K m 10000W --⋅⋅。

已知管内壁的垢阻为12W K 0.0004m -⋅⋅,管壁及管外侧热阻均可不计。

苯的密度为3m 880kg -⋅。

试求:(1)加热水蒸气用量;(2)管壁对苯的对流传热系数;(3)完成上述处理所需套管的有效长度。

(11C kg kJ 86.1--︒⋅⋅=p c ,11K m W 145.0--⋅⋅=λ,s Pa 1039.03⋅⨯=-μ,3m kg 880-⋅=ρ,kPa 1.196=p 下:饱和水蒸气的饱和温度C 6.119︒=s t ,汽化热1kg kJ 2205-⋅=r )41. 以纯溶剂吸收某混合气体中的溶质A ,入塔气体量为0.031kmol/s ,溶质的浓度为0.0417(摩尔比,下同),要求吸收率为96%。

已知塔径为1.2m ,相平衡关系为Y =1.5X ,K Y a =0.077kmol/(m 3⋅s ),且实际液气比为最小液气比的1.5倍。

试求填料层高度。

42. 20℃的水密度为1000kg/m 3,粘度为10-3Pa.s ,以20m 3/h 的流量在φ51×3mm 的水平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1.5 kgf/cm 2(表压),若管路的局部阻力可略去不计,问距该处120m 同一水平线下游处流体静压强为多少Pa? (Re=3×103--1×105时, λ=0.3164/Re 0.25)43. 某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内,已知管子规格为Φ60×3.5mm 钢管,管内流速为 2.5m/s ,吸入管路的能量损失为23.6J/kg 压出管路的压头损失为4mH 2O (均包括全部的局部阻力损失在内),其余参数见附图示。

试求该泵提供的有效功率。

44. 接触法硫酸生产中用氧化后的高温SO 3混合气予热原料气(SO 2及空气混合物),已知:列管换热器的传热面积为100 m 2,原料气入口温度t 1=300℃, 出口温度t2=430 ℃.SO3混合气入口温度T1=560 ℃, 两种流体的流量均为13000kg/h,热损失为原料气所得热量的6%,设两种气体的比热均可取为1.05kJ.K-1.kg-1,且两流体可近似作为逆流处理,求:1.SO3混合气的出口温度T2; 2.传热系数K w/(m2.k)。

45. 在某一直径为0.6m的填料塔中,在20℃、760mmHg下,用清水对空气—氨混合气进行逆流吸收操作,每小时向塔送入含NH31.5mol%的混合气480m3(操作态) ,要求NH3的回收率为90%。

已知20℃的平衡关系为y=0.75x(x、y均为摩尔分率),出塔溶液中NH3的浓度为平衡浓度的85%。

试求:(1)出塔溶液中氨的浓度(用摩尔分率表示);(2)水用量(kg/h); (3)已知气相体积总传质系数KYa为0.09kmol/(m3·s),计算所需填料层高度(m)。

46. 某厂准备选用规格为φ25×2.5mm,长3m的管子组成的列管式换热器来将25℃的液体加热到40℃。

已知液体的流量为36m/h,相对密度为1.1,平均比热为2.9kJ/(kg·K),加热剂用410K的饱和水蒸汽(走管外)其冷凝潜热为2155kJ/kg,冷凝水在饱和温度下排出,此换热器的散热损失为21000w,传热系数K=660 w/(m2·K),试求:(1)加热剂的消耗量为多少kg/.h?(2)此换热器应用多少条管子组成?47. 某厂用泵将地面上储池中密度为1100kg/m3的碱液送至吸收塔顶经喷咀喷出,输液管与喷咀连接处的压强为0.22at(表压)。

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