徐州工程学院试卷— 学年第 学期 课程名称 化工原理 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是 DA 近壁面处速度梯度越小B 流体湍动程度越低C 流动阻力越小D 流动阻力越大2. 判断流体流动类型的准数为___ A ____。
A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数3. 在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 形压差计，当流体流过该管段时，压差计读数R 值反映的是 AA A 、B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力C A 、B 两截面间动压头变化D 突然扩大或缩小的局部阻力4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是 A 。
A. 最大流量下对应值B. 操作点对应值C. 计算值D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是 DA Z 2-Z 1=0B Σh f = 0 C2221022u u -= D p 2-p 1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置上宜 A A. 先除尘后升温B. 先升温后除尘C. 谁先谁后无所谓7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t 1=100℃, △t 2=25℃，则第一、二层的热阻R 1、R 2的关系为_____D______。
A. 无法确定B. R 1 = 0.25R 2C. R 1 = R 2D. R 1 = 4R 28. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效 BA 提高蒸汽流速B 提高空气流速C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。
9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分 30 15 15 40 100 得分11.两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系 BA. 容易B. 困难C. 完全D. 不完全12.用某精馏塔分离两组分溶液，规定产品组成的x D、x W，当进料组成为x F1时，相应回流比为R1，进料组成为x F2时，相应回流比为R2，若x F1 < x F2，进料热状况不变，则 CA. R1 < R2B. R1 = R2C. R1 > R2D. 无法判断13.空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为Φ1，则 BA. H1＞HdB. φd＞φ1C. H1＜HdD. φd＜φ114.利用空气作干燥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，则可采用的最有效的措施是 BA. 提高干燥介质温度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15.关于传热系数K下述说法中错误的是 CA. 传热过程中总传热系数K实际是个平均值；B. 总传热系数K随着所取的传热面不同而异；C. 总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D. 要提高K值，应从降低最大热阻着手；二、填空题（15空，每空1分，共计15分）1.《化工原理》是一门专业基础课，其主要研究化工生产中物理加工过程，按其操作原理可归纳成若干单元操作。
这些单元操作按其理论基础可分为：流体流动过程、热量传递过程、质量传递过程。
2.当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=_64/Re_____，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与____Re________、__相对粗糙度______有关。
3.离心泵允许汽蚀余量Δh定义式为Δh = Δh r + 安全余量（0.5m）。
4.降尘室中固体颗粒可被分离的条件是气体在降尘室内停留时间大于或等于沉降时间。
5.在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则1.传热管的管壁温度接近饱和蒸汽温度；2.传热总传热系数K将接近空气对流传热系数。
6.多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差最小。
7.吸收操作过程中，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将减小，吸收推动力减小。
8.最小回流比的定义是特定分离任务下理论板数无限多时的回流比。
9.测定空气中水汽分压的方法是测量露点。
三、简答题（共3题，每题5分，共计15分）1、某球形颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，试问在50℃水中的沉降速度和在20℃水中的沉降速度有何不同，为什么？答：根据颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，则沉降公式为2()18p std guρρμ-=，因为随着温度升高，水的粘度将减小，故在50℃水中的沉降速度将大于在20℃水中的沉降速度。
2、亨利定律中E 、H 、m 三者与温度、压力有什么关系？答：当总压不高时，在一定温度下稀溶液上方气相中的溶质的平衡分压p *A 与液相中溶质的摩尔分数成正比：p *A ＝k X,A χA ＝k C,A C A ，这一关系称为亨利定律。
亨利定律适用于难溶、较难溶的气体(如O 2，CO 2其液相浓度低)；对于易溶，较易溶的气体，只能用于液相浓度甚低的情况。
p *A ＝k X,A χA ＝EχA ，p *A 为溶质A 在气相中的平衡分压，χA 为液相中溶质A 的摩尔分数，E 为比例系数，称为亨利系数。
p *A ＝k C,A C A ＝H C A ，C A 为液相中溶质A 的体积摩尔浓度，H 为溶解系数。
y ＝P p A *＝P E B χ＝mχA ，y 为溶质A 在气相中的摩尔分数，m 为相平衡常数。
一般加压和降温可以提高气体的溶解度H ，相平衡常数m 减小，故加压和降温对吸收操作有利，反之，升温和减压则有利于脱吸过程，此时亨利系数E 增大。
3、换热器中用饱和蒸汽在换热器外管冷凝放热，加热管内流动的空气。
总传热系数接近哪种流体的对流传热系数，壁温接近哪种流体的对流传热系数？忽略污垢和管壁热阻，要..2想增大总传热系数，应增大哪个流体的对流传热系数？答：对于稳定传热过程：Q ＝α1A 1(T －T w )＝λA m (T w －t w )/b ＝α2A 2(t w －t)＝KAΔt m换热器中用饱和蒸汽在换热器外管冷凝放热，加热管内流动的空气，由于饱和蒸汽一侧的对流传热系数比空气一侧的大得多，故内壁温度接近于饱和蒸汽的温度。
同时，由于管壁的热阻也很小，故管外壁温度比较接近于内壁温度。
由222211111m A A b K A A αλα=++可知，忽略污垢和管壁热阻，要想增大总传热系数，应增大对流传热系数小的那个。
四、计算题（共3题，共计40分）1、（10分）某干燥器的湿物料处理量为1000kg/h ，其湿基含水量为10％，干燥到2％（均为质量分数）。
干燥介质为空气，初温20℃，相对湿度40％，经预热器加热到120℃进入干燥器，出干燥器时降温至30℃，相对湿度70％。
试求：水分蒸发量和空气消耗量。
解：由题意知：L 1＝1000kg/h ，ω1＝0.1，ω2＝0.02，t 0=20℃，φ0＝40％，t 1＝85℃，t 2＝30℃，φ2＝70％ 则：L c ＝L 1（1-ω1）＝L 2（1-ω2）＝1000×（1-0.1）＝900kg/h ＝L 2×（1－0.02） ∴ L 2＝918.37kg/h∴ W ＝L 1ω1－L 2ω2＝1000×0.1－918.37×0.02＝81.63kg/h 由t 0=20℃，φ0＝40％查I －H 图得空气湿度H 0＝0.006kg 水/kg 干气 由t 2=30℃，φ2＝70％查I －H 图得空气湿度H 2＝0.02kg 水/kg 干气空气经过预热器后湿度不变，即H 0＝H 1＝0.006kg 水/kg 干气∴h/90.5830006.002.063.810212干气kg H H W H H W G =-=-=-=2、（15分）欲用一常压连续精馏塔分离含苯44％、甲苯56％（摩尔百分率，下同）的混合液，要求塔顶馏出液含苯97％，釜液含苯2％。
已知泡点回流，且回流比取3。
泡点进料，确定全塔需要的理论塔板数及进料位置。
已知，α D =2.60，α W =2.35，进料的物系可看作理想物系，α F =2.47。
解：取全塔相对挥发度 2.60 2.35 2.47D W a a a ==⨯=精馏段相对挥发度53.247.260.21=⨯==F D a a a 。
(1)求最小回流比min R由泡点进料可知：进料的q = 1，所以 q 线方程：0.44F χχ==联立平衡线方程和q 线方程求点f 的坐标(f χ，f y )。
2.471 1.470.44y x χχ⎧=⎪+⎨⎪=⎩所以： 0.440.66f fy χ=⎧⎪⎨=⎪⎩ 所以，有：min0.970.661.4090.660.44D f e f y R y χχ--===-- (2)求最少理论板数1min,min ,N N ：()()[]()()[]15.847.2lg 98.002.003.097.0lg lg lg m in ===a N W B A D B A χχχχ ()()[]11m in,lg lg a N F B A D B A χχχχ=＝4.00(3)利用捷算法求理论板数N 、1N ：X ＝min 3 1.4090.39775131R R R --==++Y ＝115.81m in +-=+-N N N N N 0.56680.75(1)X =-＝0.3052 所以， N ＝12.17（包括再沸器） 则： min,11min4.0012.17 5.978.15N N N N ==⨯= 所以加料板可设在第6块。
3. （15分）如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m ，压力表之后管路长度为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0.8，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)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑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：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 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： k J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑ 又 s kg V W ss /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N es e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===ηH=20mH 1=2m。