一．填空题 （20分，每空一分）1. 流体在管内作层流流动，如流量不变，若仅增大管径，则摩擦系数变 大 ，直管阻力变 小 。

2. 离心泵的工作点是 管路特性曲线 和 泵的特性曲线 两条曲线的交点。

3.正位移泵不能通过出口阀门来调节流量，它们流量调节的方法 有 调节回路 和 泵的转速或活塞行程 。

4. 含尘气体通过长为4米，宽为3米，高为1米的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03 m/s,则降尘室的生产能力为 0.36 m 3/s.5. 间壁式换热器中冷热流体定态传热，如在壳程用饱和蒸汽加热，总传热系数接近于 管内 侧的对流传热系数，因此若强化该传热过程，应从 管内 侧着手6. 两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 难 。

二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与ｑ线中哪几条线的变化？ 操作线 和 q 线 。

7. 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持Ｆ，ｘF ，Ｒ，Ｄ不变，则此时塔顶物料浓度ｘD 增加 ，塔底物料浓度ｘW 减少 。

8. 气体吸收计算中，传质单元高度是表示 传质设备性能好坏 的一个参量，而传质单元数是表示 物料分离难易程度 的参量。

9. 用溶剂S 分离A 、B 液相混合物（A 为溶质），二相平衡时萃取相中y A = 0.3,y S = 0.6; 萃余相中x A = 0.15, x S = 0.05,则分配系数k A 为 2 ，选择性系数β为 16 。

10. 已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100%时，平衡含水量x* = 0.02kg水／kg绝干料；相对湿度φ= 40%时, 平衡含水量 x* = 0.007 kg水／kg绝干料。

现该物料含水量为0.23kg水／kg绝干料, 令其与25℃, φ=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 0.223 kg水／kg绝干料, 结合水含量为0.02 kg水／kg绝干料。

二．选择题（20分，每题2分）1．流量qv增加一倍，孔板流量计压差计读数为原来的 D 倍，转子流量计的环隙面积A为原来的 B 倍。

A 1；B 2；C 3；D 4；2.离心泵的扬程是指泵给予 B 液体的有效能量。

A 1 kg；B 1N；C 1m3；D 1Pa；3.三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为 C 。

A 1:1:1；B 1:2:3；C 1:22.5:32.5；D 1:4:9 ；4. 用一气蚀余量为2m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体（p0=pv），若泵前管路的全部流动阻力为1.5m液柱，则此泵的安装位臵必须 C 。

A 高于塔底液面3.5没的上方；B 高于塔底液面1.5m的上方；C 低于塔底液面4m的下方；D 低于塔底液面2 m的下方；5．实际生产中沸腾传热过程应维持在 D 区操作。

A 自然对流；B 强制对流；C 膜状沸腾；D 泡状沸腾；6. 在吸收塔调节过程中，如减小液体的进口浓度x，导致吸收推动力增大，传2B ，液体出口浓度 B 。

质速率增加，吸收比提高，则气体出口浓度 y2A 增加；B 减少；C 不变；D 无法判断；7.在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用下列那种分离方法 A 。

A 萃取精馏；B 普通精馏；C 恒沸精馏；D 水蒸汽直接加热精馏；8. 全回流时精馏段操作线的斜率等于 B 。

A 0；B 1；C ∞；D 任意值；9. 在以下4种进料热状况中， A 的q值最大。

A 过冷液体； B饱和液体；C气液混合物； D 饱和蒸汽；10. 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度B 。

Ａ愈高；Ｂ愈低；Ｃ不变；Ｄ不一定，与其它因素有关；三．简答题（20分）1．（8 分）以研究直管阻力系数为例，简要列出量纲分析法的步骤，并说明其优点。

(1). 析因实验，寻找影响过程的主要因素，找出与直管阻力有关的影响因素有流体密度、黏度、管径、管长、粗糙度、流动的流速。

（2）.规划实验，将变量组合成无量纲数群，从而减少实验个数。

（3）。

数据处理，得到实验结果的正确表达。

优点：1，较少实验量。

2．简化实验装臵。

2.（6 分）某混合液含溶质A 20%，稀释剂80%，拟用纯溶剂S 单级萃取，要求萃余液中A 的含量为10 % （去除S 后，1.00=A x ），溶解度曲线如图所示。

在操作范围内溶质A 的分配系数k A =1，如何计算每处理100kg 原料液时，所需溶剂用量。

（要求将解题过程需要的线和符号在图上画出来，并简答计算步骤，不需量取线段长度计算实际数值）答： 由x F = 0.2定F 点，连结FS 。

再由1.00=A x 确定R ’点，连结SR’与溶解度曲线交于R 点。

分配系数k A =1，即y A =x A , 结线为一水平线，由此可得E 点。

联RE 交FS 于M 点。

如图所示。

溶剂量S = F ·MF/MSREMF R ’3．（6 分）全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般适宜回流比为最小回流比的多少倍？答：全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。

全回流主要用在精馏装臵开停工和实验室研究等场合。

开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回流比，至规定回流比。

最小回流比，是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷 ，是选择适宜回流比的依据。

一般适宜回流比是最小回流比的1.1～2.0倍。

四．计算题 （20分）1.(20分) 如图所示，用离心泵从水池将水送至10米高处的水塔，输水流量q v = 0.21m 3/min ，总管路长L = 50m （包括局部阻力的当量长度），管内径约为40 mm ，摩擦系数λ =0.03，问：（1）若选用的离心泵的特性方程为 222240v q H -= (q v 单位m 3/min),证明该泵适用。

（2）管路情况不变时，此泵正常运转后，管路实际流量为多少？（3）为使流量满足设计要求，需用出口阀门进行调节。

阀门调节后，整个管道的阻力损失为多少 J/Kg ，消耗在该阀门的阻力损失增加多少 J/Kg.解：（1）将流量q v = 0.21m 3/min 代入离心泵的特性方程：2.3021.0222402224022=⨯-=-=v q H在两储槽液面之间列伯努力方程：f e Hg u Z pg p H g u Z pg p +++=+++22222221112228.3351083.9202.06004.05003.010v v e q q H +=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯+=π代入q v = 0.21m 3/min ，H e = 24.8 m ，30.2>24.8, 所以泵适用。

（2）管路曲线与离心泵的特性方程联立求解，解得min /232.03m q V =（3）未调节前，N J H f /8.1421.08.3352=⨯=调节后N J H H e f /2.20102.3010=-=-= 所以消耗在阀门上的阻力损失，得kg J H E /9.5281.9)8.142.20(=⨯-=2.(15分)一板框过滤机用于恒温恒压（25℃\1atm ）条件下一悬浮液过滤。

已知滤框容积 450mm * 450mm * 25mm,共30个框。

每立方米滤液可形成0.02m 3滤饼，q e = 0.02m 3/m 2, K=6.89*10-5 m 2/s 。

过滤至滤饼满框后用1/10滤液体积的清水洗涤，洗涤压差与温度同过滤过程。

而辅助时间为过滤时间与洗涤时间之和的80%，试求：（1）过滤时间 (s)，提示：过滤时间：()e q q q KT ⋅+=212（2）洗涤时间 (s)。

提示：洗涤时间：)(4w wWw W q q K q d dq q +=⎪⎭⎫⎝⎛=ττ（3）过滤机生产能力。

解：(1):框内滤饼总体积 3152.0025.045.045.030m V S =⨯⨯⨯=滤液总体积 36.702.0/152.0m V ==过滤面积 22156.12245.030m A =⨯⨯=23/626.0m m AVq ==()min8.1011089.6023.0626.02626.021522=⨯⨯⨯+=⋅+=-e q q q K T(2): 洗涤面积 2206.645.030m A W =⨯=23/125.006.66.71.0m m A V q w w W =⨯==())/(1065.24235s m m q q K d dq e W ⋅⨯=+=⎪⎭⎫⎝⎛-τs d dq q WwW 4717=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ττ(3): 生产能力Q辅助时间 s D 8659)61074717(8.0=+=τ s m VQ PW D /109.334-⨯=++=τττ3．（15分）有一碳钢制造的套管换热器，其管径为φ96 mm × 3.5mm,流量为2000kg/h 的苯在管内中从80℃冷却到50℃。

冷却水在环隙中从15℃升到35℃.苯的对流传热系数α1＝230W/(m 2·K),水的对流传热系数α2＝290W/(m 2·K)。

忽略污垢热阻。

试求：(1)冷却水的消耗量；(2)并流和逆流操作时所需传热面积； 假设总传热系数随温度的变化忽略不计（苯的比热1.86kJ/(kg.℃)，碳钢的导热系数45W/(m ·k)）。

解：(1) 热负荷：kw Q 313086.1)3600/2000(=⨯⨯=水量：h kg q /133518.420313600=⨯⨯=水(2) 并流时的温差 1.341565ln 50==∆并m t ℃ 逆流式的温差 8.393545ln 10==∆逆m t ℃ 以内表面积为基准的总传热系数K 1，0083.0290968945.924589035.02301d d 1122m 11=⨯+⨯⨯+=++=αλα内内d bd K 6.1201=K W/(m 2·K)并流操作传热面积，A 1并＝7.53 m 2 逆流操作传热面积，A 1逆＝6.46 m 222111111d d d d K m αλδα++=11222211d d d d K m αλδα++=4．(15分）用精馏塔分离两组分理想混合物，已知F=100 kmol/h ，4.0=F x （摩尔分率，下同），泡点进料，95.0=D x ，Xw=0.05，操作回流比R=1.61，物系相对挥发度α = 2.5。

试求：（1）塔顶和塔底产品流量（kmol/h ）；（2）提馏段上升蒸汽流量（kmol/h ）；（3）写出提馏段操作线方程；（4）最小回流比。