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化学工程基础试卷答案

一、判断题1、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2、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3、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。

( )答案:错4、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5、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6、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7、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8、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9、设计时,若R 上升,并不意味D 下降,操作中也可能有类似情况。

( )答案:对10、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1、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2、如下图所示,密封容器中盛有3800/kg m ρ=的油品,U 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 p ________, 3h =________。

(表压值,均以2mmH O 为单位)答案:0;100;340;300;2003、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 o清水 4、吸收过程物料衡算时的基本假定是:(1) ________,(2) ________。

当进塔混合气中的溶质含量较低(例如小于5%~10%)时,通常称为低浓度气体吸收;其特点为:(1) ________,(2) ________。

答案:气相中惰性气体不溶于液相;吸收剂不挥发;G 、L 为常数;吸收过程是等温的5、某精馏塔的设计任务为:原料F ,F x ,要求塔顶为D x ,塔底为W x 。

设计时若选定的R 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V________,精馏段下降液体量L________。

(增加,不变,减少)答案:减少;增加;增加;不变;不变6、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7、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 =2kmol/m 2·h,气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h,则该处气液界面上气相浓度y i 应为⎽⎽⎽⎽⎽。

平衡关系y=0.5x 。

答案:0.018、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E________,相平衡常数m________,系数H________。

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E________,相平衡常数m________,系数H________。

答案:增大;增大;增大;不变;减少;不变9、完成一分离任务需要的填料层高度为8m,所用填料的等板高度HETP为0.5m,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:1610、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11、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12、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热,规定冷流体出口温度不超过40℃,则必须采用_________操作。

答案:并流13、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14、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H将_________。

OG答案:不变15、对于气体,温度升高,黏度_________。

答案:增大16、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。

测得另一容器内的表压强为1360 mmHg,则其绝对压强为2105mmHg。

答案:395mmHg三、选择题1、强制对流(无相变)流体的对流传热系数关联式来自____。

A、理论方法B、量纲分析法C、数学模型法D、量纲分析和实验相结合的方法答案:D2、离心泵的调节阀开大时,A、吸入管路阻力损失不变B、泵出口的压力减小C、泵入口的真空度减小D、泵工作点的扬程升高答案:B3、填料塔的吸收面积等于________。

A、塔内填料总表面积B、塔的截面积C、塔内润湿的填料表面积D、塔的侧面积答案:C4、操作中的精馏塔,保持F ,q ,D x ,W x ,V '不变,减小F x ,则A 、D 增大,R 减小B 、D 不变,R 增加C 、D 减小,R 增加 D 、D 减小,R 不变答案: C5、某二元混合物,α=3,全回流条件下x n =0.3,则y n-1=⎽⎽⎽ ⎽⎽⎽。

A 、 0.9B 、 0.3C 、 0.854D 、 0.794答案: B6、将流率为800kmol/h ,组成为0.4的二元理想溶液精馏分离。

要求塔顶产品组成达到0.7,塔底产品组成不超过0.1,泡点进料,回流比为2.5。

要使塔顶采出量达到500kmol/h ,_______。

A 、增加塔板数B 、加大回流比C 、改变进料热状态D 、增加进料量 答案:D7、定性温度是指A 、流体进出口温度平均值B 、膜温C 、壁温D 、传热计算准数式中的物理性质取值温度 答案:D8、在气体处理量一定时,减小吸收剂用量,则吸收推动力_______。

A 、增大B 、不变C 、减小D 、不确定答案:C9、为了在某固定空间造成充分的自然对流,有下列两种说法:(1)加热器应置于该空间的上部;(2)冷凝器应置于该空间的下部。

正确的结论应该是_______。

A 、这两种说法都对B 、这两种说法都不对C 、第一种说法对,第二种说法错D 、第一种说法错,第二种说法对答案:B10、精馏过程的操作线为直线,主要基于_______。

A 、塔顶泡点回流B 、恒摩尔流假定C 、理想物系D 、理论板假定 答案:B四、计算1、用离心泵20C ︒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u 为吸入或排出管的流速m/s 。

排水管与喷头连接处的压强为98.07⨯103Pa (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u=2.0m/s 。

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 ==⨯=2、在逆流换热器中,用初温为20℃的水将1.25kg/s 的液体(比热容为1. 9kJ/ (kg ·℃)、密度为850kg/m 3),由80℃冷却到30℃。

换热器的列管直径为φ25mm ⨯ 2. 5rnm,水走管方。

水侧和液体侧的对流传热系数分别为0. 85kW /(m 2·℃)和1. 70kW /(m 2·℃),污垢热阻可忽略。

若水的出口温度不能高于50℃,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 od 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 mm αα===︒=︒=gg ,45/()W m C λ=︒g将上数据代人公式 3125 2.510251*********.51700o K -⨯⨯=++⨯⨯ 得o K =471.6W /(m 2·℃)。

再以临界条件算得m t ∆水20℃→50℃液体30℃←80℃所以12805030,302010t C t C ∆=-=︒∆=-=︒ 1212301018.230ln ln 10m t t t C t t ∆-∆-∆===︒∆∆ 又因为K o S o ∆t m =Wccpc (t 2 –t 1)代入数据得3471.618.2 1.2510 1.9(5020)o S ⨯⨯=⨯⨯⨯-解得S o =8.3m 2。

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