化工原理上下册试题答案化工原理模拟考题参考答案一、 客观题01．牛顿黏性定律的数学表达式是 y u d μτ-= ，服从此定律的流体称为 牛顿流体 。
02．实际流体与理想流体的主要区别在于 实际流体具有黏性 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于 实际流体柏努利方程中有阻力损失项 。
03．液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是 D 。
A. 从位能大的截面流向位能小的截面；B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面；C. 从动能大的截面流向动能小的截面；D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。
04．离心泵在启动前应 灌泵 ，否则会发生__气缚__现象；离心泵的安装高度应 小于 允许安装高度, 否则会发生 汽蚀 现象。
05．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 并流 操作。
06．冷热两流体的对流给热系数h 相差较大时，提高饼厚度的增加而 增加 ；恒压过滤时，过滤压差不变 ，过滤速率随滤饼厚度的增加而 减小 。
二、计算题1．用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m 3/h ，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m 和45m 。
泵吸入管与排出管分别为内径205mm 和内径180mm 的钢管。
吸入管管长50m （包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m （包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm ，水的密度1000 kg/m 3，粘度1.0×10-3 Pa ﹒s ，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：23.0Re 681.0⎪⎭⎫ ⎝⎛+=d ελ试求： 112m 45m A 3322（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？（2）泵吸入口处A 点的真空表读数？（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？解：（1）吸入管内流速263.1205.0785.03600/150211=⨯==A V u m/s ，258915100.11000263.1205.0Re 3111=⨯⨯⨯==-μρu d ，属于湍流； 排出管内流速638.1180.0785.03600/150222=⨯==A V u m/s ， 294840100.11000638.1180.0Re 3222=⨯⨯⨯==-μρu d ，属于湍流；（2）在1－1与2－2间列柏努利方程∑-+++=++212111200022f h u p g z u p g z ρρ00000=≈=z u p p a()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-222111*********u d l u u g z z p p p A λρ＝－＝真 0231.0258915682053.01.023.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λ249112263.1205.0500231.02263.181.92100022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯++⨯⨯＝真A p Pa(3) 在1－1与3－3间列柏努利方程∑-+++=+++312333200022f e h u p g z h u p g z ρρ 0003030=≈===z u u p p p a ()22222222111103u d l u d l g z z h e λλ++-＝ 0237.0294840681803.01.023.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λ89.5002638.1180.02000237.02263.1205.0500231.081.94722=⨯+⨯+⨯＝e h J/kg36.3210865.010003600/15089.500=⨯⨯==＝ηρηV h N N e eW2．在由118根φ25⨯2.5，长为3m 的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。
已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的质量流量为7200kg/h ，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg ⋅℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m 2⋅℃)，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m 2⋅℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。
试求：（1）加热空气需要的热量Q 为多少？（2）以管子外表面为基准的总传热系数K 为多少？（3）此换热器能否完成生产任务？解：（1）()()4.802060005.13600/72001222=-⨯⨯=-=t t c w Q pkJ/s (2)8.395002.0025.08000111111222=⨯+=+=h d d h K W/(m 2⋅℃) (3)8.273025.014159.31182=⨯⨯⨯=A m 2 45.919.1129.72ln 40ln 2111=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃184.101J/s 10118445.918.278.3922==⨯⨯=∆=m t A K Q kJ/s ，能够完成生产任务。
一、填空与选择：（1）吸收操作一般用于分离 气体 混合物，其原理是利用气体中各组分在吸收剂中 溶解度 的差异来达到分离的目的。
（2）精馏操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料中各组分的 挥发度 差异来达到分离的目的。
（3）萃取操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料液中各组分在萃取剂中 溶解度的差异来达到分离的目的。
（4） 全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 1 ，提馏段操作线的斜率为 1 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 多 。
（5）气液两相在填料塔内逆流接触时， 填料表面 是气液两相的主要传质面积。
为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好的 液体分布 装置。
（6）写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A) 漏液 ；(B) 液泛 ；(C) 雾沫、气泡夹带 。
（7）两组分的相对挥发度 越小，则表示分离该物系越 B 。
A. 容易；B. 困难；C. 完全；D. 不完全。
（8）二元溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化： B 。
A. 平衡线；B. 操作线与q线；C. 平衡线与操作线；D. 平衡线与q线。
（9）物料的平衡水份一定是 C 。
A. 非结合水份；B. 自由水份；C. 结合水份；D. 临界水份。
（10）对流干燥过程按干燥速率一般分为：（1）恒速段，该段中空气温度下降，物料温度不变，除去的是非结合水份；（2）降速段，该段中空气温度下降，物料温度上升，除去的是结合水份。
（11）用对流干燥除去湿物料中的水份时，当干燥介质一定，湿物料中自由水份可以除去，平衡水份不可以除去。
（12）某三元混合液组成为x A=0.2，x B=0.5，x S=0.3。
试在三角形相图中表示出该点的坐标位置。
A B S 0.8 0.6 0.4 0.2二、在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。
入塔气体流量为1120m 3/h （标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y *=1.5X ，液气比L /V =3，体积传质系数K Y a = 100 kmol/m 2⋅h(∆Y)，塔径为0.8m 。
试求（1）出塔液体浓度X 1；（2）所需填料层高度Z 。
解：（1）进塔惰性气体量()5.4705.014.221120=-⨯=V kmol/h()00526.01.00526.010526.005.0105.0121=⨯=-==-=ηY Y Y ()()01578.000526.00526.03102112=-⨯=-==Y Y L V X X（2）002367.001578.05.1*2*1==⨯=Y Y41.300526.002367.00526.0ln 00526.002367.00526.000526.00526.021=----=∆-=m OG Y Y Y N 9455.08.0785.01005.472=⨯⨯=Ω=a K V H Y OG m224.341.39455.0=⨯==OG OG N H Z m三、有苯和甲苯混合物，含苯0.4，流量1000 kmol/h ，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度α = 2.5。
试求（1）塔顶产品量D ；塔底残液量W 及组成x W ；（2）回流比R 及精馏段操作线方程；（3）由第二块理论板（从上往下数）上升蒸汽的组成。
解：（1）kmol/h 600kmol/h 400%904.010009.0===⨯W D D 0667.06009.04004.010006009.04004.01000=⨯-⨯=+⨯=⨯W Wx x （2）111---==q z x q q y q Fq 线方程：4.0=x 平衡线方程：()x x y x x y5.115.2115.2+=-+==ααα 联立求得：625.04.0==d d y x11 8333.15.1222.14.0625.0625.09.0min min ===--=--=R R x y y x R d d d D 精馏段操作线：317.0647.011+=+++=x R x x R R y D （3）9.01==D x y 由平衡线方程可得：7826.05.115.29.0111=+=x x x由精馏段操作线：8234.0317.0647.012=+=x y。