毕补化工原理缩印版考试题及答案轻工业学院专用看完包过

[一]单选择题

(1) 如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度U与_A_有关

A H B H、d C d D Pa E H、d 、Pa

(2) 孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值___B____。

A 总在增大 B 先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值 C 总是减小 D 不定 (3) 往复泵没有以下缺点 ( C )

Ａ 流量不均匀 Ｂ 流量不大

Ｃ 没有自吸能力 Ｄ 不宜输送悬浮液 (4) 离心泵铭牌上标明的扬程是指( D )

A 功率最大时的扬程 B 最大流量时的扬程 C 泵的最大扬程 D 效率最高时的扬程

(5)恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。此 话___(2)____。

（1）对 ; （2）错; (3)无法判断

(6) 当加热蒸汽压力及冷凝器真空度相同，且每个蒸发器的传热面积、传热系数都相同，多效蒸发与单效蒸发操作相比较 (1) 生产能力 ( B ) (2) 经济性 ( A ) (3) 生产强度 ( B ) (4) 有效温差 ( B ) (5) 理论温差 ( C ) 请选择以下答案之一填入 A 多效蒸发大于单效蒸发 B 多效蒸发小于单效蒸发 C 多效蒸发与单效蒸发一样

（7）在空气与蒸汽间壁换热过程中采取_C_方法来提高传热速率是合理的。 A 提高蒸汽流速 B 采用过热蒸汽以提高蒸汽的温度 C 提高空气流速 D 将蒸汽流速和空气流速都提高 （8）当换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是 D 。

A ?tm并?tm折 [一]单选择题

(1) 4℃水在SI制中密度为_B_；重度为_D ；在工程单位制中密度为_C_；重度为_A_。

33243

A 1000kgf/m B 1000kg/m C 102kgf·s/m D 9810N/m

(3) 在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。若空气流量增大10%，为保证空气出口温度不变，可采用的办法是 D 。

A 壳程加折流挡板，增大壳程?值

B 将原先的并流改为逆流流动以增大?tm C 开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸气流量

D 开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力

(4) 列管换热器中用水使46℃的CS2饱和蒸汽冷凝，则CS2饱和蒸汽应通过_B__。 A 管程 B 壳程 (5) 为了提高蒸发器的生产强度 A A 应设法提高总传热系数或提高传热温度差, 或同时提高二者 B 不应考虑传热系数问题, 而应设法提高传热温度差 C 不应考虑传热温度差问题, 而应设法提高传热系数

-42

(6) 某吸收过程，已知其气相传质分系数ky=4?10kmol/(m?s)，液相传质分系数

-42

kx=8?10kmol/(m?s) 由此可判断该过程为 C 。

A液膜控制； B气膜控制； C判断依据不足；D气膜阻力和液膜阻力相差不大

(7) 某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分，液相组成ｘ＝0.6相应的泡点为ｔ，与之相平衡的汽相组成ｙ＝0.7，相应的露点为T，则：（A）。

（Ａ）ｔ＝T （Ｂ）ｔ＜T （Ｃ）ｔ＞T （Ｄ）不能判断

一、选择题

(1) 精馏塔操作时，若增大回流比，而F、xF、q、冷凝器热负荷不变，则塔顶xD??（1）????，塔底xW??（1）????。

（1）变大 （2）变小 （3）不变 （4）不确定

(2) 为了蒸发浓缩某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用 B A 并流加料流程 B 逆流加料流程 C 平流加料流程

(3) ①在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。若空气流量增大10%, 为保证空气出口温度不变，可采用的办法是_____ D)______。 A)壳程加折流挡板, 增大壳程α值

B)将原先的并流改为逆流流动以增大Δtm C)开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸气流量 D)开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力

②已知当温度为Ｔ时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度____ D)_____ 耐火砖的黑度。 A)大于 B)等于 C)不能确定是否大于 D)小于 (4) 为了提高蒸发器的生产强度 A

A 应设法提高总传热系数或提高传热温度差, 或同时提高二者 B 不应考虑传热系数问题, 而应设法提高传热温度差 C 不应考虑传热温度差问题, 而应设法提高传热系数

[二]填空题

(1) 液柱压力计是基于流体静力平衡原理的测压装置，用Ｕ形压差计测压时，当一端与大气相通时，读数Ｒ表示的是表压或真空度。

(2) 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395mmHg。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。 (3) t02a02021

1.离心泵叶轮按有无盖板可分为敞式，半敞式, 闭式。 2.离心泵按叶轮串联的多少可分为单级和多级。

(4) 离心泵的性能参数包括流量，扬程，效率，轴功率，允许吸上真空高度。

(5) 对某吸收系统，如果1/ky>> 1/kx，则为气膜控制；1/ky<< 1/kx，则为液膜控制。此说法是错的。（对或错） (6) 在填料塔中用清水逆流吸收混合气中CO2，当水泵发生故障使水量减少时，气相总传质单元数NOG将变小。

(7) 两流体通过间壁换热，若忽略热损失，则热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量等于通过间壁换热器所传递的热量。 (8) 间壁换热器管壁温度tw接近α大一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近热阻大一侧的α值。

(9) 在蒸发设备操作中，温度差损失一般包括：(1) 由于溶液蒸汽压下降 (沸点上升) 而引起的温度差损失 (2) 由于蒸发器中溶液静压强而引起的温度差损失 (3) 由于管道流体阻力产生的压降所引起的温度差损失 [二]填空题

2

(1) 雷诺准数是哪两个力之比，Re= du?/?。欧拉准数是哪两个力之比，Eu=?p/?u。 (2) 因次分析法的依据是物理方程式具有因次一致性。

(3) 为了增加电器设备的散热能力，可在表面涂上黑度很大的油漆。 (4) 物体的辐射传热速率与绝对温度的四次方成正比。

(5) 引起自然对流给热的原因是系统内部存在温度差，使各部分流体密度不同而引起上升与下降的流动，因此影响自然对流给热的物性有?、?、?、cp、?。

(6) 用135℃的饱和水蒸汽在蒸发室中加热某液体，使之沸腾，操作条件下，液体的沸点温度为95℃，蒸汽冷凝在饱和温度下排出，则传热的推动力为40℃。

(7) 试写出二种常用单程蒸发器的名称: 升膜式和降膜式。这种类型的蒸发器特别适用于蒸发热敏性的物料。 (8) 吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数减小（增大，减小，不变），传质推动力增大(增大，减小，不变)。 (9)当塔板上离开的汽相与液相之间达到平衡时，称该塔板为理论塔板。

(10) 直接水蒸汽加热的精馏塔适用于难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低的场合。 二、填空题

(1) 图示为某蒸发装置的混合冷凝器（大气腿），操作真空度为600mmHg，则水封高度h = 600×13.6 = 8160mm = 8.16m (2) 如题图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速ｕ＝2gH

(3) 稳定流动中，点流速只与位置有关，而不稳定流动中，点流速除与位置有关外，还与时间有关。 (4) 在列管换热器中，蒸汽一般通入壳程，压力高的物料则走管程。

(5) 离心泵在两敞口容器间输液,当被输送流体的密度改变后，离心泵的扬程、流量及效率均保持不变。 (6) 往复泵主要适用于小流量、高扬程的场合。

(7) 管内对流给热，短管的对流给热系数比长管 大 ，因为是气膜控制，全部传质阻力几乎都集中在气相侧，借此可降低传质阻力，提高总传质系数。

（8）t08b02018对易溶气体吸收，欲提高其总传质系数，主要可采取的措施是加大气相侧湍动程度，理由是流体进入短管，

边界层尚未增厚到管轴心线便离开管子，平均边界层厚度较薄。

[三]问答题

(1) 绘出管路特性曲线与泵工作点图，并分析用泵出口阀调节流量的过程中，泵工作点变化情况。

(2)换热器间壁两侧冷、热流体的对流给热系数分别为α1及α2,若α1<<α2,在金属壁面及垢层热阻不计的情况下, 试分析壁温接近哪一侧流体温度？

答：应接近a2一侧流体的温度。

∵Tw=T-q/a2 tw=t+q/a1 又 ∵a1<

(1) 离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？

答：原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压，引起部分液体沸腾汽化。 (2)为什么调节流量的阀门一般均不装在泵的吸入管路上？

答：令pK为叶轮入口处液体压力。 pK随∑Hf，吸增大而降低，为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象，要尽量减小吸入管的阻力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使∑Hf，吸尽量小。因此, 调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。 三、问答题

(1)如图示,用一单级悬臂式B型离心泵,将水由槽A送到槽B。试问: ①为了调节流量,拟装一调节阀,应装在何处?并说明理由。

②调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化?

答：① 装在泵的出口。因装在吸入管在阀关小时容易导致汽蚀发生,损坏叶轮,所以应装在出口。 （5分） ②在0-0与1-1之间列伯努利方程 5分

gZ+U2/2+P/ρ+∑hf=Const ∵ 阀开大时,U↑

2

而 U↑导致∑hf↑和U/2↑,从而导致P/ρ↓ 即:p1上的读数(真空度)增大(而绝对压力下降)。 在0-0与2-2之间列伯努利方程式：

2

Ws+E0=gZ+U/2+P/ρ+∑hf

2

∵ 阀开大使U↑导致U/2↑和∑hf ↑ 另一方面泵的新工作点处He下降(亦即Ws下降),故P/ρ也下降 ∴ 压力表2的读数p2也降低。

(2) 精馏塔在一定条件下操作，若回流液由饱和液体改为冷液时，其塔顶产品组成有何变化？为什么？

答：从泡点回流改为冷液回流时，xD ↑。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。

(3) 现拟做传热实验，以饱和水蒸气加热空气，冷凝水在饱和蒸汽温度下排除。采用套管换热器,换热面积Ai已知，试问: （１）如何确定流程、流向饱和水蒸气走环隙，空气走管程。蒸汽可从任一侧通入，无逆流、并流之分； （２）写出以α表示的传热速率方程

Ｑ＝αi Ａi Δｔm

Δｔ2 =ｔw 2 -ｔ2 Δｔ1 =ｔw 1 -ｔ1

Δｔm = (Δｔ2 -Δｔ1 )/Ln(Δｔ2 /Δｔ1 )；

（３）若要测定Ｋ值，应测定哪些参数测定饱和水蒸气温度Ｔ 、ｔ1 、ｔ2 和Wh 或Wc； （４）测得Ｋ值后，如何定性考查Ｋ值对否？所测Ｋ值应与空气的对流给热系数相近。； （５）现要提高Ｋ值，应该采取什么措施最方便？为什么？设法提高管内空气的流速最方便

0.8

∴ 此时 Ｋ≈αi , 而αi ∝ui。

[四]计算题 如图所示输水系统。已知:管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，压出管路总长80m,管路摩擦

33

系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m,泵的效率为0.8,输水量为10m/h，求: ⑴泵轴功率N轴的值？

2

⑵压力表的读数为多少kgf/cm。

⑴Na=Ne/η Ne=W·We W=10×1000/3600=2.778kg/s

We--泵对单位质量流体所做的有效功。 为此：选取1-1与2-2截面，并以 1-1截面为基准面。在两截面间作机械能衡算：

22

gZ1+(p1/ρ)+(u1/2)+We=gZ2+(p2/ρ)+(u2/2)+Σhf

∵Z1=0 Z2=2+18=20M p1=p2=0 u1=u2=0 We=g·Z2+Σhf

2

Σhf=λ(ΣL/d)(u/2)

22

u=(V/3600)/[(π/4)d]=(10/3600)/(0.785×0.05)=1.415m/s

2

Σhf=0.025×(100/0.05)(1.415/2)=50.06J/kg We=9.81×20+50.06=246.25J/kg Ne=W·We=2.778×246.25=684J/s Na =Ne/0.8=684/0.8=855W

⑵再就3-3与2-2截面作机械能衡算，并取3-3为基准面

22

gZ3+(p3/ρ)+(u3/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u2/2)+Σhf，压 ∵Z3=0 Z2=18 p2=0 u2=0

222

∴p3/ρ=gZ2+Σhf，压-(u3/2)=9.81×18+λ(L压/d)(u3/2)-(u3/2)

22

=176.58+0.025(80/0.05)×(1.415/2)-(1.415/2) =215.6J/kg

3342

p3=1000×215.6=215.6×10Pa p3=215.6×10/(9.81×10)=2.198kgf/cm (表)

[五]计算题

在传热面积为20m的某换热器中, 用温度为20℃, 流量为13200kg/h 的冷却水,冷却进口温度为110℃的醋酸, 两流体逆流流动。换热器刚投入使用时,冷却水出口温度为45℃, 醋酸出口温度为40℃, 运转一段时间后, 冷热流体流量不变, 进口温度不变, 而冷却水的出口温度降至38℃, 试求传热系数下降的百分率。水的比热cp=4.2kJ/(kg?℃),热损失可忽略。 Q=(W2cp2)(t2-t1)=13200×4.2(45-20)/3600=385kW Δtm=(65-20)/Ln(65/20)=38.2℃

2

K=Q/(AΔtm)=385/(38.2×20)=0.5039kW/(m?℃) 过一段时间之后: Q'=13200×4.2×18/3600=277.2kW

W1cp1=385/70=5.5 T2'=110-277.2/5.5=59.6℃

Δtm=[(110-38)-(59.6-20)]/Ln[(110-38)/(59.6-20)]=54.2℃

2

K '=Q '/(AΔtm')=277.2/(20×54.2)=0.2557kW/(m?K)

∴[(K-K ')/K]×100%=［(0.5039-0.2557)/0.5039］×100%=49.3% [六]计算题

用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为100kmol/h，进料组成为0.4（摩尔分率，下同），馏出液组成为0.9，残液组成为0.1，相对挥发度为2.5，饱和液体进料。塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。操作回流比为3。试求： （1）馏出液及残液量；（2）塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol？（3）离开塔釜上一块理论板液相组成为多少？

?FxF?DxD?WxW?100?0.4?D?0.9?W?0.1??F?D?W100?D?W? (1) 即 :?

2

解之得：

D?37.5kmol/h W?62.5kmol/h

? （2）V??R?1?D??q?1?F??3?1??37.5??1?1?F?150kmol/h （3） 提馏段操作线方程为：

yn?1?WxWxL?V??Wxn?W?xn?WV?V?V?V?150?62.562.5?0.1?xn?150150?1.417xn?0.0417

yw??xW2.5?0.1??0.2171????1?xw1?1.5?0.1