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、当流体充满圆管做泄态流动时，单位时间通过任一截而的体积流量相等。（）

答案：错

3、强化传热过程最有效的途径是增大传热而积。（）

答案：错

4、液体在管做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提髙对流传热系数，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，当气速一左时，增大吸收剂的比用呈：（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，填料提供的比表而积越大，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、处于同一水平而的液体，维持等压而的条件必须是 ________ 、 ________ 、______ 。流体在管流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用_____ 流量讣测量。

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p = 800kg/m3的油品,U形管中指示液为水（Q = 1000畑

//?'）,?! '勺、“3恰好在同一水平而上，g、%、$及4也在同一髙度上，/片=100〃〃”，

力2 = 200mm，则各点的p al = ________ . p a2 = ________ . p h2 = ________ . p h3 = _______ . h}=_________ o（表压值，均以mmH2O为单位）

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答案：0： 100： 340： 300； 200

3、离心泵特性曲线通常包括 ________ 曲线、________ 曲线和________ 曲线，这些曲线表

示在一泄的 _______ 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：20 C淸水

4、吸收过程物料衡算时的基本假圧是:（1） ______ ,⑵__________ 。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；苴特点为：（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、某精馅塔的设计任务为：原料F,心,要求塔顶为塔底为几，。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

,提馅段上升蒸气量W ________ ,提憾段下降液体量厶' _________ ，精慵段上

升蒸气量V _______ ,精餾段下降液体量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，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=O.O25,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数

kv=2kmol/nr h,气相传质总K y=1.5kmol/m2 h,则该处气液界而上气相浓度刃应为。平衡关系y=0.5x<.

答案：0.01

8、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：

当温度升髙时，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 ________ o

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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,所用填料的等板髙度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_______ o

答案：16

10、当喷淋量一左时，填料塔单位髙度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点, 英中下转点称为 _______ ，上转点称为 ________ 。

答案：载点：泛点

11、______________________________________________ 塔板上液体流疑愈大，则板上的液而落差愈 __________________________________________ ，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°C和40°C的热流体对进口温度为20°C的冷流体进行加热，规泄冷流体岀口温度不超过40°C,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，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，则塔的将_______________________ °

答案：不变

15、_________________________________ 对于气体，温度升髙，黏度°

答案：增大

16、__________________________________________________________________________ 当地大气压为745mmHg测得一容器的绝对压强为350mmHg,则真空度为_________________ 。测得另一容器的表压强为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—O

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：D

2、离心泵的调节阀开大时，______

A、吸入管路阻力损失不变

B、泵岀口的压力减小

C、泵入口的真空度减小

D、泵工作点的扬程升高

答案：B

3、填料塔的吸收而积等于________ o

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A、塔填料总表而积

B、塔的截而积

C、塔润湿的填料表面积

D、塔的侧而积

答案：C

4、操作中的精慵塔，保持F, q, Xy x w, W不变，减小心，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：C

5、某二元混合物，a=3,全回流条件下20.3,则y*i= ________ 。

A、0.9

B、0.3

C、0.854

D、0.794

答案：B

6、将流率为800kmol/h,组成为0.4的二元理想溶液精憾分离。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2.5o要使塔顶采岀量达到500kmol/li,

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：D

7、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：D

8、在气体处理量一泄时，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：C

9、为了在某固泄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）冷凝器应苣于该空间的下部。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：B

10、_______________________________________ 精懈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20°C的水从贮槽送到水洗塔顶部，槽水位维持恒泄。各部分相对位置如本题附图

所示。管路的直径均为^76/WH x 2.5mm,在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66x10’P"；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按工/切=2/与工$丄=10/计算，由于管

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径不变,故式中u为吸入或排岀管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98. 07xl03Pa （表圧）。试求泵的有效功率。

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解：选取贮槽水而为基准水平面，亦截面1-r,泵入口处为截而2-2‘，排水管侧为截面 3-3\如图所示。首先在截面1-1‘和2 — 2’应用柏努利方程

由题意 W e =05Zj =0,Z 2 =1.5〃"] =0（表压）,〃2 =-24.66 xlO 5Pfl （表压）jq =0“ ="，工件【=2"' 代入方程得 0 = 1.5X9.8-

2"""- + 2.5/ 103

解得 u=2. Om/z So 然后在截而2 - 2'和截面3 - 3'应用柏努利方程

込+牛茅+肥*

其中

乙= 1.5whZ 3= 14m, P2 = -24.66 x 1O‘P“ （表压）,刃=9&O7xlO 3A/（表压），“2 =“3 =“ = 2.0加/$,刃归=曲

代入得

^=（14-1.5）x9.8+（9&07寫66）皿十⑷乂2-285.237/焙

流体得质量流量

vv = ^d-up =彳（0.076-2x0.0025）2 x2.0xl03= 7.91畑/s

gZ 】 +

卅+1话仔

□/」

有效功率N e =叫叱=7.91x 285.23 = 2.26kW

2、在逆流换热器中，用初温为20°C的水将1. 25kg/s的液体(比热容为1. 9kJ/ (kg ?°C)、密度为850kg/m3),由80°C冷却到30C。换热器的列管直径为025mmx 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：?°C)和1. 70kW / (m=?t),污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50C,试求换热器的传热而积。

解：先求总传热系数，因为忽略污垢热阻，则

丄=￡ +如+丄

K<, a i d l礼監

其中d o = = 20mm、a, = 85OW/(m2^C)9a o = HOW/(m2^C\d rft = 22.5mm ,

2=45W/(/W°C)

将上数据代人公式

1 _ 25 2"10七25 1

斤一850x20 45x22.5 1700

得K。二471 ? 6W/ (m：? °C)。

再以临界条件算得

水20°C -> 50C

液体3or <-sor

所以=80-50 = 30m =30-20 = 10°C

又因为KoSoAtn =Wccpc (t3 - ti) 代入数据得

471.6xS,xl8.2 = 1.25xl03x 1.9x(50-20)

解得So =8. 3m\

试卷答案第9页(共9页)

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3、有一吸收塔，塔装有25mmx25mmx 3mm 的拉西环,其比表面积a=204〃『/〃F （假设 全部润湿），在20C. latm 下操作。空气■丙酮混合气中含有6%（体积分数）的丙酮，混合 气量为1400W 3//?（标准状态）。塔顶喷淋的淸水量为3000kg/li,丙酮回收率〃 =98%.平衡 关系为y=1.68x （x . y 为摩尔分数）。已知塔径D=0.675m ,总传质系数

K y =OAkmol/（m 2?h ） °试求：⑴传质单元数N OG ； （2）填料层髙度H

解：先将流量化为摩尔流量

(l)v y\ = 0.06,77 = 98% ??? y 2 =(1 一 〃)廿=(1 _0.98) x 0.06 = 0.0012

x 2 = 0

x 严咯(X —儿)=(°°6 -

⑵=0022

L 100.0/

y Xe = mx } = 1.68 x 0.022 = 0.037 )3 = ft1X 2 = 0

Av —()'厂儿)一(儿一陀)_(° °6-0?037)-(0.0012-0) _oo 劝

九 0.0074

△（2）本题前而已求出的＜7,是流量而不是流率，因此需求塔的横截面积A 。

A = — D 2 = x 0.6752 = 0?36（〃『） 4 4

H = %? % = 2?31 X 7.97 = 16.96（加）

4、在一常压精慵塔分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为 1000kmol/h,含苯04要求塔顶慵出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低

G 9 = 1400 224 = 62.5(kmol / h) r = 2222 = 166.67(^///?)

In2iz2k

儿一

= 006 - 00012 =7.965 0.0012-0 G 9 62.5 H °g ~ K 、aA ~ 0.4x204x0.36 一 ?"

于90%,泡点逬料，泡点回流。已知a=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。试求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成XX （2）最小回流比：（3）精憎段操作线方程：（4）

提餾段操作线方程：（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数为多少？

解:（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成Xw；

由（f>\=土2，得：D= H）（）O X（）4（）.9 = 400匕加〃力

FXf.0.9

VV=F- D=1000?

400=600kmol/h

又由物料衡算F X F=D X D +必闪

x w =(1000 x0.4-400x0.9)/600 =0.0667

（2）最小回流

比:

泡点进料，q=l, Xq = X F = 0.4

ax 2.5 x 0.4

（3）精係段操作线方

程；

九产￡叫+誥=036心+°?318

（4）提係段操作线方

程:

W = V =(/? +1)￡> = 2.83 x 400=1132

L f = L + qF = RD+ F = 1.83x400+1000=1732

, L!丿Wx w1732 」600 x 0.0667

yf

5+1 5 〃w1132 5 1132

=1.534 一0.0353

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（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成

ax w _ 2.5 x 0.0667 _（）］厂

1 + 9 — 1）心"1 + 1.5x0.0667 一…

由操作线方程〉爲=1.53九 - 0.0353

儿.=1?53兀一0.0353

x； = 0.0763

（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数又为多少。

饱和蒸气进料，歼0,儿=兀尸=0?4

Xq =0.21

故N T = OO

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