2013-化工基础复习题及解答（高分子）

绪论

一. 选择题

1. 下面那个过程属于动量传递过程？（ B ）

A、萃取 B、过滤 C、蒸发 D、干燥 2. 下列哪个单位为SI单位（ A ）

A、温度/K B、温度/℃ C、体积/m3 D、力/N 二. 填空

1. 请列举出化工中常用的5个SI单位（格式要求-量的名称/单位符号）长度/m、质量/kg、时间/s、热力学温度/K、物质的量/mol。 2. 质量衡算、能量衡算与动量衡算是化学工程课程中分析问题的基本方法。质量守恒定律

是质量衡算的依据；能量守恒定律是能量衡算的依据；动量守恒定律是动量衡算的依据。 三. 计算题

1. 丙烷充分燃烧时要使空气过量25%，燃烧反应方程式为：C3H8+5O2→3CO2+4H2O，试

计算得到100 mol燃烧产物（又称烟道气）需加入空气的物质的量。 解：以1mol丙烷为计算标准。根据反应方程式1molC3H8→5molO2 氧气过量25%，换算为空气量： (1.25×5)/0.21 = 29.76（mol） 其中O2为6.25mol，N2为23.51mol

根据计算结果：空气量29.76mol→烟气量31.76mol

那么，产生100mol烟气量需要的空气量：(100×29.76)/31.76 = 93.7(mol)

进料 C3H8 O2 N2 N/mol 1 6.25 23.51 烟气 C3H8 O2 N2 CO2 H2O 合计 N/mol 0 1.25 23.51 3 4 31.76 1

2. 在换热器里将平均比热为3.56 kJ/（kg·°C）的某溶液自25°C加热到80°C，溶液流量为

1.0 kg/s，加热介质为120°C的饱和水蒸气，其消耗量为0.095 kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和水排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。（120°C饱和水蒸气的焓值为2708.9 kJ/kg，120°C饱和水的焓值为503.67 kJ/kg。） 解：根据题意画出流程图

基准：单位时间 1s；在图中虚线范围内作热量衡算： 在此系统中输入的热量：∑ QI = Q1 + Q2 （Q = mcPΔt） 蒸气带入的热量：Q1 = 0.095 × 2708.9 = 257.3 kJ 溶液带入的热量：Q2 = 1.0 × 3.56 × (25-0) = 89 kJ ∑ QI = Q1 + Q2 = 257.3+ 89 = 346.3 kJ

在此系统中输出的热量：∑ Qo = Q3 + Q4 冷凝水带出的热量：Q3 = 0.095 × 503.67 = 47.8 kJ 溶液带出的热量：Q4 = 1.0 × 3.56 × (80-0) = 284.8 kJ ∑ Qo = Q3 + Q4 = 47.8 + 284.8 = 332.6 kJ

热量损失 = ∑ QI - ∑ Qo = 346.3 - 332.6 = 13.7 kJ 热量损失的百分数 = 13.7/（257.3 - 47.8）= 6.5% 3. P6例0-1；P7例0-2；P10例0-3

第一章 流体流动与输送

一. 选择题

1． 流体的输送方式通常有四种。利用容器、设备之间的位差，将处在高位设备内的液体输

送到低位设备内的操作，称为（ A ）。通过真空系统造成的负压来实现流体输送的操作称为（ D ）。

A、高位槽送料 B、输送机械送料 C、压缩气体送料 D、真空抽料 2． 在化工生产中，流体流速和流量是重要的测量项目。常用来测量流体流量的仪表有测速

管、转子流量计、孔板流量计、文丘里流量计等。其中（ B ）必须垂直安装在管路上，而且流体必须下进上出。

A、测速管 B、转子流量计 C、孔板流量计 D、文丘里流量计 二. 填空

1． 化学工程中称流体体系的真实压强为绝对压强。 工业中一般采用的测压仪表（压强表）

的读数常常是被测流体的绝对压强与当地大气压强的差值，称为表压强。当被测流体体系的压强小于外界大气压强时，使用真空表进行测量。真空表的读数称为真空度。 2． 液封在化工厂中应用非常广泛。液封的目的通常有两个，一是确保设备安全，当设备内压力超过规定值时，气体从液封管排出；二是防止气体泄漏。

3． 通常情况下，用雷诺数Re来判断流体的流动类型，当Re＜2000时，流体总是做层流

2

流动；当Re＞4000时，流体总是做湍流流动；而当2000＜Re＜4000时，流体可能是层流也可能是湍流。

4． 流体阻力的产生是因为流体具有黏性（内因）和流体的流动形态（外因）。流体流动时

的机械能耗主要是克服两类不同的阻力，一类是直管阻力，另一类是局部阻力。 5． 外管内径为Di、内管外径为do的同心套管环隙的当量直径de为Di-do。 6． 离心泵流量的调节方式有改变阀门开度、改变叶轮的的转速和改变叶轮的直径三种，工

业生产中最常用的是改变阀门开度，原因是简单方便。

7． 离心泵在开车前要灌泵，目的是为了防止发生气缚现象。操作过程中，无论是开车还是

停车，出口阀门都要先关闭，但其原因不同，开车时是为了保护电动机，停车时是为了防止出口管路上的高压液体倒流入泵内打坏叶轮。

三. 简答题

1． 简述乌氏粘度计测粘度的原理？

答：乌氏粘度计通过测定一定体积 V的流体，流过一定长度 L的毛细管，所需时间t来计算流体的粘度。它的原理就是基于分析流体流过毛细管的阻力。

2． 请解释离心泵的气缚和气蚀现象，如何预防？

答：由于泵内存在空气，启动泵后吸不上液体的现象，称“气缚”现象。为防止“气缚”现象发生，离心泵在启动前务必在泵体内灌满液体。由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，液体将部分汽化，形成大量的蒸气泡。离心泵叶轮在气泡形成和破裂的过程中发生的剥蚀现象，称“气蚀”现象。为防止“气蚀”现象发生，泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。

3． 什么是离心泵的工作点？ 答：管路的特性曲线与离心泵特性曲线的交点就是离心泵在该管路中的工作点，表示了离心泵在该特定管路中实际的输送流量和压头。

四. 计算题（答案见PPT）

1. 在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数为80 kPa，在桂林操作时，真空表读数

应为多少？已知兰州地区的平均大气压85.3 kPa，桂林地区为101.33 kPa。 2. 判断下面各式是否成立：PA = PA’ PB = PB’ PC = PC’。已知：?1 = 800 kg/m3，?2 = 1000

kg/m3，H1 = 0.7 m，H2 = 0.6 m。求细管液面高度以及当细管水位下降多高时，槽内水将放净。

3. 用普通U型管压差计测量气体管路上两点压差，指示液为水，读数R为1.2 cm，为扩

大读数改为微差计，一指示液密度为920 kg/m3，另一指示液密度为850 kg/m3，读数可放大多少倍？

4. 如下图所示的洗涤塔，已知抽真空装置的真空表读数为80 kPa，求气压管中水上升的高

度R。

3

5. 安装一根输水量为30 m3/h的管道，试选择合适的管道（取管内水的经验流速u = 1.8

m/s）。

6. 内径为25 mm的水管，水的流速为1 m/s，水温20°C。已知20°C 时，水的粘度和密度

分别为：μ = 0.001 Pa?s，ρ = 998.2 kg/m3，求（1）.水的流动类型；（2）.当水的流动类型为层流时的最大流速?

7. 如下图的变径管路D1 = 2.5 cm，D2 = 10 cm，D3 = 5 cm

（1）当流量为4 L/s时，各段流速各为多少? （2）当流量为8 L/s时，各段流速各为多少?

8. 如下图所示的高位槽向塔内输送某流体。已知管内流体流速为0.5 m/s，压头损失为1.2

m，求高位槽的液面到塔入口的高度差Z。

9. 如下图所示，水以3.77×10-3 m3/s 的流量流经一扩大管段，细管直径d = 40 mm, 粗管

直径D = 80 mm, 倒U型压差计中水位差R = 170 mm, 计算水流经扩大管段的阻力损失Hf（以mH2O表示）。

4

10. 11.

12. 13.

14. 15.

正方形管道、宽为高三倍的长方形管道和圆形管道，截面积皆为0.48 m2，分别求它们的润湿周边和当量直径。

有一段内径为100 mm的管道，管长16 m，其中有两个90度弯头，管道摩擦系数为0.025，若拆除这两个弯头，管道长度不变，两端总压头不变，管道中流量能增加的百分数（90度弯头ξ = 0.75）。

已知某离心泵安装在海拔高度500 m处，水温40度时的允许吸上真空度Hs’为5.2 m。若吸入管路压头损失为1 m，动压头为0.2 m，该泵安装在离水面5 m高处是否合适。 用油泵从贮罐向反应器输送异丁烷，密度530 kg/m3，罐内液面恒定，且上方绝对压强

，

为6.65 kgf/cm2，吸入管压头损失为1.6 m，饱和蒸汽压为6.5 kgf/cm2泵的气蚀余量为3.5 m，确定泵的安装高度。（气蚀余量修正系数φ = 0.9，1 kgf/cm2 = 98.07 × 103）。 P 16例1-1； P19～20例1-2；P30～31例1-3、例1-4；P44～45例1-5、例1-6；p50例1-7；P53～55例1-9、例1-10 习题1-14、1-15、1-21、1-24

第二章 传热过程和传热设备

一. 选择题

1. 在下列物质中，（ B ）的热导率最大。

A、气体 B、金属 C、非金属固体 D、液体 2. 厚度相同的三层平壁传热，温度分布如图所示，（ C ）层的热阻最大，（ B ）层的热

导率?最大。

3. 下列说法不正确的是（D ）。

A、 自然对流和强制对流，强制对流的对流传热系数?大。 B、 流体的粘度越大，越不利于流动，会削弱与壁面的传热。

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