《化学工程基础》练习题

《化学工程基础》练习题

第1章 流体的流动与输送

一、单项选择题

1. 层流与湍流的本质区别是( )。

A、流速不同 B、流通截面积不同

C、雷诺数不同 D、层流无径向运动，湍流有径向运动 2. 水及一般流体在管路中常用的流速应是( )。

A、0.5~1m B、1~3m C、15~25m D、30~50m

3. 当流体在圆管内流动时, 管中心流速最大，若为层流时，平均速度u与管中心的最大流速umax

的关系为 ( )。

A、u＝1.5umax B、u＝umax C、u＝0.8umax D、u＝0.5umax 4. 当流体在圆管内流动时, 管中心流速最大，若为湍流时，平均速度u与管中心的最大流速umax

的关系为( )。

A、u＝1.5umax B、u＝umax C、u＝0.8umax D、u＝0.5umax 5. 温度升高液体的粘度变化是( )。

A、增大 B、减小 C、不变 D、判断依据不足 6. 温度降低气体的粘度变化是( )。

A、增大 B、减小 C、不变 D、判断依据不足 7. 流体在等径直管中作稳定流动，因流体粘性有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长将( )。 A、增加 B、减少 C、不变 D、无法判断 8. 流体在阻力平方区流动，若其它条件不变，而管子的相对粗糙度增加则压降( )。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 9. 下列结论正确的是( )。

A、液体的粘度随温度升高而减小 B、气体的粘度随温度升高而减小 C、液体的粘度随压强降低而增大 D、气体的粘度随压强降低而增大 10. 圆形直管内径为100mm，一般情况下输水能力应为( )。

A、3 m3/h； B、30 m3/h； C、200 m3/h ； D、300 m3/h 11. 图示为一异径管段，从A段流向B段时，测得U形压差计的读数为

R=R1，从B段流向A段时，测得U形压差计的读数为R=R2。若两 种情况下的水流量相同，则( )。 A、R1 > R2 B、R1< R2 C、R1 = R2 D、R1 =– R2 12. 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。

A、气缚现象 B、汽蚀现象 C、汽化现象 D、气浮现象

13. 离心泵吸入管路底阀的作用是( )。

A、阻拦液中的固体颗粒 B、防止灌入泵内的液体漏出 C、避免出现气蚀现象 D、维持最低的允许吸上高度 14. 离心泵最常用的调节方法是( )。

A、改变吸入管路中阀门开度 B、改变压出管路中阀门开度 C、安置回流支路，改变循环量的大小 D、车削离心泵的叶轮 15. 离心泵产生气蚀的原因可能是( )。

A、安装高度过大 B、启动前没有灌泵 C、底阀漏水 D、吸入管路密封不良 16. 离心泵铭牌上标明的是泵在（ ）时的主要性能参数。

A、流量最大 B、压头最大 C、效率最高 D、轴功率最小 17. 离心泵吸入管路漏入大量空气后将会发生( )。

A、汽化现象 B、气缚现象 C、汽蚀现象 D、气浮现象 18. 离心泵产生汽蚀的原因可能是( )。

A、启动前没有充液 B、吸入管路底阀漏液 C、安装高度过大 D、出口阀门没有打开

19. 输送水的离心泵，现改用输送某种水溶液，水溶液的密度为水的1.2倍，管路状况不变，泵前后

两敞口容器中液面垂直距离不变，则下列说法正确的是( )。

A、流量增加；扬程增加；泵功率不变 B、流量减小；扬程减小；泵功率不变 C、流量不变；扬程不变；泵功率增加 D、流量不变；扬程不变；泵功率不变 20. 下列各类泵中属于正位移泵的有( )。

A、轴流泵 B、旋涡泵 C、齿轮泵 D、离心泵 21. 离心泵出口阀门开度改变但不会改变( )。

A、泵的特性曲线 B、管路特性曲线 C、管路所需的压头 D、泵的工作点 22. 往复泵最常用的调节方法是( )。

A、改变吸入管路中阀门开度 B、改变压出管路中阀门开度 C、安置回流支路，改变循环量的大小 D、改变活塞行程大小 二、填空题

1. 用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量的___ _____倍。（假定槽内高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变）

2. 如果管内流体流量增大1倍以后，仍处于层流状态，则流动阻力增大到原来的 倍。 3. 气体的粘度随温度的升高而 。

4. 在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变化，管壁处的速度为 ，管中心速度 。 5. 流体流动的型态有2种，它们是 。 6. 湍流的基本特征是 。

7. 当量直径的定义是de＝ 。对边长为a×b长方形风管, 当量直

径de＝ 。

8. U形管压差计指示液为水，若所测压差不变，欲使读数R增大，应更换一种密度比水 的指示液。

9. 当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ= ；在管内呈湍流时摩擦系数λ与 有关。

10. 流体在圆形直管中流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则层流流动时阻力损失hf为

原来的 倍；高度湍流时阻力损失hf为原来的 倍。

11. A、B两管道dA=1/2dB，qVA=2qVB，lA=lB。层流时，hfA为hfB的 倍；充分湍

流时，hfA为hfB的 倍。

12. 流体在等径直管中作稳定流动，流体因流动而有摩擦阻力损失，流体流速沿管长 。 13. 直管阻力是流体在直管中流动时由于流体的 而产生的能量损失。

14. 局部阻力是流体通过管路中管件阀门突然扩大、突然缩小引起 而

造成的能量损失。

15. 图示管路系统中，已知流体流动的总阻力损失为56 J/kg， 两槽液面垂直距离H = m。

16. 米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的______

倍。

17. 流体在圆形直管中作湍流流动，如果流量等不变，只是将管径减小一半，则阻力损失为原来的

___ _____倍。

18. 圆形直管内流量一定，设计时若将管径改为原来的2倍，则层流时阻力损失是原来的________ 倍。

19. 离心泵启动步骤为 。用 调节流量。

20. 离心泵输送的液体密度变大，则其扬程 ，流量 。 21. 原用以输送水的离心泵，现改用于输送某种密度为1100kg/m3的碱液，管路状况不变，泵前后两

敞开容器内液面的垂直距离不变，则泵的流量不变，压头不变，轴功率 。 22. 某离心泵从水池向敞口高位槽送水，在正常情况下，若水池水位降低，其他条件不变，则管路送

水量不变，泵的扬程 。

23. 离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，会发生__ _____ __ _现象。

24. 离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。 25. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量 。 三、计算题

1、甲烷以1700 m3/h的流量在一异径管中流过。该管的

内径有200mm逐渐缩小到100mm。在粗细两管处连有一 U形管压强计，指示液为水。试求当甲烷气体流过时， U形管压强计的读数R为多少mm？

设甲烷的平均密度ρ=1.43 kg/m3，指示液水的密度 ρ0=1000 kg/m3，甲烷流动时的能量损失忽略不计。 2、用离心泵将地下水中的水送到贮槽中去，贮槽液面 离地面15m，水池液面在地面下1.5m。输水管路阻 力损失为13 J/kg。今要求送水量为72 m3/h，若泵的 效率为55%，求泵所需的功率。 设水的密度为1000kg/m3。

3、如图所示，一输水系统的出口处管径为φ44×2，

已知∑h= 3.2u2f 2（u为出口流速），试求

（1）水的体积流量为多少？

（2）若体积流量增加20%，则水面应提高多少米？ 4、某离心泵在两敞口容器间输液，已知转速为1480rpm 下的特性方程为He = 38.4 – 40.3qV2（qV---m3/min），两 液面间垂直距离为16.8m，输液管路长1360m（包括局 部阻力的当量长度），管内径为68mm，λ=0.03，试求 输液量 qV （m3/min）

5、如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为 100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有一支以汞为指示液 的U管压差计（汞的ρ

Hg=13600kg·

m–3），压差计的测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：

（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽

内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？ （2）当闸阀全开时（ζ阀=0.17 , λ=0.02），每小时

从管口流出的水为若干m3·h–1？

6、离心泵将地下水池中的水送到贮槽中去，贮槽液面离 地面15 m，贮槽液面上方表压为19620 Pa，水池液面 在地面下1.5m，水池及贮槽液面均维持恒定。输水管

道直径为φ76×3mm，长度为35m（包括管路中各种 管件和阀门的当量长度）。今要求送水量为40 m3/h， 设水的密度为1000 kg/m3,若取摩擦系数为0.02,试求： （1）离心泵所提供的能量为多少J/N？

（2）若泵的效率为55%则泵所需的轴功率为多少kW？ 7、喷射泵入水管内径是20mm,水的体积流量是0.34 m3/h, 进水压强是500 kPa（绝压），喷嘴内径是2mm，在喷嘴 处可以产生多大的真空度？设水的密度为 1000 kg/m3， 水流经喷嘴没有阻力损失；入水口和喷嘴间的位差可忽 略不计。

112

2 8、如图所示，有一垂直管路系统，管内径为100mm，管长为16m，其中有两个截止阀，一个全开，一个半开，直管摩擦系数为λ= 0.025。若拆除其中一个全开的截止阀，其它保持不变，问此管路系统的流体体积流量将增加百分之几？（全开截止阀ζ= 6.0，半开截止阀ζ= 9.5）

第2章 传热过程和传热设备

一、单项选择题

1. 平壁定态热传导过程，通过三层厚度相同的材料，每层间温度变 化如右图所示。导热系数λ1、λ2、λ3按大小顺序排列正确的应 是( )。

A、λ3＞λ1＞λ2 B、λ3＞λ2＞λ1 C、λ2＞λ3＞λ1 D、λ1＞λ2＞λ3 2. 随着温度的升高，液体的粘度及导热系数的变化符合下列中的 ( )。

A、粘度减小、导热系数增大； B、粘度增大、导热系数减小；

C、粘度和导热系数都增大； D、粘度和导热系数都减小 3. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( )。

A、成正比 B、成反比 C、相等 D、没关系 4. 工业上采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是( )。 A、增加热阻，减少热量损失 B、节约钢材、增强美观 C、增加传热面积，提高传热效果 D、增大传热温度差 5. 下列准数中表示流体物性对对流传热的影响的是( )。

A、雷诺数 B、努塞尔数 C、普兰特数 D、格拉斯霍夫数 6. 在列管式换热器中用蒸汽加热空气，提高传热速率所采取最合理方法应是( )。 A、提高蒸汽速率 B、同时提高蒸汽和空气流率 C、提高空气的流速 D、过热蒸汽以提高蒸汽的温度 7. 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( )。

A、表面光滑，颜色较浅 B、表面粗糙，颜色较深 C、表面粗糙，颜色较浅 D、表面光滑，颜色较深

8. 一套管换热器，在内管中空气从20℃被加热到50℃，环隙内有120℃ 水蒸气冷凝给热，管壁温度接近于( )。

A、35℃ B、50℃ C、85℃ D、120℃

9. 某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气,设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此列管换热器内壁温度应是( )。 A、接近空气平均温度

B、接近饱和蒸汽与空气的平均温度

C、接近饱和蒸汽的温度 D、接近空气出口温度

10. 传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的是( )。

A、污垢热阻 B、管壁热阻 C、管内对流传热热阻 D、管外对流传热热阻 11. 用火炉烧开水，壶底的温度应该( )。

A、接近火焰的温度 B、接近水的温度

C、火焰温度和水的温度的平均值 D、无法确定 12. 换热器由单管程改为双管程，则对流传热系数将会( )。

A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 13. 揭示物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是( )。

A、斯蒂芬-波尔兹曼定律 B、克希霍夫定律 C、折射定律 D、普朗克定律 14. 换热器两侧流体的给热系数α

热

>>α

冷

，为提高传热系数K值强化传热，措施是( )。

热

A、同时提高两侧流体的流速 B、提高αC、提高α

冷

一侧流体的流速

一侧流体的流速 D、无法解决

15. 换热器折流挡板的作用是( )。

A、增大管程传热系数 B、增大壳程传热系数 C、增大壳程传热面积 D、增大传热温度差

16. 水在管内作湍流流动(Re=1.2×10)，若使水的流量减为原来的一半则其对流传热系数应为原来的( )倍。

A、1/2 B、(1/2) C、4 D、A,B,C均不对

17. 空气在管内作湍流流动(Re＞10)，若使流量提高至原来的2倍则其对流给热系数为原来的( )倍。

A、4 B、1.74 C、0.8 D、2 18. 电动机为了增大散热其金属外壳应该是( )。

A、表面粗糙，颜色较浅 B、表面粗糙，颜色较深 C、表面光滑，颜色较浅 D、表面光滑，颜色较深 19. 影响辐射传热的因素应该是( )。

A、物体的粘度 B、黑度 C、黑体 D、流速 20. 加热炉通过各保温层的热流量不变，各层的温度降与各相应层的热阻( )。 A、成正比 B、成反比 C、相等 D、关系不确定 二、填空题

1. 金属的导热系数大都随其纯度的增加而 。

2. 金属的导热系数大都随其纯度的增加而增大，随其温度的升高而 。

3. 为对某管道保温，需将两种导热系数不同的材料包于管外，已知λ1＞λ2，如所用两种材料厚度

相同，则应该将导热系数为 的材料包于内层，更有利于保温。 4. 在包有两层厚度相同、导热系数不同的保温材料的圆形管道上，为减少热损失应该将导热系数

的材料包在内层。

5. 在λ、μ、ρ、Cp这四个物性参数中，若 值大，对流传热系数α就减小。 6. 对流传热的热阻主要集中在 。 7. 间壁二侧液体的传热过程α1，α2相差较大（α1<<α2），K值总是接近___ _______ _那侧的值。 8. 水在管内作湍流流动(Re＞104),若使流速提高至原来的2倍则其对流传热系数为原来的 倍。 9. 某并流操作的间壁式换热器中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和40℃，此时传热平均温度差△tm=_ _ _____℃。

10. 一套管换热器用120℃饱和蒸汽冷凝给热，20℃水加热到60℃,则对数平均温差Δtm等于 ℃。 11. A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，B无腐蚀性，则走管程的流体应

选择 。

12. 在加热炉中火焰的温度高于炉管材料的熔点，管内有油品流动，由于炉管温度接近于 温度，因此炉管不会被烧穿。

13. 浸过水的多孔耐火砖其隔热性能比没浸过水的同一多孔耐火砖要 。

40.8

4

14. 换热器折流挡板的作用是 。 15. 换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这是由于 。 16. 用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），若保持加热蒸汽压强和冷流体t1不变，而增加冷流体

流量qm2，则传热系数K 。

17. 在列管式换热器中用饱和蒸汽加热空气，要提高传热速率所采取的最合理方法应是 。 三、计算题

1、在一个Φ180×10mm的套管换热器中，热水流量为3500kg/h，需从100℃冷却到60℃，冷水入口温度为20℃，出口为30℃，内管外表面总传热系数K=2326W/m2.K，冷却水走内管，忽略热损失。已知CP水=4.18kJ/kg?K，试求：

（1）冷却水用量； （2）逆流时管长。

2、某厂生产中，需要将流量为5200标准m3·h–1的常压空气，利用120℃的饱和水蒸汽将其由20℃加热到100℃。现工厂仓库有一台单程列管换热器，其主要尺寸如下：钢管规格：φ38×3mm管长3m，管数151条；壳体规格：φ712×6mm，壳程无折流挡板。问此换热器适用否？（已知此换热器的K0=60w·m–2·K–1,空气在标准状下的密度ρ=1.293kg·m–3,平均比热Cp=1kJ·kg–1·K–1） 3、有一套管式换热器,内管为φ180×10的钢管。用水冷却原油，采用逆流操作, 水在内管中流动,冷却水的进口温度为15℃,出口温度为55℃。原油在环隙中流动,流量为500kg·h–1,其平均比热为3.35kJ·kg–1·K–1，要求从90℃冷却至40℃。水侧的对流传热系数为1000w·m–2·K–1，油侧的对流传热系数为299w·m–2·K–1（管壁热阻及垢阻忽略不计）。试求： （1）传热系数；

（2）套管换热器的有效长度（水的比热取4.18kJ·kg–1·K–1,忽略热损失）。

4、某列管式加热器由φ25×2.5mm的钢管组成，将苯由20℃加热到55℃，苯在管中流动，其流量为每小时15吨，流速为0.5 m/s。加热剂为130℃的饱和蒸汽冷凝给热。苯的比热Cp=1.76 kJ/kg·℃，密度为858 kg/m3。已知加热器的传热系数K为700W/（m2·℃），试求： （1）加热器所需管数n； （2）单管长度l。

5、某台传热面积为30m2的单程列管换热器，用水逆流冷却某种热油，水的流量qm2=2 kg/s，比热为4.18kJ/kg.℃，入口温度t1=20℃，出口温度t2=40℃，热油入口温度T1=100℃,出口温度T2=50℃。试求：该换热器的传热系数K。

6、某列管式换热器由n根长为3m的φ25×2.5mm的钢管组成，要求将流量为1.25kg/s的苯由77℃冷却到27℃。水在管内与苯逆流流动，水的进、出口温度分别为17℃和47℃。已知水侧和苯侧的给热系数α水=0.85 kW/m2·℃，α苯=1.7 kW/m2·℃，苯的比热Cp=1.9 kJ/kg·℃，污垢热阻及管壁热阻均可忽略，试求所需的管数n。

7、有一套管式换热器,内管为φ180×10的钢管。用水冷却有机溶剂，采用逆流操作, 水在内管中流动,冷却水的进口温度为15℃,出口温度为55℃。溶剂在环隙中流动,流量为500kg·h–1,其平均比热为3.35kJ·kg–1·K–1，要求从90℃冷却至40℃。水侧的对流传热系数为1000w·m–2·K–1，溶剂侧的对流

传热系数为300w·m–2·K–1（管壁热阻及垢阻忽略不计）。试求： （1）以管外表面计算的总传热系数（w·m–2·K–1）；

（2）套管换热器的有效长度（水的比热取4.18kJ·kg–1·K–1,忽略热损失）。

8、今有一套管换热器，热水流量为2000kg/h，冷水流量为3000kg/h，热水进口温度T1=90℃，冷水进口温度t1=10℃。现要求冷水出口温度t2=40℃，试求 （1）逆流操作和并流操作时的平均温差； （2）逆流操作和并流操作时的传热速率之比。

第3章 吸收

一、单项选择题

1. 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，溶解度系数H各自的变化将是( )。

A、增加；减小；不变 B、不变；减小；不变 C、增加；增加；增加 D、减小；不变；减小 2. ( )，对吸收操作有利。

A、温度低，气体分压大时 B、温度低，气体分压小时

C、温度高，气体分压大时 D、温度高，气体分压小时 3. 气体的亨利系数E值越大，表明气体( )。

A、越易溶解 B、越难溶解 C、溶解度适中 D、与溶解度无关 4. 常压下操作的低浓度吸收系统，当总压增加时，亨利系数E将( )。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 5. 当操作压力减小时，吸收平衡常数m将会( )。

A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定

6. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度增大时，相平衡常数m将( )。

A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 7. 单向扩散中的漂流因子应为( )。

A、=1 B、＜1 C、＞1 D、不确定 8. 下述分离过程中哪一种不属于传质分离( )。

A、萃取分离 B、吸收分离 C、结晶分离 D、离心分离 9. 下述分离过程中哪一种属于传质分离（ ）。

A、沉降分离 B、吸收分离 C、离心分离 D、过滤分离 10. 已知传质总系数为1?1?m，若吸收操作为液膜控制，则Ky等于（Kykykx

A、ky B、kx C、m/kx D、kx/m

）11. 用清水逆流吸收NH3的操作属于( )控制。

A、液膜阻力 B、气膜阻力 C、气相主体 D、液相主体

12. 低浓度难溶气体逆流吸收操作属于( )控制。

A、气相主体 B、液相主体 C、气膜阻力 D、液膜阻力 13. 吸收操作的液气比L/G若低于最小液气比（L/G）min，结果是( )。

A、达不到规定的分离要求 B、吸收操作将不能进行 C、可以达到规定的分离要求 D、无法判断

14. 在填料吸收塔内用纯溶剂进行逆流吸收操作时，今入塔气体浓度下降，而其它条件均不变，则

吸收率将( )。

A、变大 B、变小 C、不变 D、不确定 15. 吸收塔中表示完成一个传质单元数所需的填料层高度的是( )。

A、Δym B、HOL C、NOG D、NOL

16. 吸收塔操作时，若解吸因数mG/L增加，而气液进料组成不变，则溶质回收率将( )。

A、增加 B、减少 C、不变 D、不确定

17. 吸收塔操作时，若解吸因数mG/L增加，而气液进料组成不变，则塔顶出口气体组成y2将

( )。

A、增加 B、减少 C、不变 D、不确定

18. 填料吸收塔用清水吸收混合气中的氨，当水泵发生故障，使进水量减少时，气相总传质单元数

NOG将( )。

A、增加 B、减少 C、不变 D、判断依据不足 二、填空题

1. 吸收操作中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数__ _____ _。

2. 根据双膜理论，气液两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的 。 3. 一般情况下吸收剂适宜用量为最小用量的 倍。

4. 在吸收操作中，若其它条件不变，仅减少吸收剂用量，则传质推动力将__________ _。 5. 操作中的吸收塔。当生产任务一定，若吸收剂用量小于最小用量，则吸收效果 。 6. 用清水逆流吸收有害气体，平衡关系为y = 2x，入塔气体y1= 0.1，采用液气比L/G = 1.5，则出塔气体浓度最低可降低至 。

7. 用清水逆流吸收有害气体，平衡关系为y = 2x，入塔气体y1= 0.1，操作液气比L/G= 3，则出塔气体浓度最低可降低至 。

8. 对于低浓度气体吸收操作求传质单元数时，用对数平均推动力法的适用条件是 。 9. 解吸因数的物理意义为 。

10. 对逆流操作的填料吸收塔，当解吸因数大于1时，若塔高为无穷大，则气液两相将于塔

达到平衡。

11. 填料塔中填料的作用 。 12. 吸收操作的经济性体现在 。 三、计算题

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