化工基础习题(M)

第一章

1. 化工生产中，物料衡算的理论依据是，热量衡算的理论基础是。 2. 物理量的单位可以概括为_________和_________两大类。

3. 单元操作是化工生产过程中的，根据所遵循的基本原理的不同，可将单元操作分为

_________、 __________、___________。

4. 力在国际单位制中的是__________，而用SI制用本单位表示时,则为______________。 5. 生产过程中，设备内无任何物料累积的过程称为。

6. 计算：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100mol燃烧产物（又称烟道气）需要加入空气的物质的量。

7. 有一个4×3m2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/(m2?h)，有50%的太阳能被吸收用

来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min，求流过取暖器的水升高的温度。

第二章

流体静力学

1. 理想流体是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；而实际流体是指_＿＿＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2. 压力表上的读数为0.25MPa=_________kgf?cm-2,真空表上的读数为0.05MPa=________

mmHg(真空度)。

3. 液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压差计测压时,当一端与大

气相通时,读数R表示的是_________或___________。

4. 天津和兰州的大气压强分别为101.33kPa和85.3kPa，苯乙烯真空精馏塔的塔顶要求维持

5.3kPa的绝对压强，试计算两地真空表的读数（即真空度）。

5. 有一密闭反应器，在反应前，旧式压力表上显示压强为0.40kgf·cm-2，反应终了并经冷却

后，U形水银压强计示数为250mm（真空度），问该反应器内，反应前后的绝对压强各为多大？

6. 求空气在真空度为400mmHg、温度为-40℃时的密度。当地大气压为750mmHg。

7. 如图所示，水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差，在管路上方安装一U

形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R＝150mm，试计算A-A′、B-B′截面的压

力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600 kg/m3。

8. 用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，

读数R为12mm。为了提高测量精度，改为微差压力计，指示液A为含40％乙醇的水溶液，密度为920 kg/m3，指示液C为煤油，密度为850 kg/m3。问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？

9. 思考：如何证明玻璃管内的液位与容器内液位等高？

流动基本概念

1. 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝820kg.m-3,粘度μ=3厘泊的某液体,

在内径d=10mm，以流速0.5m.s-1在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.

2. 某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为40×30mm,其当量直径de为______.

3. 流体体积流量用＿＿＿＿＿来计算；质量流量用＿＿＿＿＿来计算；而流体流速用＿＿＿

＿＿来计算。

4. 牛顿粘性定律表达式为＿＿＿＿＿＿＿＿，其粘性系数 (粘度) 的物理意义是＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿，其平均速度与最大流速的关系

为＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。 6. 流体的粘度指______________________________________。粘度值随温度变化而变化,对

于液体，温度升高，粘度________；对于气体，温度升高，粘度________。 7. 稳定流动的定义是___________________。

8. 某液体在套管环隙内流动,大管规格为φ56×3mm,小管规格为φ30×2.5mm,液体粘度为

1mN?s?m-2,密度为1000kg?m-3,流速为1m?s-1则该液体在套管环隙内流动的Re=_________。 9. 流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得___________处速度为零,管的________处

速度最大。

10. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg?s-1,其体积流量

为___________.平均流速为__________.

11. 流体沿壁面流动时,我们把速度梯度显著存在的区域称为_____________。

衡算

1. 采用虹吸管从高位槽向反应釜中加料。高位槽和反应釜均与大气相通。要求物料在管内以 1.05 m·s-1的速度流动。若料液在管内流动时的能量损失为 2.25 J·N-1，试求高位槽的液面应比虹吸管的出口高出多少米才能满足加料要求？

2. 如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为φ45×2.5mm的钢管，要求送液量为3.6m3/h。设料液在管内的压头损失为1.2m, （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？

3. 如附图所示，某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流量为1×104kg/h，密度为1000kg/m3，入口处的表压为147kPa。管道的内径为53mm，喷嘴出口处内径为13mm，喷嘴能量损失可忽略不计，试求喷嘴出口处的压力。

阻力

1. 要求向精馏塔中以均匀的流速进料，现装设一高位糟，使得料液自动流入精馏塔中，如附图所示。若高位槽的液面保持1.5m的高度不变，塔内操作压力为0.4kgf·cm(表压)，塔的进料量需维持在50m3·h-1，则高位槽的液面应该高出塔的进－料口多少米才能达到要求？若已知料液的粘度为1.5×10-3Pa·s，密度为900 kg·m-3，连接管的尺寸为φ108mm×4 mm的钢管，其长度为h+1.5 m，管道上的管件有 180°的回弯头、截止阀及 90°的弯头各一个。

-2

2. 用离心泵把水从贮槽送至附图所示表压强为9.807×104Pa的水洗塔中，贮槽液面恒定，其上方为常压。泵入口比贮槽液面高2m，贮槽液面与输送管出口端垂直距离为20m。在某输送量下，泵对每kg水作的功为317.7 J/kg，管内的摩擦系数为0.018。泵的吸入和压出管路总长分别为10m及100m（包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度），管子直径

为φ108×4mm。若在泵出口处装一压强表，测压处与泵入口间的位差和摩擦阻力均可略去不计，试求压强表读数。

3. 某工厂将密度为1.1×10kg·m的稀盐酸用

3

-3

真空抽吸装置输送到上一层楼，提升高度h=3m，当地大气压98.6kPa，储槽有效容积1m3，要求2min把它装满。输送管用 57mm×3.5mm耐酸钢管，由低位槽到高位槽的阻力损失∑Hf=1m液柱，高位槽到真空泵的压强降Δpf=10kPa。求：

(1)高位槽所需的真空度p2(真空度); (2)真空泵的实际真空度；

(3) 若该真空泵最大真空度为8.8×104Pa，求最大提升高度z2（∑Hf变化不计）。

输送设备

1. 用离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内液面维持恒定。已知料液的密度为1200kg·m-3，蒸发器上部的蒸发室内操作压力为200mmHg(真空度)，蒸发器进料口高于贮槽内的液面15 m，输送管道的直径为ф68 mm×4mm，送液量为20m3·h-1。设溶液流经全部管路的能量损失为12.23J·N-1(不包括出口的能量损失)，若泵的效率为60％，试求泵的功率。

2. 某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液（密度为1100kg/m3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出，如附图所示。泵的入口管为φ108×4mm的钢管，管中的流速为1.2m/s，出口管为φ76×3mm的钢管。贮液池中碱液的深度为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。碱液流经所有管路的能量损失为30.8J/kg（不包括喷嘴），在喷嘴入口处

的压力为29.4kPa（表压）。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。

3. 某工段领到一台离心泵，泵的铭牌上标着：流量qv=20m3·h-1，扬程H’e=30.8米水柱，转

速n=2900转/分，允许吸上真空高度Hs=7.2m，泵的流量和扬程均符合要求，若已知管路的全部阻力为1.8米水柱，当时当地大气压为736毫米汞柱，试计算： (1)输送20℃水时泵的安装高度为多少？ (2)输送90℃水时泵的安装高度为多少？

4. 选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度

为500m处(在海拔500m处大气压强Ha=9.74 mH2O)，已知吸入管的压头损失为1 mH2O，泵入口处动压头为0.2 mH2O，夏季平均水温为40℃，问该泵安装在离水面5m高处是否合适？

第三章

一、填空题

1. 传导传热的傅立叶定律为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿其各项表示为＿＿＿＿＿＿＿, ＿

＿＿＿＿,＿＿＿＿, ＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2. 热量传递的方式主要有三种:________、__________、_________.

3. 稳定热传导是指_____________________不随时间而改变。

4. 导热是________热传递的主要方式，对流传热是指________的传热过程。

5. 由多层等厚平壁构成的导热壁面中, 所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈

________,其两侧的温度差愈______。

6. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失，若容器外表温度为500℃，而环境温度

为20℃，采用某隔热材料,其厚度为240mm，λ=0.57w·m-1·K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)

7. 在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上，应该将______________材料包在内层，其原

因是______________，______________。

8. 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好，已知δ1>δ2>δ3;导热系数λ1<λ2<λ3。在稳

定传热过程中，各层的热阻R1____R2____R3;各层导热速率Φ1___Φ2___Φ3。（填>,<或=） 9. 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应＿＿＿＿＿＿，主要原

因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

10. 在多层平壁稳定热传导中，通过各层的传热速率＿＿。

11. 有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种λ1>>第二种λ2，若作为换热器材料，应选

用____种；当作为保温材料时，应选用____种。 12. 多层平壁导热的总热阻等于___________。

13. 水垢的热阻较大的原理，主要是___________。 14. 牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。 15. 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△t=_________.

16. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总

传热系数K接近______流体的对流给热系数.

17. 强化传热的方法之一是提高K值. 而要提高K值,则应提高对流传热系数

____________________.

18. 平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1、α2以及间壁导热系数λ的关系为

_____________.当平壁厚4mm,导热系数为45( w. m-2.K-1)时,两侧给热系数分别为8000(w.m-2.K-1)和600(w.m-2.K-1)时,总传热系数K=_____________________. 19. 某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进、出口温度为80℃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=_______.

20. 对流传热牛顿冷却定律为＿＿＿＿, 其各项表示为＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿

＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。

21. 对流传热中的努塞特准数式是＿＿＿＿, 它反映了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 22. 对流体传热中普兰德准数式为＿＿＿＿＿＿＿, 它反映了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 23. 间壁式换热器：m1Cp1(T1-T2) =m2Cp2(t2-t1)=K.A.△tm等式成立的条件是__________、

__________、___________。 24. 在热交换过程中，当间壁两侧流体稳定变温传热时，两流体间的相互流向有：___________。 25. 沸腾传热中，保持________沸腾是比较理想的。

26. 间壁传热的总传热速率方程为_______.某换热过程中,要求Φ=30 kw,K=555(w.m-2.K-1)，△

tm=25K，则传热面积为______. 二、选择题

1. 法定计量单位中，属于国际热量计算单位的是（）。

A. kw; B. kcal; C. J

2. 对流传热是由（）因素产生的。

A. 流体分子的热振动; B.流体体内电子的移动;C. 流体质点的位移、扰动。 3. 对流传热仅发生在（）中。

A. 固体B. 静止的流体C. 流动的流体

4. 流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。

A. 热传导B. 对流传热C. 热辐射

5. 物质的导热系数，一般来说：金属的λ（），非金的λ（），液体的λ（），气体的λ（）。

A. 最小B. 最大C. 较小D. 较大

6. 列管式换热器内，装设了两块横向折流挡板，则该换热器为（）

A. 单程B. 双程C.三程D. 不确定

7. （）是一种以电磁波传递热能的方式。

A. 传导B. 对流C. 辐射

8. 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. 没关系

9. 在平壁导热中q＝λA(t1－t2)/δ，传热推动力是（）。

A.λ; B. t1－t2; C. δ

10. 将1500 kg.h-1，80℃的硝基苯通过换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超

过35℃，硝基苯比热为1.38kJ.kg-1.K-1，则换热器的热负荷为( ). A. 19800 kJ.h-1; B. 82800 kJ.h-1; C. 82800 kw; 11. 传热速率公式Φ=KAΔtm中,Δtm的物理意义是( ).

A.器壁内外壁面的温度差; B.器壁两侧流体对数平均温度差; C.流体进出口的温度差; D.器壁与流体的温度差。

12. ( )是指当间壁两侧冷、热流体之间的温度为1K时，在单位时间内通过单位传热面积，由

热流体传给冷流体的热能。

A. 导热系数；B. 对流传热系数；C. 总传热系数

13. 当冷热两流体无相变且进、出口温度分别相同时的折、错流换热器，其平均温度差△t’都

比纯逆流时的△t（）。 A. 大B. 小C. 相同

14. 蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数α值（）。

A. 降低B. 升高C. 不变

15. 两流体进行换热时，每一流体在换热器内的任一位置，任一时间的温度皆相等，这种传热

称为（）。

A. 稳定变温传热B. 恒温传热C. 变温传热

16. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α( )滴状冷凝的α。

A. 等于B. 大于C. 小于

17. 翅片管换热器的翅片应安装在( )。

A. α小的一侧B. α大的一侧C. 管内D. 管外

三、判断题

1、付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。（ ） 2、凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。（ ） 3、换热器的导热管，应选用导热系数值大的材料。（ ）

4、换热器的平均传热温度差，是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差

值。（ ）

5、多层平面壁稳态热传导时，推动力是内壁面与外壁面间总的温度差;总热阻是各层热阻的倒

数之和。（ ）

6、 在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作，所需传热面积要小。（ ）

7、 间壁一边流体稳定变温，而另边流体恒温时，其传热平均温度差的大小与流体的流向有关。

（ ）

8、 间壁式换热器内冷，热两流体的传热总热阻必定大于每一个分热阻，因此，总传热系数的

数值必定小于其中任何一个对流体传热系数的值。（ ）

9、在稳定多层园简壁导热中，通过多层圆筒壁的传热速率Φ相等（ ），而且通过单位传热

面积的传热速率Φ/A也相同（ ） 四、简答题

1、在化工生产中,传热有哪些要求?

2、传导传热、对流传热和辐射传热，三者之间有何不同?

3、传热有哪几种方法?各有何特点?试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式?

五、计算题

1. 炉子平壁结构如下：内层为厚120mm的耐火砖，外层为厚250mm的红砖，中间填以厚为

50mm的硅藻土，已知各层的导热系数为λ1＝0.93 w·m-1·K-1，λ2＝0.14 w·m-1·K-1，λ3＝0.70 w·m-1·K-1，如果不用硅藻土，而又要不增大热损失，问红砖的厚度必须增加多少?

2. 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分

别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？

3. 外径为50mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，其外再包20mm厚的石棉保温层，

管外壁温为300?C，保温层外壁温为35?C，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为0.07W/(m?K)和0.3 W/(m?K)，试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。

4. 某平面炉壁，由绝热砖Ⅰ和普通砖Ⅱ组成，已知绝热砖厚度b1＝200mm，导热系数λ1＝

0.2w·m-1·K-1,普通砖外侧温度t3＝50℃,普通砖导热系数λ2=0.7w·m-1·K-1。周围大气温度

t=20℃。炉壁外侧对大气的综合对流传热系数为20w·m-2·K-1,试问:

(1)单位面积炉外壁的热损失是多少? (2)如果t1＝800℃,求t2及b2；

5. 在一内钢管为?180?10mm的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液

态烃从100?C冷却到60?C，其平均比热为2380J/(kg?K)。环隙逆流走冷却水，其进出口温度分别为40?C和50?C，平均比热为4174 J/(kg?K)。内管内外侧对流传热系数分别为

2000W/(m2?K)和3000W/(m2?K)，钢的导热系数可取为45 W/(m?K)。假定热损失和污垢热阻可以忽略。试求： 1)冷却水用量；

2)基于内管外侧面积的总传热系数； 3)对数平均温差； 4)内管外侧传热面积。

6. 现某厂准备选一台单壳程双管程的列管式换热器，用绝对压为200kN·m-2的饱和水蒸汽（汽

化热L=2204.6kJ·kg-1）来加热某液体。液体走管内，流量为80t·h-1，由20℃加热到60℃，液体的平均比热为4kJ·kg-1·K-1。若换热器的K0= 4500w·m-2·K-1，设备的热损失可忽略不计，饱和水蒸汽在饱和温度排出。试求：（1）水蒸汽的消耗量kg·h-1？（2）要选用多大的传热面积？已知200kN·m-2的饱和蒸汽温度120.2℃。

7. 流量为2000kg·h-1的某气体在列管式换热器的管程通过,温度由150℃降至80℃；壳程冷却用

软水, 进口温度为15℃,出口温度为65℃,与气体作逆流流动。两者均处于湍流。已知气体侧的对流传热系数远小于冷却水侧的对流传热系数。试求： (1)冷却水用量；

(2)如进口水温上升为20℃,仍用原设备要达到相同的气体冷却程度,此时出口水温将为多少度?冷却水用量为多少? 管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计。气体的平均比热为1.02kJ·kg-1·K-1，水的比热为4.17kJ·kg-1·K-1,不计温度变化对比热的影响。

8. 有一壁厚为10mm的钢制平壁容器, 内盛80℃的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数为

240w?m-2?K-1。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16w?m-1?K-1 ,厚度为 50mm 的保温材料。保温层为10℃的空气所包围,外壁对空气的联合传热系数为10 w?m-1?K-1。试求：

(1)每小时从每m2面积所损失的热量kJ?h-1?m-2;

(2)容器内表面的温度T (钢材的导热系数为45w?m-1?K-1)

9. 在管长为1m的冷却器中，用水冷却油。已知两流体作并流流动，油由420K冷却到370K，

冷却水由285K加热到310K。欲用加长冷却管的办法，使油出口温度降至350K。若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却器除管长外，其他尺寸也不变。试求加长后的管长。

10. 在一套管换热器中，用110℃的饱和水蒸汽将 0.2kg·s-1的甲苯 (Cp=1.84KJ·kg-1·K-1)由 30℃

加热到70℃。甲苯在 φ25×2.5mm的内管中流动（钢管的导热系数为45w?m-1?K-1）。已知水蒸汽的冷凝对流给热系数为 14000w·m-2·K-1，甲苯的对流给热系数为1100w·m-2·K-1，甲苯侧的污垢热阻为 0.15×10-2m2·K·w-1,试求所需要的管长。

第六章液体的精馏

一、填空题

1. 在1个大气压.84℃时, 苯的饱和蒸气压PA*=113.6(kpa),甲苯的饱和蒸气压PB*=44.38(kpa),苯

--甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成xA=_____.气相组成yA=______.相对挥发α=____. 2. 某理想混合液, 其中一组平衡数据为xA=0.823, yA=0.923,此时平均相对挥发度为

α=___________.

3. 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称

为________,液相线以下的区域称为_________,汽.液相线之间的区域为___________. 4. 在y-x图中，以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度

______.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度_____.

5. 精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的_________,利用_____________、

_________的方法,将各组分得以分离的过程. 是精馏和普通蒸馏的本质区别。

-1

6. 某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,且塔顶产品量为100kmol·h,则

馏出液组成xD=_________,塔顶上升蒸气量V=_______.

7. 某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为

y=1.3x-0.018,则回流比 R=_______,馏出液组成xD_______,原料组成xf=________.釜液组成xw=_________.

8. 某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为xA=0.96(摩尔分率) .精馏段操作线方程为

y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.5,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为 y2=________.

9. 某二元理想溶液的连续精馏塔,提馏段操作线方程为:y=1.3x-0.018,系统的平均相对挥发度

α=2.5,当xW=0.06时(摩尔分率)，此时从塔底数起的第二块理论板数 (塔底可视为第一块理论板)下流液体的组成为___________.

10. 精馏塔的作用是。当塔板中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿___时，该塔板称理论塔

板。

11. 精馏操作的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。 实现精馏操作的必要条件包

括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

12. 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为ｔ1，液相泡点温度为ｔ2。塔底某理论板上汽相露

点温度为ｔ3，液相泡点温度为ｔ4。 试按温度大小顺序用＞、＝、＜符号排列如下：＿＿＿＿＿＿＿。

13. 试比较某精馏塔中第ｎ－1， ｎ，ｎ＋1层理论板上参数的大小（理论板的序数由塔顶向

下数起），即：yn+1＿＿yn，ｔn-1＿＿Tn，yn＿＿xn-1，Tn＿＿ｔn，Tn+1＿＿Tn。（＞，＝，＜，T为气相温度；t为液相温度）

14. 精馏塔中第ｎ－1， ｎ，ｎ＋1块实际板板效率小于1。与xn-1相平衡

的汽相浓度y*n-1，则y*n-1＿＿＿yn-1,yn＿＿＿xn-1.（＞，＝，＜） 15. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则： （1）回流比等于＿＿＿； （2）馏出液量等于＿＿＿； （3）操作线斜率等于＿＿＿。（以上均用数字表示） 16. 已分析测得这四股物料的组成为0.62，0.70，0.75，0.82，试找出Y6,X6，

Y7， X7的对应值，Y6＝ ____，X6＝____， Y7＝____ ，X7＝_____,

17. 工业生产中的操作回流比一般是最小回流比的________倍。

18. 全回流时，达到一定的分离要求所需的理论板数________；最小回流

比时，所需的理论板数_________。

19. 回流是保证精馏过程能_____________必要条件之一。

20. 在连续精馏操作中，一般将精馏塔中以加料板以上的部分称为________，加料板以下部分

（包加料板）称为__________。 二、选择题

1、精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是( )。

A. 液相中易挥发组分进入汽相； B. 汽相中难挥发组分进入液相；

C. 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多； D. 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。 2、蒸馏的传质过程是（ ）

A. 气相到液相传质； B. 液相到汽相传质； C. 汽-液和液-汽同时存在

3、某连续精馏塔中，进料组成为0.35，要求馏出液组成达到0.93（以上为摩尔分率），泡点进料，系统的平均相对挥发度α＝2.44，此时的最小回流比为（ ）。 A. 1.75; B. 1.66; C. 1.52 4、精馏段操作线的斜率为R/（R+1），全回流时其斜率等于（ ）。 A. 0； B. 1； C. ∝；

5、当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近，为达到给定的分离要求，所需的理论板数（ ）。

A. 逐渐增多； B. 逐渐减少； C. 不变

6、精馏塔的进料状况为冷液进料时，则提馏段的液体下降量L'（ ） A. ＞L+F; B. ＜L+F C. =L+F

7、酒精精馏塔顶产生的蒸汽浓度为89%（摩尔%），在冷凝器内全部冷凝为液体时，则馏出液的浓度xD为（ ）

A. 89% ； B. ＜89%； C. ＞89%

8、用y一x图表示精馏塔在某一回流比操作时，其操作线的位置 （ ）。 A. 在对角线之下； B. 与对角线重合； C. 在对角线与平衡线之间

9、所谓理想溶液，是指溶液中不同组分分子之间的吸引力（ ）相同组分分子之间的吸引力的溶液。

A. ＞； B. =； C. ＜

10. 精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比L/V（ ），馏出液组成xD ( )，釜残液组成xw( ).

A 增加 B 不变 C 不确定 D减小

11. 若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高xD，可采用（ ） A、减小回流比 B、增加提馏段理论板数 C、增加精馏段理论板数 D、塔釜保温良好 12. 精馏的两操作线都是直线，主要是基于（ ） A、理论板的概念 B、理想溶液

C、服从拉乌尔定律 D、恒摩尔流假设 三、判断题

1.用于精馏计算的恒摩尔液流假定，就是指从塔内两段每一层塔板下降的液体摩尔流量都相等（ ）

2. 精馏段操作线的斜率随回流比的增大而增大，所以当全回流时精馏段操作线斜率为无穷大（ ）

3. 用图解法求理论塔板数时，适宜的进料位置应该在跨过两操作线交点的梯级上（ ） 4. 对于精馏塔的任何一层理论板来说 ，其上升蒸汽的温度必然等于其下降液体的温度 （ ） 5. 当F、xF一定时，只要规定了分离程度xD和xW，则D和W也就被确定了 （ ） 6. 在精馏操作中，若进料的热状况不同，则提馏段操作线的位置不会发生变化（ ）

四、计算题

1、 某双组分理想物系当温度t＝80℃时，PA*＝106.7kPa，PB*＝40kPa，液相摩尔组成xA＝0.4，试求：(1)与此液相组成相平衡的汽相组成yA；(2)相对挥发度α。

2、 已知甲 醇(Ａ)—水(Ｂ)混合液在75.0℃时的纯分蒸汽压数据和ｙ-ｘ数据为：

pA*＝149.6kpa， pB* ＝38.5kpa，x＝0.4，y=0.729，则相对挥发度α＝（ ）。

3、 在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，δ线方程式为y=-0.5x+1.5xF，试求：(1)回流比R； (2)馏出液组成xD；(3)进料液的δ值； (4)当进料组成xF=0.5时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处xδ值为多少?(5)要求判断进料状态。

4、 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol·h-1，进料中苯的摩尔分率为 0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，

操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。 (1)求塔顶、底的产品量；(2) 若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。

5、 用常压连续精馏塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度α=3，加料量F=10kmol·h-1，饱和蒸汽进料，进料中易挥发组分浓度为0.5(摩尔分率，下同) ，塔顶产品浓度为0.9,塔顶蒸汽全凝液于泡点下回流，回流比R=2Rmin，易挥发组分的回收率为90%，塔釜为间接蒸汽加热，试计算提馏段上升蒸汽量。

6、 在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽,其中易挥发组分的含量为0.54（摩尔分率），回流比R=3.6，提馏段操作线的斜率为1.25，截距为-0.0187，求馏出液组成xD

7、 某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度α＝4，进料组成为xF＝0.5（摩尔分率），回流比R＝1时，求：(1) 离开第一块板的液相组成X1为多少？(2) 进入第一块板的气相组成y2为多少？(3) 两操作线交点d的气液组成？

8、 由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40％(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成xD=0.84，塔顶采用全凝器，回流比R＝3，在操作条件下的平衡关系为y＝0.45x＋0.55，求：(1)塔釜组成xW；(2)每小时能获得的馏出液量D和塔釜液W。

9、 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=0.723x+0.263和y’=1.25x’-0.0188，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和

-1

液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol·h）。

10、 有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%（摩尔％），饱和蒸汽进料。原料处理量为每小时100kmol，塔顶、塔底产品量各为50kmol·h-1，已知精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器,泡点回流。试求: (1)塔顶、塔底产品组成（用摩尔分率表示）(2)全凝器中每小时冷凝蒸汽量；(3)塔釜中每小时产生的蒸汽量.

11、 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02。泡点进料。（1）求每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F；（2）若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？（3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，求上升到加料板上的气相组成。（物系的平均相对挥发度为3）

12、 用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混和液。原料中含易挥发组分A为0.45（摩尔分数，下同），馏出液中含组分A为0.96。在操作条件下，溶液的平均相对挥发度为2.3，最小回流比为1.65。求：（1）q值；（2）说明原料液的进料热状况。 13、 用常压精馏塔分离某二元混合物,其平均相对挥发度α=2,原料液量F=10kmol·h-1，饱和蒸汽进料，进料浓度xF＝0.5（摩尔分率，下同），馏出液浓度xD＝0.9，易挥发组分的回收率为90％，回流比R=2Rmin，塔顶设全凝器，塔底为间接蒸汽加热,求：(1)馏出液及残液量；

(2)第一块塔板下降的液体组成x1为多少？(3)最小回流比；(4)精馏段各板上升的蒸汽量为多少kmol·h-1？提馏段各板上升的蒸汽量为多少kmol·h-1?

14、 某连续操作精馏塔如图所示，已知料液摩尔组成xf=0.2，料液以饱和液体状态直接加入塔釜，塔顶设全凝器，全塔共两块理论板(包括塔釜) ，塔顶摩尔采出率D/F=1/3，回流比R＝1，泡点回流，此条件下物系的相平衡关系可表示为y＝4x，试计算xW＝？

15、 在连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液，塔釜间接蒸汽加热，塔顶全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（摩尔分率，下同），进料量为100 kmol·h-1，以饱和蒸汽状态进入第三块板。已知塔顶馏出液量为40 kmol·h-1，系统的相对挥发度为2.5，精馏段操作线方程为y=0.8x+0.16，各板可视为理论塔板。试求： （1）塔顶，塔底的出料组成 （2）提馏段的操作线方程 （3）离开第四块板的液相组成

16、 某厂用一连续精馏塔在常压下连续精馏浓度为50%（质量%）的稀酒液。要求获得浓度为0.82摩尔分率的酒精700kg·h-1，残液中含酒精不超过0.1%（质量%）。采用间接蒸汽加热，操作回流比为3.5。试求：(1)进料和残液各为多少kg·h-1？(2)塔顶进入冷凝器的酒精蒸汽量为多少kg·h-1？回流液量又为多少kg·h-1？(3)泡点进料时提馏段操作线方程。附：乙醇分子量46

17、 如图所示的回收塔。F＝100kmol·h-1，xf＝0.4（摩尔分率，下同），泡点进料，要求塔顶回收率为0.955，xW＝0.05，系统的α＝3。试求：（1）馏出液组成xD，塔顶、塔底产物流率；（2）操作线方程；

第七章

一、填空题

1. 按操作方式可将反应器概括为反应器、反应器和反应器。 2. 返混是指。

3. 根据程度的大小，可以将理想流动模型分为模型和模型。

4. 根据的不同，可将化学反应过程分为简单反应和复杂反应。对于简单反应，其转化率收率，

选择性为；对于复杂反应，其转化率 收率。选择性，收率和转化率之间的关系为。 5. 对于反应均为一级的连串反应A→P（目的产物）→T（副产物），为了使P获得最大收率，

要严格控制，则应选用和反应器。

6. 对于平行反应，在一定温度下，是控制产物分布的关键。

7. 间歇反应器中，每批反应物料浓度随时间变化而，反应物料的相同，物料在反应器内良好。 8. 间歇反应器的生产周期时间包括和。

9. 连续操作管式反应器中，物料的相同，不存在，其浓度、温度及反应速率不随变化。 10. 连续操作釜式反应器中，其混合情况接近于 模型，反应器内物料的和处处相等，并且

等于处的状况。

11. 多釜串联反应器每釜的流动状况接近于 反应器，在相同原料组成、处理量和转化率的情

况下，串联釜数越多，所需反应器的越小，反应器越趋近于反应器。

12. 在进行相同反应和达到相同目标的情况下，反应器所需的有效溶剂最小，反应器所需的有

效容积最大，反应器所需的有效容积介于两者之间。 13. 反应的反应速率与浓度无关 二、简答题

1. 请简述各理想均相反应器的特点。

2. 今有下列液相平行反应：

A???RA???Sk2k1dcR?k1cAd?（主反应，R为目的产物）

dcS?k2c0.5Ad?

应采用哪种反应器？

3. 试以聚合物相对分子质量分布最小为优化目标，讨论反应器选型。

4. 已知皂化反应

CH3COOC2H5?NaOH?CH3COONa?C2H5OH

对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一级，现采用等温间歇操作搅拌反应釜进行反应，开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为20mol·m-3，反应速率常数k=9.33×10-5m-3·s-1·mol-1，要求最终转化率xA,f=0.95。试求当反应体积分别为1.5m3、2.5m3时，所需的反应时间各是多少？

5. 已知某均相反应，反应速率（-rA)=0.0174cA2，cA,0=7.14kmol·m-3，物料密度ρ=750kg·m-3，

加料速率qv=7.14×10-3m3·min-1，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？ （1）串联两个0.25m3的全混流反应器； （2）串联两个0.25m3的活塞流反应器。

6. 用搅拌良好的间歇反应釜进行乙酸和乙醇在盐酸催化作用下合成乙酸乙酯的反应，其反应

式如下：

k1CH3COOH?C2H5OHCHCOOC?k322H5?H2O

反应器内装有0.3785m3的水溶液，其中含有90.8kg乙酸、181.6kg乙醇，假设反应过程物料料密度为1043kg/m3保持不变，反应在100℃下等温操作，其反应的动力学方程为：

（-rA）=k1CACB – k2CRCS

正反应速率常数k1=4.76×10-4m3/(kmol.min)，逆反应速率常数k2=1.63×10 -4m3 /(kmol.min)，试计算反应120 min后乙酸的转化率是多少？

7. 在间歇操作搅拌釜反应器中用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为：

反应在100℃等温进行，进料物质的量比为A : B=1: 4.97，并以少量硫酸为催化剂。由于丁醇过量，其动力学方程为，式中k为1.74×10-2m3·kmol-1·min-1。已知反应物密度ρ为750kg·m-3

（反应前后基本不变），若每天生产乙酸丁酯2450kg（不考虑分离过程损失），试求算： （1）每批物料的非生产时间取0.5小时，求乙酸转化率为55%时所需间歇操作搅拌釜反应器的体积（装料系数φ=0.75）。

（2）将该酯化反应改在活塞流反应器中进行，求转化率达55%所需要的反应器有效体积。

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