西南大学《化工基础》网上作业及课程考试复习.doc

[0069]《化工基础》
第一批次
[填空题]
填空题：
1、真空度=绝对压-（ ）。
2、化工基础课程主要研究的"三传一反”指的是动量传递、热量传递、（ ）传递、化工反应器。
3、化工生产中具有共同物理变化特点和相同目的的基本操作过程称为（ ）。
4、气体和液体都具有（ ），统称为流体。
5、表压是以大气压强为基准（ ）大气压强的数值，由压强表测定读数。
6、真空度是以大气压强为基准低于大气压强的数值，由（ ）测定读数。
7、流体的粘性力越大，Re数越小，流体的湍动程度越（ ）。
8、流体流动时产生内摩擦力的根本原因是流体具有（ ）。
9、化工管路都是由直管和管件组成，所以流动阻力包括直管阻力和管件的（ ）。
10、（ ）是计算圆形直管阻力损失的通用计算式。
11、对流传热过程中，流速增大则传热分系数（ ）。
12、热流方向总是与温度梯度的方向（ ）。
13、要达到分离要求，R = Rmin时，NT = （ ）。
14、精馏塔由下而上，气相中轻组分含量（ ）。
15、稀溶液在总压不是很高的情况下气-液平衡关系遵守（ ）定律。
16、返混是指不同停留时间的物料之间由不均匀到均匀的过程，其结果是使所用反应器的性能（ ）。 
17、PFR的空混=（ ），返混 =（ ）。
18、间歇反应器的物料衡算方程式为（ ）。
19、空间速度指连续流动反应器中指定状态下的流体入口体积流率与（ ）之比。
20、全混流反应器的特点是反应器内反应物料完全（ ）。

参考答案：
1、真空度=绝对压-（ ）。（大气压）
2、化工基础课程主要研究的"三传一反”指的是动量传递、热量传递、（ ）传递、化工反应器。（质量 ）
3、化工生产中具有共同物理变化特点和相同目的的基本操作过程称为（ ）。（单元操作）
4、气体和液体都具有（ ），统称为流体。（流动性）
5、表压是以大气压强为基准（ ）大气压强的数值，由压强表测定读数。（高出）
6、真空度是以大气压强为基准低于大气压强的数值，由（ ）测定读数。（真空表）
7、流体的粘性力越大，Re数越小，流体的湍动程度越（ ）。（弱）
8、流体流动时产生内摩擦力的根本原因是流体具有（ ）。（粘性）
9、化工管路都是由直管和管件组成，所以流动阻力包括直管阻力和管件的（ ）。（局部阻力）
10、（ ）是计算圆形直管阻力损失的通用计算式。（范宁公式）
11、对流传热过程中，流速增大则传热分系数（ ）。（增大）
12、热流方向总是与温度梯度的方向（ ）。（相反）
13、要达到分离要求，R = Rmin时，NT = （ ）。（∞）
14、精馏塔由下而上，气相中轻组分含量（ ）。（增大）
15、稀溶液在总压不是很高的情况下气-液平衡关系遵守（ ）定律。（亨利）
16、返混是指不同停留时间的物料之间由不均匀到均匀的过程，其结果是使所用反应器的性能（ ）。 （下降）
17、PFR的空混=（ ），返混 =（ ）。（0，0）
18、间歇反应器的物料衡算方程式为（ ）。（反应速率 + 积累速率 = 0）
19、空间速度指连续流动反应器中指定状态下的流体入口体积流率与（ ）之比。（反应器的反应体积）
20、全混流反应器的特点是反应器内反应物料完全（ ）。（均匀）
第二批次
[单选题]空间时间是:  
A：反应器有效容积除以反应器入口处体积流量

B：反应器入口处体积流量除以反应器有效容积

C：反应器有效容积除以反应器内的体积流量

D：以上都不是

参考答案：A
[单选题]
对于稳定过程，某时间段内系统中积累的物料质量总和（   ）：

A：等于0

B：大于0

C：小于0

D：不一定

参考答案：A
[单选题]理想塔板是指  
A：塔板上气相达相平衡

B：塔板上液相达相平衡

C：塔板上液相达相平衡的同时气相也达相平衡

D：以上都不是

参考答案：C
[单选题]同样进出口温度情况下，（  ）平均温度差最大。  
A：并流

B：折流

C：逆流

D：其他流形

参考答案：C
[单选题]多层平壁稳态导热时，各层（   ）相等。  
A：传热速率

B：传热量

C：传热阻力

D：温差

参考答案：A
[单选题]传热过程中传热面上各点的温度不随时间变化则该过程为  
A：稳定过程

B：不稳定过程

C：连续过程

D：以上都不是

参考答案：A
[单选题]过程速率与该过程的推动力  
A：成正比

B：成反比

C：相等

D：无关

参考答案：A
[单选题]当系统压力高于大气压时，则（  ）  
A：绝对压力= 大气压+ 真空度

B：绝对气压= 大气压- 真空度

C：绝对压力= 大气压 +表压

D：绝对压力= 大气压- 表压

参考答案：C
[单选题]对流传热过程中流速增大则  
A：传热分系数增大

B：传热分系数减小

C：传热分系数不变

参考答案：A
[单选题]热交换过程中若要增大传热总系数，可采取  
A：降低冷流体流量

B：降低热流体流量

C：增大热流体流量

参考答案：C
[单选题]
反应器内流体空间混合的程度越大（   ）

A：反应物浓度降低

B：反应物出口温度降低

C：反应器内各位置反应物浓度、温度趋于均匀

D：以上都不是

参考答案：C
[单选题]当过程为连续稳定过程时，则  
A：进料速率不变

B：出料速率不变

C：积累速率不变

D：积累速率为零

参考答案：D
[单选题]蒸馏分离的依据是  
A：各组分浓度不同

B：各组分挥发性不同

C：各组分定压比热不同

D：以上都不是

参考答案：B
[单选题]精馏分离原理是  
A：同一设备内液相多次部分气化

B：同一设备内气相多次部分冷凝

C：同一设备内液相多次部分气化同时气相多次部分冷凝

D：以上都不是

参考答案：C
[单选题]
离心泵属于流体输送机械中的（   ）

A：喷射式

B：容积式

C：叶轮式

D：以上均不是

参考答案：C
[单选题]
流体平均流速与管截面积（  ）

A：成反比

B：成正比

C：无关

D：相等

参考答案：A
[单选题]
以下雷诺数中表示层流的雷诺数为（   ）

A：10000

B：5000

C：3000

D：1000

参考答案：A
[单选题]
以下雷诺数中表示湍流的雷诺数为 (   )

A：5000

B：3000

C：1000

D：500

参考答案：A
[单选题]
流体静力学方程反映了静止流体内（   ）的分布规律。

A：压强

B：压力

C：温度

D：密度

参考答案：A
[单选题]
定态流动指流体流动空间各点的状态不随（  ）变化的流动。

A：温度

B：压强

C：时间

D：流速

参考答案：C
[单选题]
柏努利方程是流体流动中的（  ）定律。

A：能量守恒

B：热量守恒

C：质量守恒

D：动量守恒

参考答案：A
[单选题]
工程计算中流体流速指的是（   ）

A：管中心处流速；

B：管壁处流速；

C：整个管截面上平均流速；

D：截面上任意点的流速

参考答案：C
[单选题]10千克力・米等于（   ）焦耳  
A：10

B：98.07

C：9.807

D： 1

参考答案：B
[单选题]
气体状态方程中常数R=0.082(atm•m2/kmol•K)，若用kJ/(kmol•K)表示，则R等于（  )

A：8.2

B：0.0831

C：8.31

D：0.082

参考答案：C
[单选题]相对挥发度是  
A：轻组分挥发度除以重组分挥发度

B：轻组分分压除以重组分分压

C：轻组分浓度除以重组分浓度

D：以上都不是

参考答案：A
第三批次
[论述题]
计算题
1、某设备上真空表读数为100mmHg，试计算设备内的绝对压强与表压强各为多少？已知该地区大气压强为740mmHg。
2、液体越过平顶堰上的液面高度可以用下列经验式计算：
how = 0.48(qv/lw)2/3，式中how 为堰上液面高度（单位为英寸，in）；qv为液体体积流量，gal/min（加仑/分）；lw为堰长，英寸（in）。试求流量为0.05m3/s的液体越过长度为2米的平顶堰，堰上液面高度为多少米？

3、比重为0.87的甲苯流经内径为100毫米的管道后再经内径为200毫米的管道送入罐内，为稳定流动，甲苯的体积流量为600升每分，求：甲苯的质量流量和各管的流速。

4、用高位槽向反应器加料（如图所示），料液比重为0.90，加料管的内径为98mm，高位槽为恒位槽，反应器内压强40 kpa（表压）。要求加料量为50m3/hr，若料液流动的能量损失为24.53J/kg，试求高位槽的液面应比加料出口高出多少？

5、一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。拖管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？

6、某厂用水泵从河边抽水站将河水送至水塔中去（如图所示），水塔水面保持恒定，泵的流量为30m3/hr，输水管内径为96mm，泵的效率为0.65。输水过程中总的阻力损失为5[m水柱]，试求泵所需的轴功Na。

参考答案：第三批次（计算题一）
1、某设备上真空表读数为100mmHg，试计算设备内的绝对压强与表压强各为多少？已知该地区大气压强为740mmHg。
解：绝对压强=大气压 – 真空度=740-100=640 mmHg
查附录知1 mmHg=133.32Pa，所以绝对压强=640×133.32=8.53×104 Pa;
表压强= - 真空度 = - 100 mmHg = -1.33×104 Pa
2、液体越过平顶堰上的液面高度可以用下列经验式计算：
how = 0.48(qv/lw)2/3，式中how 为堰上液面高度（单位为英寸，in）；qv为液体体积流量，gal/min（加仑/分）；lw为堰长，英寸（in）。试求流量为0.05m3/s的液体越过长度为2米的平顶堰，堰上液面高度为多少米？
解：利用以下关系：1m = 39.37in；1m3 = 264.2gal；1min = 60s
将已知量的单位换算成经验式中规定的单位计算得到：qv=0.05m3/s=0.05×264.2/(1/60)=792.6gal/min； lw=2m=2×39.37=78.74in;
将换算后的数值代入经验式，得：how=2.24in=2.24(in)×1/39.37(m/in)=0.057m

3、比重为0.87的甲苯流经内径为100毫米的管道后再经内径为200毫米的管道送入罐内，为稳定流动，甲苯的体积流量为600升每分，求：甲苯的质量流量和各管的流速。
解：由于甲苯的比重为0.87，故其密度为870kg/m3 .

4、用高位槽向反应器加料，料液比重为0.90，加料管的内径为98mm，高位槽为恒位槽，反应器内压强40 kpa（表压）。要求加料量为50m3/hr，若料液流动的能量损失为24.53J/kg，试求高位槽的液面应比加料出口高出多少？

解：取高位槽液面为1-1面，管出口处为2-2面，
有：u1=0
p1=101325pa p2=40000+101325pa
z1 = 0 z2 = ? U=0 Σhf= 24.53J/kg
列柏式方程：

5、一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。拖管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？
解：由范宁公式：

则有：
所以：，又qv1=qv2 ,即：
所以：
6、某厂用水泵从河边抽水站将河水送至水塔中去，水塔水面保持恒定，泵的流量为30m3/hr，输水管内径为96mm，泵的效率为0.65。输水过程中总的阻力损失为5[m水柱]，试求泵所需的轴功Na。

解：在河面（1-1）与水塔液面（2-2）列柏式方程，以（1-1）面为基准水平面：

其中：z1=0 z2=34.5m
u1≈0 u2=V/A=1.15m/s
{ V = 30/3600 , A = 0.785(0.096)2 }
p1=0 (表) p2=0（表） Hf=5[m水柱]
代入得： H=39.57 [m水柱]

第四批次
[论述题]
计算题
1、在一个内管外径为160mm的套管式换热器中，将3500kg/hr的热水从100℃冷却到60℃，冷水进出口温度分别为20℃和30℃，基于内管外表面的传热总系数K为2.33kw/m2.K，冷却水走内管，热损失不计，试求：1. 冷却水的用量；2. 两流体逆流时管子的长度。设Cp水 = 4.18kJ/kg•K

2、蒸气冷凝器的传热面积为5m2，酒精蒸气冷凝温度78℃，冷凝热为845kJ/kg，冷凝水初温为20℃，终温为35℃。若K=800w/m2.K，问此冷凝器能否冷凝350kg/hr的酒精蒸气？

3、连续精馏操作中，原料液于泡点送入塔中，已知操作线方程如下：
精馏段： y = 0.75 x + 0.24
提馏段： y = 1.32 x - 0.016
试求原料液，馏出液及釜液的组成和回馏比。

4、有一相对挥发度为2.00的理想双组分溶液用精馏分离，塔内上升的蒸气量为180kmol/hr，塔顶产品量为60kmol/hr，泡点进料，xD=0.95,试求离开第二块理论塔板的液相组成x2

5、有液相反应
2A B+C (-rA) = 0.2CA2
反应器入口处的流量V0 = 2.0 (l/s), CA0 = 2.0 (mol/l)
出口处的转化率为xAf = 0.6，试求用PFR进行反应所需的VR。

6、今有液相反应
2A B+C (-rA) = 0.2CA2
反应器入口处的流量V0 = 2.0 (l/s), CA0 = 2.0 (mol/l)
出口处的转化率为xAf = 0.6，试求用CSTR进行反应所需的VR。

7、某一级反应在均相、等温、恒容的条件下进行，试比较在PFR中转化率为80%所需的空时比转化率为50%所需的空时大多少倍？（设其余条件不变）

参考答案：第四次作业（计算题二）
1、在一个内管外径为160mm的套管式换热器中，将3500kg/hr的热水从100℃冷却到60℃，冷水进出口温度分别为20℃和30℃，基于内管外表面的传热总系数K为2.33kw/m2.K，冷却水走内管，热损失不计，试求：1. 冷却水的用量；2. 两流体逆流时管子的长度。
设Cp水 = 4.18kJ/kg•K
解：1. 因Cph=Cpc 故：

2. 100℃ 60℃ Δt1/Δt2 =1.75<2
30℃ 20℃ Δtm=(70+40)/2 =55℃
Δt1=70℃ Δt2=40℃
据总传热方程： Q = KAΔtm
有：

2、蒸气冷凝器的传热面积为5m2，酒精蒸气冷凝温度78℃，冷凝热为845kJ/kg，冷凝水初温为20℃，终温为35℃。若K=800w/m2.K，问此冷凝器能否冷凝350kg/hr的酒精蒸气？
解：

故能够。

3、连续精馏操作中，原料液于泡点送入塔中，已知操作线方程如下：
精馏段： y = 0.75 x + 0.24
提馏段： y = 1.32 x - 0.016
试求原料液，馏出液及釜液的组成和回馏比。

解： 精馏段： y = 0.75 x + 0.24 (1)
提馏段： y = 1.32 x - 0.016 (2)
由R/(R+1) = 0.75 解得 R=3
由xD/R+1 =0.24 解得 xD=0.96
将y=x与(2)联解 得 xW=0.05
将(1) (2)联解， 得 xF=0.44

4、有一相对挥发度为2.00的理想双组分溶液用精馏分离，塔内上升的蒸气量为180kmol/hr，塔顶产品量为60kmol/hr，泡点进料，xD=0.95,试求离开第二块理论塔板的液相组成x2
解：α=2.00 V = 180.0kmol/hr D = 60.0kmol/hr
L = V – D = 120.0kmol/hr R = L/D = 120/60 = 2
精馏段操作线方程：

即有：y = 0.667 x + 0.317（1）
气液相平衡关系： （2）
由 xD = y1 = 0.95 代(2) 得 x1= 0.904
将 x1 = 0.904 代(1) 得 y2= 0.920
将 y2 = 0.920 代(2) 得 x2= 0.852

5、有液相反应
2A B+C (-rA) = 0.2CA2
反应器入口处的流量V0 = 2.0 (l/s), CA0 = 2.0 (mol/l)
出口处的转化率为xAf = 0.6，试求用PFR进行反应所需的VR。
解： 由于反应为二级反应，故：

6、今有液相反应
2A B+C (-rA) = 0.2CA2
反应器入口处的流量V0 = 2.0 (l/s), CA0 = 2.0 (mol/l)
出口处的转化率为xAf = 0.6，试求用CSTR进行反应所需的VR。
解：由于反应是二级反应，故：

7、某一级反应在均相、等温、恒容的条件下进行，试比较在PFR中转化率为80%所需的空时比转化率为50%所需的空时大多少倍？（设其余条件不变）
解： 可根据PFR一级反应空时的公式计算比较。
下标1、2分别表转化率为80%和50%
（1）
（2）
两式相比：