化学工程复试面试题整理(带答案).doc

一、专业综合知识（大部分化工原理+少量反应工程）1.层流和湍流的区别？层流：质点沿管轴做有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。湍流：质点做不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。前进阻力增大。2.什么是边界层？边界层的分类？边界层：当流体流经固体壁面时，由于流体具有黏性，在垂直于流体流动方向上便产生了流度梯度。在壁面附近存在着较大的速度梯度的流体层，成为流动边界层，简称边界层。边界层外黏性不起作用，速度梯度可视为零。在平板前缘处，边界层较薄，流体的流动总是层流，称层流边界层。在具体前缘一定距离的临界距离处，边界层内的流动由层流变湍流，此后的边界层称湍流边界层。3.离心泵的特性曲线有哪些？绘制特性曲线有什么意义？什么是离心泵的扬程？(1)压头送液能力曲线(HQ曲线)；(2)功率-送液能力曲线(NQ曲线)；(3)效率送液能力曲线(Q曲线)；(4)允许吸上真空度，送液能力曲线(HsQ曲线)。根据HQ曲线，可以预测在一定的管路系统中，这台离心泵的实际送液能力有多大，能否满足需要；根据NQ曲线，可以预测这种类型的离心泵在某一送液能力下运行时,驱动它要消耗多 少能量，这样可以配置一台大小合适的动力设备；根据 Q曲线,可以预测这台离心泵在某一 送液能力下运行时效率的高低，使离心泵能够在适宜的条件下运行,以发挥其最大效率；而根据 HsQ曲线就可以通过计算决定水泵的安装高度。扬程又称压头，指的是单位重量流体经泵所获得的能量4.如何进行离心泵的选型？（1）确定输送系统的流量与压头。 流量如果在一定范围内波动，要按最大流量考虑，压头则有伯努利方程计算（2）选择泵的类型和型号。 根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，按照已经确定的流量，压头从给出的泵的目录中选出的型号（3）核算泵的轴功率5.什么是气缚现象和汽蚀现象？如何防止？离心泵启动时，若泵内存在空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，虽然启动离心泵也不能输送液体。此现象即为气敷。如何防止气缚：在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。当叶片入口附近液体的静压强等于或低于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在该处部分汽化，产生气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，此时周围的液体以极高的流速流向原理气泡占据的空间，产生极大的局部冲击压力。在这种巨大冲击力的反复作用下，导致泵壳和叶轮被破坏，这种现象称为气蚀为避免气蚀，应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸汽压。6.搅拌的目的和作用？搅拌是指搅动液体使之发生某种方式的循环流动，从而使物料混合均匀或使物理、化学过程加速的操作。搅拌还可以强化液体与固体壁面之间的传热，并使物料受热均匀。目的是传质，实现加速均匀分布，如温度，溶解等。液-液混合、气-液混合和固-液混合7.自由沉降中，颗粒受到的阻力随流型怎样变化？球形度的影响如何？雷诺数与小变大，阻力系数分布满足斯托克斯定律区，艾伦定律区，牛顿定律区。由于阻力系数不同，可以分别求出滞留区，过渡区，湍流区的沉降速度公式。球形或接近球形颗粒比同体积非球形颗粒沉降要快些。8.如何强化传热？（1）降低流量，提高流速，加剧湍流（2）增大传热面积，并且并联串联换热器（3）提高加热蒸汽压力，增大平均温度差，以提高传热推动力（4）加扰流子，增大扰动，从而提高对流传热系数（5）定期清理污垢9.怎样选择换热器中流体的流径？（1）不洁净或易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗方便。（2）腐蚀性的流体宜走管内，以避免管子和壳体同时受到腐蚀，切易于清洗（3）压强高的流体宜走管内，以避免壳体受压，减小壳程金属耗量（4）饱和蒸汽宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较为干净，清洗无要求（5）有毒流体宜走管内，使泄漏机会减小（6）被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外散热作用，增强冷凝效果（7）粘度大的液体或流量小的液体宜走管间，可利用外壳向外散热，增强冷凝效果（8）对刚性结构的换热器，若量流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因为壁面温度与传热系数大的温度相近，减少热应力 选择流体流径时，上述各点不能兼顾，应首先考虑流体压强，腐蚀性，清洗等要求，然后核对对流传热系数和压强降。10.如何节能？（比如蒸发器、精馏塔、干燥器等的节能措施）蒸发器：（1）抽出额外蒸汽：将多效蒸发器蒸出的部分二次蒸汽用于其它加热设备的热源（2）冷凝水显热的刘永：可将冷凝水作为预热料液或加热其它物料，也可利用减压闪蒸的方法使产生的部分蒸汽与二次蒸汽一起作为下一效蒸发器的加热蒸汽（3）热泵蒸发：将蒸发器蒸出的二次蒸汽利用压缩机压缩，提高压强，使其饱和温度超过溶液的沸点，然后送回蒸发器的加热室作为加热蒸汽精馏塔： 选择适宜的回流比，改变进料的温度和状态，选择适合的筛板或填料，也可结合膜分离。干燥器：干燥系统热效率越高表示热利用率越好。提高离开干燥器的空气的湿度，降低离开干燥器的空气的温度，可以提高干燥器的热效率，减小空气消耗量，进而减少输送空气的动力消耗。但这样会降低干燥过程的传热，减传质只阻力，降低干燥速率。利用废弃来预热冷空气或冷物料以回收废弃中的热量，采用二级干燥，利用换热器，以及注意干燥设备的保湿，减少系统热损失等均可降低能耗，提高换热效率。11.如何选择吸收剂？（1）溶解度：吸收剂对溶质组分应具有较大的溶解度，这样可以提高吸收速率，降低吸收剂用量。如果要吸收剂循环使用，则化学反应必须可逆，或物理吸收应选择溶解度随操作条件变化大的吸收剂。（2）选择性：吸收剂要对溶质有良好的吸收能力，并对其他组分几乎不吸收。（3）挥发度：操作温度下，吸收剂蒸汽压要低，。（4）黏性：操作温度下吸收剂粘度要低，这样可以改善吸收塔内的流动状况，提高吸收速率，降低泵功率，减小传热阻力。（5）其他：无毒，无腐蚀性，不易燃，不发泡，并点滴，价廉易得，化学性质稳定12.如何选择萃取剂？萃取分离的适用场合？如何强化？萃取剂的选择：（1） 选择性系数越大，越有利于分离（2） 萃取剂与稀释剂互溶度越小，越有利于分离（3） 萃取剂容易回收，则可节省经济费用。萃取剂与原料液中组分的相对挥发度大，不形成恒沸物，最好是组成低的组分为易挥发组分。（4） 萃取剂与混合液有较大的密度差，这样可加快分离速度。（5） 黏度低，凝固点低，具有化学稳定性和热稳定性，对设备腐蚀性小，来源广泛，价格低廉萃取使用场合：（1） 混合液中组分的相对挥发度接近1 或者形成恒沸混合物（2） 溶质在混合液中组分很低且为难挥发组分（3） 混合液中有热敏性组分13.分离的方法有哪些？分别适用于哪些场合？混合物可分为非均相物系和均相物系。对非均相，主要依靠质点运动与流体运动原理实现分离，例如过滤，沉降，离心等。对均相物系，必须造成一个两相物系，根据不同组分差异，实现某组分由一个物系向另一个物系转移，达到分离目的，如蒸馏，吸收，萃取，干燥。14.什么是灵敏板？灵敏板的原理是什么？在分析塔内高的温度分布时会发现，在精馏段或者提馏段的某塔板上温度变化最为显著，或者说，这些塔板的温度对外检因素的干扰最为灵敏，通常称之为灵敏板。在总压一定的条件下，精馏塔内各塔板上的物料组成与温度一一对应。当板上的物料组成发生变化，其温度也就随之变化。而取温度变化最大的那快板称为灵敏板。15.恒沸精馏和萃取精馏的基本原理是什么？溶液中两组分的挥发度非常接近时，为完成一定的分离任务所需的塔板数就会非常多，十分不合理。又或者，两个待分离组分为恒沸液，则根本不能靠普通蒸馏方式实现分离。二者本质都是在混合液中加入第三组分，以提高各组分间的相对挥发度的差别，使得其分离恒沸精馏：若在两组分恒沸液中加入第三组分（夹带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使得原料液能用普通精馏方法分离。萃取径流：向原料液加入第三部分（萃取剂或溶剂），改变原因后组分间的相对挥发度得以分离。二者不同：恒沸精馏分离具有最低或最高恒沸点的溶液，以及挥发度今夕的物系，其流程取决于夹带剂与原有组分所形成的的恒沸液的性质。而萃取径流要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高很多，且不与组分形成恒沸液，常用于分离沸点差很小的溶液。16.塔设备设计的基本原则是什么？如何评价其性能？塔设备的基本原则：（1） 使气液充分接触，适当湍动，提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离（2） 在塔内使气液两相有最大限度的接近逆流，以提供最大的传质推动力塔设备性能评价：（1） 通量：单位塔截面积的生产能力，表征塔设备的处理能力和允许空塔气速（2） 分离效率：单位压降塔的分离效果，对板式塔以塔板效率表示，对填料塔以等板高度表示（3） 适应能力：操作弹性，表现为对物料的适应性及对负荷波动的适应性塔设备在兼顾通量大，效率高，适应性强的前提下，还应满足流动阻力低，结构简单，金属耗量小，造价低，易于操作等。17.结晶分离的原理？结晶可分为冷却结晶，蒸发结晶，真空冷却结晶。其实质都是通过改变外界条件，降低溶质溶解度，使其由不饱和溶液变为饱和或过饱和溶液，继续改变外界条件，则可析出晶体冷却结晶适用于溶解度随温度降低而显著下降的物质。蒸发结晶多用于溶解度随温度降低而变化不大，或者具有逆溶解度的物质。真空冷却结晶则适用于正溶解度特性而且溶解度随温度变化率中等的物质18.膜分离的基本原理？有哪些分类？ 膜分离过程是利用流体混合物中组分在特定的半透膜中的迁移速度不同，经半透膜的渗透作用，改变混合物的组成，是混合物中的组分分离。其特点是：分离的两个产品通常是互溶的；分离剂为半透膜；往往难以实现清晰分离分类：（1）渗析：分散性胶体物质不能透过膜，容积可以透过（2）反渗透：利用孔径小于1nm的膜通过优先吸附和毛细管流动等作用选择性透过溶剂的性质对溶液侧施压，克服溶剂渗透压，使溶剂通过膜。（3）超滤：利用孔径为1-100nm的膜，分离小分子溶质的性质，选择性分离（4）微滤：与超滤原理相同，膜的孔径为0.1-10um（5）气体膜分离：混合气体中各组分在压强差的推动下透过膜的传递速率不同，达到分离目的（6）渗透蒸发：液体混合物中的组分在膜两侧的蒸汽分压差作用下，以不同速率透过膜并蒸发（7）膜蒸馏：温差引起水蒸气压差为传质推动力的膜分离过程（8）膜萃取：（9）电渗析：19.膜超滤的基本原理是什么？举出两个工业上应用的例子。超滤是利用孔径在1-100你们范围内的膜具有筛分作用能选择性透过溶剂和某些小分子溶质的性质，对溶液测施压，使大分子溶质或细微粒子从溶液中分离出来的过程。海水淡化；白酒中的一些脂类溶于乙醇，在温度降低时会析出造成白酒浑浊，可用超滤去除20.吸收和吸附的区别是什么？吸收指：使混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分将溶解于液体内，形成溶液于是原混合气体的组分得以分离吸附指：在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附。吸收的特点是物质不仅保持在表面，而且通过表面分散到整个相。吸附则不同，物质仅在吸附表面上浓缩集成一层吸附层(或称吸附膜)，并不深入到吸附剂内部。由于吸附是一种固体表面现象，只有那些具有较大内表面的固体才具有较强的吸附能力。 吸附过程是非均相过程，一相为流体混合物，一相为固体吸附剂。气体分子从气相吸附到固体表面，其分子的自由能会降低，与未被吸附前相比，其分子的熵也是降低的。据热力学定律：GH-TS其中G、S均为负值，则H也肯定是负值。因此，吸附过程必然是一个放热过程，所放出的热，称为该物质在此固体表面上的吸附热。21.怎样提高反应的选择性？22.消除内外扩散的影响有哪些方法？23.怎样测定反应器的停留时间分布？24.如何设计气固催化固定床反应器？二、实验基础知识（大部分化工原理实验+少量物化实验）1.什么是误差？误差的分类？测量值与真实值之间的差异称为误差，物理实验离不开对物理量的测量，测量有直接的，也有间接的。由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，这种差异就是测量误差。系统误差的特点是测量结果向一个方向偏离，其数值按一定规律变化。仪器结构上不够完善或仪器未经很好校准等原因会产生误差。实验本身所依据的理论、公式的近似性，或者对实验条件、测量方法的考虑不周也会造成误差。测量者的生理特点，例如反应速度，分辨能力，甚至固有习惯等也会在测量中造成误差。在相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出现测量值时而偏大，时而偏小的误差现象，这种类型的误差叫做偶然误差。产生偶然误差的原因很多，例如读数时，视线的位置不正确，测量点的位置不准确，实验仪器由于环境温度、湿度、电源电压不稳定、振动等因素的影响而产生微小变化，等等，这些因素的影响一般是微小的，而且难以确定某个因素产生的具体影响的大小，因此偶然误差难以找出原因加以排除。2.流量计有哪些？何时需要标定？如何标定？测速管（皮托管） 板孔流量计 文丘里流量计 转子流量计液体流量标定方法有：静态容积法标定静态称重法标定动态容积法标定动态称重法标定标准体积管法标定标准表法标定气体流量标定方法有：钟罩法标定P.V.T.t法标定标准表法标定（含音速喷嘴）3.差压计为什么要加装平衡阀？自动消除管网的剩余压头及压力波动引起的流量变化，恒定用户进出口压差，有助于稳定系统运行4.热电偶和热电阻温度计的原理分别是什么？二者有什么区别？热电偶：两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度。热电阻温度计：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。主要区别是热电偶温度计可测量2300摄氏度的温度，而热电阻温度计只能测到几百度。热电偶测量精度高，范围广不受中间介质影响。热电阻温度计的精度也很高，但是它会受到引出电阻导线的温度变化的影响。5.如何测定吸收系数？6.板式塔和填料塔的流体力学性能分别有哪些？如何测定？板式塔：压降，液泛，雾沫夹带，漏液，液面落差等填料塔：持液量，填料层压强降，液泛，填料润湿性能7.如何判定精馏塔操作是否已经稳定？一是热源和塔顶的回流都是出于稳定状态，不发生大的波动。二是塔的压力和温度基本维持稳定，不发生波动，就可以判断为操作稳定了。8.没有湿度计如何测定空气的湿度？根据湿焓图即可，用普通温度计测出干球温度，利用空气介电常数；测纯水蒸发速率；用人体毛发做湿度表9.叙述你最熟悉的一个化工原理实验。10.物化实验重点看两个动力学实验和测定表面张力的实验。11.在不分离的情况下测乙醇和水的浓度：阿贝折光仪测量12.化工过程如何节能使用热管换热器，热泵，蓄热器，变压吸附和膜技术；加强余热的回收，提高设备效率，提高催化剂活性，开发新的生产工艺。13.离心泵的使用：离心泵在使用前需向壳内充满被输送的液体（灌液），启动后泵轴带动叶轮一起旋转，迫使叶片间的液体旋转。在惯性离心力的作用下，液体被甩向周围获得能量，增大静压强和流速，被输送到所需的场所。14.开泵前需要做什么：关闭出口阀，向泵内灌入液体15.需要什么测定总吸收系数液相温度，气相流速，进出口气体中溶质组分对惰性组分的摩尔比。16.压头流量如何调节改变阀门开度；改变泵的转速；改变叶轮直径；泵的串联与并联17.等温吸附线的实际意义1判断吸附现象的本质，如属于分配（线性），还是吸附（非线性）2寻找吸附剂对特定吸附质的吸附容量3用于计算吸附剂的孔径、比表面等重要物理参数18.离心泵的气蚀现象 当叶轮入口附近液体的静压强等于或低于输送温度下液体饱和蒸气压时，液体将在此部分气化，产生气泡。喊气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡就急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极高的流速流向原气泡占据的空间，产生了极大的局部冲击压力。在这种巨大的反复作用下，导致泵壳和叶轮被损坏。这种现象称为气蚀。危害性：离心泵的性能下降。泵的流量、压头和效率均降低。若生成大量气泡，则可能出现气缚现象，迫使离心泵停止工作。产生噪声和振动，影响泵的正常工作环境。泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命。 若允许安装高度较低，可以：尽量减少吸入管路的压头损失，采用较大吸入管径，缩短吸入管长度，减少拐弯，省去不必要的管件阀门把泵安装在贮罐页面小，利用液体位差自动灌入，称为倒灌19.蒸馏中的理论板的作用理论板仅用作衡量实际板分离效率的依据和标准。通常，在精馏计算中，先求得理论塔板数，然后利用塔板效率予以修正，即求得实际板数。引入理论板数，对精馏过程的分析和运算时十分有用的。20.测定直管阻力的实验中什么时候用差压变送器，什么时候用U形管。差压变送器的特点是可以远距离连续观测、并配合其它仪表进行记录，日常维护量小，造价较高，结构复杂，可能引起测量误差的位置较多，且小量程时不好用。U形管结构简单，易于维修更换，测量结果直观，可以直接显示正负压力，但不适于远距离测量，需要经常维护（加水），无法自动记录，量程也无法做大。所以如果是固定装置的重要操作参数宜用变送器；而不太重要，无需连续观察的，可用U管21.过氧化氢催化分解速率常数受什么影响？22.萃取精馏原理，举个例子！萃取：向欲分离的液体混合物中，加入一种与其不互溶或部分互溶的液体，形成两相体系，利用原料液中各组分在萃取剂中溶解度差异，实现原料液中各组分一定程度的分离 四氯化碳从溴的水溶液中将其萃取出来精馏：蒸馏是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。精馏是多级分馏过程，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可几乎完全分离。精馏可视为多次蒸馏演变来的。混合液中间组分挥发度差异是蒸馏分离的前提和依据。分析纯的酒精离心泵主要参数：流量，压头（扬程），效率 能量损失：容积损失：液体泄漏造成的损失 机械损失：各部件之间摩擦损失 水力损失：黏性液体流经管道和蜗壳时产生的摩擦阻力和泵局部因流速和方向改变产生的能量损失 轴功率：泵的有效功率是指液体从叶轮或的的能力液体密度不影响压头（H）流量(Q) 效率()黏度大的能量损失增大，H,Q都减小，效率降低，轴功率增大