化工试题A答案.doc

考试试题（A）参考答案
一、填空题（20分，每空1分）
1、在流动系统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随位置而变，不随 时间 而变，称为稳定流动。若以上各量既随 位置 而变，又随时间而变，称为不稳定流动。
2、流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是 抛物线 型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的 2倍 。
3、热传导的传热距离愈远，则导热热阻愈 大 。
4、热流体温度从80℃冷却到50℃，冷流体由15℃加热到35℃，两种流体并流传热时对数平均温差为 27.28℃ ，逆流传热时对数平均温差为 39.79℃ 。
5、 传热的三种基本方式有 热传导 、 热对流 、热辐射 。
6、某精馏塔的精馏段操作线方程为，则该塔的操作回流比为 3 ，馏出液组成为 0.96 。
7、写出三种常用板式塔的名称 筛板塔 、 浮阀塔 、 泡罩塔 。
8、吸收操作是吸收质从气相转移到___液相____的传质过程。在吸收操作中压力___提高_________，温度___降低_____将有利于吸收过程的进行。
9、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在__气膜____一侧，而__液膜_____一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是__液膜______控制。

二、单选题（20分，每小题2分）
1、化工原理中的“三传“是指（ D ）
A．动能传递、势能传递、化学能传递 B．动能传递、内能传递、物质传递
C．动量传递、能量传递、热量传递 D．动量传递、热量传递、质量传递
2、流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（ C ）。
A. 流动速度大于零 B. 管边不够光滑 C. 流体具有粘性 D．以上都有
3、对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为和，其对应的温差分别为和，若> ，则和的关系为（ A ）。
A. <； B. =； C. >。 D. 不确定。
4、一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，则管壁温度应接近于（ B ）。
A.35℃ B.120℃ C.77.5℃ D.50℃
5、当二组分液体混合物的相对挥发度为（　C　）时，不能用普通精馏方法分离。
A、3.0 B、2.0 C、1.0 D、4.0
6、精馏过程的理论板假设是指（D）。
A、进入该板的气液两相组成相等
B、进入该板的气液两相组成平衡
C、离开该板的气液两相组成相等
D、离开该板的气液两相组成平衡
7、用精馏塔完成分离任务所需的理论板数为8（包括再沸器），若全塔效率为50%，则塔内实际板数为（ C ）。
A、16层 B、12层 C、14层 D、无法确定
8、下述说法中错误的是（ B ）。
A、板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触 B、精馏用板式塔，吸收用填料塔
C、精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔 D、吸收既可以用板式塔，又可以用填料塔
9、 在吸收塔中，随着溶剂温度升高，气体在溶剂中的溶解度将会（　C　）。
A、增加 B、不变 C、减小 D、不能确定
10、在逆流吸收塔中，增加吸收剂用量，而混合气体的处理量不变，则该吸收塔中操作线方程的斜率会（　A 　）。
A、增大 B、减小 C、不变 D、不能确定

三、简答题要点（50分，每小题10分）
1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？
流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当，为层流，当为湍流。

2、试述强化传热的途径有哪些？
强化传热的途径有：增加传热面积（增加有效传热面积），增加温度差（采用逆流流动），增加传热系数K（增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻）

3、叙述精馏计算中恒摩尔流假设的基本内容？
恒摩尔溢流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的摩尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。
恒摩尔汽化流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的汽体的摩尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。

4、叙述吸收双膜理论的基本论点？
相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的有效层流膜层，吸收质是以分子扩散的方式通过此膜层；在相界面处，气、液两相达到相平衡；在膜层以外的中心区域，由于流体
的充分湍动，吸收质的浓度是均匀的，即两相中心区的浓度梯度为0。

5、简述流体静力学基本方程在化工实际的应用？
流体静力学基本方程在化工实际的应用主要有：流体压力的测量（U形压差计、微压计等）、液位的测量、液封高度的确定等

四、计算题（60分，每小题15分）
1、用离心泵经φ57×3.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶剂(密度800kg.m-3，粘度为20cP)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持20m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4×106Pa (表压) ，有机溶液输送量为6m3/h，试计算泵提供的机械能（J/kg）。
*****答案要点*****
取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：
Z1+(u12/2g)+(p1/ρg)+He=Z2+(u22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf1-2
He =(Z2-Z1) +[((u22- u12)/2g]+[(p2-p1)/ρg]+ΣHf1-2
ΣHf =λ[(l+le )/d](u2/2g)
u=(6/3600)/[(π/4)×0.052]=0.849m/s
u1≈u2≈0 Z1=0
Re=duρ/μ=0.05×0.849×800/(20×10-3)=1698<2000
则λ=64/Re=64/1698=0.0377
ΣHf1-2 =0.0377×(25/0.05)×[0.8492/(2×9.807)]=0.693m
故He=(20-0) +4×106/(800×9.807)+0.693=530.5m
Na=qVρgHe/η＝11.56kw

2、每小时将3500kg的某液态烃在内管为φ180×10mm的套管换热器中从l00℃冷却到60℃，液态烃的平均比热为2.38 kJ/(kg.K)；冷却水进口温度为40℃，出口温度为50℃，传热系数K为2000W／(m2.K)且保持不变，水的平均比热为4.17kJ/(kg.K)，求：
(1)冷却水用量； (2) 逆流情况下的平均温差及所需传热面积。
*****答案要点*****
液态烃放热 Q=msCp（T1-T2）=3500×2.38×(100-60)= ms`Cp`(t2-t1)
=333200kJ/h
K=2000w.m-2.K-1
冷却水用量 ms'=Q/[Cp'(t2-t1)]
=3332000/[4.17×(50-40)]
=7990.4kg.h-1
△tm=[(100-50)-(60-40)]/ln[(100-50)/(60-40)]=32.74℃
A=Q/(K△tm)=333200×105/(2000×32.74×3600)=1.41m2

3、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知，进料浓度为，进料量为，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为0.1（以上均为縻尔分率）。求塔顶、塔釜的采出量，若 R=2，写出精馏段和提馏段的操作线方程？
****答案要点*****

，，，
， 。。
，

即精馏塔的塔顶和塔釜采出量分别为和 。两段的操作线方程为 和 。

4、某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气中组分A的摩尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？
****答案要点*****
，，，。
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液汽比为最小液汽比为1.286倍。所需的填料层高度为7.67m。

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