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化工原理复习知识点
一、填空题：
1、 物料衡算的理论依据是质量守恒定律 ，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。
2、 雷诺数的表达式是Re=duρ／μ。当密度ρ=1000㎏·m-3,粘度μ=1厘泊，半径d=10mm，以流速为0.15m·s-1在管中流动时，其雷诺准数等于1500，流动类型为层流。
3、 流体在圆形直管中作层流流动，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2倍。
4、 根据按单元操作所遵循的基本原理不同，可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。
5、 离心泵主要部件有如下三部分：泵壳、叶轮、泵轴。
6、 当安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生气蚀现象。
7、 平壁稳定传热过程，通过三层厚度相同的不同材料，每层间温度变化如图所示，试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序λ3〉λ1〉λ2,以及每层热阻的大小顺序δ3/λ3〈δ1/λ1〈δ2/λ2 。

8、 1140W。(属于第二章内容)
9、 热量传递的基本方式有传导传热、对流传热和辐射传热。
10、精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的沸点(或挥发度),利用多次部分汽化_.多次部分冷凝的方法,将各组分得以分离的过程。
11、某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.78x+0.204,则该塔的回流比R=3.54，馏出液组成xd=0.926。
12、由于吸收过程气相中的溶质分压总大于液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的上方。增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，则操作线向远离平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）增大。
13、用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为y=mx。在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为166mmHg, 与之平衡的氨水浓度为20(kgNH3 /100kgH2O)。此时亨利系数m=1.250。
14、当空气的湿含量一定时，其温度越高，则相对温度越低，表明空气的吸湿能力越强，所以湿空气在进入干燥器之前都要经预热器预热。
15、饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，此时其相对湿度不变，湿度下降，湿球温度下降露点下降。
二、选择题：
1、流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（A）
A、流体具有粘度 B、管道不够光滑 C、流动速度大于零
2、在间壁式换热器内用饱和水蒸气加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（C）
A、a蒸汽 B、a蒸汽与a空气的平均值 C、a空气
3、蒸馏操作属于（B）
A、传热 B、传热加传质 C、传质
4、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（B）
A、增加气膜厚度和减少液膜厚度 B、减少气膜和液膜厚度 C、增加气膜和液膜厚度
5、干燥是（C）过程。
A、传质 B、传热 C、传热和传质。
三、问答题：
某恒定干燥过程，（如图所示：预热器K1,干燥器K2，冷却冷凝器K3），已知预热器出口空气的干球温度为t1，湿球温度为tw1，此状态空气在干燥器经历一个绝热增湿过程，出干燥器空气温度为t2，经冷却冷凝器冷却冷凝，析出一部分水份之后，再经预热器预热至他，且其湿球温度仍为tw1，如此反复循环。试在湿空气的H-I图（或I-H）图上用线段和箭头绘出空气在上述干燥过程状态变化的示意图。并说明空气在其中所经历的过程。（课本p334）
答：由tw1及t1确定A点（由温度为tw1的等温线与φ=100%线相交，再沿等温线向上与等温线t1相交得A点）。

AB为空气在干燥器经历绝热增湿过程，也是等焓干燥过程；
BC为空气在冷却冷凝器经历等H冷却过程；
CD为空气在冷却冷凝器经历析出部分水份过程；（φ=100%）
DA为空气在预热器中经历等H升温过程。
四、 计算题：
1、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4t/h，高位槽中液面比油池中液面搞20m，管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m，进出口阻力不计，管径为φ108 × 4mm，若油在输送温度下的比重为0.96，粘度为3430cp，求泵所需的实际功率，设泵的效率η=50%
解：对贮油池液面至高位槽液面列伯努利方程：
H = H0 + ∑Hf
= H0 + λ[(l + ∑le)/d](u2/2g)
H0 = 20m
l+∑le = 430m
d =108 – 2 × 4 = 100mm = 0.1m
qm = 38400/3600 = 10.667kg/s
u = qm /(0.758d2·ρ) = 10.667/(0.785 × 0.12 × 960) = 1.415m/s
Re=duρ/μ = 0.1 × 1.415 × 960 / (3430 × 10－3) = 396 < 2000
故λ = 64/Re = 64/39.6=1.616
H = 20 + 1.616 × 430/0.1 × 1.415/2 × 9.81) = 729.2m
P = qvHρg/η=qmHg/η=10.667 × 729.2 × 9.81 / 50% = 152611w = 152.6kw

2、100℃的水蒸气在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4J/kg，总传热系数2039w/(m2·K)，传热面积为12.75m2,15℃的冷却水以2.25×105kg/h的流量在管内流过，设总传热温差可以用算术平均值计算，求水蒸气冷凝量kg/h？
解：Q=Gc · Cpc(t2 - t1) – KA△tm
△tm = [( 100 – 15) + (100 － t2)]/2 – (185 – t2)/2
Q = 2.25 × 105 × 4.18 × 10^3 ×(t2-15)/3600
= 2039 × 12.75 × (296 – t2)/2
t2 = 23.1℃
Q = 2039 × 12.75 × (185 – 23)/2 – 2105kw
D = 2105 × 3600/2258.4 – 3355kg/h

3、设计一台常压操作的填料吸收塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y=1.2x，气体流率为4480m3/h.，入塔气体浓度为10g/m3，要求回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数K，a=200kmol/(m3·h),试求
① 水用量（m3/h）（取ρ水 1000kg/m3）
② 出塔溶液中氨的浓度（mol%）；
解：① y1= ( 10 × 10－3 /17) / (1/22.4) = 0.0132
y2=y1(1 – η) = 0.0132(1 – 0.95) = 6.59 × 10－4
(L/G)m/n = (y1 – y2) / （y1/m）=ηm =0.95 × 1.2 = 1.14
L/G = 1.5(L/G)m/n = 1.5 × 1.14 = 1.71
G = 4480/22.4=200kmol ▪ m－2 ▪ h－1
L = 1.71 × 200 = 342 kmol ▪ m－2 ▪ h－1=342 × 18/1000
= 6.16m3/h
② x1=(y1 – y2)/(L/G)= (0.0132 – 6.59 × 10－4)/1.71
=0.00733=0.733%
4、 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50%塔顶产品组成xD=95%,产量D=50kmol/h，回流比R=2Rmin，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率，相对挥发度α=3。求
① Rmin（最小回流比）；
② 精馏段和提馏段上升蒸汽量；
③ 列出该情况下的精馏段操作线方程。
解：①y = αx/[1 + (α－ 1 )x] = 3x/(1+2x)
泡点进料q = l , xe =x1=0.5
Ye=3 × 0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75
Rm/(Rm + 1) = (0.95 – 0.75)/(0.95 – 0.5) = 0.20/0.45 = 4/9
Rm = 4/5=0.8
②V=V’ = (R + 1)D = (2 × 0.8 + 1)×50=130kmol/h
ƒy=[R/（R+1）]x+xD/（R+1）=0.615x+0.365

5、在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下，空气进入预热器的温度为15℃湿含量为0.0073kg水.kg－1绝干气，焓为35kJ/kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109kJ/kg绝干气；空气出干燥器温度为50℃；湿含量为0.023kg水.kg－1绝干气；进干燥器物料含水量为0.15kg水.kg－1绝干料；出干燥器物料含水量为0.01水.kg－1绝干料；干燥器生产能力为237kg/h（按干燥产品计）。试求
① 绝干空气的消耗量（kg绝干气/h）
② 进预热器前风机的流量（m3/s）
③ 预热器加入热量（kw）（预热器热损失可忽略）。
附湿空气比容计算公式：V=（0.773 + 1.244H (t + 273)/273 ×（1.0133×105）/P
解：①GC = G2(1 － w2) = G2X2 / (1+X2) = 237 × 0.01/(1+0.01)=234.7kg绝干气/h
W=GC(X1 – X2) = 234.7 × (0.15 – 0.01) = 32.9kg/h
L = W / (H2 – H1) = 32.9 / (0.023 – 0.0073) = 2096kg绝干气/h
②vH = (0.773 + 1.244H0)(t0 + 273) / 273
= (0.773 + 1.244 × 0.0073) × 288/273
= 0.825m3湿空气.kg－1绝干气
V = L × vH = 0.825 × 2096 = 1729m3/h
③QP = L(I1 – I0) = 2096(109 – 35)
= 155104kJ/h
= 43.08kw

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