《化工基础》复习题及参考答案2011.10

1.国际单位制中，粘度的单位是 (B) A.Pa(帕斯卡) B. Pa﹒s (帕.秒) C. kW(千瓦) D．c.p（厘泊） 2. 当流体在园管内作稳定定态流动时，其流速与管直径d (D) A．成正比 B.成反比 C．无关系 D．平方成反比 3.雷诺准数Re≦2000时,流体的流动类型属于 (A)

A.滞流 （层流） B. 湍流 C.过渡流 D.无法判断 4. 离心泵铭牌上标明的扬程是指(D) A.功率最大时的扬程 B.效率 C.泵的最大扬程 D.效率最高时的扬程 5.某减压系统内的真空度为25KPa,当地的大气压强为100KPa,则系统内 绝对压强是 (A)

A.75KPa B.125KPa C.150KPa D.100KPa 6. 下列哪种仪器是以柏努利方程为设计原理的 (C)

A. U形管压力计 B. U形管粘度计 C. 孔板流量计 D. 温度计 7. 离心泵发生气缚的原因是 (C) A.泵的选用不当 B. 实际安装高度较高 C.启动时,泵内存有空气 D. 泵轴倒转

8.某液体在管中呈层流流动,若流量不变,其它条件不变，管径加大一倍,则△P是 原来的 (C) 9.流体在圆形直管中作层流运动时，其管中心最大流速为平均流速的多少倍(B) A. 0.5 B. 2 C. 0.3 D. 0.8

10.流体产生流动阻力的主要原因是 (A) A.流体具有粘性 B.流体质点之间的互相碰撞 C.流动方向的突然改变 D.由于湍流

11. 在酒精与水的混合液中,酒精[C2H5OH]的质量为46,水的质量为18,则混合液中

酒精的摩尔百分数为 (C) A.72% B.27% C.50% D.25%

1

12. 当流体在园管内流动时，下列哪种情况属于湍流 (D)

A．Re≤2000 B. Re≥3000 C. 2000＜Re＜4000 D. Re＞4000 13.水连续地从内径为90mm的粗管流入内径为30mm的细管,则细管内水流是粗管水流的多少倍？（C）

A. 1/9 B. 3 C.9 D.27

14.定态（稳定）流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、

密度等与流动有关的物理量 (A) A. 仅随位臵变，不随时间变 B.仅随时间变,不随位臵变 C. 既不随时间变,也不随位臵变 D.既随时间变,也随位臵变 15. 雷诺准数2000?Re?4000时,流体的流动类型属于 (C) A.滞流 B.无法判断 C.过渡流 D.湍流

16.水连续地从内径为30mm的细管流入内径为90mm的粗管,则粗管内水的流速是细管的多少倍 (A) A. 1/9 B. 9 C. 3 D. 27 17. 湍流时,平均流速为圆管中心处流速的多少倍。（C）

A. 2 B. 0.5 C. 0.8 D.1/3

18. 固体颗粒在静止或流速很慢的流体中沉降时,受到的作用力不包括 （B） A.固体颗粒的重力 B.管壁阻力 C.流体对固体颗粒的浮力 D.相对运动的阻力

19. 流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过层流内层时，主要是以什么方式进行的 （A） A．热传导 B．对流 C.热辐射 D.对流和辐射 20.工业上采用翅片状的暖气管代替圆钢管,其目的是 (D) A.增加热阻,减少热量 B.节约钢材,增强美观,减少热量损失 C.减少热阻,减少热量损失 D.增加传热面积,提高传热效果

21.下列换热操作中,哪个传热系数Ｋ最大 （C） A.空气—空气 B.水—水 C.冷凝水蒸气—沸腾水 D.空气—水 22. 在设计列管换热器时设备隔板可以提高什么的流速（C） A.壳程和管程 B. 管程 C. 壳程 D.不确定

2

23. 沸腾传热时,下列哪一种情况传热膜系数（给热系数）最大? （C） A.泡核沸腾 B.膜状沸腾 C.强烈泡核沸腾 D.液体沸腾 24.做传热实验时发现,空气在螺旋管内流动的α值比光滑管内的α值。（A） A.大 B.小 C.相等 D.不能判断

25. 下列几种常用流体中传热膜系数最大的是（D） A．过热蒸汽 B. 常压下气体的加热和冷却 B．轻质油类的加热 D. 水蒸汽的冷凝

26.蒸气中不凝性气体的存在,会使它的传热膜系数a值 （D）

A.升高 B.不变 C. 大大升高 D. 降低。 27.间壁两侧冷热流体间的温度差为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就是 （C）

A.导热系数 B. 传热膜系数 C.总传热系数 D.阻力系数

28. 下列哪种物质的导热系数最小 （A） A.苯 B.钢 C.耐火砖 D.水蒸气

29.某换热器,由单程列管式改为双程列管式,如图所示。则传热膜系数（给热系数）a的变化 （A）

A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不好判断 30.有一套管换热器,如图所示,则冷热流体的平均传热温度差为 （B） A.90℃ B.100℃ C.0℃ D.110℃

31. 翅片管换热器的翅片应安装在 （C） A.?大的一侧 B. 管内 C.?小的一侧 D.管外

3

32. 为减少园形管道导热损失,采用包裹三种保温材料a、b、c，若?a＝δb

＝δc，导热系数λａ＞λｂ＞λｃ，则包裹的顺序从内到外依次为 （A） A.ｃ、ｂ、ａ B.ｂ、ｃ、ａ C.ｂ、ａ、ｃ D.ａ、ｂ、ｃ 33. 化学反应的活化能愈大，下列什么因素对化学反应速率的影响较大（D） A.反应物的浓度 B.压力 C.反应的级数 D.温度

34 .批量操作时，反应器的运行方式最好采用 （B） A.连续式 B.间歇式 C.半连续式 D.半间歇式

35.在平推流（PFR）反应器内,流体流动时所有质点在器内的停留时间是（A）

A.相等 B.不等 C.很小 D.很大

2??36. 衡量物料质点各个停留时间与平均停留时间的偏离程度可以用方差

表示， 理想混合反应器的方差为：（C）

22222??1??0??t0???1 ????A. B. C. D.

37. 化学反应器中，造成物料返混的原因是 （D） A.物料粒子大小不一致 B.物料粒子混合不均匀

C.由于机械的搅拌作用 D.停留时间不同的物料的混合 38. 填料吸收塔中,填料起什么作用 (C) A.使液体混合物容易汽化 B.使分离作用变坏 C.增大气液有效接触面积 D.使分离操作稳定

39.含氨为￠(氨的体积分数)＝0.20的氨—空气混合气100Ｍ3,用水吸收至含氨

为￠=0.05.设吸收过程有中间冷却使前后温度不变,则氨被吸收的体积数为(B) A.4.2M3 B.15.8M3 C.20M3 D.5M3 40.下述哪种吸收过程气体是分散相,液体是连续相(B) A.喷淋吸收 B.鼓泡吸收 C.膜式吸收 D.单程吸收 41. 若亨利系数E值很小,依据双膜理论,则可判断吸收过程的速率由下列那项控制 （D）

A. 液相主体 B. 液膜 C.双膜 D气膜.

42. 空气在20℃时对水的E值为6.73×109Pa,则常压(101.3kPa)下空气在水中的饱和溶解度(用摩尔分数表示)为(B) A. 1.51×10-4 B. 0.151×10-4 C.0.0338 D. O.338

4

43. 30℃水中通入101.3kPa的纯CO2,CO2在水中平衡溶解度为28.6*10-3Kmol〃m-3,

水和溶液的密度近似取1000kg〃m-3,则E为(D) A. 97MPa B.19.67×104 kPa C.19.67MPa D.197MPa 44. 对于逆流操作的吸收塔,其它条件不变,当吸收剂用量趋于最小用量时,则 （D） A.吸收推动力最大 B.吸收率最高

C.出塔气体浓度最低 D.吸收液浓度趋于最高 45.对于脱吸操作,其溶质在液相中的实际浓度相比气相平衡的浓度 （B）

A.小 B.大 C.相等 D.不一定

46. 若亨利系数E值很大，依据双膜理论,则可判断过程的吸收速率控制由 （B）

A．气膜 B.液膜 C.双膜 D.液相主体 47. 为使脱吸操作易于进行,通常可采用 （B）

A.升温;加压 B.升温;减压 C.降温;加压 D.降温;减压

48.吸收速率公式中,当用P－P＊作吸收推动力时,其对应的吸收系数为（B）

A．Kl B.KG C.KX D.KL

49. 20℃时,x(so2)＝0.0071,E值为0.245×107Pa,则此时与SO2水溶液相平衡的气相中SO2分压力为 （C）

A. 24.33KPa B. 18.54KPa C. 17.40KPa D.17.54Kpa

50. 在吸收传质过程中,它的方向和限度,将取决于吸收质在气液两相中的平衡关系，若要进行吸收操作，则应控制 （C）

A.Ｐ＜Ｐ* B.Ｐ＝Ｐ* C.Ｐ＞Ｐ* D.Ｐ＜＜Ｐ*

51. 吸收一章中，H 表示什么(c) A．相平衡系数 B. 亨利系数 C.溶解度系数 D.吸收系数 52. 下列哪个条件对吸收有利(A)

A. 温度低，气体分压大时 B. 温度低，气体分压小时 B. 温度高，气体分压大时 D. 温度高，气体分压大时

53.某精馏段操作线方Y＝0.63X＋0.361,则操作回流比为 (A)

A. 1.70 B. 0.63 C. 0.361 D. 0.315

5

54. 在某连续精馏操作中，采用的回流比小于原回流比时，则 (D)

A. xd、xw 均增加 B. 不能正常操作 C. xd、xW均不变 D. xd 减少、xw 增加

55. 沿着精馏塔的提馏段往下,蒸气中易挥发组分 (A) A.越来越少 B. 越来越多 C.基本不变 D. 先增多,后变少

56.在精馏操作中,提高回流比在分离中起什么作用(D) A. 改善分离状况 B.使分离作用变坏 C.对分离不起作用 D.使分离操作稳定

57.在如下图所示的相图上,t1温度时,系统点K所组成的气相YB(重组分)的含量约为：(A)

A. 25% B.75% C.37% D.50%

58. 蒸馏的过程是 (C) A.气相传质过程 B.传热过程 C.既是传热过程，又是传质过程 D.不确定

59.分离某两元混合液,进料量为10kmol/h,组成xf为0.6，若要求流出液组成

Xd不小于0.9，则最大流出液的量为 (D) A．不能确定 B.6 kmol/h C.9kmol/h D. 6.67kmol/h 60. 精馏中，泡点进料。在X—Y相图中，提馏段操作线与精馏段操作线一般相交于(C) A.

x?yf B.x?xw C.

x?xf D.x?xd

61.沿着精馏塔的精馏段往上，蒸气中易挥发组分(B) A.越来越少 B.越来越多 C.基本不变 D.先增多,后变少

6

62. 硫铁矿在沸腾炉中焙烧的主要化学反应方程式为 (B) A．2FeS2＝2FeS＋S2－Q

B．4FeS2＋11O2＝2Fe2O3＋8SO2＋Q C．S2＋2O2＝2SO2＋Q D．S＋O2＝SO2＋Q

63.硫酸工业中,制造原料气SO2的核心设备是(C ) A.吸收塔 B.干燥塔 C.沸腾炉 D.转化炉

64. 接触法制硫酸时,要进行气体净化，否则主要危害是(D) A．硫酸的收率减少 B.产生太多的SO2废气 C．能耗会太高 D.催化剂失效

65.在工业上,二氧化硫氧化目前广泛采用的催化剂是 (C) A.钠催化剂 B.氧化铁催化剂 C. 钒催化剂 D.铜催化剂 66. 合成氨工艺中,为提高原料的利用率和提高产量,最重要的措施是(B)

A.提高原料的平衡转化率 B.采用循环流程

C.减少弛放气的排放量 D.减少“跑、冒、滴、漏” 67.一氧化碳变换,其目的是 (C) A.除去半水煤气中的Ｈ2Ｓ B.为了获得ＣＯ

C.既净化原料气,又制造原料气Ｈ2 D.除去半水煤气中的ＣＯ2 68.氨合成反应的催化过程中,真正起催化作用的是 (D) A.铁的氧化物 B.三氧化二铝 C.氧化钾 D.单质的铁

69. 在合成氨后的分离中,设臵一个循环系统的目的是 (D)

A.减少惰性气体的含量 B.把反应后的氨气分离出系统 C.补充系统中的压力损失 D.补压,提高原料气利用率 70. 下列与合成氨有关的叙述，正确的是(B)

A. 合成氨在高压下进行时的反应规律为0.5N2+1.5H2=NH3 B. 合成氨的原料气主要是氢气和氮 气

C. 合成氨反应是气-气催化反应 D. 合成氨的催化剂为碳

7

71.为了满足塑料、合成纤维、合成橡胶对“三烯’的大量需求,轻油品或天然气入

厂后必须进行 (C)

A．催化裂化 B.铂重整 C.热裂解 D.常减压蒸馏 72.为解决供求不平衡问题,需要把重质油品转化为轻质油品,生产上最常用的加 工方法是 (C)

A.原油初馏 B.常减压蒸馏 C.催化裂化 D.热裂解 73. 石油蒸馏时，是根据各组分的什么性质进行分离的(B)

A.密度 B. 沸点 C.反应能力 D. 可燃性 74. 铂重整主要获得下面哪类有机原料( A ) A.芳烃 B.烯烃 C.环烷烃 D.炔烃

75. 用水量最大的是农业。改变传统灌溉方法，采用滴灌法可使水的利用率达到

(B)

A. 100% B. 95% C.80% D.40% 二、判断题

1. 化学工程中的传递过程包括动量传递、热量传递和质量传递。 (√ ) 2. 真空度越高，则被测系统的绝对压强就越小 (√ ) 3．粘度是流体内部摩擦力的表现,是流体的重要物性参数之一。. (√ )

4. 液体和气体的粘度均随温度升高而增大. ( × ) 5. 离心泵之所以发生“气缚”现象是因为启动时，泵内存在空气。(√ ) 6. 当离心泵出口阀开大时,泵出口压力增大。 ( × )

7. 流体在管路中流动时阻力可分为局部阻力和直管阻力两类。 (√ ) 8. 流体在园管内流动时，湍流时阻力损失的压强降表示公式为l?v2?p??(√ )

d29. 热量传递的推动力是浓度差 ( × )

10. 在工业生产中进行加热和冷却的换热方法有直接换热和蓄热式换热两种. 11. 同一种保温材料，致密时的保温性能较疏松时的保温性能差。( × ) 12传热过程中，当其他条件不变时，逆流操作平均温差等于并流操作的平均温度差。( × )

8

13. 工业上采用翅片状的暖气管代替圆钢管,其目的是节约钢材,增强美观。( × )

14. 双膜理论是将整个相际传质过程简化为通过气、液两膜层的分子扩散过程(√ )

15. 对于难溶气体的吸收,其阻力主要集中在气膜。( × )

16. 吸收操作线上的一点表示气液两相达到平衡时的浓度关系. ( × ) 17. 填料塔中填料的有效比表面积越大，传质单元高度越小。(√ ) 18. 蒸馏的传质过程是液相到气相的传质。 ( × )

19. 在气液相平衡的t-ｘ-ｙ图中，沸点与液相组成的关系曲线称为操作线(×) 20. 溶液被加热到产生第一个气泡时的温度,称为泡点温度；(√ ) 21. 全回流时,达到一定的分离要求所需的理论塔板数最少。√ 22.如右图在精馏操作中，测得精馏段相邻两二个样品分别为Xn,Yn+1 ,则全回流时, Yn+1与Xn的

n

块塔板上 关系为:

YXn

Yn+1=Xn (√ )

23. 在连串反应进行过程中，最慢的一步称为的控制步骤。(√ )

过程速率

24. 活化能越大，反应速率对温度的变化越敏感。 (√ )

25 催化剂不但能加快反应速率，同时也能改变化学平衡。( × ) 26. 当反应混合物为气体时，一般选用管式反应器。 (√ ) 27 在基本反应器中,返混程度最大的是间歇操作反应釜。 ( × ) 28. 多釜串联反应器是由管式反应器和全混流反应器组成的联合反应器。( × )

29. 在理想混合流反应器内,整个流体的质点在反应器内不存在停留时间分布( × )

30高压下发生的化学反应,更适宜使用管式反应器。(√ ) .

31. 目前国内在硫酸工业中，常用浓度为98.3%硫酸作吸收剂，吸收SO3 (√ )

32. 含硫工业废物是我国生产硫酸的主要原料。 ( × )

9

33. 我国生产硫酸的主要原料是硫铁矿。 (√ )

34．氮气和氢气合成氨的反应是采用以Fe2O3为主要成分的催化剂。 ( × ) 35. 氨合成反应催化剂中，真正起催化剂作用的是氧化铁。 ( × ) 36. 变换气的主要成分是氢气和氮气。 ( × )

37. 合成氨原料气的净化过程中,脱碳是除去气体中的CO2 。(√ )

38. 在石油化工中，催化裂化是一种获得芳香烃的重要操作手段。 ( × ) 39. 催化裂化、催化重整、热裂解等均属于石油的二次加工过程。(√ )

40. 某牌号汽油的辛烷值越高,其抗爆性能越差。( × ) 41. 生态系统是人类和非生物体环境的综合体。 ( × ) 42. 生态系统是生物体和非生物体环境的综合体。(√ )

43. 环境污染的特点是:影响范围大,危害时间长,污染易、治理难。(√ ) 三、解释概念题 1. 理想流体

答：是指不具有粘度，因而流(动时不产生摩擦阻力的流体。 2. 用公式表述流速，体积流量和质量流量之间的关系。

答：qm?qv?????A??

质量流量=体积流量*流体密度=流体流经的管道截面积*流速 3. 什么是定态流动（稳定流动）和非定态流动（非稳定流动）？

答：流体流动的系统中，若任一截面上流体的性质（如密度、粘度等）和流动参数（如流速、压力等）不随时间而改变，则此种流动成为定态流动。反之为非定态流动。

4. 什么是定态传热（稳定传热）与非定态传热（非稳定传热）？

答：传热面各点的温度不随时间而改变，此种传热称定态传热。反之为非定态传热。 5. 定态恒温传热

答：传热面各点的温度不仅不随时间变化，同时也不随壁面的不同位臵而变化。

10

5. 牛顿粘性定律

答：流体流动时，两流体层间的内摩擦力与层间接触面积A成正比，与相对速度差成du成正比，而与层间距离成反比，这一关系称为牛顿粘性定律。 6. 牛顿传热方程

答：当湍流主体的温度为t1的流体向温度为t2的壁面以对流传热时，传热速率Φ与流体主体与壁面间的温差（t1-t2）及壁面面积A成正比。

即Φ=Q/τ=α(t1-t2)A

7. 付立叶定律（热传导基本方程）

答：当温度t1>t2时，热量以热传导方式从温度为t1的壁面传递至温度为t2的壁面。实验证明，通过物料传导的热量Q与传热的温差△t、传热面积A和时间成正比，与传导的距离δ成反比。

即????????? ???8．亨利定律适用于什么场合？怎样从亨利定律中的E数值看出气体溶解度的

大小。

答 ：严格的说，亨利定律只适用于稀溶液，如常温常压下难溶或少溶气体的吸收。当液相或气相中吸收质浓度较大时，亨利定律就有偏差。E值愈大气体的溶解度愈小。 9. 蒸馏

答：是利用物系在发生相变过程中组分间的挥发性差异，将液体混合物中各组分分离的操作。

10.什么是返混？返混为什么会影响反应结果？

答：指不同停留时间的物料之间的混合。因为不同停留时间物料的混合，改变了反应物的浓度，从而影响了反应结果。 11什么是物理吸收？且举例说明。

答：吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应。如：用水吸收二氧化碳。 12 化工生产中转化率、收率和选择率各自的含义。 答： 转化率(X)＝

转化为目的产物和副产物的反应物量反应物消耗量?

进入反应器的反应物量反应物起始量11

收率;Φ=转化为目的产物的反应物的物质的量/进入反应器的反应物的物质的量。

选择率：β=转化为目的产物的反应物的物质的量/反应物被转化掉的物质的量。 13.重整反应

答 ：是重新调整直流汽油的碳键结构，使其中的正构烷烃异构化，脂肪烃进行芳构化的反应。 14：流态化

答：固体颗粒在流体的带动下能像流体那样流动，并在某些方面具有流体的性质。这种现象称为流态化。 四、简答题

1. 讨论化工工艺条件时，什么类型的反应需要讨论最适宜温度？为什么？ 答：放热的可逆反应需要讨论最适宜温度。温度对这类反应具有二重性，温度升高，反应速率常数增大，平衡常数减小；反之反应速率常数减小，平衡常数增大，同时催化剂又具有一定的活性温度范围，考虑以上综合因素这类反应需要讨论最适宜温度。

2. 怎样强化传热过程?哪种强化途径是最主要的?

答：增大传热系数K、增大传热面积或提高传热温度差。提高传热系数K是最主要的。

3. 简述双膜理论的基本论点。

答：①气液界面两侧存在气膜和液膜，吸收质以分子扩散通过气膜和液膜；②扩散阻力主要集中于气、液膜;③界面上吸收质处于平衡状态；Pi＝Ci／H;④吸收的推动力为P－Pi或Ci－C 4. 在什么情况下

11111???等于，为什么 KGHklkgKGkg111?,因为H很大，?0,这时气相总吸收阻力近

HklKGkg答：当H 很大时，

似等于气膜吸收阻力。

5. 回流比的含义？为什么精馏时必须有回流？

回流液量与流出液量之比称为回流比。为了保证塔内的部分气化和部分冷凝

能稳定持续进行，则精馏必须有回流操作。

12

6..简述合成氨在国民经济中的重要作用。

合成氨是人类制取含氮化合物的最主要方法。氨用于生产各种化肥、复合肥，用于制取硝酸、硝酸盐、铵盐、氰化物等无机物；胺、磺胺、腈等有机物；还用于生产塑料、纤维、燃料、炸药、医药、食品添加剂、表面活性剂……，对国民经济有重要作用。 7．根据氨合成热力学分析结果,为提高平衡氨浓度,对氢氮比、温度、压力、惰性气体含量各有何要求?

答： ⑴ 氢氮比R=3； ⑵ 降低反应温度；

⑶ 提高反应压力； ⑷ 降低惰汽含量。

8. 石油的蒸馏在原理上与连续精馏相同,但也有一些特点,请说明这些特点。 答：特点:⑴不需要分离出纯组分,而是收集一定沸点范围内的馏出物。 ⑵为减少设备,在蒸馏时不仅在塔顶获得流出物,同时获得侧线产

品,没有提馏段,所以出料的油品需经过汽提塔来实现分离目标。 9. 导致我国水资源严重匮乏的主要原因是什么？

答：①用水量过猛

②过度开垦,生态蜕变

③ 污水治理不足,破坏了水资源 ④ 地下水过度开采,资源枯竭

10.为解决水资源匮乏需采取的措施有哪些?

答：⑴ 厉行节约用水； ⑵强化污水治理；

⑶加强绿化改善生态环境； ⑷实现南水北调

六、计算题

1．苯(ρ＝880kg.m-3，μ＝0.65cp)，流经内径为50mm的管道。为保持层流,最高

流速可以是多少?如果保持湍流,则最低流速可以是多少? 解：?苯?880kg?m?3 ??0.65cp?0.65?10?3P.s d?0.05m

Re?d??? 滞流 Re?2000 ;湍流 Re?400 0Re?2000?0.65?10?3?0.029ms ⑴ 滞流时的最高流速：??=

0.05?880d?13

Re?4000?0.65?10?3?0.059ms ⑵湍流时的最低流速：??=

0.05?880d?2. 恒位水槽水面距出水管净垂直距离6.0m,出水管为内径d=68mm的钢管,流动

过程的压头损失为5.7m H2O,已知g=10m/s2,试求每小时可输送的水量(位位为m3.h-1)。

解：已知：Z1?6.0,Z2?0,Pm 1?P2,u1?0,?hf?5.7,d?0.06822Pu1P2u21??Z2????hf 列伯努利方程 Z1??g2g?g2g

2u2 Z1?2g??hf 2u2 6?2g?5.7 u2 ?2.43m.s?1

qV?? 4?0.785?0.0682?2.43??3600?31.8m3h，3. 如图所示:液体从高位槽流下,槽内液面保持稳定,管的出口和槽内液面均为大

－1

气压强。当液体在管内流速为－1ｍ〃S,总损失压头为3ｍ液柱时,求槽内液面离管出口的高度。(g取10ｍ〃S2)

?1解：P?P?0(表压）u?0 u?1m.SZ2?0,Hf?3m 12122P1u12P2u2 Z1???Z2???Hf

?g2g?g2gd2?u,

14

2P2?P1u2?u12Z1?Z2???Hf

?g2g

2u21 Z1??Hf??3?3.05m

2g2?104. 高位水槽内的水面高于地面8M，水从￠108×4mm 的管道中流出，管路出口

高出地面

2M。在本题特定条件下，水流经系统的压头损失为5.6m水柱，试计算： ① A—Aˊ截面处水的流速;

②水的流量，以M3／h计。

解：如图所示，取高位水槽水面1—1，截面，管路出口内侧为2—2，截面; 两

截面间的柏努利方程:

2u12P2u2 gZ1???We?gZ2????hf

?2?2P1 其中 Z1＝8 Z2＝2 P1＝P2＝P=0(表压) u1?0 ∑hf?6.5u2 We?0

22u2u2g(Z1?Z2)???hf ?g(Z1?Z2)??hf

2215

由此可解得A—A，截面处水的流速为：u?u2＝2.9ms 1分

qV??4d2?u?3600

?0.785?0.12?2.9??3600?82m3h.5.有一垂直管道，内径由￠300mm减缩至￠200mm，水由下而上在管中流动。测得水在粗管口和细管口的静压强分别为P1＝150KPa和P2＝100KPa（如左 图所示），两测压点间垂直距离为4.5ｍ。若此距离间的摩擦阻力可以忽

-2

略，试求水的流量。(g取10M.S)

解：

u2d3002?(1)2?()?2.25 u2?2.25u1 u1d22002P1u12P2u2 Z1? ??Z2???g2g?g2g2u2?u12P?P2 ?1?(Z1?Z2)

2g?g(2.252?1)222

u1?(150?100)?4.5?10 4,06u1/2=50-45=5 22.03u1=5 u1=2.46 u1=1.57M.S

-1

2216

qV??4?d12?u1?0.785?0.32?1.57?399m3h

6.若炉灶的内壁由厚24㎝的耐火砖(入＝0.9W〃ｍ-1〃K-1 ),12㎝的绝热砖(入＝0.20W 〃ｍ-1〃K-1 )和24㎝的建筑砖(入＝0.63W 〃ｍ-1〃K-1 )砌成。传热稳定后,耐火砖的内壁温度为940℃,普通砖的外壁温度为50℃。试求每秒钟每平方米壁面因热传导传热损失的热量,并求各砖层交界面的温度。

解：q??t??????t1?940?50?713W.m?2

0.240.120.24??0.90.200.63 q??1?1?940?t2 t2?749.5 ( ?t1?190.1℃)

0.240.90749.5??t3190.1 ?0.240.90.240.63?t1?1?1??t2?2?2

7℃) （?t3?272.2℃） t3?322.2℃ (?t2?42.77.用常压塔底重油预热原油,重油的初始温度为350℃,最终温度为220℃,原油

的初始温度为100℃,最终温度为180℃,试比较并流和逆流时的传热面积之比(设传热系数K不变)。

解：逆流操作： △t1＝350－180＝170 △t2?220－100＝120

△t1/△t2＜2 ?tm，??t1??t2170?120??145 22并流操作：△t1＝350－100＝250 △t2＝220－180＝40

△t1/△t2 ?2

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?tm?

?t1??t2250?40??114.6。?t250ln1ln?t240

A并?tm，逆145???1.27A逆?tm，并114.68.有一加热用的换热器,用烟道气预热空气。已知空气进、出口温度分别为 40℃和170℃,烟道气进、出口温度分别为365℃和180℃。求逆流和并流操 作换热时的平均温度差。

解: 并流操作： △t1＝365－40＝325△t2＝180－170＝10

?tm??t1??t2325?10??90.5 ?t1325lnln10?t2逆流操作：△t1＝365－170＝195 △t2＝180－40 ＝140

?tm??t1??t2195?140??167.5 229.测定某氨合成塔下部列管换热器的传热系数。数据如下:反应后气体走管内，流量 为2kg.s-1，进、出口温度分别为485℃和185℃。平均比热Cp＝3000J.kg-1.K-1。 原料气主线走管外,流量为1.5kg.s-1,进口温度为50℃,平均比热Cp＝ 3200J.kg-1.K-1, 已知该换热器面积为30m2,两流体逆流换热,计算其传热系数K。

??qm1?Cp1?(T1?T2)?2?3000?(485?185)?1800000(J)

qm,1Cp1(T1?T2)?qm,2?Cp2(t2?t1)2?3000(485?185)?1.5?3200(t2?50)t2?425

△t2＝(T1－t2)＝485－425＝60 △t1＝(T2－t1)＝185－50 ＝135

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?tm??t1??t2135?60??92.5℃

135?t1?t2ln60 Φ＝Φh＝ K*A*△tm K ＝Φ/A*△tm＝

1800000?648.6W?m?2?k?1

30?92.510.为减少一加热器的热量损失，在其外壁包一层绝热材料，其厚度为250mm，导热系数为0.163W〃M-1〃K-1,绝热材料外缘温度为30℃ ,从保温层外表面插入一温度计，测温点深入绝热材料50mm,测得其温度为70℃ ,试计算加热器外壁温度和单位时间每m2保温层向外散失的热量。

解：设单位时间每M保温层向外散失的热量为ｑ,加热器外壁温度为ｔ1，绝热材料外缘温度ｔ2。

q?2

?t???70?30?130.4w?m?2

0.050.163 t1?t2?q??0.25?130.4??200℃ ?0.163 t1?200?t2?200?30?230℃

11.在连续精馏塔中分离由CS2和CCI4所组成的混合液。已知原料液流量为

4000kg/h, 组成为0.3(二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xf不大于 0.05,馏出液回收率?为88%。试求馏出液的流量D和组成Xd。

解：由题知Dxd＝0.88Fxf

又 Fxf＝Dxd＋Wxw

Wxw?Fxf?Dxd?(1?0.88)Fxf?0.12Fxf ? Wxw＝0.12Fxf＝0.12×4000×0.3＝W×0.05

即 W＝2880 kg/h 分

又 F＝W+D

? D＝F－W＝4000－2888＝1120kg/h

12.一块理论板和塔釜组成的精馏塔,每小时向塔釜加入苯—甲苯混合液

100Kmol,苯含量为50％(摩尔分数),要求塔顶流出液中苯含量80％(摩尔 分数),塔顶采用全凝器，回流比为3,相对挥发度为2.5,求每小时获得 的塔顶出液量D 和塔釜残液中苯含量xW。已知塔板流下的液体X1=0.615 (摩尔分数)

19

yW?R130.8x1?xd??0.615??0.661 R?1R?144xw?yw0.661??0.438

??(??1)ywf2.5?(2.5?1)*0.661F?D?W,(1分）1分）料衡算: Fxf?Dxd?Wxw，（D?F(xf?xW)xd?xw?100(0.5?O.438)?17.1kmolh0.8?0.438

13.有一精馏塔,分离甲醇—水,泡点进料,已知??5,F?400kmol.h?1,xf?30%,

xd?90%,xW?10%,R?2Rmin,试求R及甲醇回收率。

解:yf?Rmin??xf5?0.3??0.681?(??1)xf1?4?0.3?0.9?0.68?0.58..0.68?0.3xd?yfyf?xfR?2Rmin?2?0.58?1.16F?D?WFxf?Dxd?WxD?F(xf?xW)xd?xW?400(0.3?0.1)?100kmol.h?1.0.9?0.1

甲苯回收率?Dxd100?0.9??100%?75%Fxf400?0.320

解:yf?Rmin??xf5?0.3??0.681?(??1)xf1?4?0.3?0.9?0.68?0.58..0.68?0.3xd?yfyf?xfR?2Rmin?2?0.58?1.16F?D?WFxf?Dxd?WxD?F(xf?xW)xd?xW?400(0.3?0.1)?100kmol.h?1.0.9?0.1

甲苯回收率?Dxd100?0.9??100%?75%Fxf400?0.3?xf5?0.3解:yf???0.681?(??1)xf1?4?0.3Rmin?xd?yfyf?xf?0.9?0.68?0.58..0.68?0.3R?2Rmin?2?0.58?1.16F?D?WFxf?Dxd?WxD?F(xf?xW)xd?xW?400(0.3?0.1)?100kmol.h?1.0.9?0.1

甲苯回收率?Dxd100?0.9??100%?75%Fxf400?0.314.常压下苯—甲苯体系的平均相对挥发度为2.45。进料(苯)xf=0.40，馏 出液xd＝0.95。馏残液中xW＝0.22。试求泡点液体进料时的最小回流比。

解: yf???xf2.45?0.40.98???0.62

1?(??1)?xf1?(2.45?1)?0.41?0.58

Rmin?xd_yfyf?xf?0.95?0.620.33??1,5

0.62?0.40.2221