化工原理（上）试卷一

一. 填空题（每空1分，共20分）

1. 用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量的__________倍。（假定槽内高

度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变）

2. 在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变，管壁处的速度为_________，管中心速度

________。

3. 在流动系统中，若截面上液体压强、密度、流速等仅随_________改变，不随________改变，

称为稳定流动。

4. 离心泵启动步骤为_____________________；常用______________调节流量；往复泵常用

______________调节流量。

5. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_____________。 6. 牛顿冷却定律的表达式为_______，给热系数（或对流传热系数）α的单位是______ _。 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传

热系数K接近_______________流体的对流传热系数。

8. 若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，生产能力 。

9. 当微粒在介质中作自由沉降时，若颗粒沉降的Rep相同，球形度越大的微粒，介质阻力系数

越________ 。球形颗粒的球形度为_________ 。

10. 工业上常用过滤方式有 和滤饼过滤；悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________。 二. 简答题 (每题5分，共20分)

1. 简述流体阻力实验测λ～Re曲线的基本方法和原理。 2. 何谓离心泵的“气蚀”现象，对泵的操作有何危害?应如何防止?

3. 为什么工业上气体的除尘(在沉降室进行, Rep＜2)常放在冷却后进行?而在悬浮液的过滤分离

中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？

4. 在热传导中，管外绝热层材料包的越厚，热损失就越少，对否?为什么? 三. 计算题（共60分）

98

1.（20分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U型管压差计，测压点B与管路出口端之间距离为20m。 （1）当闸阀关闭时测得R＝

A

B

C

600mm，h＝1500mm；当闸阀部

计算题1附图

分开启时， 测得R＝400mm，h＝1400mm，管路摩擦系数λ取0.02，问每小时从管中流出水量为多少。

（2）当阀全开时（取闸阀全开局部阻力l/d＝15，管路摩擦系数λ＝0.018），测压点B处的静压强为多少？（表压）

2.（10分）用离心泵经φ57×3.5mm的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m3, 粘度为20×10-3 Pa·s)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16m，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 kgf/cm2(表压) ,有机溶液输送量为6 m3/h，试确定泵提供的压头。

16m

计算题2附图

3.（10分）用降尘室精制含尘气，尘粒的最小粒径10μm，密度为1400 kg/m3，气体温度为25℃，此温度下?=0.018×10-3Pa·s，密度为1.2 kg/m3，含尘气接近常温，处理量为2m3/s，气体进入降尘室保持流速0.2m/s，若降尘室宽2.5m，长5m，计算降尘室的总高度、层数及每层高度？ 4.（20分）一单壳程单管程列管换热器, 由多根φ25×2.5mm 的钢管组成管束,管程走某有机溶液,

99

流速为0.5 m·s-1，流量为每小时15吨，比热为1.76kJ·kg-1·K-1,密度为858 kg·m-3，温度由20℃加热至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700 W·m-2·K-1和10000W·m-2·K-1。钢导热系数为45 W·m-1·K-1, 求: (1)总传热系数；(2)管子根数及管长。

化工原理（上）试卷二

一. 填空题（共20分，每空1分）

1. 边界层的定义是 。边界层按其中的流型可分为 和 。

2. 流体机械能衡算式如衡算基准以J/kg表示, 则该方程可表示为 ， 若

用N/m2(N?m/m3)表示则可表示为 。（无外加机械能） 3. 毕托管用于测量管道中流体的______，而孔板流量计则用于测量管道中流体的

_________。

4. 离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q = 0.05m3/s时，H= 20m ；管路特性为

Qe= 0.05m3/s时，He = 18m ，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值为 m。 5. 两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程，已知两层温度差△t1>△t2，则

通过两层传热量 。

6. 对于通风机，习惯上将压头表示成 ，其国际制

单位为 ，所以风机的压头称为 。

7. 在滤饼过滤中真正有效的过滤介质是 ，深层过滤中固体颗粒沉积

于 。

8. 压强有绝对压强、表压强和真空度三种表示方式，其中绝对压强是以 基准测得

的压强，表压或真空度则是以 为基准测得的压强。

9. 板框过滤机过滤面积为0.3m2，在表压150 kPa恒压下过滤某种悬浮液。5h后得滤液

100m3，过滤介质阻力可忽略。如过滤面积加倍其它情况不变可得滤液 ；若过滤5h后再用8m3与滤液性质相近的水洗涤滤饼，需洗涤时间 ；当表压加倍，滤饼压缩指数为0.4时，5h后得滤液 。

10. 用常压水蒸气冷凝来加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为_______。 二. 问答题（每题5分，共20分）

1. 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽

向低位槽流动？为什么？

100

问答题1附图

2. 什么是汽蚀现象？汽蚀现象对泵有那些危害？

3. 用一板框压滤机恒压过滤某悬浮液,若滤浆的固含量降低(假设比阻不变),则滤饼充满滤

框所需时间将如何变化（滤饼阻力可以忽略）? 试分析之。

4. 传热过程中冷热流体有几种接触方式？分别举一实习见过的或你熟悉的换热设备。 三. 计算题 （60分）

1.（10分）水在下图管道中流动，dA=50mm，dB=100mm，从A流向B的扩大阻力为ζ1uA2/2，从B流向A的缩小阻力为ζ

2 uA

2

/2，可取ζ1=0.56，ζ2=0.42。压差计指示液为汞。当水由A流向B，

已知R1=0.055m，求水流量。若维持此水流量不变，水由B流向A，则R2等于多少？

计算题1附图

101

2.（20分）如图的输水系统。已知管内径d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(L+Le)=50m，摩擦系数可取λ=0.03, 泵的特性曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述：H=18.92-0.82Q

0.8

，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量（m3/h），问：⑴如要求流量为10m3/h，单位质量的水

所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务? ⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之几?(设泵的效率变化忽略不计)

计算题2附图

3.（10分）在底面积A = 40m2的除尘室内回收含尘气体中的球形固体颗粒。含尘气体流量为3600m3/h(操作条件下体积)，气体密度ρ=1.06kg/m3，黏度μ=0.02cP，尘粒密度ρs= 3000kg/m3。试计算理论上能完全除去的最小颗粒直径。

4.（20分） 100℃的水蒸气在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4kJ/kg ，总传热系数为2039W/(m2?℃)，传热面积为12.75m2，15℃的冷却水以2.25×105kg/h 的流量流进管内，水的比热为4.187kJ/(kg?oC)，求冷水的出口温度和水蒸气冷凝量。

化工原理（上）试卷三

一. 填空题（19分）

1. 流体在等径管中作稳定流动，流体流动时产生阻力的根本原因是____________，流体的流速

沿管长 ________。

2. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的____ 倍；如果

只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_____倍。

3. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，

水的流量将________，摩擦系数_______，管道总阻力损失_______。

4. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 ，流量 ，效率 ，轴功

102

率 。

5. 某有机溶液在长为L、直径为?108×10mm的钢管中强制湍流，其?=310W/(m2?K)，若体积流

量不变，改用?152×10mm的钢管代替原钢管，流动仍为湍流(两种情况下L / d均大于60)，此时?= W/(m2?K)。

6. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近________流体的温度，总

传热系数K接近______流体的对流给热系数。

7. 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 b1>b2>b3，导热系数λ1<λ2<λ3。在

稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3，各层导热速率Q1___Q2___Q3。 8. 某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面

积约为________m2。

9. 为了提高降尘室的生产能力，可采取 措施。

10. 一降尘室长8m，中间装有14块隔板，板间距为0.1m。最小颗粒沉降速度为0.02 m/s，欲将

最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过 m/s。 二. 选择题（16分）

1. 图中所表示R值的大小反映______。

A. A、B两截面间压差值 B. A－B截面间流动阻力损失 C. A、B两截面间动压头变化 D. 突然扩大或突然缩小流动损失

选择题1附图

2. 流体在管内流动时，层流底层的厚度随流速的增加而（ ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变

3. 水在一等径的垂直管内作稳定连续流动,其流速（ ）。 A. 会越流越快 B. 会越流越慢 C. 不变 4. 离心泵常用（ ）调节流量，往复泵常用（ ）调节流量。

103

A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 5. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。 A. 增加热阻，减少热量损失； B. 节约钢材、增强美观； C. 增加传热面积，提高传热效果

6. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116 W?m-2?K-1，α2＝11600 W?m-2?K-1，要提高总传

热系数K，最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大α1； B. 设法增大α2； C. 同时增大α1和α2

7. 旋风分离器的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈（ ）。 A. 差； B. 强； C. 低 三. 问答题（10分）

1. 为什么工业上气体的除尘（在沉降室中进行，Ret<2）常放在冷却之后进行？而在悬浮液的过

滤分离中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？

2. 当间壁两侧流体作稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？ 四. 计算题(55分)

1.（20分）如本题附图所示，高位槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路

上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U型管压强计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(汞的密度为13.6?103 kg/m3，高位槽上端和管出口均与大气相通)

（1） 当闸阀关闭时测得R＝600mm，h＝1500mm；当闸阀部分开启时， 测得R＝400mm，h＝

1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。

（2）当闸阀全开时（闸阀全开时，闸阀的le/d＝15，λ＝0.0 18），测压点处的静压强为多少（表

压）。

计算题1附图

104

2.（10分）某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔A，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m，

泵吸入管路压力损失为1（m液柱），吸入管径为φ114×4 mm。液体流经换热器B的压力损失为29430 Pa，精馏塔压强为1kgf?cm-2（表），排出管路为φ114×4 mm的钢管，管长为120m（包括局部阻力的当量长度），流速为1.5m?s-1，密度为960kg/m3，摩擦系数为0.03，其它物性均与水极为接近。

（1）试通过计算，选择下列较合适的离心泵。

（2）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？(已知Hs/=6.67m)

表1 几种离心泵的特性参数

型号

Q m3.h-1

2B19 3B57A 4B91

22 50 90

H m 16 37.5 91

η ％ 66 64 68

计算题2附图

3.（10分） 一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m，在1.96×105Pa(表压)下作恒压过滤。

共2小时滤框充满共得滤液160L，每次洗涤与装卸时间为1h，若介质阻力可忽略不计，求: （1）过滤常数K和洗涤液流量（m3/h）。

（2）若表压增加一倍，其它条件不变，同样过滤到滤饼刚充满滤框为止，计算此时过滤机的生

产能力?设滤饼不可压缩。

4.（15分） 用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃

的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管程，油走壳程。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h，其比热分别为4.18kJ?kg-1?K-1和2.0kJ?kg-1?K-1；水侧和油侧的对流传热系数分别为2000 W?m-2?K-1和250 W?m-2?K-1，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。

105

（1）计算说明该换热器是否合用?

（2）夏天当水的初温达到30℃，而油的流量及冷却程度不变时，该换热器是否合用?(假设传热

系数不变)

化工原理（上）试卷四

一.填空题（共20分，每空1分）

1. 雷诺准数的表达式为 ，根据雷诺数将流动分为三个区 、 、 ，但是流体的流动类型只有两种，即 、 。

2. 流体的黏度是指 。黏度值随温度变化而变化，对液体，温度升高，黏度 ；对气体， 温度升高， 黏度 。

3. 密度?=830kg/m3，黏度?=2cP的某液体，在内径为100mm，以流速2m/s在原管中流动，流动类型为 。

4. 若被输送的流体黏度升高，则离心泵的压头 ，流量 ，效率 ，轴功率 。 5. 在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为____，管中心速度______。 6. 流体在间壁换热器中逆流流动，T1=300℃，T2=200℃，t2=180℃，t1=25℃，△tm=________。 7. 多层平壁热传导中，通过各层的传热速率 。

8. 热传导是由 而产生的，对流传热是由 而产生的。 二． 选择题（共14分，每题2分）

1. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度曲线如右图，则A层导热系数______B层导热系数，将____________层材料放在里层时保温效果最好。

（a）大于、A；（b）小于、A；（c）小于、B。

选择题1附图

2.某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此列管换热器内壁温度应是______________。

（a）接近空气平均温度；（b）接近饱和蒸汽与空气的平均温度；（c）接近饱和蒸汽的温度。 3.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。

（a）增加热阻，减少热量损失;（b）节约钢材、增强美观;(c)增加传热面积，提高传热效果。

106

4. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 （a）与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 （b）与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 （c）与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关

5. 离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（ ）

（a）Qe＝0， N≈0 （b）Qe＞0，N＞0 （c） Qe＜0， N＜0 6. 离心泵最常用的调节方法是 ( )

（a）. 改变吸入管路中阀门开度；（b）. 改变压出管路中阀门的开度； （c） 安置回流支路，改变循环量的大小 ；（d）. 车削离心泵的叶轮 7. 间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( )。 （a） 成正比 （b） 成反比 （c） 没关系 三．简答题（共16分，每题4分）

1. 为什么安装离心泵时要控制其安装高度？

2. 提高传热系数时，为什么要着重提高给热系数小的这一侧? 3. 简述恒压过滤常数K、qe、θe如何测定。 4. 解释3B33型泵的含义？ 四．计算题（共50分）

1.（14分）用泵将密度为1100kg/m3的某液体从敞口储槽送至表压为1kgf/cm2的塔中，储槽液面恒定，其与输送管出口端的垂直距离为20m，输送管路采用?108×4mm的钢管，管长30m，管路上有吸滤底阀1个（?阀=7），90o标准弯头2个（?弯=0.75），全开闸阀1个（?闸阀=0.17），管路摩擦系数?=0.02，问当输送量为43m3/h时泵所提供的有效功率为多少kW？

2.（8分）有一台离心泵，允许吸上真空高度Hs=6.5m，将贮液池的液体（液体比重为1.4，其粘度与水相似）抽送至高位槽，要求输送量为29.4吨/小时。已知吸入管路的压头损失为1.5m，吸入管管内径为100mm，问离心泵的安装高度为多少？（外界大气压P=10mH2O）

3.（14分）用降尘室精制含尘气，尘粒的最小粒径10mm，密度为1400 kg/m3，气体温度为25℃，此温度下?=0.018mN·s·m-2，密度为1.2 kg/m3，含尘气接近常温，处理量为2m3/s，气体进入降尘室保持流速0.2m/s，若降尘室宽2.5m，长5m，计算降尘室的总高度、层数及每层高度？ 4.（14分）在一个Φ180×10mm的套管换热器中，热水流量为3500kg/h，需从100℃冷却到60℃，

107

冷水入口温度为20℃，出口为30℃，内管外表面总传热系数K=2326W/m2?K，冷却水走内管，忽略热损失。试求：（1）冷却水用量；（2）逆流时管长。Cp水=4.18kJ/kg?K。

化工原理（上）试卷五

一. 填空题(每空1分，共20分)

1. 间壁二侧液体的传热过程α1，α2相差大（α1?α2），K值总是接近_____________那侧的值。 2. 牛顿粘性定律的表达式为__________。

3. 单层园筒壁热阻的表达式为_____________，用SI制表示的单位是__ ___。

4. 如果流体的流量不变,而圆形直管的内径减少二分之一,且管径减少前后流体均保持层流,则因

直管阻力引起的压降损失为原来的 倍。若管径减少前后流体均在阻力平方区流动,则因直管阻力引起的压降损失为原来的 倍。

5. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位_______流体所具有的静压能，称为

_____________。

6. 某换热器，用工业冷却水逆流冷却油。热油进口条件（T1,Wh）不变，而在夏季冷却水入口温

度t1升高，若要保证热油出口温度T2不变，则可采用冷却水流量WC 的方法，结果使K ，△tm ，Q 。(减小、增大、不变)

7. 列管换热器的管程设计成多程是为了________________________；在壳程设置折流挡板是为

了______________________________________。

8. 离心分离因数K指__________________________________________。为了提高旋风分离器的

分离效率，通常使旋风分离器的___________增加，而将它的________减少。

9. 若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，气流速度 ，生产能力 。(减小、

增大、不变)

二. 简答题(每题5分，共25分) 1．层流与湍流的本质区别是什么？ 2．如附图1所示管路，试问：

1) B阀不动（半开着），A阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1-h2)如何变化？说明原因。 2) A阀不动（半开着），B阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1-h2))如何变化？说明原

因。

108

简答题2附图

3．影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力，你认

为可以采取什么措施？

4．为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作？ 5．离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？ 三. 计算题(共55分)

1．（17分）两容器中装有相对密度为0.8、粘度10mPa?s的油品，并用管线相连。如图2所示。

已知容器A液面上方压强pA?49kPa (表)，容器B液面上方为常压。位差Z1?2.5m，

Z2?4.5m，Z3?3m，管内径

d?100mm，管长l?100m（包

括全部阻力的当量长度）。试判断：（1）油品能否从A流向B？（2）流量能否达到20m/h（计算说明）？（3）假设A、B两容器的液面不发生变化，油品的实际流量为多少？（设管子的相对粗糙很小，流动阻力可按光滑管计算公式如下：??A Z1 0 计算题1附图 pA A’ A Z2 0’

3B Z3 pa B’ B 0.3164） 0.25Re2．（10分）水流量12m3/h，泵出口处压力表读数1.9atm（表）,泵入口处真空表读数140mmHg，

轴功率1.20kW，电动机转数2900转/分，真空表与压力表垂直距离0.7m，出口管与入口管直径相同。求泵的压头H与效率η？（忽略两侧压点间阻力损失）

3．（10分）有一板框过滤机，恒压下过滤某种悬浮液，过滤1h后，得滤液60m，然后用5m的

清水（物性与滤液相近）进行洗涤，拆装时间为20min，已测得Ve?4m3。试求该机生产能力为若干m滤液/h？

4．（18分）在单程列管换热器内，用120℃饱和蒸汽将流量为8500kg/h的气体从20℃加热到60℃，

气体在管内以10m/s流动，管子为?26?1mm的铜管，蒸汽冷凝膜系数为11630W/m?℃，

2333 109

管壁和污垢热阻可不计，试计算： （1） 基于管内径的传热面积；

（2） 如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？

（气体进口温度和气体物性不变）

气体物性为：Cp?1.005kJ/kg?℃，??1.128kg/m3， ??1.754?10W/m?℃，??1.91?10?5N?s/m2。

?2 110

化工原理（下）试卷一

一．填空题（每空1分，共17分）

1. 从泡点回流改为冷液回流时，xD 。

2. 在x-y图中, 以A组分标绘的平衡曲线在对角线的左上方, 则表示A组分比B组分的挥发度

______。平衡曲线若在对角线的右下方，则表示A组分比B组分挥发度_____。

3. 以空气作为湿物料的干燥介质，当所用空气的相对湿度较大时，湿物料的平衡水分相应

_________，自由水分相应_________。

4. 在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；不能用干燥方法除

的水分为__________。

5. 理想混合液其中一组平衡数据为xA=0.23，yA=0.433，此时平均相对挥发度为 。 6. 对吸收操作有利。

7. 若精馏塔塔顶某理论板上气相露点温度为t1，液相泡点温度为t2；塔底某理论板上气相露点

温度为t3，液相露点温度为t4。请将4个温度间关系用>、=、<符号顺序排列如下 。 8. 吸收操作时，塔内任一横截面上，溶质在气相中的实际分压总是_____与其接触的液相平衡分

压，所以吸收操作线总是位于平衡线的______。反之，如果操作线位于平衡线______，则应进行脱吸过程。

9. 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________，沸点与气相组成

的曲线，称为____________

10. 相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽

的能力_________；当φ=0时，表示该空气为___________。 二．选择题（每题2分，共16分）

1. 吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数_________（增大， 减小，不变），传质推动

力_________ (增大，减小，不变)。

A. 增大、增大；B. 增大、减小；C. 减小、增大。 2. 蒸馏的传质过程是（ ）

A. 气相到液相传质；B. 液相到汽相传质；C. 分-液和液-分同时存在 3. 某塔的精馏段操作线方程为y=0.75x+0.225, 则馏出液组成为（ ）。

A. 0.86； B. 0.90； C. 0.95

4. 气体的亨利系数E值越大，表明气体（ ）。

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A. 越易溶解；B. 越难溶解； C. 溶解度适中 5. 干燥是（ ）过程。

A. 传质； B. 传热； C. 传热和传质。

6. 某精馏塔操作时，F、xF、q、D保持不变，增加回流比R，则此时________正确。

A. xD增加、xW增加、V增加；B. xD增加、xW减少、V增加； C. xD减少、xW增加、V减少。

7. 实验室用水吸收空气中的CO2属于液膜控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的深度梯

度；气膜阻力___________液膜阻力。

A. 大于、小于；B. 小于、大于；C. 小于、小于。

8. 饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，其相对湿度________，绝对湿度_______，露点

________，湿球温度___________。

A. 增加、减小、不变、下降； B. 不变、减小、减小、下降； C. 不变、增加、减小、增加。

三．问答题（共19分）

1. (5分)操作过程中，回流比变化对产品纯度有什么影响？

2. (4分)物料中的非结合水分是指哪些水分？在干燥过程中能否除去？ 3. (5分)精馏过程有几种进料热状况？每种进料热状况的q值或其范围为多少？

4. (5分) 设在0.1MPa，20℃下稀氨水的相平衡方程为y*=0.94x，今使含氨0.1摩尔分率的混合

气体和x=0.05氨水接触，试判别吸收过程的方向。 四．计算题（每题16分，共48分）

1．用一连续精馏塔分离含苯40%（摩尔分数）的苯-甲苯二元混合液，要求馏处液中含苯90%，残液含苯 1%。（以100kmol/h为基准），试求：(1)馏出液和残液各多少（kmol/h）？(2)现用饱和液体进料，塔底每小时汽化量估计为132kmol/h,问操作回流比R为多少？ 2．现有空气和氨的混合气体，在直径为0.8m的填料吸收塔中用清水吸收其中的

氨。已知送入的空气量为47.93kmol/h，混合气体中氨的分压为1.33kPa，经过吸收后混合气中有99.5%的氨被吸收下来。操作温度为20℃，压力为101.325kPa。在操作条件下，平衡关系为Y*=0.75X。若吸收剂（水）用量为52kmol/h。已知氨的气相总体积吸收系数KYa=314kmol/(m3·h)。试求所需填料层高度。

3．现有一台干燥器，处理湿物料量为80kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。求水分蒸发量W；空气消耗量L；单位空气消耗量l。（空气在t1=15℃，φ1=50%时的湿度为H1=0.005kg水/kg干空气；在t2=45℃，φ2=80%时的湿度为

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H2=0.052kg水/kg干空气）

化工原理（下）试卷二

一．填空题（每空1分，共20分）

1．精馏分离依据是 的差异。要使混合物中的组分得到完全分离，必须进行多次 。

2．筛板上的气液接触状态有 、 、 ，工业上常用的是 。

3．板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是 。 4．难溶气体属 控制，主要传质阻力集中于 侧。

5．享利系数E，对易溶气体来说E值 ，难溶气体E值 。 6．填料塔是连续接触式气液传质设备，塔内 为分散相， 为连续相。 7．在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为 ，不能用干燥方法除去的

水分为 。

8．将不饱和湿空气等压降温，气体的湿度H ，相对湿度Φ 。 9．恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为 ，其对应的物料含水量称为

。

10．常压下，空气中水汽分压为20mmHg时，其湿度H= 。 二．简答题 (每题5分，共20分) 1．精馏操作中回流的作用是什么？ 2．双膜论的基本论点是什么？ 3．当解吸因数S?mV?1时，如何求传质单元数NOG? L 4．测定干燥速率曲线必须在恒定条件下进行，恒定条件是什么？ 三．计算题 (共60分)

1.（13分）在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，其组成为 0.4（易挥发组分的摩尔分率，下同）；馏出液流量为40 kmol/h，其组成为 0.95；采用回流比为最小回流比的1.6倍；每层塔板的液相默费里单板效率为0.5；在本题范围内气液平衡方程y=0.6x+0.35；测得进入该塔某层塔板的液相组成为0.35。试计算： （1）精馏段操作线方程；（2）离开该层塔板的液相组成。

2. （12分）在连续精馏塔内分离某理想二元混合物，原料流量为100kmol/h，其组成为 0.3（易

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挥发组分的摩尔分率），其精馏段和提馏段操作线方程分别为：y=0.714x+0.257，y=1.686x-0.0343。试求：（1）塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量（kmol/h）；（2）进料热状态参数q。 3.（25分） 在逆流操作的填料塔内，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/标准m3,混合气

体处理量为4500标准m3/h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s。气相总体积吸收系数KYa为0.06kmol/(m3·s),且KYa正比于V0.7(V—惰性气体摩尔流量)。操作压强为101.325kPa、温度为30℃，在操作条件下平衡关系Y＝1.2X，试求：（1）用水量（kg/h）；（2）塔径和填料层高度（m）；（3）若混合气处理量增加25%，要求回收率不变，分析说明应采取何措施。假设空塔气速仍为适宜气速。）

4.（10分）在流化床干燥器中干燥颗粒状物料。湿物料处理量为500kg，干基含水量分别为0.25kg/kg

绝干料及0.04kg/kg绝干料，已测得干燥速率曲线如下图所示，干燥面积为88m2。试求干燥时间。

计算题4附图

化工原理（下）册试卷三

一 填空题（每空1分，共22分）

1. 间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。

2. 某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论塔板的精馏塔内作全回流精馏操作,已知y1=0.4,则y2=______(由塔顶往下数)；全回流操作通常用于_________________时。

3. 在填料塔中用清水逆流吸收混合气中CO2，当水泵发生故障使水量减少时，气相总传质单元数NOG将_______________。

4. 对易溶气体吸收，欲提高其总传质系数，主要可采取的措施是_________________，理由是

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_________________________________________________________________。

5. 在填料吸收塔的计算中,表示设备效能高低的一个量是___________________，而表示传质任务难易程度的一个量是____________________ 。

6. 在设计连续操作的精馏塔时，如保持xF、D/F、xD、R一定，进料热状态、空塔气速也一定，则增大进料量将使塔径?????????，所需的理论板数???????????。

7. 在101.3kPa下，不饱和湿空气的温度为295K、相对湿度为69%，当加热到303K时，该空气下列参数将如何变化？（只填变化的趋势，不填变化的具体数值） 相对湿度______，湿球温度______，露点______，焓______。

8. 恒定的干燥条件是指空气的_____________、____________、___________以及______________都不变。

9. 湿球温度是___________量空气与___________量水在_________条件下充分接触水所达到的平衡温度。 二 问答题（每题5分，共25分）

1. 有一填料吸收塔，逆流操作，气体由塔底进入，吸收剂从塔顶淋下，该过程的平衡线与操作线如图1，试将下列有关参数表示在图上。 (1) 塔顶、塔底气液组成; (2) 作出最小液气比时的操作线;

(3) 理论上塔底可获得的出塔液体最大浓度。

问答题1附图

2. 精馏塔在一定条件下操作时，若将加料口从原适宜位置向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？

3. 试定性分析，当某精馏塔的实际回流比小于最小回流比时（即R

5. 用湿空气干燥某湿物料,该物料中含水量为50%(干基),已知其临界含水量为120%(干基)。有人建议提高空气温度来加速干燥,你认为他的建议是否可取?为什么?

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三 计算题 （共53分）

1.（20分）某精馏塔在常压下分离苯一甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=0.723x+0.263和y?=1.25x?-0.0188，每小时送入塔内的料液量为75kmol，进料热状况参数q=0.5，试求：

1）馏出液组成与釜液组成；

2）精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少kmol/h。

2.（20分）用填料塔从一混合气体中吸收苯。进塔混合气体含苯5% （体积百分数），其余为惰性气体。回收率为95%。操作压强为104kPa，温度为25℃，进塔的混合气体量为1000 m3/h。吸收剂为不含苯的煤油，煤油的耗用量为最小用量的1.5倍，气液逆流流动。已知该系统的平衡关系为Y＝0.14X（式中Y、X均为摩尔比），气相总体积传质系数KYa=125kmol/(m3? h)，煤油的平均分子量为170，塔径为0.6m。试求： (1) 煤油的耗用量，kg/h；

(2) 煤油的出塔浓度x1（摩尔分率）； (3) 填料层高度；

(4) 欲提高回收率，可采用那些措施并说明理由？

3.（13分）在常压绝热干燥器内干燥某湿物料。将500kg的湿物料从最初含水量20%降至2%（均为湿基）。t0=20℃，H0＝0.01Kg水/(Kg绝干气)的空气经预热器升温至100℃后进入干燥器，出干燥器时的温度为60℃。试计算：

(1) 完成上述干燥任务所需的湿空气量； (2) 空气经预热器获得的热量；

(3) 在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示。已知恒速干燥段所用时间为

1h，求降速段需多少时间。

计算题3附图

116

化工原理（下）试卷四

一. 填空题(共20分，每空1分)

1. 用水吸收氧、氢或二氧化碳等气体的过程都是 控制的吸收过程，用水吸收氨或氯化

氢等的吸收过程是 控制的吸收过程。

2. 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm, E2=0.011atm,

E3=0.00652atm, 则t1____ t3。

3. 空气的干球温度为t,湿球温度为tw，露点为td，当空气的相对湿度φ=98%时，则t、tW 、td

之间的关系为t tw td。

4. 精馏实验中塔板上气液接触有 、 、 三种方式， 接触方式是在实际生产中很

少采用的。

5. 用连续精馏方法分离双组分理想混合液，原料中含易挥发组分0.40，馏出液中含易挥发组分

0.90（以上均为摩尔分率），溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为2，则料液的热状况参数q=________。

6. 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/（m2·h），

气相总传质系数Ky=1.5kmol/（m2·h） ，若平衡关系y=0.5x，则该处气液界面上气相浓度yi 应为 。

7. 精馏分离??2.5的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶xD=0.96，测得第三层塔板（精

馏段）的下降液体浓度为0.4，第二层板下降液体浓度为0.45，则第三层塔板的气相单板效率EMV为 。

8. 由于吸收过程气相中的溶质分压总是__________液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操

作线总是在其平衡线的__________。

9. 物料中的水分根据 可以分为平衡水分和自由水分，根据 可分为结合水分和非结合水分。

10. 如图，已测得塔板上四股物料的组成为0.62，0.70，0.75，0.82，试找出y6，x6，y7，x7的对

应值，y6=______ ，x6=______ ，y7=______，x7=_______。

117

填空题10附图

二. 问答题(每题5分，共20分)

1.什么是液泛现象？为什么填料塔一般不能在液泛下操作？

2.在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成xD和易挥发组分的收率η不变，试定性判断分别改变如下操作参数（其它参数不变）时所需理论板层数将如何变化： (1)加大回流比R，＿＿＿＿； (2)提高操作压强P，＿＿＿＿；

(3)提高加料温度t，回流比R保持不变＿＿＿＿＿； (4)增加生产能力30％（仍能正常操作）。＿＿＿＿ 3.什么是气相总体积吸收系数？写出其物理意义及单位。 4.什么是绝热干燥过程？ 三.计算题(共60分)

1.（20分）设计一填料塔,在常温常压下用清水吸收空气-丙酮混合气体中的丙酮,混合气入塔流率

为80kmol/h，含丙酮5%(体积%)，要求吸收率达到95%。已知塔径0.8m，操作条件下的平衡关系可以y=2.0x表示，气相体积总传质系数Kya=150Kmol/m3·h。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%，试求： （1）所需水量为多少（m3/h）； （2）所需填料层高度（m）？； （3）用水量是最小用水量的多少倍？

2.（17分）欲将A、B两组分组成的理想液体混合物在连续精馏塔中实现分离。已知F=100kmol/h，

xF=0.18（摩尔分率，下同），q=0.5 ，xD=0.99， xW=0.05，采用回流比R=6.4，系统的??3。

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且知，当加料口在最适宜位置时，理论板数与回流比关系式为： lgN?NminR?Rmin??0.9?0.17

N?1R?1??xD??1?xWlg???1?x????x??D??W??lg?????????又已知Nmin

式中N及Nmin中均包括塔釜在内。试求： (1) 塔顶易挥发组分回收率； (2) 理论板数。

3.（8分）某连续操作的精馏塔，泡点进料，全塔共有两块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=0.9（摩尔分率），二元系统的相对挥发度??4，料液组成为xF=0.5（摩尔分率），回流比R=1时，求进入第一块板的汽相组成y2为多少？ 4.（15分）在一干燥器中干燥某湿物料，每小时处理湿物料1000kg，经干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基)，干燥介质为373K的热空气，其中所含水汽的分压为1.0kN/m2，空气在313K及相对湿度70%下离开干燥器，试求所需要的空气量。(水在313K时的饱和蒸汽压可取为7.4kN/m2，湿空气的总压为101.3kN/m2。)

化工原理（下）试卷五

一. 填空题（每空1分，共20分）

1. 若相平衡关系为直线，则对于低浓气体吸收，其最小液气比的计算关系式为

?LG?min=__________________。

2. 计算填料层的高度可以用传质单元数乘以填料的等板高度，此说是___的。（对或错） 3. 在一逆流操作的填料吸收塔中分离气体混合物，操作条件下的平衡关系为y=mx，气相进出塔摩尔分率分别为yb、ya，液相进塔摩尔分率为xa，则最小液气比下的吸收因数Amin=________________________。

4. 加大吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为气膜控制时，Kya值如何变化？__________；当系统为液膜控制时，Kya值又如何变化？__________。 5. 温度_________，气体分压_________时对吸收操作有利。

6. 某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成为x0，

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则y1 ???????x0。

7. 在汽-液相平衡的t-x-y图中，沸点与液相组成的关系曲线，称为________，沸点与汽相组成的曲线，称为____________。

8. 已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为y1=0.63（摩尔分率，下同），将其全部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层xD=0.9作为产品，下层x0=0.5于泡点下回流，则回流比R=???????。

9. 在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥（忽略辐射传热等的影响）时，在恒速干燥阶段，物料的表面温度等于________________________温度。

10. 对于湿物料不允许快速干燥而干物料又能耐高温的情况，干燥流程宜采用气固两相_________方式操作。

11. 在干燥器中常常使用废气循环操作是为了控制进干燥器空气的_______和使干燥推动力__________。

12. 已知某双组分混合液服从拉乌尔定律，在一定温度下，纯组分A的饱和蒸汽压为总压的2倍，xA=0.3，则yA=___________。

13. 已知进料热状况参数q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比是___________。 14. 最小回流比是指 ______________________________________________________。 15. 简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐___________，其沸点则逐渐___________。 二.问答题（每题5分，共20分）

1. 求取最小液气比有何意义？适宜液气比如何选择？增大对操作线有何影响？

2. 某精馏塔的操作线及平衡线如图所示，现若在操作时增大

回流比液气比

R（保持F，xF，q，D不变），试定性画出新情况下的操作线。 问答题 2附图

3. 试说明为什么在干燥过程中，湿空气作为干燥介质时，一般都需经过预热才进入干燥器？简要说明对流干燥过程既是传热过程，又是传质过程。

4. 为什么临界含水量xC的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?

三.计算题 （共60分）

1.（10分）拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为3.6 m3/h，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，气相总传质单元高度为0.7m。试求：

(1)全塔气相平均吸收推动力；

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(2)所需填料层高度。

2.（12分）某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为50.65kPa，操作压力96.2kPa，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积吸收系数。

3.（10分）用一连续精馏塔分离二元理想溶液，塔内有10块实际板，总板效率为50%，进料量为100kmol/h，xF=0.2（摩尔%，下同），要求每小时生产15kmol、浓度为0.99的馏出液，是否有

??xAlg?????xB???xB??????D?xAlg????????W?可能？ 已知相对挥发度为2.46。最少理论板的计算式为 Nmin?（包括塔釜）。

4.（10分）用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量150kmol·h-1，加料组成为50%塔顶产品组成xD＝95％，产量 D＝60 kmol·h-1，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。

5.（18分）在一干燥器中干燥某湿物料，每小时处理湿物料1000kg，经干燥后物料的含水量由40％减至5％（均为湿基）。干燥介质为373K的热空气，其中所含水汽的分压为1.0 kN·m-2。空气在313K及相对湿度70％下离开干燥器，试求所需要的干空气量。（水在313K时的饱和蒸汽压可取为7.4kN·m-2，湿空气的总压为101.3 kN·m-2）

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