《化工原理》期末复习题
一．填空题：
（一）流体流动与输送：
1．某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为（ ）mmHg，另一设备的表压强为50kPa，则它的绝对压强为________kPa。（当地大气压为1.0133?105Pa） 2．在静止的同一种连续流体内部，各截面上_________与________之和为常数。 3．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能____守恒，因实际流体流动时有______。 4．在一流动体系中，若A，B两截面间无输送机械，且有EA＞EB(E代表机械能),则可判
断A，B之间的水的流向为__________________。
5．理想流体在管道中流过时各截面上__________相等，它们是__________之和。 6．理想流体指的是 （ 没有粘性的流体 ）
7．定态流动指的是______________________________________________。
8．不可压缩流体在由两种不同管径组装成的管路中流过时，流速与直径的关系为______。 9．流体流动过程中的连续性方程u1A1?u2A2=??，只适用于 （ 不可压缩流体 ） 10．流体在圆形管道内做层流流动时某一截面上的速度分布为________形。
11．流体在管内作湍流流动时，邻近管壁处存在___________层，Re值越大，则该层厚度越______。
12．流体在圆形管道内作层流流动时的摩擦系数与_________无关，只随_________增大。 13．流体在圆形管道内作湍流流动时的摩擦系数是________的函数，若流动在阻力平方区，
则摩擦系数与_______无关。
14．当流体在圆形管道内做湍流流动时，通过量纲分析法可以得出：其摩擦系数的大小取
决于_____________________________的大小。
15．流体做层流流动时管中心的最大流速是截面上平均流速的___________。 16．流体在圆形管道内的流动类型可以由___________的大小来判断. 17．判断流体流动类型的方法是________________________________。 18．流体在圆形管道内做层流流动时某一截面上的速度分布为________形。
19．流体在一段水平管中流过，测得平均速度为0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，则
管中心线上速度为________m/s，若平均速度增大到1m/s，则压强降为_______Pa。 20．只有在_______________________的管道内，才有?pf?p1?p2??p。
21．对一并联管路，若各支管内的流动阻力分别为?hf,1， ?hf,2,?hf,3,则必有____________。22．流体流动过程中的局部阻力可以用______________________________两种方法计算。 23．管路出口的阻力系数为__________________________。
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24．当所测量的压强或压差太小时，U管压差计的读数太小，此时可选用________压差计
进行测量。
25．孔板流量计测得的是_______速度，可从___________上直接读出被测流体的体积流量。 26．离心泵必须有______________________，才能防止气蚀现象的发生。
27．离心泵的抗气蚀性能通常用_________________________________等两种方法来表示。 28．为了防止离心泵气蚀现象的产生，离心泵必须有合适的______________。 29．为防止离心泵气缚现象的产生，启动离心泵前必须_________________。 30．离心泵的安装高度超过允许吸上真空度时，将可能发生_______现象。 31．离心泵的额定流量指的是______________________________________。 32．离心泵安装在一定管路上，其工作点是指_____________________。
33．若离心泵入口处真空表读数为93.32kPa，当地大气压强为101.32kPa，当输送42?C的
水（饱和蒸气压为8.2kPa）时，泵内__________发生气蚀现象。 34．往复压缩机的工作原理是______________________________________。
35．往复压缩机的理想压缩循环由_________________________________等三个阶段组成。 36．往复压缩机的有余隙存在的压缩循环过程由_____________等步骤组成。
（二）传热
1．传热的基本方式有___________、__________和____________三种。 2．在静止流体内，热量主要以_____________________方式进行传递。 3．单层平壁的导热热阻为_____________________________。 4．单层平壁的导热热阻与_________成正比，与_________成反比。
5．在多层圆筒壁的定态导热中，通过每一层上的传热速率Ф_______，面积热流量
q_______(填“相等”、“不等”)。
6．通过三层平壁的热传导中，设各层壁面间接触良好，如果测得各层壁面的温度T1，T2，
T3，T4分别为500℃、4OO℃、200℃、100℃，则各层热阻之比为_________。 7．在应用计算表面传热系数?的各经验式时，应该注意公式的_____________、定性尺寸
和定性温度。
8．在表面传热系数关联式中，Pr（=Cp?/?）数是表示___________________的准数。 9．在表面传热系数关联式中，格拉晓夫数Gr??g?T?2L3/?2是表示___________的影响。 10．在表面传热系数关联式中，Pr（=Cp?/?）数是表示___________________的准数。 11．蒸气冷凝有__________和__________两种方式。
12．液体在大容器内沸腾时，随着温度差（tw?ts）的不同，出现________、_________和___________三种不同的沸腾状态。
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13．流体在圆形直管中强制湍流传热时，对流传热系数关联式为??0.023?d中n是为了校正_________的影响，当流体被加热时，n等于_________。
Re0.8Prn，式
14．当流体在管内呈湍流流动时，管内的对流传热热阻主要集中在________，为了减小热
阻以提高?值，可采用的措施是__________________。
15．蒸汽在套管式换热器的环隙中冷凝以加热管内的空气，则总传热系数K值接近于
_________的对流传热系数；管壁的温度接近于__________的温度。 16．黑体的辐射能力与_________________________成正比。
17．在应用对流传热系数?的各经验公式时，应注意定性温度的影响，所谓定性温度指的
是______________________________________。
18．强化传热过程的主要方法是_________________________________。
19．在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在________程流动，
总传热系数接近于__________的对流传热系数。
20．写出三种间壁式换热器的名称：_______________、____________和____________。 21．为减少圆形管导热损失，采用包覆3种保温材料a、b、c。若?a??b??c，?a??b??c，则包覆的顺序从外到里分别为 。
（三）吸收
1．在一定温度和压强下，用清水吸收丙酮，逆流操作，已知进塔的气体中丙酮含量为0.026
（摩尔分数），要求吸收率为80%，在操作条件下，丙酮在两相间的平衡关系是Y=1.18X,则其最小液气比为___________。
2.在一常压填料塔中，用20℃的清水等温洗涤某种气体中的有害组分，已知混合气体流量
为1730kg/h,混合气体的平均分子量为27.65kg/kmol,空塔气速为1.59m/s,则所需塔径为___________________。
3．所谓塔设备的液泛指的是_____________________________________。
4．当以气相的分压差pA?p*A表示吸收推动力时，吸收速率方程可表示为
NA=___________，其中吸收总阻力
1=________________。 KG5．当以cA?c*A表示吸收推动力时，吸收速率方程可表示为NA=___________，其中吸收总阻力
1=________________。 KL6．由于有浓差存在，物质在静止流体中会以_________扩散的形式传递。 7．根据双膜理论，吸收过程的总阻力
1=_______________________。 KY3
8．根据双膜理论，吸收过程的总阻力取决于________________________。 9．涡流扩散指的是___________________________________。
10．吸收操作的依据是__________________________，以达到分离气体混合物的目的。 11．亨利定律的表达式为p*?Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为
________。
12．对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E______，相平
衡常数m_________。
13．由于吸收过程中气相中溶质的分压总是________溶质的平衡分压，因此吸收操作线总
是在平衡线的________。
14．吸收过程中，KX是以_________为推动力的总吸收系数，它的单位是_________。 15．水吸收氨-空气混合气中的氨，它是属于_________控制的吸收过程。 16．若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为
11H1，其中表示_______，??KLkLkGkL当_______项可忽略时，表示该过程为液膜控制。
17．在吸收过程中，若提高吸收剂用量，对气膜控制的物系，体积吸收总系数KYa______， 对液膜控制的物系，体积吸收总系数KYa将_________。
18．双膜理论是将整个相际传质过程简化为______________________________________。 19．吸收操作中增大吸收剂用量，操作线的斜率_________，吸收推动力__________。 20．当吸收剂用量为最小用量时，则所需填料层高度将为__________。
21．在常压逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质，已知进塔气相组成Y1为
0.02(摩尔比)操作液气比为0.9，气液平衡关系为Y?1.0X，则溶质组分的回收率最大可达____________。
22．脱吸因数可表示为__________，它在Y?X图上的意义是________________________。 23．在填料塔设置中，空塔气速一般取________气速的50%-80%。若填料层较高，为了有
效地润湿填料，塔内应设置_____________________装置。
(四)精馏
1．气液两相组成相同时，则气相露点温度________液相泡点温度。
2．在精馏过程中，增大操作压强，则物系的相对挥发度______，对分离过程________。 3．所谓理论板是指该板的气液两相_____________，且塔板上_________________。 4．某两组分物系，其相对挥发度??3，对第n,n?1两层理论板，在全回流条件下，已知
xn?0.25，则yn?1?________。
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5．某精馏塔的精馏段操作线方程为y?0.75x?0.24，则该精馏塔的操作回流比为______， 馏出液组成为________。
6．精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是_______________和________________。 7．在总压为101.33kPa，温度为95?C下，苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为p?.7kPa，A?155?pB?63.3kPa，则平衡时苯的液相组成为x?________，气相组成为y?_____，相对
挥发度??______。
8．精馏塔有____种进料热状态，其中_____进料的热状态参数最大，进料温度tF___泡点tb。 9．在连续操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为0.62、0.70、0.75、0.82，则yn?_____，xn?____，yn?1?_____，xn?1?_____。
10．某连续精馏塔中，若精馏塔操作线方程的截距等于零，则回流比等于_____，馏出液
流量等于______。
11．若已知板式塔的总板效率为64%，理论板数为16块，板间距为0.6米，则此板式塔的
有效高度为__________。
12．在某两组分体系中，已知其气相组成为yA=0.5，A、B两组分在此温度下的饱和蒸汽
压分别为760mmHg和292mmHg，假设它们形成的是理想溶液，则其液相组成
xA=_______________。
13．如果在精馏塔内分离某两组分混合液时，塔顶只有回流液，塔釜没有上升蒸汽，则只
能将料液分离得到纯的________组分。
14．在某两组分连续精馏过程中，已知进入第n块板的汽相组成为0.6（摩尔分数，下同），
从第n块板流出的汽、液组成分别为0.8、0.5，其汽液平衡关系为y=1.8x,则第n块板的单板效率为______________。
15．在间歇精馏中，为了保证馏出液组成xD恒定，则回流比必须_______。 16．板式塔的单板效率的表达式是EMV(n)=_____________________。
17．在某两组分体系中，已知气相组成为yA=0.5(摩尔分数)，两组分的相对挥发度?=2，则液相组成为xA=_________
18．塔板效率一般可以用________________和________________两种方法来表示。 19．理想溶液中，A，B两组分的相对挥发度?=_________。
20．在精馏塔内，恒摩尔流假设包括________________________________两部分内容。 21．在间歇精馏中，通常有_________________和__________________两种典型操作方式。
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1、变压吸附是利用________的变化来进行________的分离操作。
2.超临界流体的物性参数在临界点附近的变化非常敏感，微小的______或______变化都会引起密度的很大变化。
3.在采用搅拌强度判别法判断反应萃取的控制步骤时，若萃取速度随搅拌强度的增大而有规律的上升，则过程为________控制。
二．单项选择： （一）流体流动和输送
1．在法定计量单位中，粘度的单位是（ ）。
A．cP B．P C．g/(cm?s) D．Pa?s 2．在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（ ）。 A．同一种流体内部 B．连通着的两种流体
C．同一种连续流体 D．同一水平面上，同一种连续流体 3．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈（ ）。
A．滞流流动 B．湍流流动 C．过渡流 D．静止状态
4．在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时压差计测量的是（ ）。
A．A、B两截面间的总能量损失 B．A、B两截面间的动能差 C．A、B两截面间的局部阻力 D．A、B两截面间的压强差
5．直径为?57mm?3.5mm的细管逐渐扩大到?108mm?4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s，则在粗管内的流速为（ ）。
A．2m/s B．1m/s C．0.5m/s D．0.25m/s 6．气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，各截面上的（ ）。
A．速度相等 B．体积流量相等 C．速度逐渐减小 D．质量流速相等 7．流体在阻力平方区流动时的摩擦阻力（ ）。
A．不变 B．随流速加大而加大 C．与u1.25成比例 D．与u2成比例 8．孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计，利用（ ）来反映流量的。 A．变动的压强差 B．动能差 C．速度差 D．摩擦阻力 9．滞流与湍流的本质区别是（ ）。
A．滞流的流速大于湍流的 B．湍流的Re值大于滞流的 C．滞流无径向脉动，湍流有径向脉动 D．湍流时边界层较薄 10．在阻力平方区，摩擦系数?（ ）。
A．为常数，与?/d,Re均无关 B．随Re值加大而减小 C．与Re值无关，是?/d的函数 D．是Re值与?/d的函数
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11．流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（ ）。 A．与u2成正比 B．与u成正比 C．与u1.75成正比 D．与u0.5成正比 12．离心泵的轴功率P与流量Q的关系为（ ）。
A．Q增大，P增大 B．Q增大，P减小 C．Q增大，P先增大后减小 D．Q增大，P先减小后增大 13．离心泵的扬程是指（ ）。
A．液体的实际的升扬高度 B．单位重量液体通过泵获得的能量 C．泵的吸上高度 D．液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高 14．离心泵的轴功率P是（ ）。
A．在流量为零时最大 B．在压头最大时最大 C．在流量为零时最小 D．在工作点处最小 15．离心泵的效率?与流量Q的关系为（ ）。
A．Q增大，?增大 B．Q增大，?先增大后减小 C．Q增大，?减小 D．Q增大，?先减小后增大 16．离心泵气蚀余量?h与流量Q的关系为（ ）。 A．Q增大，?h增大 B．Q增大，?h减小 C．Q增大，?h不变 D．Q增大，?h先增大后减小
17．离心泵在一定管路系统下工作，压头与被输送液体的密度无关的条件是（ ）。
A．zu222?u12?z1?0 B．?hf?0 C．2?0 D．p2?p1?0 18．离心泵停止操作时，宜（ ）。
A．先关出口阀后停电 B．先停电后关出口阀
C．先关出口阀或先停电均可 D．单级泵先停电，多级泵先关出口阀 19．离心泵的工作点是指（ ）。
A．与泵最高效率时对应的点 B．由泵的特性曲线所决定的点
C．由管路特性所决定的点 D．泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 20．在测定离心泵性能时，若将压强表装在调节阀后面，则压强表读数将（ ）。 A．随流量增大而减小 B．随流量增大而增大 C．随流量增大而基本不变 D．随流量增大而先增大后减小
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（二）传热
1．双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为?1和?2，其对应的温度差为?t1和?t2，若?t1>?t2，则?1和?2的关系为（ ）。
A．?1?2 C．?1=?2 D．无法确定 2．空气、水、金属固体的导热系数分别为?1、?2和?3，其大小顺序为( )。 A．?1>?2>?3 B．?1?3>?1 D．?2
A．得到各变量间定量关系 B．用量纲为一的数群代替变量，使实验简化 C．实验结果可靠 D．得到量纲为一的数群间的定量关系
7．计算液体在圆管内对流传热系数，若可采用Nu?0.023Re0.8Prn，式中指数n为（ ）。 A．0．4 B．0.3
C．被加热时0.4，被冷却时0.3 D．被加热时0.3，被冷却时0.4
8．水在圆管中强制湍流时的对流传热系数?i为1000W/(m2??C)，若将水的流量增加一倍，而其它条件不变，则?i为（ ）。
A．2000 B．1740 C．1000 D．500
9．对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时?tm大小为（ ）。 A.?tm,逆??tm,并 B.?tm,逆??tm,并 C.?tm,逆??tm,并 D.无法确定 10．工业生产中，沸腾传热应设法保持在（ ）。
A．自然对流区 B．核状沸腾区 C．膜状沸腾区 D．过渡区
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11．在列管式换热器中，用常压水蒸气冷凝以加热空气，空气平均温度为20?C，则换热器
壁面温度约为（ ）。
A．20?C B．100?C C．60?C D．40?C
(三)吸收
1.吸收操作的作用是分离（ ）。
A．气体混合物 B．液体均相混合物 C．气液混合物 D．部分互溶的液体混合物
2.在一符合亨利定律的气液平衡系统中，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（ ）。
A．正值 B．负值 C．零 D．不确定
3.在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（ ）。 A．X*?X B．X?X* C．Xi?X D．X?Xi
4.某吸收过程，已知气膜吸收系数kY?4?10?4kmol/(m2?s)，液膜吸收系数。 kX?8?10?4kmol/(m2?s)，由此可判断该过程（ ）
A．气膜控制 B．液膜控制 C．判断依据不足 D．双膜控制 5.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。其液气比为2.7,平衡关系可表示为
Y?1.5X（Y,X为摩尔比），溶质的回收率为90%，则液气比与最小液气比之值为（ ）。
A．1.5 B．1.8 C．2 D．3
6.根据双膜理论，当溶质在液体中的溶解度很小时，以液相表示的总传质系数将（ ）。 A．大于液相传质分系数 B．近似等于液相传质分系数 C．小于气相传质分系数 D．近似等于气相传质分系数
7.在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，当用水量减小时，气相总传质单元数NOG将（ ）。 A．增加 B．减小 C．不变 D．不确定
8.在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成X2增大，其他条件不变，则气相总传质单元高度将（ ）。
A．增加 B．减小 C．不变 D．不确定
9.在逆流吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。平衡关系符合亨利定律。当进塔气相组成Y1增大，其他条件不变，则出塔气体组成Y2和吸收率?的变化为（ ）。 A．Y2增大、?减小 B．Y2减小、?增大 C．Y2增大、?不变 D．Y2增大、?不确定
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(四)精馏
1.精馏操作时，增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段液气比（ ），馏出液组成（ ），釜残液组成（ ）。
A．增大 B．不变 C．不确定 D．减小
2.精馏塔的设计中，若进料热状态由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维
‘持不变，则所需理论板数N（ ），L（ ），V（ ），L（ ），V’（ ）。
A．减小 B．不变 C．增大 D．不确定
‘3.对于饱和蒸气进料，则L（ ）L，V’（ ）V。
A．等于 B．小于 C．大于 D．不确定
4.某减压操作的精馏塔，若真空度加大，而其他条件不变，则塔的釜残液组成（ ），馏出液组成（ ）。
A．减小 B．不变 C．增大 D．不确定
5.操作中的精馏塔，若进料流量F、馏出液组成xD、釜残液组成xW、进料热状态参数q及提馏段上升蒸气流量V'不变，减小进料组成xF，则有（ ）。 A．D增大，R减小 B．D不变，R增大 C．D减小，R增大 D．D减小，R不变
6.操作中的精馏塔，若进料流量F、进料组成xF、进料热状态参数q及回流比R不变，增
L（ ），提馏段上升蒸气流量V'（ ）。 V A．不确定 B．增加 C．不变 D．减小
加釜残液流量W，则精馏段液气比
7.精馏操作时，若进料流量F、进料组成xF、进料热状态参数q及回流比R不变，而将塔
顶产品量D增加，则提馏段下降液体流量L'（ ），提馏段上升蒸气流量V'（ ）。 A．增加 B．不变 C．减小 D．不确定 8.用某精馏塔分离两组分混合物，规定馏出液组成xD、釜残液组成xW。当进料组成为xF,1时，相应的回流比为R1，进料组成为xF,2时，相应的回流比为R2。若xF,1 A．R1 9.精馏塔设计中，增大操作压强，则相对挥发度（ ），塔顶温度（ ），塔釜温度（ ）。 A．增加 B．不变 C．减小 D．不确定 10.精馏塔中由塔顶向下的第n?1,n,n?1层塔板，其气相组成关系为（ ）。 10 A．yn?1?yn?yn?1 B．yn?1?yn?yn?1 C．yn?1?yn?yn?1 D．不确定 11.某两组分混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA?0.4，相应的泡点温度为t1，气相组成yA?0.4，相应的露点温度为t2，则（ ）。 A．t1?t2 B．t1?t2 C．t1?t2 D．不能判断 12.分离某两组分混合物，进料量为100kmol/h，进料组成xF?0.6，要求馏出液组成xD不小于0.9,则塔顶最大产量为（ ）。 A．60kmol/h B．66.7kmol/h C．90kmol/h D．不能确定 13.完成某分离任务需理论塔板数为N?7（包括再沸器），若总塔板效率ET?50%，则塔内需实际塔板数为（ ）。 A．14层 B．10层 C．12层 D．无法确定 14.在精馏塔设计中，若进料组成xF、馏出液组成xD、釜残液组成xW、回流比R及相对挥发度?均不变，当进料热状态参数q值增大时，则所需理论板数将（ ）。 A．增大 B．不变 C．减小 D．不确定 15．在精馏塔中分离某理想两组分溶液，且馏出液组成xD、釜残液组成xW、相对挥发度? 及进料热状态参数q值一定，若进料组成为xF,1，相应的最小回流比为Rm,1，进料组成为xF,2，相应的回流比为Rm,2，现xF,1 A．Rm,1>Rm,2 B．Rm,1=Rm,2 C．Rm,1 三．计算： (一)流体流动 1.用一水泵将20?C的清水从水池送至另一水槽，管道装置如本题附图所示。管道内径为100mm，其中装有一文丘里流量计，流量计入口直径与管道相同，喉部面积为管道面积的四分之一，流量计的测压计读数为300mmHg。流量计的进口至喉部的阻力系数?为0.15，管路中摩擦系数?与Re的关系为 ?=0.002Re0.1。 求：①该管道的输水量。②图中A点的压强。 20?C时水的密度为1000kg/m3,粘度为 11 0.001Pa?s。 2.用离心泵将地下贮槽中的石油以40m3/h的流率，?108mm?4mm的管子输送到高位槽。已知两槽的液面差为30m，管子总长（包括各种阀门、管件的当量长度）为400m，试计算输送15?C的石油时所需泵的有效功率。设输送过程中两槽液面恒定不变，15?C石油的密度为960kg/m3，粘度为3.43Pa?s。 3.如图所示的输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，系统管径均为?108mm?4mm，泵的进、出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离蓄水池的水面高度为4.8m，压力表安装位置离蓄水池的水面高度为5m，当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为 1.96J/kg，出水管的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2.5×105Pa，泵的效率为70%，试求： （1）两液面的高度差为多少m？ （2）泵所需的实际功率为多少？ （3）真空表的读数为多少Pa？ 4.用离心泵把水从贮槽送至本题附图所示表压强为9.807 ×104Pa的水洗塔中，贮槽液面恒定，其上方为常压。泵 入口比贮槽液面高2m,贮槽液面与输送管出口端垂直距离为20米。在某输送量下，泵对每kg水作的功为317.7J/kg,管内的摩擦系数为0.018。泵的吸入和压出管路总长分别为10m及100m（包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度），管子直径为?108mm?4mm。若在泵出口处装一压强表，测压处与泵入口处的位差和摩擦阻力均可略去不计，试求压强表读数。 5.用一离心泵将水由水池送到高位槽，泵的入口管内径为80.5mm,管内水的流速为1m/s,出口管内径为53mm,其末端高出水面15m。若输送过程的总压头损失为3m水柱，试求该泵应提供的压头和理论功率？若泵的效率为65%，则所需轴功率为多少？水的密度 12 取1000kg/m3。 6.水从蓄水箱经过一水管和喷嘴在水平方向射出， 如附图所示。假设d2=13mm,d3=7.5mm, z1=12m,z2?z3=6.5m, ,整个管路的摩擦损失 2m水柱（喷嘴部分的摩擦阻力损失为0.8m水 柱）。试求：（1）管路出口处的速度u3；（2）水管和喷嘴连接处截面上的水流速度u2和 压强p2。 7.用离心泵将敞口贮槽中的液体输送到常压高位槽中，两槽液面保持恒定，两液面高度差为12m。输送管路直径为?42mm?2mm，管路总长为50m（包括管件、阀门的当量长度）。泵送液体流量为2.015?10?3m3/s，操作条件下液体的密度为1260kg/m3，黏度为 1?10?3Pa?s，若泵的效率为60%，试求泵的轴功率（kW）。 摩擦系数?可按下式计算：层流时?? 640.3164，湍流时??。 0.25ReRe8.如本题附图所示，用泵将河水经?57mm?3.5mm无缝 钢管输送至高位槽，高位槽内液面恒定。泵出口处装有压强表，设备相对位置示于附图中，包括一切局部阻力当量长度在内的管子总长度为：压强表前为20m，压强表后为 80m，求流量为10m3/h时：（1）泵的轴功率，效率为0.8； （2）压强表上读数。数据：①??1000kg/m3， 640.3164，湍流时??，0.25ReRe用于钢管时为了安全加大30%的安全因素。 ??1?10?3Pa?s，②层流时?? 9.黏度为30cP、密度为900kg/m3的液体，自开口槽A经?45mm?2.5mm的塑料管道流至开口槽B，两槽液面恒定，如本题附图所示，在水平管路上设置一个阀门，当阀门全关时，阀门前、后的 13 压强表读数分别为88.3?103Pa及44.15?103Pa。将阀门调至1/4开度，流量为3.34m3/h，阀门前、后管长分别为50m及20m（包括一切局部阻力的当量长度）。试求阀门开度为1/4时阀门的当量长度。 摩擦系数?计算式为为：层流：?? 10.如本题附图所示，用离心泵将贮槽A中的溶液输送至高位槽中，两槽液面恒定，其间垂直距离为12m。在?42mm?2.5mm的水平管上装有孔板流量计，用角接取压法装置的U管压差计测量孔板两侧的压强差，压差计中指示剂汞的读数R为0.54m，孔板直径d0为20mm。不包括管子进、出口损失的全部直管与管件的当量长度之和为50m。操作条件下液体的密度为1260黏度为kg/m3， 1cP，流动时的摩擦系数?为0.0185，若泵 640.3164，光滑管湍流：??。 ReRe0.25的效率为0.8，试求泵的轴功率。 11.用泵将湖水经内径为100mm的钢管输送至岸上的A槽内，如本题附图所示。湖面与A槽液面间的垂直距离为3m，出口管高于液面1m。输水量为60m3/h，有人建议将输水管插入A槽的液面中，如图中虚线所示。从泵的轴功率角度来看，用计算结果说明哪种方案合理。数据：摩擦系数?=0.02，包括一切局部阻力在内的管子总长度 ?l??le?50m，湖水密度??1000kg/m3，泵的效率 ??0.8，管子出口埋在液面下后设总长度变为?l??le?51.5m。 12．某离心泵输送清水流量为16.8m3/h时，压头为18m，试判断该泵是否可以将密度为 1060kg/m3、流量为15m3/h的溶液从常压贮槽内输送到压强为3?104Pa（表压）的设备中？已知输送管路直径为?73mm?4mm，长度为124m（包括所有局部阻力的当量长度）。贮槽及设备的两液面恒定，其间的垂直距离为8.5m。管路中液体流动时的摩擦系数可取为0.03。 14 (二)传热 1.某日化厂一列管换热器由Φ25mm×2mm的不锈钢管136根组成，平均比热为4.187kJ/(kg??C)的某溶液在管程作湍流流动，其流量为15000kg/h,并由15?C加热到100?C，温度为110?C的饱和蒸汽走壳程。已知单程时管程内溶液的对流传热系数为523W/(m2??C),蒸汽对管壁的对流传热系数为11630W/(m2??C),钢管的导热系数 ?=41W/(m??C)，污垢层热阻忽略不计。试求：管程为单程时的列管长度。 2.列管换热器的管束由若干根长为3m，规格为φ25mm×2.5mm的钢管组成。要求将质量流量为1.25kg/s的苯由80?C冷却到30?C，20?C的水在管内与苯逆流流动。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为850W/(m2??C)和1700W/(m2??C)，污垢热阻和管壁热阻可忽略。若维持水的出口温度为50?C，试求所需的列管数。取苯的比热容为1900J/(kg?K)，密度为880kg/m3。 3.在一内管为Φ20mm×2mm的套管换热器中，用清洁河水逆流冷却某有机液体。已知管内冷却水的进、出口温度分别为30?C和40?C；有机液体的质量流量为300kg/h，进出、口温度分别为105?C和50?C，平均比热为1.88kJ/(kg??C)；水和有机液体与管壁的对流传热系数分别为2810W/(m2??C)及1640W/(m2??C)，管壁和污垢热阻可忽略，试求传热系数及套管长度。 4.在一传热外表面积为300m2的单程列管式换热器中，300?C的某气体流过壳方时被加热到430?C，另一种560?C的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为1×104kg/h，平均比热均为1.05kJ/(kg??C)，试求总传热系数。假设换热器的热损失为壳方气体传热量的10%。 5.某列管换热器由多根Φ25mm×2.5mm的不锈钢管组成，将平均比热为1.76kJ/(kg??C) 密度为858kg/m3的某液体由20?C加热到55?C，其流量为15000kg/h，管内流速为0.5m/s。加热剂为130?C的饱和水蒸气，在管外冷凝。已知加热器以外表面为基准的总传热系数为774W/(m2??C)。试求加热器所需管数n及单管长度L。 15 6.在一管壳式换热器中，要求用初始温度为30?C的原油来冷却重油，使重油从180?C冷却到120?C，重油的流量为10000kg/h,原油流量为14000kg/h,重油比热为2177J/(kg?K),原油比热为1926J/(kg?K)，假设换热时的总传热系数K为116.3W/(m2??C),试问当原油和重油为并流和逆流两种情况下，试求： （1）原油的出口温度各为多少？ （2）所需换热器的换热面积各为多少？ 7.有一列管式换热器由Φ25mm×2.5mm、长为3m的60根钢管组成。热水走管内，其进、出口温度分别为70?C和30?C；逆流冷却水走管间，其进、出口温度分别为20?C和40?C，冷水流量为1.2kg/s。试求换热器的总传热系数。假设热水和冷水的平均比热容可取为4.2kJ/(kg??C),换热器的热损失可忽略。 8.在一传热面积S0为15m2的列管式换热器中，壳程通入饱和水蒸气以加热管内的空气。150?C的饱和水蒸气冷凝为同温度下的水排出。空气流量为2.8kg/s，其进口温度为30?C，比热容可取为1kJ/(kg??C)，空气对流传热系数为87W/(m2??C)，换热器热损失可忽略，试计算空气的出口温度。 9.在传热面积为20m2的换热器中，用温度为20?C、流量为13200kg/h的冷却水冷却进口温度为110?C的醋酸，两流体呈逆流流动。换热器刚开始运行时，水出口温度为45?C，醋酸出口温度为40?C，试求总传热系数K0。而在换热器运行一段时间后，若两流体的流量不变，进口温度也不变，而冷水的出口温度降到38?C，试求总传热系数下降的百分数。水的比热容可取为4.2kJ/(kg??C),换热器的损失可忽略。 10.在一列管式换热器中，用饱和蒸气将流量为53m3/h的某油品从60?C加热到80?C，已知油品的密度为800kg/m3，比热容为2.0kJ/(kg??C)。换热器的管束由368根Φ19mm×2mm的管子所组成，每根管子长度为6m。若基于管子外表面的总传热系数为110W/(m2??C)，冷凝水在饱和温度下排出，换热器的损失可忽略，试求饱和蒸气的 16 温度。设传热平均温度差可按算术平均值计算。 11.有一单管程列管式换热器，传热面积S0为4m2，列管直径为Φ25mm×2.5mm。用温度为25?C的水将油由200?C冷却至100?C，水走管内，油走管间，并呈逆流流动。已知水和油的流量分别为1200kg/h和1400kg/h，其比热容分别为4.18kJ/(kg??C)和2.0kJ/(kg??C)；水侧和油侧的对流传热系数为1800W/(m2??C)和200W/(m2??C)。污垢热阻和管壁热阻均可忽略，换热器的热损失也可忽略。试校核该换热器是否合用？ 12.有一列管式换热器,110?C的饱和蒸气在壳方冷凝为同温度下的水排出，管内为一定流量的气体呈湍流流动，其温度从30?C加热到50?C。现因气体流量增加，而加热蒸气温度和气体进口温度均不变，气体出口温度降到48?C，试求气体流量为原流量的倍数。假设管壁热阻、污垢热阻及换热器的热损失均可忽略；两种情况下气体物性可视为不变；K??i，?i?Wc0.8。 （三）吸收 1.在逆流操作的填料吸收塔内，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质，气体混合物中溶质的浓度很低。若在操作条件下，平衡线和操作线均为直线，两直线斜率之比为0.8,塔高为18米，气相总传质单元高度为1.5米，试求此吸收塔的回收率。 2.在直径为0.8m的填料吸收塔内，用水吸收分压为1330Pa的氨—空气混合气体中的氨，经过吸收操作后，混合气中99.5%的氨被水吸收。已知入塔的空气流率为1390kg/h,水的用量为其最小用量的1.44倍，在操作条件下，气液平衡关系为Y*=0.755X，气相体积吸收总系数KYa为314kmol/(m3?h)，试求所需填料层高度。(操作压强为1.013× 105Pa) 3.用清水吸收有机合成残余气体中的甲醇（其它气体视为不参与反应的）。处理气体量为1m3(标准)/s,混合气中含甲醇20g/m3，吸收率为95%，适宜的液气比是最小液气比的125%，该条件下气液平衡关系为Y*=1.15X，试求吸收所需的气相总传质单元数。 4.某连续逆流填料吸收塔用清水在常压及0?C下吸收有机合成残余气体中的甲醇（其它组 17 分可视为惰性组分），残气进塔流量为1m3/s(以标准状态计)，含甲醇25g/m3(标准状态)，要求甲醇的吸收率为90%，吸收剂用量为最小用量的1.3倍，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.1X，求塔底吸收液出口组成及此吸收过程的气相总传质单元数。 5.110kPa下定态操作的氨吸收塔的某截面上，含氨0.03（摩尔分数）的气体与氨浓度为1kmol/m3的氨水相遇，已知气膜传质系数kG=5×10?9kmol/(m2?s?Pa),液膜传质系数 kL=1.5×10?4m/s,其平衡关系可以用亨利定律表示，溶解度系数H为7.3× 10?4kmol/(m3?Pa),试求： ①以分压差表示的总推动力，总传质系数和传质速率。 ②气膜、液膜阻力占总阻力的百分比。 6.某厂有一填料吸收塔，直径为880mm，填料层高6m，所用填料为56mm的拉西环。在25?C及1atm时，每小时处理2000m3含5%（体积%,下同）丙酮的空气-丙酮混合气。处理时使用水作溶剂。塔顶送出的尾气中含丙酮0.263%，塔底送出的溶液中每千克含丙酮61.2克。已知在此操作条件下的平衡关系为Y*=2X，试计算气相总体积传质系数 KYa。 7.在逆流填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。操作温度为20?C、压强为101.33kPa，对应的混合气流量为480m3/h。进塔气相组成为0.015（摩尔分数），吸收率为98%，出塔液相组成可达到与出塔气相浓度平衡浓度的80%，平衡关系为 Y*=0.75X(Y，X为摩尔比)。 试求：①出塔液相组成，以摩尔比表示；②用水量，kg/h。 8.在逆流填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。测得进塔气相组成为0.06（摩尔比，下同），出塔气相组成为0.008，出塔液相组成为0.02。操作条件下气液平衡关系为Y*=2.5X(Y，X为摩尔比),若填料层高度为8m，试求该塔的气相总传质单元高度 HOG。 9.在逆流填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质。进塔气相组成为0.026（摩尔比，下 18 同），出塔气相组成为0.0026，混合气中惰气流量为100m3(标准)/h，清水流量为0.1m3/h。操作条件下气液平衡关系为Y*=0.526X(Y，X为摩尔比),若填料层高度为1.5m，塔内径为0.2m，试求该塔的气相体积总传质系数KYa，kmol/(m3?h)。 10.在逆流常压填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。进塔气相组成为5%（体积），吸收率为98%。吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作条件下的气液平衡关系为 Y*=1.2X(Y，X为摩尔比)，气相体积总传质系数KYa为180kmol/(m3?h)。若混合气 流量为2826m3(标准)/h，按标准状态下计的气体空塔速度为1m/s，试求： （1）出塔液相组成X1，摩尔比；（2）气相总传质单元高度，m。 11.在常压逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收氨—空气混合气体中的氨，混合气的质量流速为580kg/(m2?h)，组成为6%（体积），吸收率为99%；水的质量流速为770kg/(m2?h)。操作条件下的气液平衡关系为Y*=0.9X(Y，X为摩尔比)，若填料层高度为4m，试求气相总传质单元高度。 12.在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/(标准)m3，混合气处理量为4500m3(标准)/h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作压强为1.013×105Pa，温度为30?C，气液平衡关系为Y*=1.2X(Y，X为摩尔比)，气相体积总传质系数KYa为0.06kmol/(m3?h),空塔气速为1.2m/s，试求： (1)用水量，kg/h；(2)塔径和塔高，m。 （四）精馏 1.某两组分混合液用精馏塔分离，其进料浓度为50%（摩尔分率），泡点进料，体系相对挥发度为2，塔顶出料量为进料量的60%，当回流比为0.8时，需要的理论塔板数为无穷多块，试求： ①此时塔顶、塔底的组成各为若干？ ②若回流比改为1.5，保持各组成不变，理论塔板数减少，试绘出精馏段和提馏段的操作线（简图）。 19 2.已知苯与甲苯两组分体系的相图如图所示，在常压连续精馏塔中进行分离，已知原料液的组成为0.50（摩尔分率，下同），料液流量为1000kmol/h，加料热状态参数q=1.2，操作回流比为最小回流比的1.8倍，要求馏出液含轻组分0.90，釜残液含轻组分0.05，试求： （1）馏出液量和釜残液量； （2）提馏段的汽、液流量； （3）所需理论板数和加料位置。 3.已知苯与甲苯两组分体系某常压连续精馏过程的图解法求理论板数过程如右图，若已知进料流量为120kmol/h，总板效率为60%，试求：（1）适宜回流比为最小回流比的多少倍？ （2）提馏段内的气、液流量为多少？ （3）所需实际塔板数为多少块？ 4.有一常压连续精馏塔，共有15块塔板，用来精馏甲醇水溶液，进料中含甲醇0.55，每千摩尔原料液变成饱和蒸汽所需热量等于原料液千摩尔汽化热的1.2倍，已知馏出液含甲醇0.95，釜液含甲醇不大于0.03（以上均为摩尔分数），若回流比为最小回流比的1.5倍，试求： ①塔板总效率及实际加料位置。 ②当进料量为100kmol/h时的精馏段和提馏段内的汽液相负荷。 常压下甲醇-水溶液的平衡曲线如右图所示，甲醇分子量为32kg/kmol。 5.在常压连续精馏塔内分离含甲醇50%的水溶 液，要求塔顶产品中含甲醇95%，釜液中甲醇含量不大于1%（以上均为质量百分数），每小时进料量为2500kg,原料经预热器预热至58?C送入塔内（其q值为1.04），塔顶采用全凝器，回流液为饱和液体，回流比取最小回流比的1.5倍，全塔板效率为50%，试求： ①所需实际塔板数； 20 ②精馏段和提馏段内的气液相负荷。 常压下甲醇-水溶液的平衡曲线如右图所示，甲醇分子量为32kg/kmol。 6.在一常压连续精馏塔中，分离某两组分理想溶液。原料液浓度为0.4，塔顶馏出液浓度为0.95（均为易挥化组分的摩尔分率）。回流比为最小回流比的1.5倍，每千摩尔原料液变成饱和蒸汽所需的热量的等于原料液的千摩尔汽化潜热的1.2倍。操作条件下溶液的平均相 对挥化度为2.0。塔顶冷凝器采用全冷凝器。试计算由第二块理论板上升的汽相组成（理论板序号自塔顶往下编号）。 7.在板式精馏塔中，分离某两组分理想溶液，进料量为100kmol/h，组成为0.5（摩尔分数），饱和液体进料。塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。塔顶易挥发组分的回收率为90%。已知精馏段操作线方程式为y?0.8x+1.9,试求： （1）塔顶和塔底产品流量，kmol/h； （2）精馏段和提馏段上升蒸气流量，kmol/h。 8.在一常压连续精馏塔中分离某两组分理想溶液，原料液流量为100kmol/h，泡点进料。已知精馏段操作线方程和提馏段操作线方程分别为y?0.723x+0.263和 y?1.25x-0.018,试求精馏段和提馏段上升蒸气量。 9.在连续精馏塔中，分离两组分理想溶液。已知原料组成为0.3(摩尔分数，下同)，泡点进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.05,操作回流比为2.5,试写出精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。 10.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液，馏出液组成为0.94(摩尔分数，下同)，釜残液组成为0.04,操作回流比为最小回流比的1.2倍,物系的平均相对挥发度为2，进料方程为y?6x-1.5。试求： （1）进料组成和进料热状态参数；（2）精馏段操作线方程。 11.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。实验测得馏出液组成为0.95(摩尔分数，下 21 同)，回流比为3.5,精馏段内某相邻两板的上升蒸气组成分别为yn=0.885,yn?1=0.842。已知物系的平均相对挥发度为3，试求以气相组成表示的第n层板的单板效率。 12.在常压精馏塔中分离两组分理想溶液。已知进料组成为0.5(摩尔分数，下同)，馏出液组成为0.98；进料为泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.8倍，在本题范围内，气液平衡关系可表示为y?0.58x+0.43；从塔顶往下数第一块板的气相默弗里板效率为0.5。试求从塔顶往下数第一块板下降的液相组成。 22