化工原理一、填空題：1.雷諾準數(shù)的表達式為________________。當密度ρ＝820kg/m3，粘度μ=3厘泊的某液體，在內徑為d=100mm，以流速2m/s在管中流動時，其雷諾準數(shù)等于__________2.當?shù)卮髿鈮簽?50mmHg時，測得某體系的表壓為104Pa，則該體系的絕對壓強為_________mmHg，真空度為_______mmHg.3、實驗證明，流體在管路中流動時，同一截面上各點的流速是不同的，管心處流速_________，越靠近管壁，流速_________，在管壁處等于_________。4、流體的粘度指______________________________________。粘度值隨溫度變化而變化，對于液體，溫度升高，粘度________；對于氣體，溫度升高，粘度________。5.當20℃的水(ρ=998.2kg/m3，μ=1.005厘泊)在內徑為100mm的光滑管內流動時，若流速為2.0m/s時6、牛頓粘性定律表達式為＿＿＿＿＿＿＿＿，其粘性系數(shù)(粘度)的物理意義是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。7.流體在園直管內流動，當Re≥4000時的流型稱為＿＿＿，其平均速度與最大流速的關系為＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型稱為＿＿＿，其平均速度為＿＿＿＿＿＿。8.套管由φ57×2.5mm和φ25×2.59.流體的粘度指______________________________________。粘度值隨溫度變化而變化，對于液體，溫度升高，粘度________；對于氣體，溫度升高，粘度________。10.孔板流量計和轉子流量計的最主要區(qū)別在于：前者是恒______，變_____；后者是恒_________，變_________。11.流體流動時產生摩擦阻力的根本原因是__________________.13.流體流動時產生摩擦阻力的根本原因是流體具有_________。14.靜止液體中兩處壓力相等的條件是_______________________________。15、離心泵的工作點是_____________的交點。工作點調節(jié)即流量調節(jié)一般用______________方法。16.離心泵的主要參數(shù)有:______，______，______，________.17.離心泵的特性曲線有:______________，_________________，________________________.18.調節(jié)泵流量的方法有：____________，___________________，____________________.19、泵起動時，先關閉泵的出口開關的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿____________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______________________________＿＿。20、離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時，離心泵會發(fā)生＿＿___＿＿現(xiàn)象。21、離心泵銘牌上標明的流量和揚程指的是＿＿＿＿＿＿＿時的流量和揚程。22、離心泵采用并聯(lián)操作的目的是________，串聯(lián)操作的目的是_________。23降塵寶做成多層的目的是____________________________________。24某板框壓濾機的框的尺寸為：長×寬×厚=810×810×25㎜，若該機有10塊框，其過濾面積約為_________________m2；恒壓過濾時，過濾速度隨時間增加而，洗滌速率隨時間增加而，操作壓差將隨時間增加而。(A、增加B、減少C、不變)25.某間壁換熱器中，流體被加熱時，圓形管內湍流的傳熱系數(shù)表達式為_________________.當管內水的流速為0.5m/s，計算得到管壁對水的傳熱系數(shù)α=2.61(kw/(m2.K).若水的其它物性不變，僅改變水在管內的流速，當流速為1.0m/s時，此時傳熱系數(shù)26某并流操作的間壁式換熱器中，熱流體的進出口溫度為90℃和50℃，冷流體的進出口溫度為20℃和40℃，27、傳熱的基本方式有、、。28.在列管式換熱器中，用飽和蒸氣加熱空氣，此時傳熱管的壁溫接近________流體的溫度，總傳熱系數(shù)K接近______流體的對流給熱系數(shù).31題圖29.由多層等厚平壁構成的導熱壁面中，所用材料的導熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻就愈________，31題圖30.（平壁穩(wěn)定傳熱過程，通過三層厚度相同的不同材料，每層間溫度變化如圖所示，試判斷λ1、λ2、λ3的大小順序____________，以及每層熱阻的大小順序________________。31厚度不同的三種材料構成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2>b3；導熱系數(shù)λ1<λ2<λ3。在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻R1______R2______R3；各層導熱速率Q1___Q2___Q3。32.在確定列管換熱器冷熱流體的流徑時，一般來說，蒸汽走管______；易結垢的流體走管______；高壓流體走管______；有腐蝕性流體走管______；粘度大或流量小的流體走管______。33.有一換熱設備，準備在其外面包以兩層保溫材料。要達到良好的保溫效果，應將導熱系數(shù)較小的保溫料包在_______層。34.有兩種不同的固體材料，它們的導熱系數(shù)第一種為λ1》第二種為λ2，若作為換熱器材料，應選用_________種；當作為保溫材料時，應選用__________種。35.進行換熱的兩流體，若α1》α2時，要提高K值，應設法提高_______；當α1≈α2時，要提高K值，應使_________________36、某精餾塔的精餾段操作線方程為，則該塔的操作回流比為，餾出液組成為。37、某連續(xù)精餾塔，已知其精餾段操作線方程為y=0.80x+0.172，且塔頂產品量為100kmol/h，則餾出液組成想xD=_________，塔頂上升蒸氣量V=_______.38、某二元理想溶液的連續(xù)精餾塔,餾出液組成為x=0.96(摩爾分率).精餾段操作線方程為y=0.75x+0.24.該物系平均相對揮發(fā)度α=2.0,此時從塔頂數(shù)起的第二塊理論板上升蒸氣組成為y2=________.39、分離要求一定。當回流比為一定時，在五種進料狀況中，＿＿＿＿進料的ｑ值最大，其溫度＿＿＿＿＿＿，此時，提餾段操作線與平衡線之間的距離＿＿＿＿，分離所需的總理論板數(shù)＿＿＿＿＿＿＿＿。40、總壓為101.3kPa，95℃41、干燥這一單元操作，既屬于傳熱過程，又屬______________。42、分離某些α接近1的物系時,可采用一些特殊的精餾方法,如_______，_________.43、精餾過程,就是利用混合液的各組分具有不同的__________,利用_____________、_____________的方法,將各組分得以分離的過程44、在汽-液相平衡的t～x～y圖中，液相線與汽相線將圖平面平分為三個區(qū):汽相線以上的區(qū)域稱為________，液相線以下的區(qū)域稱為_________，汽～液相線之間的區(qū)域為___________.45、精餾塔塔頂某理論板上汽相露點溫度為ｔ，液相泡點溫度為ｔ。塔底某理論板上汽相露點溫度為ｔ，液相泡點溫度為ｔ。試按溫度大小順序用＞、＝、＜符號排列如下：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。46、氣液兩相平衡關系將取決于以下兩種情況：(1)若pe＞p或C＞Ce則屬于＿＿過程(2)若p＞pe或Ce＞C則屬于＿＿過程47、吸收劑用量增加，操作線斜率＿＿＿＿，吸收推動力＿＿＿＿。48、用相平衡常數(shù)m表達的亨利定律表達式為_______.在常壓下，20℃時，氨在空氣中的分壓為114mmHg，與之平衡的氨水濃度為15(kgNH3/100kgH2O)。此時m49、用清水吸收空氣與A的混合氣中的物系的溶質A，相平衡常數(shù)m=2，入塔氣體濃度y1=0.06，要求出塔氣體濃度y2=0.002，則最小液氣比為_________.50、質量傳遞包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等過程。51、吸收中，溫度不變，壓力增大，可使相平衡常數(shù)＿＿＿＿___（增大，減小，不變），傳質推動力＿＿___(增大，減小，不變)52、計算吸收塔的填料層高度，必須運用如下三個方面的知識關聯(lián)計算：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。53、某低濃度氣體吸收過程，已知m＝1，氣膜體積傳質分系數(shù)kya＝2×10-4kmol/m3.s，液膜體積傳質分系kxa＝0.4kmol/m3.s。則該吸收過程為＿_＿膜阻力控制，氣膜阻力占總阻力的百分數(shù)為＿＿＿。54、Z=V/Kya.Ω）·(y1－y2)/△ym,式中：△ym稱________________，單位是__________________；(y1－y2)/△ym稱__________________。55、相對濕度φ值可以反映濕空氣吸收水汽能力的大小，當φ值大時，表示該濕空氣的吸收水汽的能力_________;當φ=0時。表示該空氣為___________。56、在一定溫度下，物料中結合水分和非結合水分的劃分是根據(jù)___________而定的；平衡水分和自由水分是根據(jù)__________而定的。57、已知某物料含水量X=0.4kg水/kg絕干料，從該物料干燥速率曲線可知：臨界含水量XC=0.25kg水/kg絕干料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg絕干料，則物料的非結合水分為________，結合水分為________，自由水分為________，可除去的結合水分為______。58、等焓干燥過程的條件是_______________________________________。計算題：1、用離心泵將水由水槽送至水洗塔中，水洗塔內的表壓為9.807×104N/m2，水槽液面恒定，其上方通大氣，水槽液面與輸送管出口端的垂直距離為15m，在某送液量下，泵對水作的功為317.7J/kg，管內摩擦系數(shù)為0.018，吸入和壓出管路總長為110m(包括管件及入口的當量長度，但不包括出口的當量長度)輸送管尺寸為φ108×4mm水的密度為1000kg/m3。求輸水量為多少m解：已知數(shù)據(jù)：；簡化上式：又∴∴2、用軸功率為0.55kW的離心泵，將敞口儲槽中的液體輸送至表壓為90kPa的管路的內徑為32mm，管路總長度為50m（包括管件、閥門等當量長度）；兩槽液位維持恒定的高度差15m。試求：該離心泵的效率。（注：摩擦系數(shù)）3、用泵將密度為850kg/m3，粘度為190cP的重油從貯油池送至敞口高位槽中，升揚高度為20㎜。輸送管路為φ108×4㎜的鋼管，總長為1000m(包括直管長度及所有局部阻力的當量長度)。管路上裝有孔徑為80㎜的孔板以測定流量，其油水壓差計的讀數(shù)R=500㎜?？琢飨禂?shù)Co=0.62，水的密度為1000kg/m3。試求:⑴輸油量是多少m3/h解：⑴（2），層流4、用一傳熱面積為3m2由φ25×2.5mm的管子組成的單程列管式換熱器，用初溫為10℃的水將機油由200℃冷卻至100℃，水走管內，油走管間。已知水和機油的質量流量分別為1000kg/h和1200kg/h，其比熱分別為4.18kJ/(kg.K)和2.0kJ/(kg.K)；水側和油側的對流傳熱系數(shù)分別為2000(w/m2.K)和250(w5、工廠購買了一臺板框壓濾機，規(guī)格為500×500×25mm。過濾條件：每次恒壓過濾2h得濾液2m3，濾渣厚25mm，已知實驗室事前在上述相同條件下進行實驗，測得過濾常數(shù)K=1.43×10-3m2/min，q=1.5×10-3m3/m2解：（1）求框數(shù)恒壓過濾方程：可得：即：∴（2）求τW（3）求V6、用一降塵室來凈制含有煤粉的空氣，煤粉粒子的最小直徑為10mm，密度為1400kg/m3，氣體溫度為25℃，在此溫度下的粘度為0.018(mN.s)/m2，密度為1.2kg/m3，含塵氣體接近常壓，處理量為2m3/s。氣體進入降塵室內保持流速為0.2m/***答案***解：（1）求ut設為層流沉降，則驗算:假設正確，結果有效。（2）求每層高度HH≤（3）求層數(shù)（4）求總高H總H總=nH=38×0.106=47、用一板框壓濾機在147.1kN/m2（表壓）下恒壓過濾某懸浮液，要求在1.5小時內獲得4m3的濾液，若過濾介質阻力忽略，濾渣為不可壓縮，并測得過濾常數(shù)K=1.6×10-5m2/s，問：（1）需要過濾面積多少m2?（2）若選用濾框尺寸：長×寬×厚=635×635×25mm，需濾框多少塊？（3）過濾完畢，用清水在與過濾壓力相同的情況下洗滌30分鐘，洗水的消耗量為多少m3解：（1）求過濾面積∵（2）求框數(shù)13.6/0.635×0.635×2=17塊（3）求洗水量∴（4）求濾液量8、在一逆流換熱器中，將1.26kg/s的苯用冷卻水從110℃冷卻到40℃，苯的比熱為1.7kJ/(kg·℃)。冷卻水走管內,入口溫度為18℃，出口溫度36℃，水的比熱為4.16kJ/(kg·℃)，換熱器由φ25×2.5mm的鋼管組成。水和苯的對流傳熱系數(shù)分別為1800W/(m2·℃)和600W/(m2·℃),忽略管壁及兩側污垢熱阻，不計換熱器熱損失。求：1.冷卻水用量。2.換熱器所需換熱管總長。9、某平壁爐的爐壁由耐火磚，絕熱磚和普通磚組成，它們的導熱系數(shù)分別為1.163，0.233和0.582[w/m.K]，為使爐內壁溫度保持1000℃，每平方米爐壁的熱損失控制在930w以下，若普通磚厚度取為10cm，爐外壁溫度為83℃，求:耐火磚和絕熱磚厚度各為多少?絕熱磚和普通磚交界面溫度t3為多少?（假設絕熱磚與耐火磚交界面溫度為解：設耐火磚厚度δ1，絕熱磚厚度δ2跨過耐火磚的熱通量為:跨過三層磚的熱通量為:絕熱磚和普通磚交界面溫度：℃10、一單殼程單管程列管換熱器，由多根φ25×2.5mm的鋼管組成管束，管程走某有機溶液，流速為0.5m/s，流量為15T/h，比熱為1.76kJ/kg.K，密度為858kg/m3，溫度由20℃加熱至50℃。殼程為130℃的飽和水蒸汽冷凝。管程、殼程的對流傳熱系數(shù)分別為700(w/m2.K)和10000(w/m2.K)。鋼導熱系數(shù)為45(w/解：℃基于內管外表面的傳熱系數(shù):，取2m11.用一傳熱面積為3m2由φ25×2.5mm的管子組成的單程列管式換熱器，用初溫為10℃的水將機油由200℃冷卻至100℃，水走管內，油走管間。已知水和機油的質量流量分別為1000kg/h和1200kg/h，其比熱分別為4.18kJ/(kg.K)和2.0kJ/(kg.K)；水側和油側的對流傳熱系數(shù)分別為2000(w/m2.K)和250(w/m2.K)，解：(1)℃℃<3m2(2)t1=30℃℃℃>3m212、某化工廠生產中，需用120℃的飽和水蒸汽將流量為6000(標)m3/h的常壓空氣從20℃加熱到90℃?，F(xiàn)工廠倉庫有一臺換熱器，其主要尺寸如下：鋼管直徑φ38×3mm，管數(shù)127根，管長3m。如果利用此換熱器，使空氣在管內流動，蒸汽在管外冷凝，測得K0=64w/(m2.K)，問此換熱器的傳熱面積是否夠用？（空氣的平均比熱為1.005kJ/(kg.K）標準狀況下空氣ρ=1.29kg解：℃℃<A0∴夠用13、分離苯和甲苯混合液，進料組成為0.4，餾出液組成為0.95，殘液組成為0.05（以上組成均為苯的摩爾分率）。苯對甲苯的平均相對揮發(fā)度為2.44。泡點進料，塔頂冷凝器為全凝器，塔釜為間接蒸汽加熱。試求：(1)最小回流比；(2)若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精餾段操作線方程,(3)列出提餾段操作線方程。14、某精餾塔用于分離苯－甲苯混合液，泡點進料，進料量30kmol/h，進料中苯的摩爾分率為0.5，塔頂、底產品中苯的摩爾分率分別為0.95和0.10，采用回流比為最小回流比的1.5倍，操作條件下可取系統(tǒng)的平均相對揮發(fā)度α=2.40。(1)求塔頂、底的產品量；(2)若塔頂設全凝器，各塔板可視為理論板，求離開第二塊板的蒸汽和液體組成。15、用常壓精餾塔分離雙組分理想混合物，泡點進料，進料量100kmol.h，加料組成為50%塔頂產品組成x＝95％,產量D＝60kmol.h，回流比R=2Rmin，設全塔均為理論板，以上組成均為摩爾分率。相對揮發(fā)度α＝3。求：1.Rmin(最小回流比)2.精餾段和提餾段上升蒸汽量。3.列出該情況下的精餾段操作線方程。答案：1、，泡點進料q=1,，∴2、3、16、用常壓連續(xù)精餾塔分離苯－甲苯混合物，原料中含苯0.40，塔頂餾出液中含苯0.9（以上為摩爾分率）。進料為飽和蒸汽，苯對甲苯的相對揮發(fā)度α＝2.5，操作回流比為最小回流比的1.5倍，塔頂采用全凝器。試求離開塔頂?shù)诙永碚摪宓恼羝M成。解：xF=0.4,xD=0.9,q=0,α=2.5,R=1.5Rmin,R=1.5×2.63=3.945,17、在常壓逆流操作的填料塔內，用純溶劑S吸收混合氣體中的可溶組分A。入塔氣體中A的摩爾分率為0.03，要求吸收率為95%。已知操作條件下的解吸因數(shù)為0.8，物系服從亨利定律，與入塔氣體成平衡的液相濃度為0.03（摩爾分率）。試計算：(1)操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；(2)出塔液體的濃度；(3)完成上述分離任務所需的氣相總傳質單元數(shù)NOG。18、流率為0.04kmol/m2.s-的空氣混合氣中含氨2%（體積%），擬用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔頂噴入濃度為0.0004（摩爾分率