重庆大学化工原理考研试题库1

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化工原理试题库

试题一一：填空题（18分）

1、某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=________mH20=__________Pa. 该地区的大气压为

720mmHg。 2、常温下水的密度为1000

Kgmmm的管内以33，粘度为1cp，在d内?100m 速度流动，其流动类

s型为 ______________。

3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._

_________________.

4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。

5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________m,低压气体在管路中流动时，常用流速范围

s为_______________________m。

s6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________.

__________________.往复泵___________________.__________________.

7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。

8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、?称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内?值的有效方法____________. 提高管外?值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中，

由于_________________________________________，其传热效果好。二：问答题（36分）

1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来的多少倍？ 2、何谓气缚现象？如何防止？

3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？

4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：

（1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？

（2）传热糸数K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？（3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？

5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？三：计算题(46分)

1、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为??0.03，现发现压力表上

的读数为5mH20，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？

32、在一列管式换热器中，用冷却将1000C的热水冷却到500C，热水流量为60m，冷却水在管

h内流动，温度从200C升到450C。已知传热糸数K为2000wm2.C，换热管为?25?2.5mm的钢管，长为3m.。求冷却水量和换热管数（逆流）。

已知：?热水?960K 试题一答案：一、填充题 1、8.7mH20 2、Re?Kj C?C?4.187冷水3热水Kg.Km,8.53?104pa.

du???0.1.3.10001.10?3?3?105 湍流。

3、层流、过渡流和湍流。 4、增加、降低。 5、 3-8m、8-15m。

10m 50m 25m 图1-1

ss6、启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；

往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的。 7、分散、连续。

8、过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 9、热传导、对流传热、热辐射。

10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。

12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。二：问答题

V1lu12?u1， 1、h1??1.。d2?2d1，u2?.1.?.d224d12g4

?2?64/d2.u2.??lu221?2?1。h2??2..?h1。

d22g16 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。

3、沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。

3、传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸

汽走管外。（蒸汽散热快）。

4、因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。

5、可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少

蒸发器的热损失。三：计算题

1、图示，在1-1，2-2面间列板努利方程

u12p1u22p2 z1?=z2????h'

2g?g2g?gu2lu2u2 10?0?0?0?5???..??进.

2?9.81d2g2g15011?2? 5?u.??0.03..?0.5.?

0.12?9.812?9.81??2?9.81 2

u?2.44m V?s331.?.d2u?0.019m?68.9m。

sh4 在2-2，3-3面间列板努利方程

u22p2u32p3lu2u2u2' z2? ??=z3???h，0?5?0??..??出.??2g?g2g?gd2g2g2g

2 5?2.44?

2511????0.03..?? ， ??8。

0.12?9.812?9.81??2?9.813 即流体的流量为0.019m22s,68.9m3h局部阻力糸数为8。

2?6 2、（1）、V?K.A.? 2.4?K.30.30?60 K?3.56?102.? V?3.2?103'212'21 （2）、V?K.A.??V V?1.7m

22?32m2s

''2''222?62 （3）、V?2K.A.? ，V?2K.A.??2?3.56?10?30.2?3600

''3。

V?6.8m 3、 G1C1?T1?T2?= ，G2?32Kgs

?t?42.50C A?G2C2?t2?t1?/K.?t=39.4m2。 n?167. 即冷却水的流量为32Kgs和管子根数为167根。

试题二

一：填充题（20分）

1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI制中的单位是___________。 2、常用测定流量的流___________._____________._________________。

3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。

4、等边三角形的边长为a，其当量直径为____________________。

5、流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_____________ 型曲线，其管中心的最大流速为平

均流速的___________ ，縻擦糸数?与Re的关系为______________。 6、泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为 __________._____________._____________.__________________。 7、气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。 8、降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。 9、过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程，

过滤速率是指___________________________________________。

10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________时采用并流操作。

11、用二种厚度相同的材料保温时，往往把__________ 的材料包在内层，以达到好的保温效果。 12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。

13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。

14、对流传热的热阻主要集中在______________,因_________________强化对流传热的重要途径。 15、工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。

二：问答题（30分）

1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？

2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 3、采用多级压缩的优点有哪些？

4、列管式换热器为何要进行热补偿？

5、单层圆筒壁的内、外半径分别为r1和r2，壁表面温度分别为T'和t'，若t'〈T'，试写出圆筒任意半径r处的温度表达式？三：计算题（50分）

31、流量为5000m的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现在中央接一完全相同的

h平行管到中点。问总流量变为多少m3h？（设总压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力

忽略）。

2、泵将200C的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为?98?4mmm的无缝钢管。

3吸入管长为50m，排出管长为160m。且泵到管出口的距离为10m，其中流量35m。（已知：

hp0?1atm，??0.02,Hs?3.0m,N电?2Kw,?电?0.94）.(200C时水，??1000Kg3，

m?3??1.24?10N.sm0p?2.4?10N，23m2)

求：忽略动压头，求泵的安装高度？泵的轴功率和效率？

3、一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为?25?2.5mm，管程为 1，现拟选用此

换热器冷凝、冷却CS2饱和蒸汽，使之从饱和温度460C降至100C。CS2走管外，其流量为

G1?0.07Kgs，其冷凝潜热为356KjKg，比热为1.05KwKg.C0。水走管内，且与CS2成逆

流流动。冷却水的进出口温度分别为50C和300C。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分

W别为K1?2000m.C20和K2?100Wm2.0C。问此换热器是否造适用？

4、用一传热面积为10m2的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取0，热损失可忽略不计。试求：（１）开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少？（２）

8C操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa，问此时蒸发器的传热糸数为多少？

Kj0 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为，汽化潜热为

60.1C2354.9Kg 查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为120.20C 查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为138.80C 试题二的答案

一：填充题

1、???.dwN.s、。2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3 、位置、时间、时2dym间、位置。4、33a。 5、抛物线、0.5、64Re。

6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。

7、通风机、鼓风机、压缩机。 8、颗粒的停留时间大于沉降时间。 9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。

10、控制温度、降低粘度、减少阻力。11、导热糸数小的。12、不挥发性、提高。 13、增加、增加。14、层流内层、减薄层流内层的厚度。15、10.13-101.3. 二：问答题

1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当Re?2000，为层流，当Re?4000为湍流。

2、在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、

流速、粘度和密度。

3、避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。

4、列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程

度也有区别。若两流体的温度差较大（0以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯

50C曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。

2?.L.?.T'?t'2?.L.?.T'?t'5、 Q?= t?T?rrlnln2r1r1三：计算题

????.T'?t'.lnrln2r1??rr1

333 1、设接平行管道后，总流量为Vm。二平行管流量为Vm和Vm。

hhh312 板努利方程：

u32p3u12p1 ????hf1

1 2?2? 3 2 22ppu3u2 图2-1 ?3??2?hf2

2?2?

2 2 总压降相同得：

10m lu2l3u32l1u12 ?3..=?..， ? ?1.. d2d2d21 1 11u?ul。1 ?1??2??3??，l1?l2?l3?3 图2-2 2??2388。2、u V'?V?6330mh55V35u1???1.53m。

s1?.d21.?.0.092.360044 u2?1.53m。

s u3?u2u2lu21.532501.532' Z?Hs??hf?Hs???..?3.0??0.02..?1.55m5

2g2gd2g2.9.810.092.9.81

考虑0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m. N轴?N电?电?2.0.94?1.88Kw.

lu2u2 . H?Z?h?Z??..???进??出?d2g2g'160?50??1.53 . H?16.75m. H?11??0.02?1?0.5?.0.092.9.81??N?HQ?g?16.75.35.1000.9.81/3600?1.6Kw . ??N?85%.

N电3、换热器已有的传热面积：A?n.?.dl?30.3.14.0.025.3?7.07m2。

求所需的传热面积：

冷凝段的热量：Q1 =w.r?0.07.356?24.9Kw

冷却段的热量：Q2?w.C1.?T1?T2??0.07.1.05.36?2.65Kw。总热量为：Q=Q1+Q2=27.55Kw 冷却水的用量：G水?2Q27.55??0263Kg

sC.?t2?t1?4.187.?30?5?Q2.65冷却水离开冷却段的温度：t?t1??5??7.40C

G水C比0.263.4.187?46?7.4???46?30??25.70C

冷凝段的温度差：?t?46?7.4ln46?30?46?7.4???10?5??16.40C

冷却段的温度差：?t?46?7.4ln10?5Q24.9.1000??4.84m2 冷凝段所需传热面积：A1?K.?t200.25.7Q2.65.1000??1.61m2 冷却段所需传热面积：A2?K.?t100.16.4 所需的总的传热面积：A=6.45m2.

?4、水分蒸发量：W?F.??1??x0???0.625F，F?W?375. ?x1?F=1000Kg , W=625Kg

溶液的沸点为 t?60.1?8?68.10C。

Q625.2354.9.1000??785w20 A?t10.3600.?120.2?68.1?m.CQ625.2354.9.1000'??578w20。改变压力后的传热糸数： K?A?t10.3600.?138.8?68.1?m.C 传热糸数K为：K? 可见结垢以后的传热糸数降低。

试题三

一：填充题（18分）

1、空气在标准状态下密度为1.29

Kgm03，在0.25Mpa下（绝压）80C时的密度为________

2、产生流体阻力的原因有_________________._______________ 3、转子流量计在安装时应_________________。

4、连续性方程u1s1?u2s2是__________指导出来的，它适用______流体。 5、直管阻力的表示式为____________________，管中流出

?出=__________流入管中

?入=_____________。

6、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。

7、往复式压缩机的工作循环为_______._____ ._____._______四个阶段。 8、一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________

9、固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走______________程。 10、一根暴露在外的热管子以__________.___________散发热量。 11、??0.023.?d内?Re?0.8.?Pr?n式中两个准数Re=__________，Pr=__________. 若液体被冷却时

n=____________。

12、多效蒸发主要有_______._________._________三种典型流程。二：判断题（18分）

1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等的。（稳定流动）。 2、转子流量计可以读出任何流体的流量。

3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在SI制中属层流范围，在cgs制中属湍流范围。

4、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。

5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 6、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。 7、气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。

8、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。 9、多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。 10、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。

11、多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热糸数小，则该层的导热热阻大，推动力小。 12、若以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。 13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。

14、在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。

15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率，二次蒸汽利用一次称为单效蒸发，利用二次称为双效蒸发，依次类推。 16、对流传热糸数是物质的一种物理性质。

17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。

18、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。三：计算题（64分）

1、图示，“U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为3cm，求?P12？若再

接一“U”管压差计乙，其上部仍为水，下部放置不知名的液体，且测得R乙?63.5cm，求?乙？ 2、一降层室长为5m,宽为3m，高为4m。

内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形固体颗粒，操作条件下含 3Kg尘气体的流量为36000m，气体密度??0.93，粘度为

hmKg尘粒密度??4300??0.03mPa.s。

除去的最小颗粒直径？

m试求理论上能100%3。

乙 PP1 2 甲 3、外径为200mm的蒸汽管道，管外壁温度为1600C。管外包

?4以导热糸数为的保温材料。要求保温

??0.08?1.1?10t层外壁面温度不超过600C，每米管长的热损失不超过

150w。问保温层的厚度应为多少？

m4、欲将浓度为25%，沸点为131.50C，流量为3600Kgh的NaOH水溶液经蒸发浓缩到50%。料液

的进口温度为200C，加热蒸汽的压强为392.4Kpa（绝压），冷凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸

W发器的传热糸数可取1100m.K2，溶液的密度为1500Kgm03。若忽略蒸发器的热损失。求加热

蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积？C?4.93KjKg.CKj已知：p=53.32Kpa, t?830C, r?2000 Kg

p=392.4Kpa, T?142.90C R?2143 试题三答案

一：填充题

1、 2.5KjKg

Kgm3 。2、内縻擦力和流体的流动状态。3、保持垂直。 4、质量守恒定律、?1??2

lu25、?.、1、0.5. 6、气蚀现象。

d2 7、吸气、压缩、排气、膨胀四个阶段所组成。8、热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量 9、管程。10、自然对流、热辐射。

11、Re?d.u??、Pr??.Cp?、n?0.312、并流、逆流和平流。

二：判断题

6、10、17为对，其余都为错。三：计算题 1、?p???示??测?Rg ?p??13.6?1.0.03.9.81.103?3.708Kpa。

?p???Kg?1.0.635.9.81.103?3.708Kpa， ?示?16003。示m?? 2、降沉室的总面积：A?20.5.3?300m2。沉降速度：u?V36000??0.033m。

sA300.3600d2.??s???.g 设沉降区为层流，则有：u?

18?

0.033?d2.?4300?0.9?.9.8118.0.03.10?3du?2.06?10?5.0.033.0.9 验算：Re???0.66?1。

?3?0.03.103、保温材料的导热糸数：??0.0921w。

m.KQ2?.??T?t?2.3.140.0921?160?60????150 ， ??47mm。

R100??llnlnr100?x0??25?Kg。 ?4、水分蒸发量： W?F.?1??3600.1??1800???hx1??50???加热蒸汽消耗量：D? ， d?2.06?10?5m。

F.C.t0?tf?R2143D.R0.736.2143??125.9m2。所需的传热面积为：A?K.?t1100.?142.5?131.5?Kg。所需的传热面积为125.9m2

即所需的加热蒸汽消耗量为0.736s??3600.4.93.?131.5?20??0.736Kgs。

试题四

一：填充题（20分）

1、边界层的形成是流体具有_________结果。

2、用阻力糸数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时，按__ 管内的流速来计算动项。 3、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为_________________ 4、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的___________.

2m 5、经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大流

s速不能超过________。

6、用离心泵在两个敞开容器间输液，若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道的阀门后，管道的总阻力将___________。

6、离心泵的工作点是___________曲线与________________曲线的交点。 8、往复式压缩机的余隙糸数?=___________,?_______-，则?容增大，生产能力_______________。 9、沉降操作是指在某种______中利用分散相和连续相之间的________,使之发生相对运动而实现分离的操作。沉降过程有_____和_____沉降两种方式。

10、工业上常用的过滤介质主要有________、__________、___________。 11、在过滤操作中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是_______而不是______。

12、在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变化是依次降低，则三层材料的导热糸数的大小顺序__________________。

13、沸腾传热可分为三个区域，它们是______、_______、_______ 。应维持在__________区内操作。 14、用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热阻力迅速加大，这可能是由于___________________________________所引起的。

15、温度差损失包括__________________________、___________________，______________________ 二：选择题

1、层流和湍流的本质区别是（）

A、流速不同； B、流通截面积不同；

C、雷诺数不同； D、层流无径向流动，湍流有径向流动；

2、选择下述流体在管路中常用的流速

（1）、过热水蒸汽（），（2）、水及一般流体（）；（3）、压强较高的气体（），（4）、粘度较大的液体（）； _ A、1-3ms，B、0.5-1ms,C、15-20ms,D、30-50ms

3、离心泵铭牌上标明的是泵在（）时的主要性能参数。 A、流量最大； B、压头最大； C、效率最高； D、轴功率最小； 4、下列结论正确的是（）。

A、液体的粘度随温度的升高而减小； B、气体的粘度随温度的升高而增大； C、液体的粘度基本上不随压强变化； D、气体的粘度随压强增大而减小。

5、离心泵吸入管路底阀的作用是（）。

A、阻拦液体中的固体颗粒； B、避免出现气蚀现象；

C、维持最低的允许吸上高度；D、防止启动前充入的液体从泵内漏出； 6、在一个过滤周期中，为了达到最大生产能力应（）

A、过滤时间应大于辅助时间； B、过滤时间应小于辅助时间；

C、过滤时间应等于辅助时间； D、过滤加洗涤所需时间等于1/2周期； 7、下述说法中正确的是（）。

A、过滤速率与过滤面积成正比；B、过滤速率与过滤面积的平方成正比； C、过滤速率与滤布阻力成反比；D、过滤速率与操作压差的平方成正比； 8、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是（）。

A、颗粒的几何尺寸； B、颗粒与流体的密度； C、流体的水平流速； D、颗粒的形状； 9、旋液分离器是利用离心力分离（）。

A、离心机可分离液液混合物； B、离心机可分离液固混合物； C、离心机可分离气固混合物；

D、离心机所分离的不均匀混合物中至少有一相是液相；

10、传热过程中当两侧流体的对流传热糸数都较大时，影响传热过程的将是（）。 A、管壁热阻； B、管内对流传热热阻； C、污垢热阻； D、管外对流传热热阻；

11、下述措施中对提高换热器壳程对流传热糸数有效的是（）。 A、设置折流挡板； B、增大板间距；

C、增加管程数； D、增加管内流体的流速；

12、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体； 13、采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热糸数，但同时地导致（ A、管内易结垢； B、壳程流体流速过低； C、平均温差下降； D、管内流动阻力增大； 14、增大换热器传热面积的办法有（）。

A、选用粗管排列； B、选用翅片管； C、增加管程数； D、增加壳程数； 15、关于传热糸数K下述说法中错误的是（）。

A、传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值； B、总传热糸数K随着所取的传热面不同而异；

C、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手；

）

3、有一干燥糸统如图，新鲜空气为t0?200C，

H0?0.01Kg水Kg干空气与干燥器出口温度为

Kg水 t2?500C，湿度为H2?0.08Kg干空气的废气汇合后进入预热器（废气/新鲜空气= 0.08/0.2）, 干燥器中的干物料为G1?1500入量和预热器加入的热量？

试题六答案：一：填充题

1、各组分的挥发度、部分汽化和部分冷凝。2、

Kg t0 H0

0.8 t2H2

h，温含量为W1?0.47，W2?0.05，求新鲜空气加

预热器干燥器干燥器 ?B、不能。

3、进料的液化分率、q=1、q=0、q=0.25。 4、xW?0.08,xD?0.98。

5、提高、下降、增加。 6、增加、下降。 7、NA?k.?Ci?C?，k的单位是m；NA?KG.P?P?As???，KG的单位 molm2.s.atm。

8、层流或静止。 9、不变、下降、下降、下降。 10、组分在萃取剂中的溶解度的差异；对被萃取组分有较好的选择性、与稀释剂互溶度愈小愈好、易回收便宜无毒性。二：问答题

1、恒縻尔溢流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。

恒縻尔汽化流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的汽体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。 2、液流量、塔板结构和液流长度；可采取双溢流或多溢流降液管、结构简单的筛板塔。 E' 3、 V.?Y1?Y??L.X?X1

??Y??LLX?X1?Y1。 VV4、相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的有效层Y1 X1 流膜层，吸收质是发分子扩散的方式通过此膜层；在相界面处，气、液两相达到相

Y 平衡；在膜层以外的中心区域，由于流体

X 的充分湍动，吸收质的浓度是均匀的，即

两相中心区的浓度梯度为0，全部浓度变

Y2 X2 化集中在两个有效层流膜层内。

6、湿空气的性质参数有：相对湿度、湿度、焓、比容、比热、干球温度、湿球温度、露点温度、绝热饱和温度。三：计算题

1、解：由物料衡算得：V''?F1?F2?L?L''?V

而料液是泡点进料，则：V''?V，F1?F2?L?L''。

F 5 E 简答题 16

0.05?0.0526，Y2?Y1.?1????0.0526.?1?95%??0.00263。

1?0.05Y1?Y20.0526?0.00263?L???1.33。 X2?0，??min??0.0526?V?X1?X21.4?89.1Kmol。 L?1.5.1.33L?1.5.1.33.100022.4hKg。

WL?170.89.1?15147hV?Y1?Y2??0.02825，?Y1?0.01305 ?Y2?0.00263，X1?LV?Y1?Y2? ?Ym?0.00651，Z??2.74m Kya.?Ym 2、解：Y1? 即轻油量为15147Kgh，所需填料层高度为2.74m。

3、解：由等焓过程找到预热后混合气的状态点 H1?0.0652Kg水， t1?80.50C。

Kg干空气0，tm?43C

由质量比找到混合气的状态点 Hm?0.0652Kg水Kg干空气1500.?1?0.47??663.16Kg。

h1?0.05W663.16 新鲜空气量：L?.?1?H0??.?1?0.01??9568Kg。

hH2?H00.08?0.01 干燥水分量：W?G1?G2?1500?

Qp??1.01?1.88Hm????.t1?tm???1.01?1.88.0.0652.80.5?43??42.47Kw。

即新鲜空气量为9568

试题七一：填充题（20分）

1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比，相同要求下，所需理论塔板数将____________。

2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________

3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。

4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。

5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。

6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。，

7、实验室用水吸收空气中的C02，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。

Kgh，预热所提供的热量为 42.74Kw。

8、在吸收操作时，若解吸因素mVL 增加，而气、液进料组成不变，则溶质的回收率将

_________。

9、组分A、B的分配糸数之比值??1，能否________萃取分离。

10、理论干燥过程是指____________________________________________.

0 11、总压为0.1Mpa的空气温度小于时，空气中水蒸汽分压的最大值应为______________

100C 12、单级萃取操作中，料液为F，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S点，当达到_____,溶液变为均一相。二：问答题（30分）

1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 2、何谓塔的漏液现象？如何防止？

3、填料可分为哪几类？对填料有何要求？ 4、写出任意一种求温度的方法？

5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？三：计算题（50分）

1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知??3，进料浓度为xF?0.3，进料量为2000Kmol ，

h泡点进料。要求塔顶浓度为0.9，塔釜浓度为0.1（以上均为縻尔分率）。求塔顶、塔釜的采出量，

若 R=2Rmin，写出精馏段和提馏段的操作线方程？

2、用纯水吸收空气—氨混合气体中的氨，氨的初始浓度为 0.05(縻尔浓度)。要求氨的回收率不低于

95%，塔低得到的氨水浓度不低于

0.05．已知操作条件下的气、液相平衡关糸为Y=0.95X。试计算：（1）、逆流操作，气体流量取0.02Kmol2m.s。且Kya?0.02Kmol3。

m.s 求所需填料层高度？

（2）、采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比为20，气体流量不变，体积吸收总糸数也不变，求所需填料层高度？

Kg水3、在密闭的容器内，盛有温度为0，总压为101.3Kpa，湿度为0.01的湿空气。

20cKg干空气水蒸汽的饱和蒸汽压为2.338Kpa。试求：

（1）、该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少？

（2）、若容器内压入温度为0的干空气，使总压上升为303.9Kpa。

20c 该空气的相对湿度及容纳水分的最大能力为多少？试题七的答案：一：填充题

1、待分离的混合物为水溶液，且水是难挥发组分的情况。理论板数要多。

2、易挥发组分在气、液两相间的浓度关糸；易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关糸。

3、气相中的分压、縻尔分率、同温度下的饱和蒸汽压来表示。 4、不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的。 5、不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的。 6、增大、减少、增大。 7、液膜控制、小于、小于 8、减少。 9、能。

10、干燥过程为等焓过程。 11、该温度下水蒸汽的饱和蒸汽压。 12、接近、溶解度曲线上。二：问答题

1、理论板：离开这一块板上的气、液相组成满足平衡关糸的板；在绘三角形梯级时，正好使用了一

次平衡关系和一次操作线关系，与逐板法相比，正好跨过了一块板，可认为一个三角形梯级代表了一块理论板。

2、塔板上的液体直接从塔板上漏下的现象。增加上升蒸汽量。

3、填料主要可分为实体填料和网体填料；要求要有较大的比表面积，较高的空隙率，一定的化学稳

定性和一定的机械强度，重量轻，造价低。 4、 h?0.622p，利用露点温度查得p,即可算出湿度。 P?p5、第一，在三角形相图上作出溶解度曲线和辅助曲线；第二，根据生产任务找出原料液组成点F、

末级萃余相组成点Rn、溶剂点S、利用杠杆规则找到E1；第三，联结FE1和RnS的延长线交

于?这一操作点；第四，作?R1的延长线交于E2点，找到R2后，作?R2的延长线交于E3点；以此类推，直至最终萃余相的组成小于Rn为此。所作的联结线数目，即为所求的理论级数。三：计算题

1、F?D?W 2000?D?W D?500Kmol

h FxF?DxD?WxW 2000.0.3?D0.9?W0.1 W?1500Kmol

h3x，x?0.3，xq?0.3，yq?0.5。

1?2xxD?yqxRx?D。 Rmin??1.3 ， R?2.6。y?R?1R?1yq?xq Y? y?0.722x?0.25 ， y?1.83x?0.083

即精馏塔的塔顶和塔釜采出量分别为500Kmol和 1500Kmol。两段的操作线方程为

hhy?0.722x?0.25 和 y?1.83x?0.083。

2、Y1?0.0526， Y2?0.0025。X1?0.0526，X2?0 ?Y1?0.00263， ?Y2?0.0025。?Ym?0.00256。

z? LV?Y1?Y2???19.6m。 0.02.?0.0526?0.0025?Kya.S.?Ym0.02.0.00256?20，由质量守恒得：LR.x1??L?LR?.x2，x2?0.00238 LR ?Y1?0.00263，?Y2?0.00023，?Ym?0.000963。

z?V?Y1?Y2???49.3m。 0.02.?0.0526?0.0025?Kya.S.?Ym0.02.0.000963 即填料层高度分别为19.6m和49.3m。 3、H?0.622 ??H.P0.01.101.3p??1.603Kpa。，p?0.622?H0.622?0.01P?p0p?1.603?68.6%。 2.338pp0P?p0?0.622.2.338?0.0147Kg水。

Kg干空气101.3?2.338 容纳水分的最大能力即饱和湿度： Hs?0.622 19

同理，H?0.622p1.604?0.622.?0.0033Kg水。

Kg干空气P?p303.9?1.604Hs?0.622p0P?p0?0.622.2.338?0.00482Kg水。

Kg干空气303.9?2.338p?1.603?68.6%。

2.338p0 ??

试题八

一：填充题（20分）

1、精馏塔内，气液两相的流动，液体靠_________自上而下地流动，气体靠___________自下而上地与液体成逆流流动。

2、全回流时，操作线与_________重合，操作线方程为________,理论塔板数为__________.当回流比减少到_____________________________称为最小回流比，所需的理论塔板数

_________________________.适宜的回流比应通过_________________________________确定。 3、y-x相平衡曲线上各点的温度是_______ 。

4、当增大操作压强时，精馏过程中物糸的相对挥发度__________,塔顶温度_________,塔釜温度_________。

5、精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应______,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应_________,所需塔径应________，操作费和设备费的总设资将是___________________________。

6、享利定律____________________________________________________。其数学表达式__________._____________._______________.____________。

7、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而_______一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。

8、填料层高度的计算将要涉及_________.__________与_________这三种关系式的应用。 9、离开干燥器的湿空气温度t2比绝热饱和温度_____.目的是___________.

10、物料中的水分与空气达到平衡时，物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽分压__________________.

11、非吸水性物料，如黄沙、瓷土等平衡水分接近于_______________. 12、萃取和精馏同样是分离____________的单元操作，但萃取操作更适用

_____________________.________________________________________________________________._____________________________。二：判断题（30分）

1、所谓恒縻尔流假设就是指每一块塔板上上升的蒸汽量是相等的，而下降的液体量也是相等的。 2、精馏操作中，两操作线的位置都随进料状态的变化而变化。 3、精馏操作的依据是物糸中组分间沸点的差异。 4、精馏段操作线方程y?0.65x?0.4，绝不可能。

5、回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。 6、精馏塔的全塔总效率不等于塔内各板的默弗里效率。

7、在吸收计算中，用比縻尔组成来表示是为了计算上的方便。

8、吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。 9、一个气相传质单元高度是指这段填料层内的浓度变化与推动力相等。

10、有一二元混合物，加入一定量的萃取剂后，其??1，认为能用萃取的方法来分离此二元混合物。 11、?是指诸操作线的交点。

12、温球温度与绝热饱和温度与水的初温高低有关。

13、临界含水量是区分结合水分与非结合水分的分界点。

14、含结合水分为主的物质，为了加快干燥时间，可采取增加空气流速的办法。 15、任何温物料只要与一定温度的空气相接触都能被干燥为绝干物料。三：计算题（50分）

xF 1、图示的精馏塔是由一只蒸馏釜

和一块实际板所组成。料液由塔顶加

入，泡点进料，xF?0.2 ，今测得塔

xD 顶易挥发组分的回收率为80%，糸统

xW 的相对挥发度为??3.0。且xD?0.3

求：残液组成xW 和该块塔板的液相默夫里效率？

（蒸馏釜可视为一块理论板）。

2、某生产车间使用一填料塔，用

清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下，气相总传质单元

高度为1.5m，进塔混合气中组分A的縻图8-1

尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为Y?2.5X。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？

0 3、在常压连续理想干燥器中，用通风机将空气送至预热器，经饱和蒸汽加热后进入干燥器

120Ct0?150C，以干燥某种温物料，已知空气的状态为：水蒸汽分压p0?1.175Kpa，t1?900C，t2?500C。

物料的状态为：X1?0.15Kg水Kg绝干料，

X2?0.01Kg水Kg绝干料。干燥器的生产能力为G2?250Kgh。预热器的总传热糸数为

K?500w20。试求通风机的送风量和预热器的传热面积？

m.C 试题八的答案一：填充题

1、重力、压力差。

2、对角线、y=x、最小、两操作线的交到相平衡线时、无限多、经济核算。

3、不等的。 4、减少、增加、增加。 5、增大、增大、增大、急速下降至一最低点后又上升。 6、总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关系。

??，p?C，y?mx，Y?mX。

p?E.xH7、气膜、液膜、液膜。 8、物料衡算、传质速率、相平衡。

9、高20-50K、防止干燥产品反潮。10、相等。 11、零。 12、液体均相混合物、溶液沸点高、沸点相近、恒沸物、热敏性物料。二：判断题

4、6、7、为对，其余都为错。三：计算题

D.xDxD0.21.6。 ?0.8 ， ?0.8.F?0.8.?3F.xFFxD0.3W.xWW1.4F?.xF.0.2?0.0857。则，。，xW??0.23FWF.xF 1、

xF?xW?yD0.2?0.1250.3??65.6% xW???0.125。Eml?xF?xW0.2?0.08571?2.yD1?2.0.3?

即塔釜浓度为xW?0.0857，液相组成表示的默夫里效率为65.6%。

0.04?0.0417，Y2?0.00533，X1?0.01297。

1?0.04LY1?Y20.041?70.00533 。 ???2.804VX1?X20.01297LY1?Y20.0417?0.00533?L?V?2.804?1.286 ??min???2.18。n?Y10.0417Lmin2.18?V?2.5Vm3、 X2?0，Y1???????mV?Y1?mX2mV?1ln??1?????5.11。 mVLY?mXL??21?2?L? Z?NV.HG?5.11.1.5?7.67m

NV? 液汽比为最小液汽比为1.286倍。所需的填料层高度为7.67m。

G2?248Kg，W?Gc.?X1?X2??34.7Kg

hh1?X2p0 H0?0.622。 ?0.0073Kg水Kg干空气P?p0H2?0.023Kg水

Kg干空气。 I??1.01?1.88H0?.t0?2490H0?33.5KjKg干空气 I1?I2??1.01?1.88H1?.t1?2490。 H1?110KjKg干空气WL??2210Kg干空气。

hH2?H04、 Gc?

3t V?L?0722?1244H0?0?273?1822m273h。

Q?L?I1?I0??47Kw 。?t?59.90c。A?3m 即通风机的送风量为1822Q?16m2。 K.?th和所需的传热面积为16m2。

试题九

一：填充题（20分）

1、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线斜率等于_______，提馏段操作线的斜率等于________ ,回流比等于____________, 馏出液等于___________,回流液量等于_____________。

2、理想溶液的特点是同分子间作用力_____异分子间作用力，形成的混合溶液中没有

__________________.___________________。

3、精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只减少塔釜的热负

荷，则塔顶组成______,塔底组成________

4、精馏塔的塔底温度总是_______塔顶温度，其原因________________、-________________________________________________________。

5、已测得精馏塔自塔顶下数第四和第五层塔板的两相组成为0.62、0.75、0.70、0. 82,其中x4?0.70，试判断：y4?______、 y5?______ 、x5?____。

6 、塔板负荷性能图中有______线，分别是___________、____________、_________________、_____________________、_____________________。

7、在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是_____________、___________、_____________、______________。

8、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，解析法的适用条件是__________________，对数平均推动力法的适用条件是__________________，

梯级图解法的适用条件是____________, 图解积分法的适用条件是_______。

9、生产上常见的脱吸方法有___________、____________、__________。 10、萃取过程是_________________________________________________。

11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为_____________，曲线以外为_________，萃取操作只能在_______________内进行。

12、恒定干燥条件是指_______________以及_______________都不变。二：选择题（30分）

1、精馏的操作线为直线主要是因为（）

A、理论板假设； B、理想物糸； C、塔顶泡点回流； D、恒縻尔流假设；

2、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA?0.5时泡点为t1，与之相平衡的气相组成

yA?0.75时，相应的露点温度为t2 ，则（）。

A、 t1= t2 ； B、t1〈t2 ； C、 t1〉 t2 ； D、不能判断；

3、精馏操作中，若其它条件都不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流，则塔顶产品组成xD变化为（）。

A、变小； B、变大； C、不变； D、不确定； 4、二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（）。 A、提馏段操作线与q线； B、平衡线； C、平衡线与精馏段操作线； D、平衡线与q线；

5、某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F、D、R、xF、q及加料位置不变，则塔顶产品组成xD变化为（）。

A、变小； B、变大； C、不变； D、不确定； 6、不能引发降液管液泛这种不正常操作现象的原因是（）。 A、塔板间距过小； B、严重漏液；

C、过量雾沫夹带； D、气、液负荷过大；

7、对常压操作的低浓度吸收糸统，当糸统总压在较小范围内增时，亨利糸数E将（），相平衡常数将（），溶液解糸数H将（）。

A、增加； B、降低；

C、不变； D、不确定；

8、操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将（）；又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气体浓度，则吸收率将（）。 A、增大； B、降低；

C、不变； D、不确定；

9、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度将（）；气相总传质单元数将（）。

A、增加； B、减少；

C、不变； D、不确定；

10、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（）。

A、溶解度曲线上方区； B、溶解度曲线下方区； C、溶解度曲线上； D、纵坐标线上；

11、用纯溶剂S对A、B混合物进行单级理论萃取，当S用量增加时，保持进料量F和组成xF不变，所获得的萃取液组成应（）。

A、增加； B、减少；

C、不变； D、不一定；

12、含水湿物料与一定状态下的空气（非饱和状态下的）相接触，能被除去的水分为（）。

A、结合水分和非结合水分； B、平衡水分和自由水分； C、非结合水分和部分结合水分； D、部分平衡水分和自由水分；三：计算题（50分）

1、某二元混合物在连续精馏塔中分离，饱和液体进料，组成为xF?0.5，塔顶馏出液组成为0.9，

釜液组成为0.05，（以上均为易挥发组分的縻尔分率），相对挥发度为3，回流比为最小回流比的2倍。塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热。试求：进入第一块理论板的气相浓度？离开最后一块理论板的液相浓度？

2、有一填料吸收塔，填料层高5m，塔径1m，处理丙酮和空气的混合气体，其中空气的流量为

V?92Kmol，入塔气体浓度Y1?0.05（比縻尔浓度，下同），操作条件为：P?101.3Kpa，

ht?250C，用清水逆流吸收，出塔浓度为Y2?0.0026，X1?0.0194，平衡关糸为Y?2X。试求：体积吸收总糸数Kya？每小时可回收丙酮量？

3、以三氯乙烷为萃取剂，在250C时从含丙酮33%（质量%）的水溶液中萃取丙酮。丙酮水溶液的

处理量为1000Kgh，若用320Kgh三氯乙烷进行连续逆流萃取，允许最终萃余液中含丙酮

8%。试用三角形相图求所需理论级数？（溶解度曲线和辅助曲线见下图）。

试题九答案一：填充题

1、 1；1；无限大；0；进料量。 2、等于；体积效应和热效应。 3、降低；增加。

4、高于；塔顶轻组分的浓度高，相应的泡点低；塔底压力高于塔顶，塔底的泡点较高。 5、 y4?0.82；y5?0.75；x5?0.62。 6、 5条；液泛线；漏液线；夹带线；液相负荷上限线；液相负荷下限线。 7、溶解度；选择性；挥发度；粘性。

8、操作范围内平衡线为直线；操作范围内平衡线为直线；操作范围内平衡线弯曲程度不大；各种

情况。

9、通入惰性气体；通入水蒸汽；降压。

10、在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程。 11、两相区；均相区；两相区。

12、温度、湿度、速度与物料接触状况。

二：选择题

1、D． 2、A。 3、A。 4、A。 5、A。 6、B。7、C；B；C。 8、A；C。 9、A；B。10、B。 11、D。 12、C。三：计算题

1、以F?1Kmol为准，F?D?W，FxF?DxD?WxW。

h得：D?0.529Kmol，W?0.471Kmol。

hh3.x?.x相平衡关糸为：y? ，y?。

1?2.x1????1?.xq线为：x?0.5 ，则，xq?0.5，yq?0.75。

最小回流比为：Rmin?0.6。R?1.2。精馏段操作线方程为：y?0.545x?0.41。

3.x1，x1?0.75，y2?0.545x1?0.41，y2?0.819。

1?2.x1同理提馏段操作线方程为：y?1.405x?0.0202。

3.xw而塔釜相当于一块理论板。yw?，xw?0.05，yw?0.1346。

1?2.xwyw?1.405xn?0.0202，xn?0.1115。

即：进入第一层理论板的气相浓度为0.819；离开最后一层理论板的液相浓度为0.1115。 xD?y1?0.9， y1?

2、Z?V.?Y1?Y2?，V?92Kmol。Y1?0.05,Y2?0.0026

hKya.S.?Ym X1?0.0194,X2?0。?Y1?0.0112，?Y2?0.0026，?Ym?0.006

Z?V.?Y1?Y2?92.?0.05?0.0026?= 5?。Kya?185Kmol3。

2Kya.S.?Ymm.hKya.1.?.1.0.0064 回收的丙酮量为：V.?Y1?Y2??4.361Kmol。

h即体积吸收总糸数为185Kmol3；回收的丙酮量为4.361Kmol。

hm.h

试题十一：简答题（50分）

1、在精馏操作过程中为什么要有回流及再沸器？ 2、何谓干燥速率？干燥过程分为哪几个阶段？各受什么控制？ 3、什么位置为适宜的进料位置？为什么？

4、湿物料中的水分按能否用干燥操作分为？按除去的难易程度可分为？ 5、用连续精馏塔在常压下分离二元理想混合物。据图回答以下问题？

精馏段操作线方程_________________ 提馏段操作线方程________________ 进料状况为

________,g为 _________。进料组成为xF______,塔顶xD______, 塔釜xW__________.回流比R为_______，若塔顶产物D=30kmol，则回流量为 L= _____。全回流时R=______,Nmin=______. 最小回

h流比R________. 总理论塔板数为___________,精馏段理论塔板数为____________ 。若总板效率为ET?50%，则所需实际塔板数为___________。

提馏段第二块板上的气、液相组成为________________。

在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得

p12p22 gz1?1ub1?1?gz2?ub2???hf （1） 2?2?式中 z1=7 m，ub1～0，p1=0（表压）

z2=1.5 m，p2=0（表压），ub2 =5.5 u2 代入式（1）得

22 9.81?7?9.81?1.5?1ub2?5.5ub22 ub?3.0ms

（2）水的流量（以m3/h计）

3.142Vs?ub2A?3.0???0.018?2?0.004??0.02355m3s?84.78m3h

习题11附图习题12附图

12．20 ℃的水以2.5 m/s的平均流速流经φ38 mm×2.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一φ53 mm×3 mm的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

解：在A、B两截面之间列机械能衡算方程

p12p22 gz1?1ub1?1?gz2?ub2???hf 2?2?式中 z1=z2=0，ub1?3.0ms

?d12??A1??0.038?0.0025?2????ub2?ub1??u?2.5??ms?1.232ms b1?2??A??0.053?0.003?2??2??d2? ∑hf=1.5 J/kg

22ub2?ub1p1?p2?1.2322?2.52??ub2??hf???1.5??Jkg??0.866Jkg ?22??p?p2故 1?0.8669.81m?0.0883m?88.3mm

?g2?13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133?105 Pa。

流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔内压力为1.21?105 Pa，进料口高于储罐内的液面8 m，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm，进料量为20 m3/h。习题13附图料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。

解：在截面A-A?和截面B-B?之间列柏努利方程式，得

2p1u12p2u2??gZ1?We???gZ2??hf ?2?2 36

p1?1.0133?105Pa；p2?1.21?105Pa；Z2?Z1?8.0m；u1?0；u2??hf?70Jkg

203600VV??ms?1.966msAπ23.142d??0.068?2?0.004?4422 We?p2?p1?u2?u1?g?Z2?Z1???hf

?2??1.21?1.0133??1051.9662?

We????9.8?8.0?70?Jkg8002????2.46?1.93?78.4?70?Jkg?175JkgNe?wsWe?203600?800?173W?768.9W14．本题附图所示的贮槽内径D=2 m，槽底与内径d0为32 mm的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液面高度h1为习题14附图 2 m（以管子中心线为基准）。液体在管内流动时的全部能量损失可按∑hf=20 u2计算，式中的u为液体在管内的平均流速（m/s）。试求当槽内液面下降1 m时所需的时间。解：由质量衡算方程，得

W1?W2?dM （1）

d? W1?0，W2?πd02ub? （2）

4dMπ2dh （3） ?D?d?4d?将式（2），（3）代入式（1）得 πd02ub???D2?dh?0

44d?即 ub?(D)2dh?0 （4）

d0d?在贮槽液面与管出口截面之间列机械能衡算方程

22 gz1?ub1?p1?gz2?ub2?p2??hf

2?2?即 gh?ub??hf?ub?20ub2?20.5ub2

222252 或写成 h?20.ub9.81 ub?0.692h （5）

式（4）与式（5）联立，得 0.692h?(2)2dh?0

0.032d?即 ?5645dhh?d?

i.c. θ=0，h=h1=2 m；θ=θ，h=1m 积分得 ???564?521?212s?467s6?1.3 h动量传递现象与管内流动阻力

15．某不可压缩流体在矩形截面的管道中作一维定态层流流动。设管道宽度为b，高度2y0，且b>>y0，流道长度为L，两端压力降为?p，试根据力的衡算导出（1）剪应力τ随高度y（自中心至任意一点的距离）变化的关系式；（2）通道截面上的速度分布方程；（3）平均流速与最大流速的关系。

?? 37

解：（1）由于b>>y0 ,可近似认为两板无限宽，故有 ??1??p(??p?2yb)?y （1） 2bLL （2）将牛顿黏性定律代入（1）得

????du

dy ?du??py

dyL上式积分得

u??py2?C （2）

2?L边界条件为 y=0，u=0，代入式（2）中，得 C=-C??p2y0 2?L因此 u??p(y2?y02) （3）

2?L（3）当y=y0，u=umax

?p2故有 umax??y0

2?L再将式（3）写成

u?u?1?(y)2? （4）

?max?y0??根据ub的定义，得

u?1udA?1u?1?(y)2?dA?2u

?bmax?maxA??AA??Ay3?0? 16．不可压缩流体在水平圆管中作一维定态轴向层流流动，试证明（1）与主体流速u相应的速度点出

现在离管壁0.293ri处，其中ri为管内半径；（2）剪应力沿径向为直线分布，且在管中心为零。 ??r2?r2? （1） 1?()?2u1?()?max?b??rr?i??i?当u=ub 时，由式（1）得 (r)2?1?1

ri2解得 r?0.707ri

解：（1）u?u 由管壁面算起的距离为y?ri?r?ri?0.707ri?0.293ri （2）

du由???? 对式（1）求导得

drdu2umax dr?r2r

i2?umax4?ub故 ??r2r?r2r （3）

ii在管中心处，r=0，故τ=0。

17．流体在圆管内作定态湍流时的速度分布可用如下的经验式表达

uzr????1?? umax?R?试计算管内平均流速与最大流速之比u /umax。

171R1R?r?解：u?uz2πrdr?2??1??umax2πrdr

πR2?0πR0?R?

17令

r?y，则r?R(1?y)R 18．某液体

11R1117u?uz2πrdr?yumax2πR2(1?y)dy?2umax?(y17?y87)dy?0.817umax2?02?00πRπR以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？

解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时 ?pf=??hf

1?L?ub2或 hf=?pf/?=?d2h?du ?f2=（2)(1)(b2)2

?hf1?1d2ub1?d式中 d1=2 ，ub2=（1）2 =4

d2ub1d2因此

?h?hf2f1=(?2?)(2)(4)2=322

?1?1又由于 ??0.316 0.25Red1ub10.25Re10.25?2))=（2×1)0.25=（0.5）0.25=0.841 =（=（

?1Re24d2ub2故

?h?hf2f1=32×0.84=26.9

19．用泵将2×104 kg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持25.9×103 Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为?76 mm×4 mm的钢管，总长为35 m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为6.3?10-4 Pa?s。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm。）

，，

解：在反应器液面1-1与管路出口内侧截面2-2间列机械能

，

衡算方程，以截面1-1为基准水平面，得

22uuppb1b212 gz1???We?gz2? 19 附图 ???hf 习题2?2?

（1）

式中 z1=0，z2=17 m，ub1≈0 ub2?w?4 p1=-25.9×103 Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得

2 We?g(z2?z1)?ub2?p2?p1??hf

2?d2?2?104?ms?1.43ms 3600?0.785?0.0682?10731.43225.9?103 =9.81×17+++

21073

?h=192.0+?h

ff39