化学工程基础试卷答案
一、判断题
1、量纲分析法的优点是：虽未减少实验的工作量，但可以建立数学模型，对实验结果进行量化计算。( )
答案：错
2、当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。( ) 答案：错
3、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。( )
答案：错
4、液体在管内做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径更为显著。( )
答案：对
5、沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为两者都伴有流体的流动。( )
答案：对
6、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量(即液气比)，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。( )
答案：对
7、选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。( ) 答案：错
8、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。
( )
答案：错
9、设计时，若R 上升，并不意味D 下降，操作中也可能有类似情况。( )
答案：对
10、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与操作条件(压强、温度)、相平衡关系、塔板结构等无关。( )
答案：错
二、填空题
1、处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 、 、 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 流量计测量。
答案：静止的 连通着的 同一种连续的液体 皮托
2、如下图所示，密封容器中盛有3
800/kg m ρ=的油品，U 形管中指示液为水(1000kg ρ= 3/m ),1a 、2a 、3a 恰好在同一水平面上，1b 、2b 、3b 及4b 也在同一高度上，1100,
h mm =
2200h mm =,则各点的1a p =________,2a p =________,2=b p ________,3=b p ________,
3h =________。（表压值，均以2mmH O 为单位）
答案：0；100；340；300；200
3、离心泵特性曲线通常包括________曲线、________曲线和________曲线，这些曲线表示在一定的________下，输送某种特定液体时泵的性能，泵制造厂所提供的特性曲线是用________作为工作介质测定的。
答案：扬程：效率；轴功率；转速；20C 清水
4、吸收过程物料衡算时的基本假定是:(1) ________，(2) ________。当进塔混合气中的溶质含量较低(例如小于5%~10%)时，通常称为低浓度气体吸收；其特点为：(1) ________，
(2) ________。
答案：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发；G 、L 为常数；吸收过程是等温的
5、某精馏塔的设计任务为：原料F ，F x ，要求塔顶为D x ，塔底为W x 。设计时若选定的R 不变，加料热状态由原来的饱和蒸气加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数T N ________，提馏段上升蒸气量V '________，提馏段下降液体量L '________，精馏段上升蒸气量V________，精馏段下降液体量L________。(增加，不变，减少)
答案：减少；增加；增加；不变；不变
6、在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括________、________和________三个阶段。实际操作应控制在________，在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而________。
答案：自然对流；核状沸腾；膜状沸腾；核状沸腾；增加
7、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k
y =2kmol/m 2·h，气相传质总K y =1.5kmol/m 2
·h，则该处气液界面上气相浓度y i 应为
。平衡关系y=0.5x 。
答案：0.01
8、比较温度、压力对亨利系数、溶解度常数及相平衡常数的影响：
当温度升高时，亨利系数E________，相平衡常数m________，系数H________。
对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E________，相平衡常数m________，系数H________。
答案：增大；增大；增大；不变；减少；不变
9、完成一分离任务需要的填料层高度为8m ，所用填料的等板高度HETP 为0.5m ，若改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数(包括塔釜)为________。
答案：16
10、当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转点称为________，上转点称为________。
答案：载点；泛点
11、塔板上液体流量愈大，则板上的液面落差愈________，堰上的液层高度愈________，液体在降液管中的停留时间愈________。
答案：大；高；短
12、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_________操作。
答案：并流
13、列管换热器中，用饱和水蒸气加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近_________的温度。
答案：水蒸气 14、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的OG H 将_________。 答案：不变
15、对于气体，温度升高，黏度_________。
答案：增大
16、当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为2105mmHg 。
答案：395mmHg
三、选择题
1、强制对流(无相变)流体的对流传热系数关联式来自____。
A 、理论方法
B 、量纲分析法
C 、数学模型法
D 、量纲分析和实验相结合的方法
答案：D
2、离心泵的调节阀开大时，
A 、吸入管路阻力损失不变
B 、泵出口的压力减小
C 、泵入口的真空度减小
D 、泵工作点的扬程升高
答案： B
3、填料塔的吸收面积等于________。
A 、塔内填料总表面积
B 、塔的截面积
C 、塔内润湿的填料表面积
D 、塔的侧面积
答案：C
4、操作中的精馏塔，保持F ，q ，D x ，W x ，V '不变，减小F x ，则
A 、D 增大，R 减小
B 、D 不变，R 增加
C 、
D 减小，R 增加 D 、D 减小，R 不变
答案： C
5、某二元混合物，=3，全回流条件下x n =0.3，则y n-1= 。
A 、 0.9
B 、 0.3
C 、 0.854
D 、 0.794
答案： B
6、将流率为800kmol/h ，组成为0.4的二元理想溶液精馏分离。要求塔顶产品组成达到0.7，塔底产品组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。要使塔顶采出量达到500kmol/h ，_______。
A 、增加塔板数
B 、加大回流比
C 、改变进料热状态
D 、增加进料量 答案：D
7、定性温度是指
A 、流体进出口温度平均值
B 、膜温
C 、壁温
D 、传热计算准数式中的物理性质取值温度 答案：D
8、在气体处理量一定时，减小吸收剂用量，则吸收推动力_______。
A 、增大
B 、不变
C 、减小
D 、不确定
答案：C
9、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下列两种说法：(1)加热器应置于该空间的上部；(2)冷凝器应置于该空间的下部。正确的结论应该是_______。
A 、这两种说法都对
B 、这两种说法都不对
C 、第一种说法对，第二种说法错
D 、第一种说法错，第二种说法对
答案：B
10、精馏过程的操作线为直线，主要基于_______。
A 、塔顶泡点回流
B 、恒摩尔流假定
C 、理想物系
D 、理论板假定 答案：B
四、计算
1、用离心泵20C ?的水从贮槽送到水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为76 2.5mm mm φ?，在操作条件下，泵入口处真空表的读
数为324.6610Pa ?；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按
2,12f h u =∑与2,210f h u =∑计算，
由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速m/s 。排水管与喷头连接处的压强为98.07?103Pa （表压）。试求泵的有效功率。
解：选取贮槽水面为基准水平面，亦截面11'-，泵入口处为截面22'-，排水管内侧为截面33'-，如图所示。首先在截面11'-和22'-应用柏努利方程
221
12211,122e f p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ 由题意
32121212,10,0, 1.5,0(),24.6610(),0,,2e f W Z Z m p p Pa u u u h u =====-?===∑表压表压
代入方程得 3
2324.66100 1.59.8 2.510
u ?=?-+ 解得u=2.0m/s 。
然后在截面22'-和截面33'-应用柏努利方程
222
23323,222e f p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ 其中
332232323,21.5,14,24.6610(),98.0710(), 2.0/,10f Z m Z m p Pa p Pa u u u m s h u ===-?=?====∑表压表压 代入得
3
23(98.0724.66)10(14 1.5)9.8102285.23/10
e W J kg +?=-?++?= 流体得质量流量
223(0.07620.0025) 2.0107.91/44s w d u kg s π
π
ρ==-???=
有效功率 7.91285.23 2.26e s e N w W kW ==?=
2、在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s 的液体（比热容为1. 9kJ/ (kg ·℃）、密度为850kg/m 3
），由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为φ25mm ? 2. 5rnm,水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0. 85kW ／（m 2·℃）和1. 70kW ／(m 2·℃），污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。
解：先求总传热系数，因为忽略污垢热阻，则 11o o o i i m o
d bd K d d αλα=++ 其中2225,20,850/(),170/(),22.5o i i o m d mm d mm W m C W m C d mm αα===?=?=，
45/()W m C λ=?
将上数据代人公式 3125 2.510251*********.51700
o K -??=++?? 得o K =471．6W ／（m 2
·℃）。 再以临界条件算得m t ?
水20℃→50℃
液体30℃←80℃
所以12805030,302010t C t C ?=-=??=-=? 1212301018.230ln ln 10
m t t t C t t ?-?-?===???
又因为K o S o ?t m =Wccpc (t 2 –t 1）
代入数据得
3471.618.2 1.2510 1.9(5020)o S ??=???-
解得S o =8.3m 2
。
3、有一吸收塔，塔内装有25mm ?25mm ?3mm 的拉西环，其比表面积a=20423/m m (假设全部润湿)，在20℃、1atm 下操作。空气-丙酮混合气中含有6%(体积分数)的丙酮，混合气量为14003/m h (标准状态)。塔顶喷淋的清水量为3000kg/h ，丙酮回收率η=98%。平衡关系为y=1.68x(x 、y 为摩尔分数)。已知塔径D=0.675m ，总传质系数2
0.4/()y K kmol m h =?。试求：(1)传质单元数OG N ；(2)填料层高度H
解：先将流量化为摩尔流量 140062.5(/)22.4G kmol h '=
= 3000166.67(/)18L kmol h '== (1)10.06,98%y η==
21(1)(10.98)0.060.0012y y η∴=-=-?=
20x =
11262.5()(0.060.0012)0.022166.67
G x y y L '=-=-=' 112211*********.680.0220.037
()()(0.060.037)(0.00120)0.00740.060.037ln ln 0.001200.060.00127.9650.0074
e e e e m e e
OG m y mx y mx y y y y y y y y y y y N y ==?===------?===------===? (2)本题前面已求出的G '，是流量而不是流率，因此需求塔的横截面积A 。 2223.140.6750.36()44
A D m π
==?=