《化工单元操作技术》知识点、习题解答(9页).doc

-化工单元操作技术知识点、习题解答-第 9 页化工单元操作技术知识点、习题解答一、填空题1. 粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。解答：该题目主要考核流体粘度的物理意义。液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。2在完全湍流区，摩擦系数与 Re无关，与/d有关。在完全湍流区则与雷诺系数的关系线趋近于水平线。解答：该题目主要考核对莫狄图的理解。其中在此图中完全湍流区的特点为：摩擦系数与 Re无关，与/d有关，且与雷诺系数的关系线趋近于水平线。3在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有并流、逆流、错流、和折流四种。解答：该题目主要考核间壁式换热器中两流体流动的四种方式：并流、逆流、错流、和折流。4某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是传热壁面上形成污垢，产生附加热阻，使K值下降。解答：该题目主要考核影响热量传递的因素，主要为污垢热阻的增大使得K值下降。5离心泵启动前应关闭出口阀；旋涡泵启动前应打开出口阀。解答：该题目主要考核离心泵及旋涡泵的正确开启方法。6离心泵通常采用出口阀门调节流量；往复泵采用旁路调节流量。解答：该题目主要考核离心泵和往复泵常用的流量调节方法。7降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是气体在室内的停留时间应颗粒的沉降时间。解答：该题目主要考核降尘室中颗粒可被分离的必要条件。8过滤操作有恒压过滤和恒速过滤两种典型方式。解答：该题目主要考核过滤操作的两种方式：恒压过滤和恒速过滤。9精馏塔的作用是提供气液接触进行传热和传质的场所。解答：该题目主要考核精馏塔的作用：提供气液接触进行传热和传质的场所。10空气进入干燥器之前一般都要进行了预热，其目的是提高空气干球温度，而降低空气的相对湿度。解答：该题目主要考核空气进入干燥器之前一般都要进行了预热目的：提高空气干球温度，而降低空气的相对湿度。二、选择题1单位体积的流体所具有的质量称为（ B ）。A比容 B密度C压强 D相对密度解答：该题主要考核密度的基本概念，即为单位体积的流体所具有的质量。2密度为1000kg/m3的流体，在108×4的管内流动，流速为2m/s，流体的粘度为1cp，其Re为（ D ）。A105 B2×107C2×106 D2×105解答：该题主要考核流体流动中雷诺准数的计算方法，即。3某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750 mmHg，则两处的绝对压强差为（ D ）。A500 B1250C1150 D1900解答：该题目主要考核真空度及表压的计算方法。表压=绝对压力-大气压，真空度=大气压-绝对压力，根据上两式所示可知，表压+真空度=两处的绝对压强差=1900 mmHg。4离心泵的工作点是指（ D ）。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由管路特性曲线所决定的点 D泵的特性曲线与管路特性曲线的交点解答：该题目主要考核对于离心泵工作点的理解。在一定的管路系统中（指进出口压力、输液高度、管路及管件的尺寸及件数、阀门的开启度等一定），当泵的转速一定时，它只有一个稳定的工作点。该点由泵的Q-H曲线与该管路的Q-He曲线的交点决定。5离心泵的扬程随着流量的增加而（ B ）。A增加 B减小C不变 D无规律性解答：该题目主要考核离心泵特性曲线。离心泵的特性曲线是将由实验测定的Q、H、N、等数据标绘而成的一组曲线。其中扬程H-流量Q曲线为扬程随流量的增大而减小。6下列用来分离气固非均相物系的是（ C ）。 A板框压滤机 B转筒真空过滤机C袋滤器 D三足式离心机解答：该题目主要考核单元操作分离设备所处理的分离物系。板框式压滤机分离液-固物系，转筒真空过滤机为液-固物系，袋滤器分离气-固物系，三足式离心机分离固-液物系。7下列哪一种不属于列管式换热器（ C ）。 AU型管式 B浮头式C螺旋板式 D固定管板式解答：该题目主要考核换热器的类型，其中列管式换热器包括固定管板式、浮头式和U型管式，然而螺旋板式换热器为板面式换热器的一种。8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 ）。A1 <2 B1>2C1=2 D无法确定解答：该题目主要考核傅里叶定律的应用。其中单层平壁定态热传导的计算公式：，其中每层的热通量相等q1=q2，且壁厚b1=b2，t1>t2，则1 <2。9下述分离过程中不属于传质分离过程的是（ D ）。A萃取分离 B吸收分离C精馏分离 D离心分离解答：该题目主要考核哪些单元操作过程涉及到质量传递。其中萃取、吸收和精馏分离中都涉及到质量传递，然而离心分离是借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。10某精馏塔的馏出液量是50kmol/h，回流比是2，则精馏段的回流量是（ A ）。A100 kmol/h B50 kmol/hC25 kmol/h D125 kmol/h解答：该题目主要考核精馏过程中回流比的概念。回流比，根据题目可知R=2，D=50 kmol/h，则L=100 kmol/h。11某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为（ D ）块。A34 B31C33 D32解答：该题目主要考核精馏塔的全塔效率的计算。，根据题目中已知条件，NT=16（排除塔釜），E=0.5，则NP=32。12选择吸收剂时不需要考虑的是（ D ）。A对溶质的溶解度 B对溶质的选择性C操作条件下的挥发度 D操作温度下的密度解答：该题目主要考核选择合适吸收剂的相关要求，其中吸收剂的密度对于吸收过程影响不大。13在进行吸收操作时，吸收操作线总是位于平衡线的（ A ）A上方 B下方C重合 D不一定解答：该题目主要考核吸收过程的操作线方程。根据吸收过程的操作线曲线可知，吸收操作线是位于平衡线的上方。14下列叙述正确的是（ D ）。 A空气的相对湿度越大，吸湿能力越强 B湿空气的比体积为1kg湿空气的体积C湿球温度与绝热饱和温度必相等 D对流干燥中，空气是最常用的干燥介质解答：该题目主要考核干燥过程相关基础知识。空气的吸湿能力在一定温度时1千克空气的湿含量与在此温度时的饱和状态空气的湿含量之差，为该空气的吸湿能力。而相对湿度，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。在湿空气中，1kg绝干空气的体积和相应Hkg水汽的体积之和称为湿空气的比体积或湿容积。湿球温度是标定空气相对湿度的一种手段，其涵义是，某一状态下的空气，同湿球温度表的湿润温包接触，发生绝热热湿交换，使其达到饱和状态时的温度。该温度是用温包上裹着湿纱布的温度表，在流速大于2.5m/s且不受直接辐射的空气中，所测得的纱布表面温度，以此作为空气接近饱和程度的一种度量。周围空气的饱和差愈大，湿球温度表上发生的蒸发愈强，而其湿度也就愈低。15影响干燥速率的主要因素除了湿物料、干燥设备外，还有一个重要因素是（ C ）。A绝干物料 B平衡水分C干燥介质 D湿球温度解答：该题目主要考核影响干燥速率的主要因素有哪些。主要有湿物料、干燥设备和干燥介质。三、判断题1. 设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强愈小。（ ）解答：该题目主要考核真空度的概念。真空度=大气压-绝对压力。2过滤速率与滤液粘度和滤渣厚度成反比。（ ）解答：该题目主要考核影响过滤速率的影响因素。其中过滤介质性质中的粘度越大则过滤速率越小，然而滤饼性质中的滤饼厚度越厚则过滤阻力越大，即过滤速率越小。3离心泵送液体的粘度越大，则流量越大。（ ）解答：该题目主要考核离心泵性能参数的影响因素。若流体粘度大于常温下的清水的粘度，则泵的流量、压头、效率都会下降，但轴功率上升。4降尘室的长与降尘室的生产能力无关。（ ）解答：该题目主要考核影响降尘室生产能力的因素。理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积b.l及颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度H无关。5工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是增加传热面积，提高传热效果。（ ）解答：该题目主要考核影响传热效果因素。当采用翅片管代替圆管时，管内流体流动的形态发生改变，有利于湍流，增大K值。6在化工生产中应用最广泛的蒸馏方式为简单蒸馏。（ ）解答：该题目主要考核不同蒸馏方式的特点。简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中，在一定压强下加热至沸，使液体不断汽化。适合于混合物的粗分离，特别适合于沸点相差较大而分离要求不高的场合。而精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。四、计算题1如附图所示，用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部，水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输水管为76×3mm钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15×104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。水的密度取1000kg/m3。求：（1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kw）1解：（1）求u：u2=Ws/A2=Vs(d24)=(34.5/3600)/4(0.070)2=2.49m/s （2）求Ne。取水池液面为1-1截面，且定为基准水平面，取排水管出口与喷头连接处为2-2截面，如图所示。 在两截面间列出柏努利方程：z1g+u12/2+P1/+We= z2g+u22/2+P2/+hf1-2 各量确定如下：z1=0，z2=26m，u10，u2=u=2.49m/s，P1表=0，P2表=6.15×104Pa，hf1-2=160J/kg 将已知量代入伯努利方程，可求出WeWe= z2g+u22/2+P2/+hf1-2=26×9.81+(2.49)2/2+6.15×104/1000+160=479.66 J/kg 求Ne。Ws=Vs=(34.5/3600)×1000=9.853kg/s 而Ne=WeWs=479.6×9.583=4596.74.597kw 2在板式精馏塔内分离某二元理想溶液。原料液流量为100kmol/h，饱和蒸气进料，进料组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率）。塔顶馏出液量和塔釜液量相同。塔顶为全凝器。塔釜用间接蒸汽加热。精馏段操作线方程为：y=0.8x+0.18试求：（1）塔顶和塔底产品的组成；（2）提馏段操作线方程式；解：（1）物料衡算： 即： 先求: 根据精馏段方程： 即：（2）用饱和蒸汽进料：提馏段操作方程：2采用常压的干燥装置干燥某种湿物料，已知操作条件如下：空气的状况：进预热器前t0=20，H0=0.01kg水/kg绝干气； 进干燥器前t1=120； 出干燥器时t2=70，H2=0.05 kg水/kg绝干气；物料的状况：进干燥器前1=30，w1=20%（湿基）； 出干燥器时2=50，w2=5%（湿基）； 绝干物料比热：Cs=1.5kJ/kg·。干燥器的生产能力为53.5kg/h（按干燥产品计）。求：绝干空气流量L（kg绝干气/h）3解： 则： 4在内管为180×10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100冷却到60，其平均比热Cp=2.38kJ/(kg)，环隙走冷却水,其进出口温度分别为40和50，平均比热Cp=4.174kJ/(kg)。基于传热外表面积的总传热系数K=2000W/(m2·)，且保持不变。设热损失可以忽略。试求：（1）冷却水用量；（2）计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及管长。解：（1）冷却水用量：W1Cp1(T1-T2)= W2Cp2(t2-t1) 代入数据得：3500×2.38×(100-60)=W2×4.174×(50-40) W2=7982kg/h（8分）（2） tm逆=(50-20)/Ln(50/20)=32.74 tm并=(60-10)/Ln(60/10)=27.91 Q=KAtmQ=W1Cp1(T1-T2)=35002.38(100-60)=3.33210kJ/h A逆=3.332×108/(2000×32.74×3600)=1.41m2 3.14×0.18×L=1.41 L逆=2.5 m A并=3.332×108/(2000×27.91×3600)=1.66m2 3.14×0.18×L=1.66 L并=2.94m