《化工原理是什么》习题集 流体與流体中的传递现象 1-1从力学角度来看固体和流体、液体和气体的主要区别是什么？ 1-2设稀薄气体的分子自由程是几米的数量级问下列两種情况连续介质假设是否成立？ （1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时； （2）假想地球在这样的稀薄气体中运动 1-3指出下列作用在鋶体上的力中，哪些是体积力哪些是面力？ 1-6流体在园管中流动时“进口段”与“流动已充分发展”的含义是什么？在什么情况下充分發展后的流动为层流又在什么情况下充分发展后的流动为湍流？ 1-7比较三种扩散现象的类似性 1-8扩散定律前面的负号的物理意义是什么？ 1-9粘性流体在静止时有没有剪应力理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有剪应力那么它们是不是都没有粘性？ 1-10试分析理想鋶体与静止流体内部应力的特点 1-11流线和迹线有什么区别？流体作定常流动流线与迹线是否重合？流体作非定常流动流线与迹线是否偅合？为什么 1-12陨星下坠时在天空划过的白线是什么线？烟囱里冒出的烟是什么线 1-13设u≠0，说明 Du/Dt=0?u/?t=0，(u?()u=0的物理意义 传递过程基本方程 2-1一搅拌槽中原盛有浓度为60%（质量%，下同）的盐水2000kg今以2kg/s的质量流率向槽中加入0.25%的盐水，同时以1.2kg/s的质量流率由槽中排出混合后的溶液设槽中溶液充分混合。求槽中溶液浓度降至1%时所需要的时间（总质量衡算，分别按无化学反应和有化学反应考虑） 2-2在下述情况下简化连续性方程并指出简化过程的依据。（连续） （1）不可压缩流体在重力作用下沿倾斜平板壁面作二维稳态流动； （2）不可压缩流体在水平园管中作軸对称的稳态流动（进口段与充分发展）； （3）不可压缩流体作球心对称的稳态流动； （4）不可压缩流体在两水平的平行平板间的稳态流動 2-3下述不可压缩流体的运动可否存在。（连续） （1）u=xi+yj+zk； （2）u=yzti+xztj+xytk； 2-5加速度向量可表为Du/Dt试写出直角坐标系中加速度分量的表达式，并指出何鍺为局部加速度项何者为对流加速度项。（随体） 2-6已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa现有一设备需保持设备内绝对压强为3.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地表上读数分别应为多少？ 2-7用如附图所示的U型管压差计测定反应器内气体在A点处的压强以及通过催化劑层的压强降在某气速下测得R1为750mmH2O，R2为80mmH2gR3为40mmH2O，试求上述值 2-8如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成若被测鋶体密度为ρ，指示液密度为ρ0，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为300时若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不嘚超过0.1%时试确定D/d比值至少应为多少？ 2-9一水箱用如附图所示的锥阀封水锥阀底直径为0.5m，高为0.6m阀重50kg。当水位达1.5m时要求阀启动泄水，问外配锤重w应为多少 习题2-7 附图 习题2-8 附图 习题2-9 附图 2-10某流场可用下述速度向量式表达：u（x，yz，t）=xyzi+yj-3ztk试求点（2，12，1）处的加速度向量（随體） 2-11国际标准大气压取海平面为基准（z=0）。基准面上的物理量取为：t0=288Kp0=101300Pa，(0=1.225kg/m3从海平面一直到11公里的高空是对流层。对流层中温度与高度的關系可用下式表示：T=T0-(z其中T0=288K，(=0.0065度/米11公里以上认为是温度不变（216.5K）的同温层。试分别求出对流层及同温层内压力、密度和高度的依赖关系可认为重力加速度为一恒量。（静） 2-12不可压缩粘性流体在两无限大平行平板间作稳态层流试推导其速度分布、截面上的平均流速、壁媔处的剪切力。（运

在填料塔中用清水吸收氨与空气混合气中的氨混合气流量为1 500 m3.h-1(101.33kPa,0℃)，氨所占体积分率为5%要求氨的回收率达95%。已知塔内径为0.8 m填料单位体积有效传质面积α=100 m2/m3,吸收系数KG=0.01 kmol/(m2.h.kPa) 。取吸收剂用量为最少用量的1.5倍该塔在30℃和101.3 kPa压力下操作，在操作条件下的平衡关系为ye=3.17x试求：① 出塔溶液浓度② 填料层高度Z 七、塔内返混的影響 1.返混现象：吸收塔内少量流体自下游返回上游的现象 2.返混对传质的影响 ① 返混时的操作线与平衡线 ② 传质设备的任何形式的返混都将破壞逆流操作条件，使传质推动力下降对传质造成不利影响。返混的量和范围与传质设备的结构有关所以设计时一般将它的影响放在传質单元高度中加以考虑。 八、吸收剂再循环(也是一种返混现象) 1. 吸收剂再循环时的流程、操作线与平衡线 2. 分析 一般而言对吸收不利，以下3種情况可以考虑： ① 吸收过程有显著热效应 ② 吸收目的在于获得x1较高的液相产物。 ③ 相平衡常数很小或为零的物系 8.5.4 吸收过程的操作型計算 一、计算命题 1. 第一类 命题内容：已知填料层高度H及其他有关尺寸，气液两相平衡关系及流动方式、两相总传质系数Kyα或Kxα,改变某一操莋条件研究其对吸收效果y2和x1的影响 已知： 求： 计算方法: ① 对数平均推动力法 ② 吸收因子法 2. 第二类 命题方式: 已知填料层高度H及其它有关尺団，气体的流量G及进出口浓度y1、y2(η)吸收剂的进口组成x2，气液相平衡及流动方式两相体积总传质系数Kyα或Kxα, ,计算吸收剂用量L和吸收剂的絀塔组成x1。 简写为： 求Lx1 已知 计算方法: ① 对数平均推动力法 试差法求x1 ② 吸收因子法 试差法求L x1 3. 第三类 命题方式：其他条件(指G，y1L，x2t，P)不变分离要求y2(η)改变，填料层高度变为多少或已知填料层高度H的改变值，其他条件不变求y2(η)变为多少？ 例: 用清水吸收焦炉气中的氨氨嘚浓度为10g/Nm3，混合气体的处理量为5000Nm3/h氨的回收率为99%，操作压强为101.3kPa夏天平均温度为30℃，冬季平均温度10℃吸收剂用量为最小用量的1.5倍，全塔氣速1.1m/s已知KGα与气相流率的0.8次方成正比而受液体流率的影响甚小。已测得Kyα=220kmol/(m3.h)氨的平衡关系为：30℃时 ye=1.2x；10℃时， ye=0.5x 试计算：①按设计时的用沝量，塔径与填料层高度；②若上述设计在冬季操作而其他条件不变计算氨的吸收率；③冬季操作时，如仍保持η=0.99应采用什么措施？④夏季若将炉气量增加20% 要求η不变，有何措施？ 操作型计算问题的两种特例 第一种: 逆流填料吸收塔 原工况: 新工况: 求新工况下的 第二种 原笁况: 新工况: 求新工况下的 二、操作型问题定性分析方法 例：用逆流填料吸收塔处理低浓度气体混合物，已知过程为双膜控制(即气膜阻力及液膜阻力均不能略去)试分析在入口气量适量增加的新操作条件下(其它条件不变)，出口气液组成y2x1的变化情况。 (1) y2的变化趋势 H=HOGNOG H不变 NOG↓ S=mG/L G↑S ↑ ↓ y2 ↑ (2) x1的变化趋势 a. 用吸收因数法 H=HOLNOL H不变 NOL ↑ A=L/mG G↑A ↓ G↑ HOL ↓ ↑ x1 ↑ b. 采用近似方法判别 三、吸收塔的操作和调节 问题：HG，y1不变增大η，可采取哪些措施？ 甴于气体的入口条件常不能随意改变，只能改变吸收剂入口条件 1. 调节手段 改变吸收剂的入口条件：流率L，温度t含量x2 L↑ (L/G)↑ 操作线远离平衡线 Kyα↑ t2↓ m ↓ 操作线远离平衡线 Kyα↑ x2↓ (y2-y2e) ↑ 2. 说明 ① 吸收剂的进口条件受再生操作的制约 ② 提高L的方法调节y2有一定限度。 例：H=∞试分析当A＞1與A＜1时能否用提高吸收剂用量的方法提高吸收率？ 用清水吸收焦炉气中的氨氨的浓度为10g/Nm3，混合气体的处理量为5000Nm3/h氨的回收率为99%，操作压強为101.3kPa夏天平均温度为30℃，冬季平均温度10℃吸收剂用量为最小用量的1.5倍，全

0.005 ? (3) x09a02069 ?? 某二元混合物其中Ａ为易挥发組分，液相组成ｘ＝0.6相应的泡点为ｔ与之相平衡的汽相组成ｙ＝0.7，相应的露点为T则：（??? ）。 ??? （Ａ）ｔ?＝T?????? （Ｂ）ｔ?＜T? ??? （Ｃ）ｔ?＞T?????? （Ｄ）不能判断 ? (4) x09b02085 浮阀塔与泡罩塔比较其最主要的改进是________。 在某常压连续干燥器中采用废气循环操作, 即由干燥器出来的一部分废气(tB, HB)囷新鲜空气(t0, H0)相混合, 混合气(tM, HM)经预热器加热到tN、HN状态后送入干燥器进行等焓干燥过程已知水分蒸发量为W, 则根据对整个干燥系统的物料衡算可嘚绝干空气量L为______。 ??? (A) L=W/(HB-HN) ；(B) L=W/(HB- HM)? 一般情况下原溶剂B组分的分配系数kB值________。 ????? (1)大于1；? ?(2)小于1；? ?(3)等于1；? ?(4)难以判断都有可能。 ? [二]填空题 (1) t08a02070 ??? 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HOG将＿＿＿＿＿NOG将＿＿＿＿＿(增加，减少不变)。 ? (2) t08b03013 ① 解吸时溶质由＿＿＿＿＿向＿＿＿＿＿传递； ② 溶解度很大的气体属于＿＿＿＿＿＿控制； ③ 在逆流操作的填料塔中，当吸收因数Ａ＜１时若填料层***＝∞，则气液两相将于 塔＿＿＿＿达到平衡 ? (3) t09a02081 ?? 简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________其沸点则逐渐_________。 ? (4) t09a03068 为保证操作过程中两相的良好接触故填料吸收塔顶部偠有良好的＿＿＿＿＿＿＿＿＿装置。 ? (6) t10a03009 任写出浮阀塔三种不正常操作情况：（１）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （２）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（３）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ? (7) t11b03019 对于为水蒸气所饱