化工原理

化工原理

教学大纲

河北经贸大学生物科学与工程学院

食品工程教研室

2009.10

编写说明

化工原理是化工工艺类及其相近专业的一门主干课，一门很重要的技术基础课，是我院生物工程和食品工程专业的一门核心必修课，它在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。具体研究化工生产过程中的物理操作过程及其设备。研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。为了培养学生运用辩证唯物主义观点和科学方法考察、分析和处理工程实际问题;培养学生的工程观点以及实验技能和设计能力，特编写此大纲。

本大纲是以天津大学化工原理教研室编《化工原理》为依据，习题讨论课以本教研室编写的《化工原理习题集》为基础，各章均指出了教学目的和要求，重点和难点，并提供了思考题及课时分配表以供参考。本大纲的内容共有七部分，即教学目的与要求、重点与难点、教学内容、考核目标、复习思考题、参考书目、课时分配等。

按照我校课程改革的设想，我们再一次对本大纲进行修订，修订后。由温志英老师修正、审核，定稿。

食品工程教研室

2009.10

课时分配表

目录

绪论

第一章流体流动

第一节流体静力学基本方程式

第二节流体在管内的流动

第三节流体的流动现象

第四节流体在管内的流动阻力

第二章流体输送机械

第一节液体输送机械

第二节气体输送和压缩机械

第三章非均相物系的分离

第一节颗粒及颗粒床层的特性

第二节沉降过程

第三节过滤

第四节离心机

第四章传热

第一节概述

第二节热传导

第三节对流传热概述

第四节传热过程计算

第五节对流传热系数关联式

第六节辐射传热

第七节换热器

第五章蒸馏

第一节概述

第二节两组分溶液的气液平衡

第三节平衡蒸馏和简单蒸馏

第四节精馏原理和流程

第五节两组分连续精馏的计算

第六节间歇精馏

第七节恒沸精馏和萃取精馏

第六章吸收

第一节气-液相平衡

第二节传质机理与吸收速率

第三节吸收塔的计算

第四节吸收系数

第七章蒸馏和吸收塔设备

第一节板式塔

第二节填料塔

第八章干燥

第一节湿空气的性质及湿度图

第二节干燥过程的物料衡算与热量衡算

第三节固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系第四节干燥设备

绪论

【教学目的和要求】:对化学工程有总体的了解，清楚单元操作在化工过程中的地位，掌握单元操作处理问题方法，了解本课程与相关课程的关系。

【教学重点与难点】：单位换算及物料衡算。

【教学方法】：讲授与自学相结合

【教学内容】：

一、化工原理课程简介

1、化工原理课程的内容与性质

2、化工原理课程所要解决的问题，即任务

二、化工生产过程

用化工手段将原料加工成产品的生产过程称为化工生产过程。

1、化工单元操作

2、单元操作的种类

三…、单元操作的四种衡算

1、物料衡算

2、能量衡算

3、速率关系

4、平衡关系

5、物理量的单位及相互关系

【思考题】：

1、何为化工生产过程？

2、如何进行物料衡算？

第一章流体流动

【教学目的和要求】:学习流体流动的考察方法及流体流动中的力和能。掌握流体在静止和流动时的质量和能量守恒规律。了解流体流动时的内部结构，掌握流体流动能量损失及其计算方法。熟悉化学工业中各种流体输送问题，用上述原理和规律解决管路计算及外功计算问题。

【重点和难点】:柏努力方程式物理意义、应用条件、解题步骤和要点

【教学方法】：讲授与自学相结合

【教学内容】:

第一节流体静力学基本方程式

一、流体的密度

单位体积流体具有的质量称为流体体的密度。

二、流体的静压强

1、静压强的表达式

2、流体压强的不同表达方法

绝对压强、表压强、真空度

三、流体静力学基本方程式

四、流体静力学基本方程式的应用

1、压强与压强差的测量

2、液位的测量

3、液封高度的计算

第二节流体在管内的流动

一、流量与流速

1、流量

单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。

体积流量与质量流量

2、流速

单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，称为流速。

质量流速为主

二、定态与非定态流动

化工生产中多为连续定态过程。

三、连续性方程式

通过物料衡算进行方程式推导

四、能量衡算方程式

1、流动系统的总能量衡算

2、流动系统的机械能衡算式与柏努利方程式

3、柏努利方程式的讨论

五、柏努利方程式的应用。

1、确定管道中流体的流量

2、确定设备间的相对位置

3、确定输送设备的有效功率

4、确定管路中流体的压强

5、应用柏努利方程式解题要点

第三节流体的流动现象

一、牛顿粘性定律与流体的粘度

1、牛顿粘性定律

2、流体的粘度

二、非牛顿型流体的概念

所有的气体与大多数流体都是牛顿型流体。但化工中亦常见非牛顿型流体。

非牛顿型流体的分类

三、流动类型与雷诺准数

1、雷诺实验

2、雷诺数值与流动类型

四、滞流与湍流

1、流体内部质点的运动方式

2、流体在圆管内的速度分布

3、流体在圆管内的流动阻力

五、边界层的概念

1、边界层的形成

2、边界层的发展

3、边界层的分离

第四节流体在管内的流动阻力

一、流体在直管中的流动阻力

1、计算圆形直管阻力的通式

2、管壁粗糙度对摩擦系数的影响

3、滞流时的摩擦系数

4、流体在非圆形直管内的流动阻力

二、摩擦系数因次分析

三、管路上的局部阻力、管路系统中的总能量损失。

1、阻力系数法计算能量损失

2、当量长度法计算能量损失

3、管路总能量损失的计算

第五节管路计算

一、试差法

通常化工中遇到的管路计算有三种情况，其中要用到试差的方法

二、并联管路与分支管路

并联管路与分支管路的计算目的：

1、求各支管的流量

2、选择合适的管径

3、计算输送设备的功率要求

第六节流量测量:

一、测速管

二、孔板流量计

三、文丘里流量计

四、转子流量计

【思考题】：

1、一右侧带有一不等径管的大贮水容器，其中d2=50mm，d3=20mm，当阀们关时，h=0.5m管压差机的读数为R=374mm，指示液为水银，ρ水银=13600kg/m3，求：

（1）当阀门关闭时，液面高度H(以管中心为基准);

（2）假设h不变，总阻力(不包括进出口阻力)损失为0，则阀门打开时，出口处的流速u及此刻U 管压差计读数R’各为多少？(支管入口处的阻力损失可忽略)。

2、绝对压力、表压、大气压是什么关系？

3、U形压差计、倾斜液相压差计、微压差计各应用什么场合？

4、什么是理想流体？伯努利方程应用条件有些？

5、流体流动分为几种类型？如何判定流体的流动类型？层流与湍流本质区别是什么？雷诺数的物理意义是什么？

第二章流体输送机械

【教学目的和要求】:了解化工生产中常用的流体输送设备的结构，掌握其工作原理和选用。

【重点和难点】：本章以离心泵为重点，主要掌握离心泵的工作原理、操作特性及选型；其它类型的液体输送机械和气体输送机械通过和离心泵的对比来了解其操作特性及适用场合。

【教学方法】：讲授与自学相结合

【教学内容】

第一节液体输送设备

一、离心泵的工作原理和主要部件

1、叶轮

2、泵壳

二、离心泵的基本方程式

1、流体通过叶轮的流动分析

2、方程式的推导

三、离心泵的性能参数与特性曲线

1、离心泵的主要性能参数

流量压头效率轴功率

2、离心泵的特性曲线

四、离心泵的性能改变和换算、

1、液体物性的影响

2、离心泵转速的影响

3、离心泵叶轮直径的影响

五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度

1、离心泵的气蚀现象

2、允许吸上高度

六、离心泵的工作点与调节

七、离心泵的联用

1、离心泵的并联操作

2、离心泵的串联操作

八、离心泵的类型与选用

九、其它类型泵

往复泵、旋转泵、漩涡泵的工作原理和适用范围。

第二节气体输送和压缩设备

一、离心能风机、鼓风机与压缩机

离心通风机的结构、性能参数和特性曲线、选择

离心鼓风机和压缩机

二、旋转鼓风机与压缩机

1、罗茨鼓风机

2、液环压缩机

三、真空泵、往复压缩机

1、工作原理

2、主要性能参数

3、多级压缩

4、分类与选用

【思考题】：

1、原用于输送水的离心泵，现改用输送密度为1.2的水溶液，水溶液其他性质可视为与水相同。若管路布局都不变，说明以下几个参数的确变化：

（1）流量（2）压头（3）泵的轴功率

2、离心泵为什么会发生"气缚"现象?

3、为什么离心泵多是采用后弯叶片？

4、为什么泵的实际压头与实际流量分别均小于理论压头和流量？

5、液体物性对离心泵特性曲线有什么影响？

6、离心泵的气蚀和气缚有什么不同？

第三章非均相物系的分离

【教学目的和要求】:了解非均相物系的性质、分离目的及分离方法。掌握颗粒沉降运动(重力沉降、离心沉降)的基本原理。掌握过滤的基本概念，过滤速率方程及其应用，了解过滤机的结构特性、操作及计算方法。

【重点和难点】：重点掌握沉降和过滤两种机械分离操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性，能够根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。

【教学方法】：讲授与自学相结合

【教学内容】:

第一节颗粒及颗粒床层的特性

一、颗粒及颗粒床层的特性

1、颗粒的特性

2、颗粒群的特性

3、粒子的密度

第二节沉降过程

一、重力沉降

1、沉降速度

2、降沉室

3、沉降槽

二、离心沉降

1、旋风分离器的操作原理、结构型式与选用

2、临界粒径、分离效率、压强降

第三节过滤

一、过滤操作的基本概念

过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的流体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。

1、过滤的外力种类

2、过滤方式

3、过滤介质

4、滤饼的压缩性和助滤剂

二、过滤基本方程式

1、滤液通过饼层的流动

2、过滤速率

3、滤饼的阻力

4、过滤介质的阻力

5、过滤基本方程式

三、恒压过滤

四、恒速过滤与先恒速后恒压过滤

五、过滤常数的测定

六、过滤机的生产能力

1、间歇过滤机的生产能力

2、连续过滤机的生产能力

第四节离心机

一、离心机的一般概念

二、离心机的结构与操作

三、离心机及气体的其它净制方法

【思考题】：

1、计算在压强差3ⅹ105pa下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=0.00005m/s，qe=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比为v=0.08.现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此浆料，过滤推动力及所用滤布也与实验相同，

求：

（1）过滤到框内全部灌满滤渣需要的时间;

（2）过滤完毕一相当与滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间;

（3）若每次卸渣，重装等全部辅助操作共需15分，每台过滤机的生产能力(以每小时平均可得到的m3滤饼计)。

2、直径为50μm的球形石英颗粒（密度为2650kg/m3），在20℃的空气中从静止状态开始做自由沉降，需要多少时间才能完全达到其（终端）沉降速度？需要多少时间便能达到其沉降速度的99%。

3、颗粒在旋风分离器中沿径向趁机沉降的过程中，其沉降速度是否为常数？

4、以间歇过滤机处理某种悬浮液，若滤布阻力可忽略，洗水体积与滤液体积之比为a，试分析洗涤时间与过滤时间的关系。

第四章传热

【教学目的和要求】:了解三种传热基本方式的基本定律和计算方法。重点掌握对流传热和传热计算。了解换热器的类型，掌握列管式换热器的设计及选用。了解新型换热器。掌握传热的强化途径。

【重点和难点】：传热过程中传热速率与热量平衡之间的关系，熟练运用传热速度方程和热量平衡方程解决各种类型的问题。

【教学方法】：讲授与自学相结合

【教学内容】:

第一节概述

一、传热的基本方式

1、热传导

2、热对流

3、热辐射

二、传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式

1、直接接触式换热和混合式换热器

2、蓄热式换热和蓄热器

三、典型的间壁式换热器

四、载热体及其选择

第二节热传导

一、基本概念和傅立叶定律

1、湿度场和温度梯度

2、傅立叶定律

二、导热系数

1、固体的导热系数

2、流体的导热系数

3、气体的导热系数

三、平壁的热传导

1、单层平壁的热传导

2、多层平壁的热传导

四、圆筒壁的热传导

1、单层圆筒壁的热传导

2、多层圆筒壁的热传导

第三节对流传热概述

一、对流传热速率方程和对流传热系数

1、对流传热速率方程

2、对流传热系数

二、对流传热机理

1、对流传热分析

2、热边界层

三、保温层的临界直径

第四节传热计算:

一、能量衡算

二、总传热速率微分方程和总传热系数

三、平均温度差法

1、恒温传热时的平均温度差

2、变温传热时的平均温度差

3、总传热系数不为常数时的传热计算

四、传热单元数法

1、传热效率

2、传热单元数

3、传热效率和传热单元数的关系

第五节对流传热系数关联式

一、影响对流传热系数的因素

1、液体的种类和相变化的情况

2、流体的特性

3、流体的温度

4、流体的流动状态

5、流体流动的原因

6、传热面的形状、位置和大小

二、对流传热过程的因次分析

1、流体无相变时的强制对流传热过程

2、自然对流传热过程

3、应用准数关联式应注意的问题

三、流体无相变时的对流传热系数

1、流体在管内作强制对流

2、流体在管外强制对流

3、自然对流

四、流体有相变时的对流传热系数

1、蒸气冷凝

2、流体的沸腾

五、壁温的估算

第六节辐射传热:

一、基本概念

物体以电磁波形式仁慈能量的过程称为辐射。

二、物体的辐射能力和有关的定律

1、普郎克定律

2、斯蒂芬-波尔曼定律

3、克希霍夫定律

三、两固体间的辐射传热

四、对流和辐射的联合传热

第七节换热器

一、间壁式换热器的类型

1、管式换热器

2、板式换热器

3、翅片式换热器

二、列管式换热器的设计和选用

1、列管式换热器设计时应考虑的几个问题

2、列管换热器的选用和设计计算步骤

三、各种间壁式换热器的比较和传热的强化途径

1、比较

2、强化途径

【思考题】：

1、房间内装有一空调，使空气温度稳定在20℃，问人在屋内，冬天感觉冷还是夏天感觉冷？

2、试说明在多层壁的热传导中确定层间界面温度的实际意义。

3、试说明导热系数、对流传热系数和总传热系数的物理意义、单位和彼此见间的区别。

4、在蒸汽管道内通入一定流量和压强的饱和水蒸气，试分析：（1）在夏季和冬季中，管道的内壁和外壁温度有何变化？（2）若将管道保温，保温前、后管道内壁和最外壁温度有何变化？

第五章蒸馏

【教学目的和要求】:熟悉两组分理想溶液的相平衡关系，蒸馏原理和方法，两组分连续精馏的计算。

【重点和难点】：对特定的分离任务确定理论板数是本章的核心；掌握影响精馏过程因素的分析，预估精馏操作及调节中可能出现的问题，提出解决问题的对策是本章的难点。

【教学方法】：讲授与自学相结合

【教学内容】:

第一节概述

一、非均相物系与均相物系

二、蒸馏

1、蒸馏的概念

2、蒸馏分离的特点

3、蒸馏过程的分类

第二节两组分溶液的气液平衡:

一、两组分理想物系的气液平衡

相律和拉乌尔定律、相对挥发度、两组分理想溶液的气液平衡相图、两组分非理想溶液的气液平衡相图。

二、两组分非理想物系的气液平衡

第三节平衡蒸馏和简单蒸馏。

一、平衡蒸馏

1、物料平衡

2、热量衡算

3、气液平衡关系

二、简单蒸馏

第四节精馏原理和流程。

一、精馏过程原理和条件

二、精馏操作流程

第五节两组分连续精馏的计算:

一、理论板的概念及恒摩尔流假定

二、物料衡算和操作线方程

1、全塔物料衡算

2、精馏段操作线方程

3、提馏段操作线方程

三、进料热状况的影响

四、理论板层数的求法

1、逐板计算法

2、图解法

五、几种特殊情况时理论板数的求法

1、直接蒸汽加热法

2、多侧线的塔

六、回流比的影响及其选择

1、全回流和最少理论板层数

2、最小回流比

3、适宜回流比的选择

七、简捷法求理论板层数

1、吉利兰图

2、求理论板层数的步骤

八、塔高和塔径的计算

九、连续精馏装置的热量衡算

第六节间歇精馏:

一、回流比恒定和馏出液组成恒定时的间歇精馏计算。

第七节恒沸精馏和萃取精馏

一、恒沸精馏

二、萃取精馏

【思考题】：

1、压强对气液平衡有何影响？一般如何确定精馏塔的操作压强？

2、在连续精馏塔中分离苯－甲苯两组分理想溶液，原料液流量为７５kmol/h，进料为泡点，其精馏线和提馏线操作线方程为：y=0.723+0.263，y=1.25x-0.0188，

试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）

3、如何选择进料热状况？

第六章吸收

【教学目的和要求】:了解传质机理，掌握吸收速率方程以及低浓度气体吸收的填料层高度的计算。

【重点和难点】：对特定的吸收任务，确定填料层高度（传质单元数法）是本章的核心，同时应掌握影响吸收过程因素的分析，以解决工业吸收过程中的实际问题。

【教学方法】：讲授和自学相结合

【教学内容】:

第一节气--液相平衡:

一、气体的溶解度

加压和降温可提高气体的溶解度；反之，升温和减压则有利于脱吸过程。

二、亨利定律

1、p-x关系

2、p-c关系

3、x-y关系

4、X-Y关系

三、吸收剂的选择

1、溶解度

2、选择性

3、挥发度

4、粘性

5、其它

第二节传质机理与吸收速率:

一、分子扩散与菲克定律

1、分子扩散

是在一相内部有浓度差异的条件下，由于分子的无规则运动而造成的物质传递现象。

2、菲克定律

描述分子扩散现象的基本定律。

二、气相中的稳定分子扩散

1、等分子反向扩散

2、一组分通过另一停滞组分的扩散

三、液相中的稳定分子扩散

液相中发生等分子反向扩散的机会很少，而一组分通过另一停滞组分的扩散则较为多见

四、扩散系数、

是物质的特性常数之一，可由实验测得，或从有关的资料中查得，有时也可由物质本身的基础物性及状态参数估算。

五、对流传质

1、涡流扩散

2、对流扩散

三、吸收过程的机理

1、双膜理论

2、溶质渗透理论

3、表面更新理论

四、吸收速率方程式

1、气膜吸收速率方程式

2、液膜吸收速率方程式

3、界面浓度

4、总吸收系数及其相应的吸收速率方程式

包括以不同表示方法表示主体浓度与平衡浓度的差额表示的吸收速率方程式

第三节吸收塔的计算:

一、吸收塔的物料衡算与操作线方程

主要是以逆流塔为例来进行吸收塔的物料衡算与操作线方程的推导。

二、吸收剂用量的决定

根据生产实践经验，一般情况下取吸收剂用量为最小用量的1.1至2.0倍是比较适宜的

三、塔径的计算

四、填料层高度的计算

1、填料层高度的基本计算式

2、传质单元高度与传质单元数

3、传质单元数的求法

常用的方法有图解积分法和数值积分法、解析法及梯级图解法。

五、理论板层数的计算。

第四节吸收系数

一、吸收系数的测定

二、吸收系数的经验公式

1、用水吸收氨

2、常压下用水吸收二氧化碳

3、用水吸收二氧化硫

三、吸收系数的准数关联式

1、传质过程中常用的几个准数

包括Sh、Sc、Re和Ga四个准数。

2、计算气膜吸收系数的准数关联式

3、计算液膜吸收系数的准数关联式

4、气相及液相传质单元高度的计算式

四、脱吸及其它条件下的吸收。

【思考题】：

1、有一吸收塔，填料层高度为3m，操作压强为101.33Kpa，温度为20，用请水吸收混于空气中的氨。混合气质量流速G=580kg/(m3.h)，含氨6%（体积），吸收率为99%；水的质量流速W=770kg/(m2.h)。该塔在等温下逆流操作，平衡关系为Y*=0.9X。KGa与气相质量流速的0.8次方成正比而与液相质量流速大体无关。试求，当操作压强增大一倍时，填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率。

2、写出气液并流的吸收塔操作线方程并在X-Y图上示意画出相应的操作线。

化工原理教案(下册)

化工原理教案（下册） 第一章蒸馏（下册） 1. 教学目的 通过本章的学习，掌握蒸馏的基本概念和蒸馏过程的基本计算方法。 2. 教学重点 （1）两组分理想物系的汽液平衡关系 （2）蒸馏过程的原理 （3）两组分连续精馏过程的计算（物料衡算与进料热状况的影响、理论板层数的计算与回流比的影响、塔板效率） 3. 教学难点 进料热状况参数及对精馏的影响；多侧线的精馏塔理论板层数的求解；间歇精馏的计算。 4. 本章学习应注意的问题 （1）汽液平衡关系是精馏过程计算的基础，要理解平衡常数、相对挥发度等基本概念，熟练地运用汽液平衡关系进行有关计算。 （2）两组分连续精馏过程计算的主要内容是物料衡算、理论板层数的计算及塔高和塔径的计算，涉及到进料热状况、最小回流比和回流比、塔板效率等诸多概念，要理解上述概念，熟练地掌握各计算公式之间的联系。 （3）两组分连续精馏过程计算所涉及的公式较多，学习时不要机械地记忆，应注意掌握其推导过程。 （4）塔板效率计算通常需联立操作线方程、汽液平衡方程及塔板效率定义式，应注意给出有关组成可计算塔板效率；给出塔板效率亦可计算有关组成。计算时应注意所求塔板的位置和类型（是理论板还是实际板）。 5. 教学方法 以课堂讲授为主，辅之以课堂讨论和习题课进行巩固和强化训练。 6. 本章学习资料 (1)夏清等.化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 2005 (2)姚玉英等. 化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 1999 (3)大连理工大学. 化工原理,下册. 大连: 大连理工大学出版社, 1992 (4) 贾绍义，柴诚敬.化工传质与分离过程.北京：化学工业出版社，2001 (5) 蒋维钧，雷良恒，刘茂林.化工原理,下册.北京：清华大学出版社， 1993 1-1 蒸馏过程概述与汽液平衡关系

化工原理实验报告

化工原理实验报告 Prepared on 22 November 2020

实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得） (m/s)

1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位差可 知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 222121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图 泵额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W. 实验管：内径15mm 。 四、实验操作步骤与注意事项 1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。 2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平(开关几次）。 3、打开阀5，观察测压管水头和总水头的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。 4、将流量控制阀开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体流动方向的液位差△h 1…△h 4。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对水流方向，观察并记录各测压管中液位差△h 1…△h 4。 5、实验完毕停泵，将原始数据整理。 实验二 离心泵性能曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵的构造和操作方法 2. 学习和掌握离心泵特性曲线的测定方法

化工原理答案必下

第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= ×103 Pa ×103 Pa =×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - ×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×××× ×103 N σ螺 = ×103×××n P油≤σ螺得 n ≥ 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。测得R1= 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。试求A﹑B两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示

a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = ×103×× + ×103×× = ×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = ×103×× + ×103 =×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间 P1 = P2 + ρ水银gR ∵P1 = P4，P2 = P3 且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h） 联立这几个方程得到 ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即 ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据 3×103×1 - ×103× = h×103×103) ｈ= ｍ 5．用本题附图中串联Ｕ管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，Ｕ管压差计的指示液为水银，两Ｕ管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为：ｈ1﹦2.3m，ｈ2=1.2m, ｈ3=2.5m,ｈ4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离ｈ5=3m。大气压强ｐa= ×103ｐａ。 试求锅炉上方水蒸气的压强Ｐ。

化工原理A卷

重庆理工大学2017年攻读硕士学位研究生入学考试试题 学院名称：化学化工学院学科、专业名称：材料化学工程、化学工程考试科目（代码）：化工原理（817）（A卷）（试题共 6 页） 一、单选择题（每空1分，共10分） 1．通常流体粘度μ随温度t的变化规律为（）。 A.t升高、μ减小 B.t升高、μ增大 C. 对液体粘度t升高μ减小，对气体则相反 D. 对液体t升高μ增大，对气体则相反 2．有人希望使管壁光滑些，于是在管道内壁上涂上一层石蜡，倘若输送任务不变，流体流动属层流区，流动的阻力将会（）。 A.变大 B. 变小 C. 不变 D. 阻力的变化取决于流体和石蜡的浸润情况 3．离心泵的调节阀开大时( )。 A. 吸入管路的阻力损失变小 B. 泵出口的压力减少 C. 泵入口处真空度减少 D. 泵工作点的扬程升高 4．要除去气体中含有的5μm~50μm的粒子。除尘效率小于75%，宜选用（）。 A.降尘室 B. 旋风分离器 C. 离心机 D. 电除尘器 5．稳定间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻( ）。 A. 成正比 B. 成反比 C. 没关系 D. 成指数关系6．如果某精馏塔的加料口原在第七块板(自塔顶向下计数)，现操作工自第四块板加入，可能是下列原因中的( )使他这样做。 A. 生产量加大，料液增加了 B. 生产任务减少，料液减少了 C. 料液中过冷液态改为饱和液态 D. 料液中饱和液态改为过冷液态7．提高传质系数以便强化吸收过程，对气膜控制过程，应采用（）。 A. 升高温度，增大总压，减慢气流速度

B. 降低温度，减少总压，增加气流速度 C. 降低温度，增大总压，增加气流速度 D. 升高温度，减少总压，减慢气流速度 8． 对于一定干球温度的空气，当其湿度越大，湿球温度就( )。 A. 越低 B. 越高 C. 不变 D. 不确定 9． 用一定状态的空气（湿球温度为W t ，露点为d t ）干燥某物料。已知物料 的临界含水量为20%（湿基）。现将该物料从初始含水量0.3（干基，下同）干燥至0.23，则此时物料表面温度θ满足( )；若将物料进一步干燥至0.05，则物料表面温度θ满足( )。 A. W t θ> B. W t θ< C. W t θ= D. d t θ> E.d t θ< F. d t θ= 二、填空题（每空1分，共20分） 1. 孔板流量计的流量系数为C 0，文丘里流量计的流量系数为C V ，它们之 间通常为：C 0 C V 。 2. 依靠 实现颗粒沉降的过程称为离心沉降；离心沉降分 离悬浮物系比重力沉降有效的多，这是因为离心力场强度不是常数，它随 和 而变化。 3. 用板框压滤机过滤水悬浮液，当悬浮液的温度提高时，过滤速率 将 ；当悬浮液的浓度提高时，过滤速率将 ；若滤饼不可压缩，当操作压力加倍时，过滤速率将 。 4. 列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则 管壁温度接近 的温度，总传热系数接近 的对流传热系数。 5. 吸收操作时，吸收塔总压增加一倍，相平衡常数m 倍， 增加压力对吸收操作 。 6. 表示填料特性的参数有_____________、_____________、 _____________，选择填料时一般要求_____________、_____________、_____________。 7. 在总压101.33 kPa ，温度20℃下(已知20℃下水的饱和蒸汽压为2.334 kPa)，某湿空气的水汽分压为1.603 kPa ，现空气温度保持不变，将总压升高到250 kPa ，则该空气的水汽分压为________。 8. 已知在常压、25℃下水分在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿

化工原理实验答案

实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响， 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么 措施？ 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口，以排除不冷凝气体。 3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷 凝水？ 冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？ 基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强 对α关联式无影响。

实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象，判断属于何种流化？ 2.实际流化时，p为什么会波动？ 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？ 4流体分布板的作用是什么？ 实验六精馏 1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关? 答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2．板式塔气液两相的流动特点是什么? 答：液相为连续相，气相为分散相。 3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。 5．本实验中进料状态为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节?

化工原理 大题 第二章

第二章 习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方 程，得 2 2 1 1 2 2 12,12 22e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+ + +=+ + + ∑ 其 中 ： 210.4z z m -=4 12. 4710 p P a = -?表压 5 21.52 10p P a =?(表压) 12u u = ,12 0f H - =∑ 则泵的有效压头为： 5 21 213 (1.520.247)10 ()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+?=-+=+ =? 泵的效率3 2618.4110 100%53.2%1023600102 2.45 e e Q H N ρη??= = ?=?? 该效率下泵的性能为： 3 26/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW = 3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用65Y -60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。 若油泵位于贮槽液面以下 1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。 解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头 ,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。

化工原理下册第二章

第二章 吸收 1. 从手册中查得 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为 KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解：（1） 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出： 以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则： 3333 31/17 0.582/1001 1000 0.582 /0.590/() 0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *= =+∴===? (2). 求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1/17 0.0105 1/17100/18 0.00974 /0.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ** **== = ===+=== 2. kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=×106x 表示。式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。 解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故： 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈ 即：2266.4310O O X x -≈=?

化工原理A(一)试卷4

………………………………………………………….…………………………….………………………... 试卷编号 4 拟题教研室（或老师）签名应化与化工教研室教研室主任签名………………………………………………………….…………………………….………………………... 课程名称（含档次）化工原理A（一）课程代号0811019 专业化工、轻工、环工、应化层次（本、专）本科考试方式（开、闭卷）闭卷 一、填空题（每空1分，共20分） 1、离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______. 2、离心泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是。 3、离心泵采用并联操作的目的是________，串联操作的目的是_____________。 4、某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为____kPa；另一设备的真空度为 400mmHg，则它的绝对压强为____ kPa。（当地大气压为101.33 kPa） 5、流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与____和____有关；若其作完全湍 流（阻力平方区），则λ仅与____有关。 6、局部阻力的计算方法有____和____。 7、在列管换热器中，蒸汽一般通入程，压力高的物料则走程。 8、孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______，变_____；后 者是恒_________，变_________。 9、旋风分离器的作用是。 二、选择题（每题1分，共10分） 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( ) A. 气缚现象 B. 汽蚀现象 C. 汽化现象 D. 气浮现象 2、离心泵最常用的调节方法是 ( ) A. 改变吸入管路中阀门开度 B. 改变排出管路中阀门的开度 C. 安置回流支路，改变循环量的大小 D. 车削离心泵的叶轮 3、1、自由沉降的意思是: ( ) A、颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 B、颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度 C、颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D、颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 4、助滤剂应具有以下性质： ( ) A、颗粒均匀，柔软，可压缩 B、颗粒均匀，坚硬，不可压缩 C、粒度分布广，坚硬，不可压缩 D、颗粒均匀，可压缩，易变形 5、蒸汽冷凝传热时不凝气体的存在，对冷凝给热系数α的影响是（）。 A. 使α增加 B. 使α降低 C. 无影响 第1页（共3页）

化工原理实验资料

实验一 干燥实验 一、实验目的 1. 了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术。 2. 掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。 3. 测定湿物料的临界含水量X C ，加深对其概念及影响因素的理解。 4. 熟悉恒速阶段传质系数K H 、物料与空气之间的对流传热系数α的测定方法。 二、实验内容 1. 在空气流量、温度不变的情况下，测定物料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其 影响因素。 2. 测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数α和传质系数K H 。 三、基本原理 干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。概括起来说，影响传递速率的因素主要有：固体物料的种类、含水量、含水性质；固体物料层的厚度或颗粒的大小；热空气的温度、湿度和流速；热空气与固体物料间的相对运动方式。目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率（除了绝对不吸水物质外），因此研究干燥速率大多采用实验的方法。 干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。 本实验以热空气为加热介质，甘蔗渣滤饼为被干燥物。测定单位时间内湿物料的质量变化，实验进行到物料质量基本恒定为止。物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用ω来表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干基料为基准的含水量X 表示更为方便。ω与X 的关系为： X = -ω ω 1 （8—1） 式中： X —干基含水量 kg 水/kg 绝干料； ω—湿基含水量 kg 水/kg 湿物料。 物料的绝干质量G C 是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。干燥曲线即物料的干基含水量X 与干燥时间τ的关系曲线，它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变，但是曲线的一般形状，如图（8—1）所示，开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB 段；随后为持续时间长、斜率较大的直线BC ；段以后的一段为曲线

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第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数 E 值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数 E 不变， H 不变，相平衡常数 m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2 ，过程属于（ B ） A 、气膜控制B、液膜控制C、两相扩散控制 ② 其气膜阻力（C）液膜阻力 A 、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时，则 1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数 E 值很大，则说明该气体为难溶气体 5 、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG ，当(气膜阻力 1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、 G 、Ky 、 Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG 分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG 表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子 A 的定义式为 L/ （ Gm ），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当 A<1 时，塔高 H= ∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G ） min 时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元 高度 HOG 将↑，总传质单元数NOG将↓，操作线斜率（L/G ）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度 x2 降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 x2 增大，其它条件不变，则 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组 成气相总传质单元高度将（ A ）。 A. 不变 B.不确定 C.减小 D. 增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 及温度而异，单位与压强的 2、亨利系数与温度、压力的关系； E 值随物系的特性单 位一致； m 与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、 E 、 H 、 m 之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x 图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min 、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸

化工原理A(一)考试试题及答案(2014A).doc

………………………………………………………………………………………………………试卷编号 A 拟题教研室（或教师）签名黄灵芝教研室主任签名……………………………………………………………………………………………………… 长沙理工大学考试试卷………………………………………………………………………………………………………课程名称（含档次）《化工原理A》(一) 课程代号0817000245 专业化工层次（本部、城南）本部考试方式（开、闭卷）闭卷 一、填空题（每空1分，共20分） 1、的黏度随着温度的升高而减小，的黏度随着温度的升高而增大。 2、离心泵在启动前应，否则会发生__ __现象；离心泵的安装高度应允 许安装高度，否则会发生现象。 3、局部阻力的计算方法有和两种方法。 4、实现沉降分离的前提条件是和之间存在密度差，并且有的作用。 5、过滤结束后，若采用置换法洗涤，则洗涤速率与过滤终速之比为；若采 用横穿法洗涤时，则洗涤速率与过滤终速之比为。 6、雷诺实验中，277K的液体粘度为1cp，密度为800kg/m3，在内径为10mm的 管子内作稳定层流时的最大流速为。 7、量纲分析的基本依据是________和_______。 8、对流传热是集和于一体的综合现象，对流传热的热阻主要集 中在，因此，是强化对流传热的主要途径。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、用皮托管测得圆形管内层流流动的流体中心流速为10.0 m/s，则管内平均流 速应为m/s。 (A) 10.0；(B) 8.2；(C) 5.0；(D) 2.5。 2、格拉晓夫数Gr反映对对流传热的影响。 (A) 流动类型；(B) 流体物性；(C) 自然对流；(D) 对流放热。 3、同一离心泵分别输送密度ρ1和ρ2两种流体，已知两者体积流量相等，ρ2=0.9ρ1， 则__________。 (A) 扬程H2=0.9H1，轴功率N2=0.9N1；(B) 扬程H2=0.9H1，轴功率N2=N1； (C) 扬程H2=H1，轴功率N2=0.9N1；(D) 扬程H2=H1，轴功率N2=N1。 4、穿过三层平壁的稳定导热过程，已知各层温差为Δt1=40℃，Δt2=35℃，Δt3=5℃ 则第一层的热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的关系为。 (A) R1>( R2+R3)；(B) R1<( R2+R3)；(C) R1=( R2+R3)；(D) 无法比较。 5、恒压过滤时，如介质阻力不计，要求相同时间所得滤液量增大一倍，则过滤 压差需。 (A) 增大至原来的2倍；(B) 增大至原来的4倍； (C) 增大至原来的2倍；(D) 增大至原来的1.5倍。 共 2 页第 1 页

化工原理实验实验报告

篇一：化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知 为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段， 液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算：

1114050102化工原理A

☆ ☆ 密 封 线 内 不 要 答 题 ☆ ☆ 姓 名 学 号 班 级 平顶山工学院2006-2007学年第二学期期末考试 《化工原理》试题（A 卷） 本套试卷共 4 页 一、单项选择题（每题2分，8题共16分） 1、滞流和湍流的本质区别是( )。 A ．湍流流速大于滞流流速 B ．滞流时Re 数小于湍流时Re 数 C ．流道截面大时为湍流，截面小的为滞流 D ．滞流无径向脉动，而湍流有径向脉动 2、水在粗、细两管道内流动，流量相同。粗管内径是细管的两倍，则细 管内水的流速是粗管的（ ）倍。 A. 1 B. 2 C. 3 4. D 3、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（ ）。 A.气缚现象 B.汽蚀现象 C.汽化现象 D.气浮现象 4、热传递的基本方式是：（ ）、对流、辐射。 A. 传导； B. 传递； C. 放射； D. 流动。 5、物质导热系数的顺序是：（ ）。 A. 金属＞一般固体＞液体＞气体； B ．金属＞液体＞一般固体＞气体； C ．金属＞气体＞液体＞一般固体； D ．金属＞液体＞气体＞一般固体。 6、自由沉降的意思是（ ）。 A ．颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 B ．颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度 C ．颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D ．颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 7、降尘室是利用（ ）的作用从气流中分离出尘粒的设备。 A ．重力 B.浮力 C.惯性离心力 D.摩擦力 8、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量（ ）。 A.增大至原来的2倍 B.增大至原来的4倍 C.增大至原来的3倍 D.增大至原来的1.5倍 二、多项选择题（每题2分，4题共8分） 1、流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与下列那些因素有关（ ）。 A ．雷诺准数；B ．流体粘度；C ．管壁相对粗糙度；D ．管道长度 2、流体在管道内流动，局部阻力的计算方法有（ ）。 A ．阻力系数法；B ．单元数法；C ．对数平均值法；D ．当量长度法 3、换热器传热过程的强化，常采用下列那些方法：（ ）。 A ．增大传热面积S ； B ．增大平均温度差Δt m ； C ．增大总传热系数K ； D ．增大物料的流速 4、下列换热器哪几种属于管壳式换热器（ ）。 A ．固定管板式换热器； B ．浮头式换热器； C ．U 形管换热器； D.螺旋板式换热器

化工原理实验—吸收

化工原理实验—吸收 一、实验目的 1．了解填料吸取塔的结构和流程； 2．了解吸取剂进口条件的变化对吸取操作结果的阻碍； 3．把握吸取总传质系数Kya 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理 吸取操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y2是度量该吸取塔性能的重要指标，但阻碍y2的因素专门多，因为吸取传质速率NA 由吸取速率方程式决定。 (一). 吸取速率方程式： 吸取传质速率由吸取速率方程决定 ： m y A y aV K N ?=填 或 m y A y A K N ?= 式中： Ky 气相总传系数，mol/m3.s ； A 填料的有效接触面积，m2； Δym 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填 填料层堆积体积，m3； Kya 气相总容积吸取传质系数，mol/m2.s 。 从前所述可知，NA 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。

(二).阻碍因素： 1．设备因素： V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。 2．操作因素： a ．气相总容积吸取传质系数Kya 按照双膜理论，在一定的气温下，吸取总容积吸取传质系数Kya 可表示成： a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ?=和b x L B a k ?=，综合可得 b a y L G C a K ?=，明显Kya 与气体流量及液体流量均有紧密关系。 比较a 、b 大小，可讨论气膜操纵或液膜操纵。 b ．气相平均推动力Δym 将操作线方程为：22)(y x x G L y +-=的吸取操作线和平稳线方程为：y ＝mx 的平稳线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ? 图5-1 吸取操作线和平稳线 其中 ；11*111mx y y y y -=-=?，22* 2 22mx y y y y -=-=?，另外，从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平稳。 (三). 吸取塔的操作和调剂： 吸取操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。在低浓度气体吸取时，回收率η可近似用下式运算：

化工原理第三章

试题： 球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。 沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。 答案与评分标准 加速运动 等速运动 等速运动 （每个空1分，共3分） 试题： 在滞留区，球形颗粒的沉降速度t u 与其直径的______次方成正比；而在湍流区，t u 与其直径的______次方成正比。 答案与评分标准 2 1/2 （每个空1分，共2分） 试题： 降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。 答案与评分标准 气体在室内的停留时间θ应≥颗粒的沉降时间t θ。(2分) 滞流 （1分） （共3分） 试题： 在规定的沉降速度t u 条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。 答案与评分标准 降尘室底面积 (2分) 高度 （1分） （共3分） 试题： 过滤常数K 是由__________及___________决定的常数；而介质常数e q 与e θ是反映________________的常数。

物料特性 过滤压强差 过滤介质阻力大小 试题： 过滤操作有________和___________两种典型方式。 答案与评分标准 恒压过滤 恒速过滤 试题： 在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（ ）。 （A ）颗粒几何形状 （B ）颗粒几何尺寸 （C ）颗粒与流体密度 （D ）流体的流速 答案与评分标准 (D) 试题： 含尘气体通过长4m ，宽3m ，高1m 的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s ，则降尘室的生产能力为（ ）。 （A ）3m 3/s （B ）1m 3/s （C ）0.75m 3/s （D ）6m 3/s 答案与评分标准 (A) 试题： 某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（）。 （A ）增加一倍 （B ）为原来的1/2 （C ）不变 （D ）不确定 答案与评分标准 (C) 试题： 粒径分别为16m μ和8m μ的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（）。 （A ）2 （B ）4 （C ）1 （D ）1/2

化工原理-第2章-流体输送机械-典型例题题解

化工原理典型例题题解 第2章 流体输送机械 例1 离心泵的工作点 用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。 A 增大 B 减少 C 不变 D 不确定 例 2 附图 例2 附图 解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。将管路的特性曲线方程式列出 2 421212)(8v q g d d l g P P Z Z H πζλρ++-+-= 现贮槽液面升高，1Z 增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。由曲线1变为曲线2，则工作点由A 点变动至B 点。故管路中的流量增大，因此答案A 正确。 例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。 A 流体的升举高度； B 液体动能的增加； h m ,Q 3 m ,H e A B 1 曲线2曲线

C 液体静压能的增加； D 单位液体获得的机械能。 解：根据实际流体的机械能衡算式 H e =(Z 2-Z 1)+(P 2-P 1)+(u 22-u 12 )/2g+ΣH f 离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z 2-Z 1)，增加一定的静压能(P 2-P 1)/(g ρ)，增加一定的动能(u 22-u 12 )/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣH f 等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D 正确。 例3离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系 分析离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系。 解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r ，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为 [][]5.0)() 10(0 +---=∑-r f v g NPSH H g P g P H ρρ (1) 首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r 的定义过程。在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P 1,min /g ρ+u 12 /2g)比液体汽化的势能(P v /g ρ)多余的能量(u k 2 /2g+ΣH f(1-k))称为离心泵的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C 表示，即 ∑-+=-+=)1(2 21 min ,122)(K f K v c H g u g p g u g P NPSH ρρ (2) 由（2）式右端看出，流体流量增加，（NPSH ）C 增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r 增加。由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度[] g H 应减少。根据(NPSH)C 的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(u k 2 /2g+ΣH f(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C 只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压P V 无关。由（1）式可知，若流体温度升高，则其P V 值增加，从而[] g H 应减小。 例4 离心泵的组合使用 现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为（表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m ，已知整个管路长度为50m （包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm ，直管阻力摩擦系数λ=。单泵的特性曲线方程式为2 6100.150v e q H ?-=（式中H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3 /s ）。通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。 解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程 2 6100.2100v e q H ?-=串 （1） 2 5105.250v e q H ?-=并 （2） 自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程 g u d l l g P Z H e e 22∑++?+?=λ ρ 将有关数据代入 81 .92)050 .0785.0( 050.050 025.081.9100010013.15.1102 2 5 ????+???+ =v e q H 整理得： 2 5103.315.10v e q H ?+= （3）

化工原理下册答案

化工原理（天津大学第二版）下册部分答案 第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨 利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。 解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为