07化工基础末卷3

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2006—2007学年度第 二 学期期末考核试卷

考核课程： 化学工程基础 考核类型： 考试 考核形式： 闭卷 学生所在院系： 化材院 班 级： 0513341/2 试 卷： A 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 得分 阅卷人 一、填空题 （每题1分，共25分）

1在进行工艺过程的开发，设备的设计的操作管理时，经常运用的几个基本规律是指_________，________，___________，和____________。

2衡量流体粘性大小的物理量，称为_________。在法定单位中，该物理量的单位为___________。

35m3某流体在某温度下的质量为9200kg ，其密度为___________________。 4滞流时的平均流速v= vmax, 湍流时的平均流速v= vmax,。 5在管径相同的管道内分别流动着粘油和水,若它们的Re数相同，则油的流速比水的流速____，因为____________。

6在流动中形成的_________与__________的关系完全符合牛顿粘性定律的流体，称为牛顿型流体。

7当Re <103时，摩擦阻力系数λ是_________的函数，通过___________而求得。 8局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法_______法和_____________法。 9据传热的机理不同把传热分为_________________________________________ ________________三种类型。

10有两种比重大小不同的材料，用作保温材料时，应选用比重_________的。 11逆流换热的最大优点是___________________________________________________ 12稳定的恒温传热是指___________________________________________________ 13传热的三种方式很少单独存在，如热量从热流体经间壁传向冷流体，就是以______

和______两种方式进行。

任课(命题 )教师： 周亚洲 系主任： 【第 1 页 共 4 页】

14导热系数是表征______________的一个参数。各种物质中，___ _的导热系数最大，

而_____的导热系数最小。

15物理吸收的依据是_______________________________________________________。 16操作线的物理意义是_____________________________________________________。 17写出六个吸收速率方程 _________________________________________________ _______________________________________

18.吸收体系的m越大，则该吸收体系属于_______溶体系。 19. 吸收双膜理论的实质是

________________________________________________________________这样介定是为了应用________________________定律。

20. 当吸收体系为气膜控制时，在鼓泡塔，喷淋塔填料中应选用

______________________________进行吸收为宜。

21. 按反应器体系的相态可将反应器分为_____________________________________。 22. 间歇反应釜的特点是

____________________________________________________________。

23. 管式反应器内流动是理想置换流动其特点是_________________________________ ______________________________。

24.不存在返混的流动模型称为____________流动模型，不存在返混的反应器有________

和__________。

25. 对串联反应Ak1—Rk2—S以R为目的产物，一般应选择CA较___的反应器，若k1<

应在较________转化率条件下反应。且应__________反应物的进料浓度。

二、选择题 （2`*10=20`）

[ C ]31与0.2mHg的压强相当的水柱高度是： A 0.277m B 13.05m C 2.72m D 都不对 [ B ]32水平面是等压面的流体是：

A水平流动的流体 B u形管中的指示液体 C 静止流体 D u形管中指示液

上方的流体

[ A ]33理想气体的密度可以用ρ= PM/RT来计算，式中的压强P应采用：

A 绝对压强 B 表压强 C 负压 D 真空度

[ D ]34某管路中装有孔径25mm的孔板，压强计读数为R时流量为V，因孔板磨损而

更换一块孔径为35mm的孔板，若孔流系数C0不变，当压强计读数仍为R时，其流量为：

A 0.71 V； B 1.0V； C 1.45V； D 1.96V

[ D ]35流体在直圆管中作湍流流动，若管长和管径都增加一倍，而流量保持不变 (设摩

擦阻力系数不变) ，则阻力损失应：

A 增大一倍； B 减小为1/2； C 减小为1/4； D 减小为1/16 [ ]6.给热过程中的传热方式包括：

A 对流传热、辐射传热 B 传导传热、对流传热、辐射传热 C 传导传热、对流

传热 D 都不对

[ ]7流体传热而不发生相变时的给热系数α=0.023*λ/d*Re0.8Prm，该流体必须为： A 滞流 B 过度流 C 湍流 D滞流、过度流、湍流 [ ]8.下列过程传热分系数最大的是：

A 蒸气的滴状冷凝；B 空气的制对流；C 蒸气的膜状冷凝； D 水的强制对流 [ ]9. 与气相组成为yA平衡的浓度应表示为： A yA* B xA* C cA* D XA* [ ]10. 亨利系数E与溶解度系数H的关系为：

A E*H=CA B E*H=CB C E*H=CT D E*H=CS [ ]11. 以摩尔分数比表示的亨利定律为：

A p*A= E xA B p*A= CA/H C y*A= mxA D Y*A= mXA [ ]12. 分子扩散是由 引起的。

A 分子湍流运动 B 分子滞流运动 C分子过度流运动 D分子热运动 [ ]13. 1/kym 表示：

A 折算成气膜阻力的液膜阻力 B折算成气膜阻力的总阻力 C 折算成液膜阻力的气膜阻力 D 折算成液膜阻力的总阻力 [ ]14. 增大吸收面积A可采取的措施是：

A 使用分子量大的吸收剂 B 增大气液两相的分散度 C 易溶体系选用填料塔塔吸收 D 增大吸收剂用量 [ ]15.同一反应达相同的转化率时，在管式反应器中进行所需时间 A 最短 B 最长 C 居中 D 介于间歇釜和全混流反应器之间

[ ]16.对平行反应：A+B→P(目的产物)，rP=k1CAa1* CAa2；A+B→S, rS=k2CAb1* CAb2。 当a1>a1，b1>b1时，为提高目的产物的选择率，应选用的反应器和循环物料是：

A 管式反应器-生成物 B 间歇釡-生成物 C 管式反应器和间歇釡-反应物 D全混流反应器-反应物 [ ]17.膨胀因子δ定义为：

A每转化1molA引起反应总体积的变化量 B每转化1molA引起反应体系总摩尔数的变化量

C每转化1体积A引起反应总体积的变化量 D每转化1体积A引起反应体系总摩尔数的变化量

[ ]18.多釜串联反应器的有效容积：

A 与间歇釜式反应器相同； B 与全混流反应器相同； C 介于管式反应器和间歇釜之间； D 介于全混流和管式反应器之间 [ ]19.不能用于计算反应物体积流量的表达式是：

A v=G/ρ；B v=G/CTM均； C v=FA0/CA0； D v= GA0/CA0 [ ]20.釜中浓度与出口浓度相等的反应器是：

A 间歇搅拌釜； B PFR； C CSTR； D 多釜串联

三、判断正误 （2`*10=20`）

[ T ]1启动离心泵时，将出口阀门关闭，是为了减小启动功率。

[ F ]2液体的粘度随温度升高而升高，气体的粘度则随温度的升高而降低。

[ T ]3流体在管内呈旋转流动，可以降低滞流底层厚度，提高管内的传热分系数，而且

可以冲刷管壁，防止结垢。这种方法，在工业设备中经常采用。 [ T ]4流体在管路中流动时产生局部阻力的主要原因是边界层分离。 [ T ]5所有传热速率式中的分母都是分子温度区间内的热阻之和。 [ F]6在多层传热壁传热中，各层的温度降低值反比于各层的热阻。

[ T ]7化工生产中使用最广泛的加热剂是蒸汽，尤其是饱和蒸汽。蒸汽加热的主要缺点

是加热温度不高，通常不超过180℃。

[ F ]8用120℃饱和蒸气加热原油，蒸气冷凝成同温度的冷凝水，此时两流体并流时的传

热平均温度差小于逆流时的平均温度差。

[ T ]9.费克分子扩散定律指出：扩散速率与扩散距离成反比。

[ T ]10.气相传质单元数是经全塔吸收后气相浓度的变化量相当于吸收过程平均推动力

的倍数。

[ T ]11.吸收过程中，增大吸收剂用量，吸收推动力增大，填料层高度相应降低；但输送

液体的动力消耗增大，吸收液（产品）浓度太低。

[ T ]12液相推动力是平衡线到操作线的水平距离。 [ T ]13.吸收操作线方程其实就是吸收塔的物料衡算式。

[ T ]14.操作线上任意一点的坐标都表示塔中某一截面上的实际气液组成。 [ T ]15.连续操作的反应器内物料不可能发生积累。

[ F ]16.全混流反应器由于连续生产，所以设备利用率高，劳动强度小，产品质量稳定，

易于自动控制，适于大规模生产。

[ F ]17.单个反应釜由间歇操作改为连续操作后，由于节省了非生产时间，故会使生产能

力加大。

[ T ]18.物料衡算式能够反映物料在反应器中的停留时间分布。 [ F ]19.变容反应主要是指气相反应和液相反应。

[ F ]20.在间歇釜式反应器中，由于搅拌器的剧烈搅拌，所以存在着强烈的返混作用，各

物料粒子的停留时间都相等。

1. 用泵将20℃的水由贮槽输送到真空度为1mH2O柱的塔内，贮槽液面距塔顶喷嘴头处垂直距离为20m。采用Φ105*25的钢管。连接在管路中孔板流量计两侧的U形管压差计读数为163mmHg，孔口直径为50mm。，已知：C0=0.63，P水=103kg/m3。总阻力Hf=0.95mH2O柱，η=0.75。

求 (1)水的体积流量。（m3/s） （2）泵所需的实际功率Pa（kw）

2.一平面壁炉墙由三层材料组成，内层是δ1=240mm，λ1=1.165W/m.K的耐火砖，外层是δ3=240mm，λ3=0.585W/m.K红砖，中间填有δ2=50mm，

λ2=0.095 W/m.K的石棉隔热层，已知炉墙内壁温度t1=500℃，外壁温度t2=50℃。

求：(1) 每小时通过每平方米炉墙的热量损失。

(2)中间换以λ'2=0.0585的矿棉，则需多少mm才能保持与原来相同的热损失？

2. 吸收塔在常压及293K时用清水吸收混合气体中的SO2, 气体与水逆流接触，混合气体(标态)流量为3500m3/h，其中含SO2(体积分率)为10%，吸收率为90%，气液平衡关系为：Y* = 24.8 X，试求： ⑴.当水用量为最小用量的1.4倍时，水用量为多少kmol/h？ ⑵.气相传质单元数nG。

3. 有一反应A +B—→C + D为二级反应，(-rA) = k CACB，式中k =0.02m3/ kmols 进料中A和B的浓度均为 2 kmol/m3，要求A的转化率达90% , 从反应时间方面考虑，问在间歇釜、管式反应器和连续单釜中初选哪一种反

应器较为合适？（一般间歇釜的辅助时间为半小时；要求先计算，后说明答案）

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………密…………………………………封…………………………………线…………… 2004 ——2005 学年度第 上 学期

化学 院系 化学 专业 02 年级 《化工基础》课程期末考试题（B） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 级 姓名 学号 一、 填空： （2*10=20`） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

10. 二、选择： [ ]1.

A 0.71 V； B 1V； C 1.4V； D 2V [ ]2.

A 滞流； B 湍流； C 过渡流； D 滞流或湍流 [ ]3.

A蒸气滴状冷凝； B空气制对流； C蒸气膜状冷凝；D水的强制对流 [ ]4.

A p*A= ExA B p*A= CA/H C y*A= mxA D Y*A= mXA [ ]5.

A 溶解度系数E B 亨利系数H C m D KX [ ]6. 吸收速率方程表示为 NA=A*Δ/ (1/k) ，可表示气膜阻力的1/ k 是： A 1/ KG B 1/ kx C 1/ kg D 1/ Ky [ ]7. 1/ m ky 表示：

A 折算成气膜阻力的液膜阻力 B 折算成液膜阻力的气膜阻力 C 折算成气膜阻力的总阻力 D 折算成液膜阻力的总阻力 [ ]8. 在间歇釜中进行一级反应A—P，进料浓度为CAO，装料量为V，反应1小时后转化率为XA。今若将装料量改为2V，则达到同样的转化率，所需反应时间为：

A 0.5小时, B 1小时; C 2小时； D 4小时 [ ]9. 多釜串联反应器的有效容积：

A介于全混流反应器和管式反应器之间； B与全混流反应器相同； C 介于管式反应器和间歇釜之间； D与管式反应器相同

任课(命题)教师： 周亚洲 系主任：

[ ]10. 釜中浓度与出口浓度相等的反应器是：

A 间歇搅拌釜； B PFR； C CSTR； D 多釜串联 三、判断正误：

[ ]1. 流体流动时产生阻力的内因是流体具有粘性。 [ ]2. 任意一传热层中的温度降低值与该层的热阻成反比。 [ ]3. 对数平均温差比算术平均温差更精确。

[ ]4. 吸收过程中，若为气膜控制，则应选用喷淋塔和鼓泡塔进行吸收。 [ ]5. 液相传质单元数是经全塔吸收后气相浓度的变化量相当于吸收过程

平均推动力的倍数。

[ ]6. 吸收过程中，增大吸收剂用量，吸收推动力增大，填料层高度相应

降低；但输送液体的动力消耗增大，吸收液（产品）浓度太低。 [ ]7. 在间歇釜式反应器中，由于搅拌器的剧烈搅拌，所以存在着强烈的

返混作用，各物料粒子的停留时间都相等。

[ ]8. 全混流反应器设备利用率高，劳动强度小，产品质量稳定，易于自

动控制，适于大规模生产。

[ ]9. 单个反应釜由间歇操作改为连续操作后，由于节省了非生产时间，

故会使生产能力加大。

[ ]10. 反应器的设计方程是联解物料衡算式和微观动力学方程式的结果。 四、计算题 (10`+15`+15`=40`)

1. 用一离心泵将水送到高位槽，高位槽液面高出水池液面50m，采用Φ100*5的管道输送，泵的送水量为34m3/h，输送过程中管路磨擦阻力损失为2.4m，若泵的效率为60%，计算泵所需的实际功率 Pa (kW)。

2. 吸收塔在常压及293K时用清水吸收混合气体中的SO2, 气体与水逆流接触，混合气体(标态)流量为5000m3/h，其中SO2(体积分率)为10%，吸收率为95%，气液平衡关系为：Y* = 26.7 X，试求：

⑴ 当水用量为最小用量的1.5倍时，水用量为多少kmol/h？ ⑵ 气相传质单元数nG。

3. 在某全混流反应器中进行液相反应：2A→P，其动力学方程为（-rA）=kC2A，转化率为50%。

(1). 若反应器增大为原来的6倍其它条件保持不变，转化率为多少？ (2). 若体积相同，换成管式反应器，其他条件保持不变，转化率为多少？ 课程名称：化工基础A卷 考试方式：闭卷 任课教师 周亚洲 专业年级：02级 一、填空题(2×10) 1. 负压，101325-负压；2. 5886，0.0581；3. 小，小；4. 将复杂的吸收过程视为通过相界面两侧气膜和液膜的分子扩散过程；5. 当液相出口浓度达到平衡浓度时吸收剂与惰性气体的摩尔流量之比；6. 气，填料塔和喷淋塔；7. 管，釜，塔，床；8. 间歇操作，存在辅助时间；釜内CA、（-rA）、xA 不随位置变化，但随时间变化；所有物料粒子的停留时间都相等，不存在返混。9. 几何位置不同的物料粒子之间，停留时间不同的物料粒子之间；10. 原点，τ /CA0。 二. 选择题(2×10) DCCAC ABDAA三. 是非题(2×10)2.4.8.9.10为非，其它为是。 四.计算题(3×10) 1.解ΔH=20m ΔP/ρg=P1-P2/ρg=9.81*1000/ρg=1 m d=0.1m Hf =0.95m v0=C0 *[2gR(ρi-ρ)/ρ]1/2=0.7*[2*9.81*0.163*12.6]1/2=4.44 m/s

v=v0*(d0/d)2=4.44*(0.05/0.1)2=1.11m/s v2/2g=0.0628 qV =vπd2/4=0.00871 He=ΔH+ΔP/ρg+v2/2g+Hf=20+1+0.0628+0.95=22.013m Pa=He*qv*ρ*g /η=22.013*0.00871*103*9.81/0.75=2.51 kW 2.解：平面壁的热传导 1.Φ/A=Δt/Σ(δ/λ)=(500-50)/(0.23/1.163+0.05/0.093+0.24/0.582) =450/(0.1978+0.5376+0.4124)=450/1.1478=392 W/m 2.当δ2/λ2=δ2`/λ2`时，能保持与原来相同的热损失。所以： δ2`=λ2`*δ2/λ2=0.0582*0.5376=0.0313 m =31.3 mm 22.解： y1=0.1 η=0.9 V=3500m / h L=1.4LM Y*=24.8X X2 =0 3Y1= y1 / (1- y1)=0.1/(1- 0.1)=0.1111 Y2 =Y1 (1-η)=0.01111 X*1 =Y1 /m=0.1111/24.8=0.00448 LM /G=(Y1-Y2)/X*1=22.32 L/G=31.25 G=3500*(1-y1)/22.4= 140.63 kmol/h L=140.63*31.25=4394.5 kmol/h X1 =X*1/1.4=0.0032 Y*1=24.8*0.0032=0.07936 Y*2 =0 ΔY1 =0.03174 ΔY2 =0.01111 ΔYm =(0.03174-0.01111)/ ln2.8569=0.02063/1.0497=0.01965 nG= Y1-Y2 / ΔYm=(0.1111-0.01111)/0.01965=0.1/0.01965=5.09 3、解：n =2, k=0.02 m3/kmol*s CA0=CB0 xA=0.9 (-rA) = kCACB=kCA2 1.间歇釜：τ= xA / kCA0*(1-xA) =0.9 / 0.02*2*0.1=9/ 0.04=225s=3.75 min τ

总

=33.75 min 2.管式反应器：τc= xA / kCA0*(1-xA) =225s =3.75 min

平均

3.连续单釜：τ

=xA/ kCA0*(1-xA)2 = 0.9/0.02*2*0.12= 2250s =37.5min

由以上计算结果可知：从反应时间考虑，应选用管式反应器。

课程名称：化工基础 B卷考试方式：闭卷 任课教师 周亚洲 专业年级： 02级 一、填空题(2×10) 1. 流体沿管壁作匀速直线运动，v平均=0.5*vmax； 2. 大，小；3. Φ=A*Δt/ Σ δi / λi ；4. 制取产品，净化气体，回收有用组分；5. 液，鼓泡塔；6. 当时条件下吸收质在吸收剂中的饱和溶解度；7. 当液相出口浓度达到平衡浓度时吸收剂的摩尔流量；8. 几何位置不同的物料粒子之间，停留时间不同的物料粒子之间；9. 各小釜内反应物的浓度和反应速率不随时间和位置变化，出口浓度与釜内浓度相等，但随釜数N变化；10. 停留时间不同的物料粒子之间的混合。 二. 选择题(2×10) CAADA BBBAC 三. 是非题(2×10)2.4.5.7.8.9为非，其它为是。 四.计算题(3×10) 1.解：ΔH=50m ΔP=0 η=0.6 Hf =2.4m d0=0.09m V=34m3/h=0.00944m3/s v2=4V/πd2=4*34/3600*3.14*0.092=1.49 m/s He=ΔH+Δv2/2g+Hf =50+0.1124+2.4=52.512m Δv2/2g=0.112m Pa=He*V*ρ*g /η=52.512*34*1000*9.81/3600* 0.6=8.11kW 2. 解：清水吸收SO2 y1=0.1 η=0.95 V=5000m3 /h L=1.5LM Y*=26.7X X2 =0 Y1= y1 / (1- y1)=0.1/(1- 0.1)=0.1111 Y2 =Y1 (1-η)=0.005555 X1* =Y1 /m=0.1111/26.7=0.004161 LM /G=(Y1-Y2)/X1*=25.365 L/G=38.05 G=5000*(1-y1)/22.4= 200.9 kmol/h L=200.9*38.05=7644 kmol/h X1 =X1*/1.5=0.002774 Y1* =26.7*0.002774=0.074066 Y2* =0 ΔY1 =0.037034 ΔY2 =0.005555 ΔYm =(0.037-0.005555)/ ln6.6668=0.031445/1.897=0.016594 nG= Y1-Y2 / ΔYm=(0.1111-0.0055555)/0.016594=0.1055/0.016594=6.36 3. 解： (-rA) =kCA2 在连续单釜中：τ平均

= VR1/v0 = xA/kCA0*(1-xA)2 ∴VR2/VR1=6=xA2*(1-xA1)2 / (1-xA2 )2*xA1=0.52*xA2/0.5*(1-xA2)2

12x2- 25x + 12=0 或x2 -25x /12+ 1= 0 xA2= (25/12±√625/144) / 2 = (25/12±7/12) /2 xA1 =32/24 =1.333 (舍) xA2 = 18/24 =0.75 （合理） 管式反应器：τc=VR3 / v0 = xA3 / kCA0*(1-xA3)

VR3 / VR1 = 1 = xA3*(1-xA1)2 / (1-xA3 )*xA1 = xA3* 0.52/ (1-xA3 )*0.5

xA3 = 3/2 = 0.667

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