化工原理试题与答案
一、填空题
1. 流体在一根圆形水平直管中流动，测得其平均流速为0.5 m·s-1，雷诺数Re=1000，压降Δp=10 Pa，问管中心处的最大流速为 m·s-1。若平均流速增大为1 m·s-1，则压降Δp为 Pa。 2.反应器内流体的混和按考察的尺度可划分为 混和和 混和。
3. 填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 ,吸收的推动力 。
4. 某间壁式换热器传热面积为2.5 m2，传热平均温差为45 K，传热速率为9000 W，则该换热器此时的总传热系数K= 。
5. 气体的粘度值随温度的升高而 ；液体的粘度值随温度的升高而 。
6. 雷诺数Re是流体流动 的判据。流体在管道中流动，当Re 时为稳定层流；当Re 时，可以形成湍流；只有当Re 时，方可达到稳定的湍流。
7. 活塞流反应器的量纲一平均停留时间（无因次平均停留时间）?等于 ；其停留时间的量纲一方差（无因次方差）为 。
8. 在连续接触的填料塔内,进行定常等温吸收操作,填料层高度的计算,可由物料衡算式和吸收速率方程联列导出计算式, 填料层总高度等于 和 之乘积。
9. 列举四种工业上常用的间壁式热交换器： 、 、 、 。 10.伯利方程gZ1+
p1u12+?2+We=gZ2+
p22u2++?Hf,(1?2)适用的条件是在 流动时的 流体。 ?211. 从手册中查得某液体在25℃和1 atm时的粘度为0.80 厘泊，试将其换算成国际单位制，粘度应为 。
12. 在研究流体流动规律时，要注意区分是定常（或称定态）流动和不定常（或称不定态）流动，稳定态和不稳定态。如果所考察的流体流动过程或系统中任何一个部位或任何一个点上的流体性质和过程参数都不随时间而改变，则该过程为 过程，反之，则为 过程。当流体流动过程的雷诺数大于1×104时，可以认为是 的湍流；当雷诺数在2000 ~4000 之间流体的流动型态为 的过渡区域。
13. 流化床反应器中常需选用合适的气体分布板和增设导向板等内部构件，其目的是为了克服 和 等不正常流化现象，用以改善聚式流化床的流化质量。
14. 在精馏过程中,当回流比加大时,精馏段与提馏段操作线交点向 移动,并以 为极限;回流比减小时, 精馏段与提馏段操作线交点向 移动,并以 为极限。 15. 套管换热器中，逆流操作的主要优点是 ，并流操作的主要优点是 。
16. 彼克列模数Pe—→?，反应器内 返混，趋近于 模型；彼克列模数 Pe—→0，反应器内 返混，趋近于 模型。
17. 流体在圆管内做层流流动时，其最大流速为平均流速的 倍；湍流时，其最大流速约为平均流速的 倍。
18. 画出下列典型反应器停留时间分布密度曲线的示意图：在上边
19. 精馏操作中回流比R是一个重要的参数,其定义为R = ,在精馏操作中,若塔板数保持不变,增大回流比,则所得的塔顶产品纯度将 。若减少回流比且要维持塔顶产品的纯度不变则需 塔板数。
1
20. 冷流体在加热管中升温至363 K，操作中管壁温度与流体入口温度均未变,未出现污垢,总传热总系数也不变，但冷流体出口温度降至350 Ｋ。可能的原因是 ,这时,传热速率比原先的要 。 21. 流体流动的连续性方程u1A1=u2A2是在 条件下得出。它仅适用于 的流体，它是 原理在化学工程中的应用。
22. 国际单位制的压强采用专用名称单位Pa，其国际制基本单位表达式（单位因次式）为 。 23. 设E1和E2分别为平行反应过程中主、副反应的活化能，请在下图中画出平行反应选择性与温度的关系。
24. 液体的粘度随温度升高而 ，因此温度升高，固体颗粒在液体中的沉降速度 。气体的粘度随温度升高而 ，因此温度升高，固体颗粒在气体中的沉降速度 。
25. 一个填料吸收塔逆流操作时,若循环使用的吸收剂中吸收质含量降低,其它操作条件保持不变,则出口气体中吸收质的含量将 ,吸收率将 。
26. 在加热或冷却时，若单位时间传递的热量一定，则在同一换热设备中，采用逆流操作比并流操作，加热剂或冷却剂的用量要 。若单位时间传递的热量一定，加热剂或冷却剂的用量也一定，则逆流操作所需换热设备的传热面积要比并流操作的 。
27. 将下列非SI单位计量的物理量分别换算成指定的SI单位： 质 量 2.5[kg（f）·s2·m-1]= kg 压 强 30[kg（f）·cm-2]= Pa 热 量 1.00[kcalIT]= J
比定压热容 0.50[kcal·kg-1·℃-1]= J·kg-1·K-1
28. 若流体在连续流动管式反应中流动时，达到了 的程度，则该反应器可称为活塞流反应器。
29. 在圆形直管中流动的流体，流动型态分为 和 。其中判断流体流动型态的特征数是 。
30. 对于双组分液体的连续精馏过程。在分离任务和进料热状况给定的情况下,若增加回流比,将使 减少,却使 增加。
31. 热传导是在物体内部或者物体与物体接触中，由于 传递热能；而对流传热是由于 传递热能。
32. 工程书籍或手册中CGS制的压强的单位曾采用过工程大气压（at），工程大气压的定义值为：
1 at= kg（f）·cm-2= m（H2O）
将其换算成SI单位Pa时的准确换算值为： 1 at= Pa
33. 若基本物理量为质量[M]、长度[L]和时间[T]，则粘度?的量纲式（因次式）为 。 34. 在下列T—xA图中分别标绘出气固相催化反应过程的操作线。
2
35. 孔板流量计和转子流量计测流量都是依据 原理，前者通过所测 来计算流体的流量，后者由 来确定流量的大小。
36. 相际传质过程主要依靠物质的扩散作用，而物质的扩散主要有两种基本方式：物质借分子运动由一处向另一处转移而进行物质扩散的方式，即为 ;物质因流体的旋涡运动或流体质点的相对位移而进行物质扩散的方式即为 。
37. 在列管换热器中用饱和水蒸气加热某溶液，通常使 走壳程， 走管程。 38. 试比较下列压强的大小：
（A）1.5[大气压]（表压）；（B）450[mmHg]（真空度）；（C）1.2[kPa]（绝压）；
（D）22[mH2O]（绝压）；（E）5[m硫酸柱]（绝压）。（已知硫酸密度为1.840×103 kg·m-3） > > > >。
39. 工业反应器的放大设计方法，过去曾主要采用 的方法，直至20世纪中叶
的方法才渐趋成熟起来，尤其是计算机及软件系统的迅速发展，为这种新兴的方法提供了有效的手段。 40. 以单位重量为基准，不可压缩实际流体的伯努利方程式为 ，各项的单位为 。
41. 根据双膜模型的基本假设,气液两相的扩散阻力集中在两层虚拟的静止膜层内,若用水吸收NH3或HCl,传质阻力几乎全集中于 ,通常称为 控制;若用水吸收O2或N2,传质阻力几乎全集中于 ,通常称为 控制。
42. 平壁炉炉膛温度为1300 K，炉壁由内向外由耐火砖，保温砖和装饰层组成，保温砖外侧温度为353 K，装饰层外侧温度为333 K。若在保温砖与装饰层之间再加一层保温材料，则温度变化情况为：保温砖外侧温度 ；装饰层外侧温度 。
43. 在早期出版的手册中，查到粘度的数据常以厘泊为计量单位，国际单位制的粘度单位为 ，两者的换算关系为： 1厘泊= 。
44. 用脉冲法实验测得一连续流动反应器的平均停留时间t=60 s，停留时间的方差
?t2=360 s，若用多釜
串联模型和轴向扩散模型来描述其中的返混情况，此时模型参数N和Pe分别为 和 。
45. 从压强恒定的粗水管A向一条管径相同的水平支管供水，支管中有一闸阀F（如图），考虑到直管BC，DE和闸阀的能量损失，当阀门由全开变为半开时，支管出口处的流量将 ，直管DE的阻力损失将 ，使阀门下游D处的压强将 。 46. 精馏是利用液体混合物中各组分 不同的特性来进行分离的。这种分离操作是通过 间的质量传递实现的。
47. 平板换热器的板面通常压制成各种形式的波纹，其作用是 、 和 。
48. 气体的粘度值随温度的升高而 ；液体的粘度值随温度的升高而 。
49. 彼克列模数Pe—→?，反应器内 返混，趋近于 模型；彼克列模数 Pe—→0，反应器内 返混，趋近于 模型。
50. 在研究流体流动规律时，要注意区分是定常（或称定态）流动和不定常（或称不定态）流动，稳定态和不稳定态。如果所考察的流体流动过程或系统中任何一个部位或任何一个点上的流体性质和过程参数都不随时间而改变，则该过程为 过程，反之，则为 过程。当流体流动过程的雷诺数大于1×104时，可以认为是 的湍流；当雷诺数在2000 ~4000 之间流体的流动型态为 的过渡区域。
51. 某混合气体在标准状况下有V m3,其中溶质A为nA mol,其余为惰性组分B,则组分A的摩尔分数为 , 摩尔比（比摩尔分数）为 。
52. 为强化传热，人们设计了管外加翅片的换热器。它适用于管内 ，而管外
3
的情况。
53. 从早期文献中查到某种液体的比重为0.981，按国家法定单位制规定，废弃比重改用相对密度，则该种液体的相对密度为 ，密度为 。
54．精馏操作的原理 。实现精馏操作的必要条件是 和 。
55．气液两相成平衡状态时，气液两相温度 ，液相组成 气相组成。
56．用相对挥发度α表示的气液平衡方程可写为 。根据α的大小，可用来 ，若α=1，则表示 。
57．某两组分物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n、n+1 两层理论板（从塔顶往下计），若已知yn=0.4，则yn+1= 。全回流操作通常适用于 或 。 58．在总压为101.3kPa、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸气压分别为
?p?A?116.9kPa、pB?46kPa，
则相对挥发度α= ，平衡的液相组成xA= ,气相组成yA= . 59.某精馏塔的精馏段操作线方程为为 。
60.最小回流比的定义是 ，适宜回流比通常取为 Rmin。
61.精馏塔进料可能有 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况参数q值为 。
62.在流动系统中，若截面上流体压强、密度、流速等仅随_________改变，不随________改变，称为稳定
流动。
63.流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的________。
64.离心泵起动时需_______________________________。 65. 雷诺准数的表达式为_______________。当密度ρ＝820 kg.m
d=100mm,以流速为2m.s67. 当20℃的水(ρ=998.2kg.m
,粘度μ=3[厘泊]的某物质,在内径为
在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____. ,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.5m.s
时,
y?0.72x?0.275，则该塔的操作回流比为 ，流液组成
66.牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_______________.用剪应力的表达式为_______________. 其雷诺准数Re为______,直管摩擦阻力系数λ为_______.
68.某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为______.
10.流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速＿＿__＿，动压头＿_＿＿，静压头＿＿＿（增加、减少、
不变）。
69.套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于__________，润湿周边等于
__________，当量直径等于__________。
70.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是________型曲线，其管中心最大流 速为平均流速的
_______倍，摩擦系数λ与Re的关系为__________。
71.流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随__________ 和___________而变。 三.选择题
1. 在下列各种流量计中，哪一种流量计引起的局部阻力不随流量的增加而显著增大？…………………………………………………………………………………………（ ） （A）孔板流量计；（B）转子流量计； （C）文氏流量计；
（D）毛细管流量计。
2. 对于逆流接触的吸收过程,液气比的大小对吸收操作具有较大的影响。通常,实际操作的液气比常以最小液气比的倍数来表示。当单位吸收耗剂用量趋于最小液气比时,则有…( ) (A) 吸收过程推动力趋于最大,吸收塔所需高度趋于最小; (B) 吸收过程推动力趋于最小,吸收塔所需高度趋于最大; (C) 吸收过程推动力趋于最大,吸收塔所需高度趋于最大;
4
(D) 吸收过程推动力趋于最小,吸收塔所需高度趋于最小。
3. 常温下，钢、不锈钢、水和空气的导热系数分别为………………………………（ ）
（A）45 W·m1·K1 ,15 W·m1·K1 ,0.6 W·m1·K1 和0.026 W·m1·K1 ; （B）0.6 W·m1·K1 ,0.026 W·m1·K1 ,45 W·m1·K1 和15 W·m1·K1 ; （C）0.026 W·m1·K1 ,0.6 W·m1·K1 ,15 W·m1·K1 和45 W·m1·K1 ； （D）15 W·m1·K1 ,45 W·m1·K1 ,0.6 W·m1·K1 和0.026 W·m1·K1 . 4. 水从高位槽中流出时，则……………………………………………………………（ ） （A）水的静压能转变为动能； （B）水的位能转变为动能；
（C）除水的静压能转变为动能外，由于位能的减少，水的内能略有下降； （D）除水的位能转变为动能外，由于静压能的减少，水的内能略有下降；
5. 在连续精馏加料操作线方程(q线方程)中的q值,可视为总进料量中参与回流的料液量所占的分数。因此饱和液体(泡点温度)进料时的q值为…………………………………( ) (A) 0 ; (B) 1 ; (C) 小于0的值; (Ｄ) 大于1的值。
6. 冷热两流体在逆流换热时,冷流体的出口极限温度可能是………………………( )。 (A)等于或接近于热流体的进口温度;(B)低于或接近于热流体的进口温度; (C)高于或接近于热流体的进口温度; (D)远高于热流体的进口温度。
7. 流量为0.01 m3·h-1的流体从套管环隙（套管外管内径为50 mm，内管外径为25 mm，管壁为2.5 mm）中流过，流体的流速为…………………………………………………（ ）
(A)20.5 m·s-1； (B)14.2 m·s-1； (C)6.8 m·s-1； (D)31.8 m·s-1。 8. 如图所示,A和B两条平行直线为某一个填料吸收塔在两种情况下的操作线。比较两种操作情况下的塔顶尾气中吸收质含量Y2和塔底溶液中吸收质的含量X1,可知……………………………( )
(A) (Y2)A > (Y2)B ; (X1)A > (X1)B ; (B) (Y2)A < (Y2)B ; (X1)A < (X1)B ;
(C) (Y2)A > (Y2)B ; (X1)A < (X1)B ; (D) (Y2)A = (Y2)B ; (X1)A = (X1)B ;
9. 在一个单程列管式换热器中,壳程内通以20 ℃左右的水,用来冷却管程中流经的200 ℃的热空气。经实测,空气对管壁的传热膜系数?1=5.0 W·m2·K1,管壁对水的传热膜系数?2=400 W·m2·K1。管
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
壁为碳钢,壁厚3 mm,碳钢的导热系数?=50 W·m (A)将原换热器换成一个传热面积更大的换热器;
‐1
·K
‐1
。现欲强化该传热过程,最合理的措施
是…………………………………………………………( )
(B)将内管由钢管改为铜管; (C)增大壳程中水的流速；(D)增大管程中空气的流速。
10. 当流体在圆管内流动时，使流体的流速在圆管内分布不均匀的原因是由于……………………………………………………………………………………………（ ） (A)管壁存在摩擦力； (B)流体的静压力；(C)流体存在粘滞力； (D)流体所受到的重力。 11. 雷诺数Re的数学表达式为………………………………………………………（ ）
（A）
du? ； （B）
??du?； （C）
du?d??； （D）
?u。
以上各式中u为流体流速，?为流体密度，?为流体粘度，d为管径或定性尺寸。
12. 有一连续精馏塔分离苯和甲苯的混合物，塔顶得到苯的摩尔分数为0.97的产品，塔底得到甲苯的
5
化工原理试题及其答案
