一、填空题(25分，每空1分):
1、空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流速一定，当气体温度升高时，Re值将___________。 2、流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：压强降与速度的______次方成正比；完全湍流区：压强降与速度的_________次方成正比。
3、恒密度流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失Σhf所损失的是机械能中的_________项；恒密度流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长_________。 4、离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。 5、离心泵常采用 调节流量，往复泵常采用 调节流量。
6、含尘气体通过长为4m，宽为3m，总高为1m内置4层隔板的除尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为_________m/s。
7、水与苯进行换热，水由20℃升到35℃，苯由80℃降至40℃。若苯的热容量流率比水的热容量流率小，此换热器的传热效率ε= _____，热容量流率比CR =____ 。
8、离心泵采用并联操作的目的是 ，采用串联操作的目的是 。
9、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数Ｋ接近于_______侧的对流传热系数，而壁温接近于_______侧流体的温度。
10、当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时，公式中的流速应该用_____管中的速度。流体在管内湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随_____和_____而变。
11、某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m/s，则离心机的分离因数等于 。
12、在一套板框过滤机中，滤框厚度为16mm，板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框刚充满，则在每一框中滤液穿过厚度为______的滤饼，而洗涤时，洗涤液则穿过厚度为______的滤饼，洗涤液穿过的滤布面积等于过滤面积的______。
13、两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到60℃, 热流体从100℃ 被冷却到70℃，则逆流时的Δtm=____℃；并流时的Δtm=_____℃。 三、简答题（共20分，每题5分）
1、什么是牛顿粘性定律？根据牛顿粘性定律写出黏度的物理意义。 2、简述离心泵的主要部件及工作原理。
3、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，则加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生什么变化？为什么？ 4、一列管式换热器，用饱和水蒸气加热某易结垢的悬浮液，此换热器在流程安排上应使悬浮液走管程还是
2
3
壳程？若在测试中发现此换热器在拆修清洗前、后蒸汽冷凝量之比为1:2，则清洗前垢层热阻与总热阻的比例为多少？设拆洗前后换热平均温差Δtm不变。 四、计算题（共55分）
1、（14分）水在垂直管中流动，如下图左图所示，已知h=100mm,1-2截面间距为1m，试求：(1)?hf,1-2（左图）；(2)（p1-p2）之值（左图）；(3)若水反向流动，流速及设备条件不变，如右图所示，h’的值是多少?（指示液Hg的密度为13.6*10kg/m）
3
3
2、（14分）如下图所示的输水系统。已知管内径d=50mm，在阀门全开时输送系统的Σ(L+Le)=50m（包括所有局部阻力损失），摩擦系数可取λ=0.03, 泵的性能曲线, 在流量为6m/h至15m/h范围内可用下式描述：He=18.92-0.82V ，此处He为泵的扬程，单位为m, V为泵的流量，单位为m/h, 问：如要求流量为
10m/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务?
3
0.8
3
3
3
3、（12分）以长3m、宽2m的重力沉降室除气体所含的灰尘。已知气体密度ρ= 1.2kg/m、黏度μ= 1.81×10Pa·S；尘粒为球形，密度ρ=2300kg/m；气体处理量为每小时4300m。求可全部除去的最小尘粒粒径dp 。
4、（15分）某列管换热器用109.2℃的饱和水蒸气加热管内空气，使它由20℃升至80℃，现空气流量须
-5
3
3
3
增加一倍，问在传热面积和空气进、出口温度不变情况下，蒸气侧热阻、管壁和污垢热阻均可忽略时，加热蒸汽温度应改变为多少？空气在管内皆为湍流且管内流动是充分发展的。
一、填空（共25分，每空1分）（基本题） 1、下降; 2、一，二； 3、静压能，不变；
4、离心泵的特性，管路特性； 5、出口阀门，旁路阀门； 6、1.8m/s； 7、66.7%，0.375； 8、提高流量，提高扬程 9、空气， 饱和水蒸气
10、细，Re，ε/d(相对粗糙度) 11、1000
12、8mm，16mm，1/2 13、 44.8℃，33.7℃
二、问答题（共20分，每题5分）
1、实验证明，对于一定的液体，单位面积上的内摩擦力与两流体层的速度差Δu成正比，与两层之间的垂直距离Δy成反比，即 ，此式所显示的关系，称牛顿粘性定律。（3分）上式可改写为 ，即可得粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度时剪应力的大小。（2分）
2、离心泵主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片。（2分）离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动，迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。（3分）
3、（综合题）由dq/dt=Δp/［rΦμ(q+qe)］知, （1分）加大操作压力，过滤速率变大。（2分）提高滤浆温度，使滤液黏度降低，过滤速率增大。（2分） 4、（综合、提高题）管程;1/2 （3分）
清洗后 Q =Δtm/∑R；清洗前 Q ’ =Δtm/(∑R+Ra)
3
∵Q ’/Q =1/2， （2分） 四、计算题
1、（14分）（基本、综合题）(1) （6分）∵p1/r＋gz1= p2/r＋gz2＋Shf,1-2 ∴Shf,1-2=( p1/r＋gz1)－(p2/r＋gz2)=( ri－r)gh/r =(13.6－1)×9.81×0.10=12.36 J/kg (2) （4分）p1－p2=( ri－r)gh＋rg(z2－z1)
=(13.6-1)×10×9.81×0.10+1000×9.81×1 =2.217×10 Pa
(3) （4分） p1/r＋gz1= p2/r＋gz2＋Shf,1-2
∵Shf,1-2不变，[( p1/r＋gz1)－(p2/r＋gz2)]值不变， 故 h=h=0.10m
2、（14分）（基本题）当V1=10m/h，
所需外加功Ws=gDz＋Shf=9.81′10+8′0.03′50′(10/3600)/(p′0.050) =128.1 J/kg（8分） He’=Ws/g=128.1/9.81=13.06 J/N （3分） 泵的扬程 He=18.92－0.82′(10)=13.75 J/N （3分） ∵He>He’，故此泵能完成任务。
3、（12分（基本题）
4、（15分）（综合、提高题）
0.8
2
2
5
3
’
4
3
一、
选择填空题： (每题5分，共20分)
1．(1) 如图所示，若敞口罐液面恒定，罐上方压强为Pa，忽略流动阻力损失，出水管管径为d，则出水管的出口速度u与 有关。
（A） Ｈ （B） Ｈ、ｄ （C） ｄ （D） Ｐａ （E） Ｈ、ｄ、Ｐａ 水 Pa u H
(2)有一并联管路，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V1，ｕ
1，d1，ｌ1，ｈf1及
V2，ｕ2，ｄ2，ｌ2，ｈf2。若ｄ1＝２ｄ2，ｌ1＝２ｌ2，则：
①ｈf1／ｈf2＝（ ）
（A） ２ （B）４ （C）１／２； （D）１／４ （E）１ ②当两段管路中流体均作滞流流动时，V1／V2＝（ ） （A） ２ （B）４ （C）８ （D）１／２ （E）１ (3)转子流量计的主要特点是（ ）
（A）恒截面、恒压差 （B）变截面、变压差 （C）恒流速、恒压差 （D）变流速、恒压差
2．⑴已知流体经过泵后，压力增大?P N/m2，则单位重量流体压能的增加为（ ） （A）?P （B）?P/ρ （C）?P/ρg （D）?P/2g ⑵离心泵的下列部分是用来将动能转变为压能（ ）
（A）泵壳和叶轮 （B）叶轮 （C）泵壳 （D）叶轮和导轮
3． （1）过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则___ （Ａ）操作压差增大至原来的√２倍 （Ｂ）操作压差增大至原来的４倍 （Ｃ）操作压差增大至原来的２倍 （Ｄ）操作压差保持不变 （2）恒压过滤时，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√２倍
（Ｄ）增大至原来的１．５倍
4． 比较下列对流给热系数的大小
空气流速为6m/s的α1，空气流速为25m/s的α2，水流速为1.2m/s的α3，水流速为2.5m/s的α4，蒸汽膜状冷凝的α5，自大到小的顺序为： > > > > 二、 填空题： (每题5分，共20分)
1．①1atm=__________kN/m2。 ②____________________的流体称为理想流体。 ③表压与绝对压力的关系是____________________。 2．
①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 ，压力表的读数 。（填增加、降低或不变） t02a05002
②管路特性曲线的一般表达式是 。 ③离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。
3.
粒子沉降过程分 阶段和 阶段。
沉降速度是指 时， 相对于 的速度。 4． 冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为 ℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为 ℃。
三、 计算题 (本题15分)
某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长50m（包括局部当量长度），两容器液面差3.2m，求（1）管内流量 （2）若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量碱为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？（设流体流动为湍流，摩擦系数符合柏拉修斯公式λ＝0.3164/Re0.25）
四、 计算题 (本题10分)
用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m，管子规格Φ89×4.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为200m，要求流量21 m3/h，石油的密度? ＝ 920kg /m3，，粘度0.5NS/m2，求：
(1) 雷诺数Re，摩擦系数λ，流动阻力∑hf
(2) 泵的有效功率
五、 计算题 (本题15分)
用板框压滤机过滤悬浮液，已知过滤面积10m2，操作压力2kgf/cm2（表压），过滤15分钟后，得滤液2.91m3，若介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩， 求：（1）已知该板框压滤机的生产能力4.8m3/h，计算洗涤时间和辅助时间之和 （2）若过滤时间和滤液量均不变，操作压力降至1kgf/cm2（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？
六、 计算题 (本题20分)
有一套管式换热器，内管Φ54×2mm，外管Φ116×4mm的钢管， 内管中苯由50℃加
2
热至80℃，流量4000kg/h，环隙为2kgf/cm（绝）饱和蒸汽，蒸汽冷凝的传热系数104W/m2K，
已知苯的? ＝ 880kg /m3，CP=0.1856kj/kg, λ=0.134 W/mK，μ=0.39cP, 管内污垢热阻Rsi＝0.0004 m2 K / W，管壁热阻和管外污垢热阻可略，求：（1）管内给热系数αi，以管内表面积计的总传热系数Ki （2）套管的有效长度 （3）若加热蒸汽压力增至3kgf/cm2（绝），问苯的出口温度是多少？（设Ki不变）
压强，kgf/cm2（绝） 1.0 2.0 3.0 温度，℃ 99.1 120 133 汽化潜热，KJ/Kg 2259 2204 2163 答案：
选择填空题：
1. A E C C 2. C C 3. C C 4. α5>α4>α3 >α2>α1
填空题：
1. ①1atm=_101.3___kN/m2。 ②粘度为零，无流动阻力的流体称为理想流体。
③表压与绝对压力的关系是表压＝绝对压力－大气压。 2．①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 减小，压力表的读数 增大。（填增大、减小或不变） t02a05002
‘
②管路特性曲线的一般表达式是 He＝H0+KV2 。 t02a05001
③离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀现象。
3.粒子沉降过程分 加速 阶段和 匀速 阶段。沉降速度是指 加速终了时 时，颗粒相对于 流体的速度。
4．冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为 250 ℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为 240 ℃。
三．解：p1=-p2 u1=u2
gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑hf gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2) ∴u=3.513m/s
(2) gZ1=∑hf= (0.3164/Re0.25+ζ)(l/d)(u2/2) ∴ζ=14.3
四．解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/s Re= duρ/μ=170.8 层流 λ＝64/Re=0.374
∑hf=λ(l/d)(u2/2)==0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=629.9J/Kg (2) He=g?z+∑hf=777J/Kg Ne=HeV?g=4.17KW
五．解：(1)Q=V/(τF+τW+τR) 0.00133=2.91/(900+τW+τR) τW+τR=21.47min (2) V2=2k?P A2τ V2=2k?P’ A’2τ
A’2=?P A2/?P’=200 A’=14.14m2
?A=14.14-10=4.14 m2
六．解（1）Re=duρ/μ=4W/πdμ=4*4000/(3600*3.14*0.05*0.39*10-3)=7.259*104 Pr=Cpμ/λ=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4
2
αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4=936.59W/ mK Ki=1/(1/αi+di/α0d0+Rsi)=641 W/ m2K (2)ts=120℃ △tm=(80-50)/ln70/40=53.6℃
Q=WCCPC(t2-t1)=(4000/3600)*0.1856*103*(80-50)=61864W Q=KiπdiL△tm L=11.5m
(3) ts=133℃ △tm=( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2) Q=KiπdiL△tm= WCCPC(t2-t1)
641π*0.05*11.5*( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2)=(4000/3600)*0.1856*103*( t2-50) t2=84.5℃ 下册
[一] 选择题：
⑴①正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气
比时，下列哪些情况将发生( ) （Ａ） 出塔液体浓度xb增加，回收率增加； （Ｂ） 出塔气体浓度增加，但xb不变； （Ｃ） 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加； （Ｄ） 在塔下部将发生解吸现象。
②在填料塔中用清水吸收混合气中ＮＨ3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数ＮOG（ ）
（Ａ）增加； （Ｂ）减少； （Ｃ）不变。
③在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2h， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h，则该处气液界面上气相浓度yi应为
（ ），平衡关系y=0.5X。 （Ａ）0.02 （Ｂ）0.01 （Ｃ）0.015 （Ｄ）0.005
⑵①某精馏塔，精馏段理论板数为Ｎ1层，提馏段理论板数为Ｎ2层，现因设备改造，使精馏段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且Ｆ，ｘF，ｑ，Ｒ，Ｖ等均不变，则此时：（ ） （Ａ）ｘD增加，ｘW不变 （Ｂ）ｘD增加，ｘW减小 （Ｃ）ｘD增加，ｘW增加 （Ｄ）ｘD增加，ｘW的变化视具体情况而定。
②连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为ＮT1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为ＮT2。比较：（ ）
（Ａ）ＮT2＞ＮT1； （Ｂ）ＮT2＝ＮT1； （Ｃ）ＮT2＜ＮT1； （Ｄ）判断依据不足。
⑶①（1）绝热饱和温度tas是大量的循环水与进入的空气接触时最后达到的稳态温度，它等于循环水的温度。 （2）湿球温度tw是湿球温度计所指示的平衡温度，但它并不等于湿纱布中水分的温度。 对以上两种说法正确的判断是：( )。 (Ａ)．两者都对； (Ｂ)两者都不对； (Ｃ)⑴对⑵不对； (Ｄ)⑵对⑴不对。
②对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度： ( )。 (Ａ)愈高； (Ｂ)愈低； (Ｃ)不变； (Ｄ)不一定，与其它因素有关。
(4) ①湿空气在预热过程中不变化的参数是( )
(Ａ)焓； (Ｂ)相对湿度； (Ｃ)露点温度； ( D )湿球温度。
②指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( )。
(Ａ)相对湿度 (Ｂ)湿球温度 (Ｃ)露点温度 (Ｄ)绝热饱和温度
[二] 填空题：
⑴双膜理论的要点是：（１） ； （２） 。
⑵① 物理吸收操作属于 过程，是一组分通过另一静止组分的 扩散。
② 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＋ ×1/kx。 ③
气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个参量是 ，而表示传质任务难易程度的一个参量是 。
⑶①某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持Ｆ，ｘF，Ｒ，Ｄ不变，则此时ｘD ，ｘW Ｖ ，Ｌ／Ｖ 。 （填写：增加，不变，减少）
②两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与ｑ线中哪几条线的变化？____ __________
⑷已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100%时，
平衡含水量x*=0.02kg水／kg绝干料；相对湿度φ=40%时, 平衡含水量 x*=0.007 kg水／kg绝干料。现该物料含水量为0.23kg水／kg绝干料, 令其与25℃, φ=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 kg水／kg绝干料, 结合水含量为 kg水／kg绝干料, 非结合水的含量为 kg水／kg绝干料。
[三]在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分B 。入塔气体中B 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95% 。已知操作条件下的解吸因数(1/A)为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03 （摩尔分率）。 试计算：①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG 。
[四] 常压操作连续精馏塔用以分离苯－甲苯溶液，y1=0.72(摩尔分率，下同)的塔顶蒸汽经分凝器冷凝后液相作为塔顶回流液，气相经全冷凝器冷凝成塔顶产品，进料Ｆ为100kmol/h，进料浓度ｘF= 0.44，泡点进料，塔顶与塔底产品D=W=50 kmol/h，塔顶馏出液浓度ｘD= 0.83，
取相对挥发度α=2.5，塔釜液平均分子量取 M = 91.4kg/kmol， 求： ⑴ 塔釜液浓度XW； ⑵ 操作回流比R； ⑶ 塔釜蒸发量Ｖ’ ｋｇ／ｈ； ⑷ 最小回流比Ｒmin； yD y1 F,XF X0 D,XD
W,XW
[五] 在恒定干燥条件下进行干燥实验，已测得当ｔ＝５０℃，φ＝７０％，气体的质量流速Ｌ＝2.5kg/m2S，气体平行流过物料表面，水份只从物料上表面汽化，物料由湿含量Ｘ1变到Ｘ2，干燥处于恒速段，所需干燥的时间为τA＝１小时。如果干燥面积A、汽化水量W和传热系数α不变，且仍处于恒速段，只是空气改变为ｔ＝８０℃，φ＝２０％（Ｌ不变），求所需干燥时间τB 。
注：水的汽化潜热可由下式计算： ｒw＝2491.27 －2.30285tw ｒw----汽化潜热，kJ/kg tw----湿球温度，℃
空气性质： t tw φ ５０℃ ８０℃
７０％ ２０％ 43.7℃ 48.3℃
[六]如图示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板所组成，只有提馏段，没有精馏段。料液由塔顶加入，泡点进料，L’=F，V’=D，ｘF＝0.2（摩尔分率，下同），今测得塔顶易挥发组分的回收率为８０％，且ｘD＝0.3，系统相对挥发度α＝3.0。设蒸馏釜可视为一个理论板。试求：
（１）残液组成ｘW； （２）该层塔板的液相默夫里板效率ＥML。 提示：ＥML=(ｘn-1-ｘn)/ (ｘn-1-ｘ*n)=(ｘF-ｘ1)/ (ｘF-ｘ*1)
y1 D,XD
全凝器 F,XF
1
V’ ’ L yw
W,XW
x1
蒸馏釜
答案
选择题：
（1）C A B （2）B C （3）C B （4）C C [二] 填空题：
⑴双膜理论的要点是：（１）界面上汽液平衡；（２）阻力集中于有效膜内。 ⑵① 物理吸收操作属于传质过程，是一组分通过另一静止组分的单向扩散。 ② 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＋m1/kx。
③气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。
⑶①某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持Ｆ，ｘF，Ｒ，Ｄ不变，则此时ｘD增加，ｘW减少Ｖ不变，Ｌ／Ｖ不变。
②两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 困难 。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与ｑ线中哪几条线的变化操作线与ｑ线。
⑷已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100%时，平衡含水量x*=0.02Kg水／Kg绝干料；相对湿度φ=40%时, 平衡含水量 x*=0.007 Kg水／Kg绝干料。现该物料含水量为0.23Kg水／Kg绝干料, 令其与25℃, φ=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 0.233 Kg水／Kg绝干料, 结合水含量为 0.02 Kg水／Kg绝干料, 非结合水的含量为 0.21 Kg水／Kg绝干料。 [三] j06a10106
∵y1=0.03 x1=0.03 ∴m=1 (L/G)min=(y1-y2)/(y1/m)=0.95 L/G=m/S=1/0.8=1.25 ∴(L/G)/( (L/G)min)=1.316 x1=(y1-y2)/( L/G)=0.0228
NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=7.843
[四] j07d20122
(1)∵FXF=DXD+WXW ∴XW=0.05
(2)yD=xD=0.83
x0=0.83/(2.5-1.5*0.83)=0.66 ∵y1=R*x0/(R+1)+ xD/(R+1) ∴R=1.83
(3)V’=V=(R+1)D=12900kg/h
(4)xq=xF=0.44 yq=2.5*0.44/(1+1.5*0.44)=0.663 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=0.749
[五] j09b15028
τA＝GC(X1-X0)rw/[αA(t-tw)]= Wrw/[αA(t-tw)] ｒW＝2491.27 －2.30285tW
τB/τA= [rBw/ (t-tBw)]/ [rAw/ (t-tAw)]=0.20217 τB =0.20217h
[六] j07d20107
DXD/FXF=0.8 ∴D/F=0.533
D/F=(XF-XW)/(XD-XW)=0.533 ∴XW=0.0857 L’/V’=F/D=1.876
W/V’=W/D=(F-D)/D=0.876
ym+1= (L’/V’)xm-(W/V’)xw=1.876 xm -0.0751 yw=αxw/[1+(α-1)xw]=0.22 x1=(yw+0.0751)/1.876=0.157 y1=xD=0.3
ｘ*1=y1/[α-(α-1)y1]=0.125
ＥML=(ｘn-1-ｘn)/ (ｘn-1-ｘ*n)=(ｘF-ｘ1)/ (ｘF-ｘ*1)=0.573
一、填空与选择
1、牛顿粘性定律的数学表达式为 ，牛犊粘性定律适用 型流体。
2、当流体在管内流动时，若要测取管截面上流体的速度分布，应选用 流量计测量。
3、在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值 。 A.只取决于Re；B.只取决于ε/d；C.与ε无关；D.只与ε有关。 4、离心泵的流量调节常用 ，而往复泵的流量调节采用 。
5、离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致 。
A.送水量增加，整个管路阻力损失减少；B.送水量增加，整个管路阻力损失增大；
C.送水量增加，泵的轴功率不变； D.送水量增加，泵的轴功率下降。 6、恒压下过滤某悬浮液，若过滤介质阻力忽略不计，则获得的滤液量和过滤时间的 次方成正比。
7、恒压过滤，且过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，当过滤压差增加一倍时，滤液量为原来的 倍。
8、在空气与蒸汽间壁换热过程中采取 方法来提高传热速率是合理的。
A.提高蒸汽流速；B.采用过热蒸汽以提高蒸汽的温度；C.提高空气流速；D.将蒸汽流速和空气流速都提高。
9、利用水在逆流操作的套管换热过程中冷却某物料，要求热流体温度T1、T2及流量qv1不变，今因冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量qv2,其结果 。
A.K增大，Δtm不变；B.Q不变，Δtm下降，K增大；C. Q不变， K增大，Δtm不确定；D. Q增大，Δtm下降。
10、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是 。
A.表面光滑，颜色较浅；B.表面粗糙，颜色较深；C.表面粗糙，颜色较浅；D.都可以。
二、 有两个液面高度相差6m的贮槽，其底部彼此用管道连接（如图所示）。A槽地面出口连接一根直径为600mm、长为3000m的管道BC，在接点C管路分为两支分别与下槽相通，支路CD和CE的长度为2500m、直径均为250mm，若已知摩擦系数值均为0.04，试求A槽向下槽的流量为多少？（忽略所有的局部阻力）
三、离心泵的特性曲线为H=30-0.01qv2，输水管路的特性曲线为He=10+0.05qv2（H的单位为m，qv的单位为m3/h）。试问：1）此时管路的输水量是多少？2）若要求输水量为16m3/h,应采取什么措施？采取措施后，两特性曲线有什么变化？（定量表示）
四、在板框压滤机中以300kPa的压降差过滤含钛白粉的水悬浮液。通过实验已测得过滤常数K=4.5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2,且每获得1L滤液得滤饼0.06L。采用的正方形板框压滤机的尺寸为：滤框边长810mm，框厚：25mm，25个框。过滤推动力及所用滤布与试验时相同。试求：
1.过滤至框内全部满滤饼后，用相当滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；
2.若每次卸渣、重装等辅助时间为0.25h，求以滤饼体积计的过滤机的生产能力。
五、某列管换热器由多根Φ25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h由20℃加热到55℃,苯在管中的流速为0.5m/s，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg，苯的比热容cp为1.76kJ/kg·K,密度ρ为
-33
858kg/m，粘度μ为0.52×10Pa·s，导热系数λ为0.148W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α为10×104 W/m2·K。试求：
1）水蒸汽用量（kg/h）；2）总传热系数K（以管外表面积为准）；3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。
答案：
一、（30分，每小题3分）
du1、???dy,牛顿型. 2、皮托管(或测速管) 3、 B 4、调节出口阀得开度,旁路(支路)调节
5 、B 6 、1/2 7、28、C 9 、B 10 、A 二 、
解:在A槽液面和F槽液面列柏努利方程,A槽液面为基准面,有
2u1u2p2lugz1???gz2????hfhf???22?d2 ,
式中: z1?6m,u1?u2?0,p1?p2?pa?0(表压),z2?0
p122f
根据连续性方程:
?h?hfBC?hfCD
2222 qvBC?qvCD?qvCE,即 uBCdBC?uCDdCD?uCEdCE?2uCDdCD (?uCD?uCE,?dCD?dCE)
即:
将相关数据代入柏努利方程:
uCD?uBCd10.62?(BC)2??()uBC?2.88uBC.2dCD20.25
22l?leuBC(l?le)uCD6?9.81??1??2d2d2
30000uBC25001??0.04??(2.88uBC)20.620.252
?2qvB?dBCuBC?3600?187m3/hm/s,4 ?uBC?0.183
?0.04?三. 解:(15分)
1.泵得特性曲线 H?30?0.01qv,管路 He?10?0.05qv
3 两曲线联立: qv?18.26m/h (8分)
2.若要求水量为 16m/h,应关小阀门,此时管路阻力增加,特性曲线为 H?10?kqv,
3222, 解得 K?0.068 , (7分)
8v 此时 H?10?0.06q(若流量长期改变也可以,但常用阀门调节)。
2四 (15分)
解: 过滤面积 A?2?0.81?25?32.8m2
3?Ve?qA?0.01?32.8?0.32m8e
223V?0.81?0.025?25?0.41m饼 滤饼充满滤框时滤饼体积:
? 又
V饼V液?0.06,?V液?V饼0.06?0.41?6.83m30.06
V2?2VVe6.832?2?6.83?0.328????105s722?5KA4.5?10?32.8 过滤时间
1Vw?V?6.83?0.1?0.683m310 板框机洗涤 洗液
过率机生产能力：
??w?8Vw(V?Ve)8?0.683??6.83?0.328???808s2?52KA4.5?10?32.8 (8分)
0.41?3600??=1057?808?900=0.53 m3/h
6.83Q??3600?0.533
1057?808?900(可表示成：m/h 不扣分) （7分）
Q?V饼五：（20分）
解：1）qm1
p21m22 热负荷
3
=15×10×1.76×（55-20）
5
=9.24×10KJ/h
Q?q?c(t?t)Q9.24?10qm1?r?2178?424.2kgh (7)
2) K
苯侧的?：
5Re?du???0.02?0.5?8.58?16500?10000?30.52?10
1.76?103?0.52?10?3pr???6.18?0.148 流体被加热，n?0.4 ?0.148???0.023Re0.8Pr0.4?0.023?165000.8?6.180.4d0.02
=834.3 w/m2℃
cpuK? 基于外表面积：
（7分） 3）L及n
由传热基本方程：Q?KA?tm、
11??663112511d1????0?2d21000083420w/m2℃
QK?tm
A??tm?
(130?20)?(130?55)?91.4130?20ln130?55℃
9.24?105?1000?A?4.242
663?91.4?3600 m qv??4n?d2nu
qv?4?15?103?858
4(根)
4.24L??1.82mA??d0Ln ??0.025?31 （6分）
d2u??31?0.022?0.5?3600
一、填空与选择题（30分，每小题3分）
1.提高吸收剂用量对吸收是有利的.当系统为气膜控制时, Kya 值有何变化?_______; (L/G) = (L/G)min
时, △ym = _____,塔高h = ________.
2.低浓度的气膜控制系统,在逆流吸收操作中,若其它操作条件不变,而入塔液体组成x2增高时,则气相总传质单元数NOG将( )
气相总传质单元高度HOG将( ) ；气相出口组成y2将( ) ； 液相出口组成x1将( ) A 增加 ; B 减少 ; C 不变 ; D 不定 ;
3.低浓度气体吸收中,已知平衡关系y = 2 x , kxa = 0.2Kmol/m·s,kya=2×10 Kmol/m·s,则此体系属
______ ( A 气膜;B 液膜; C 气,液双膜)控制，总传质系数近似为kya=________ Kmol/m·s. A 2 ; B 0.1 ; C 0.2 ;D 2×10
4．通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,________
A 回收率趋向最高 ; B 吸收推动力趋向最大 ; C 操作最为经济; D 填料层高度趋向无穷大.
5. 精馏过程设计时,增大操作压强,则相对挥发度__________,塔顶温度______,塔釜温度_______.(增大,减小,不变,不确定)
6. 某精馏塔设计时,若将塔釜由原来的间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热, 而保持XF , D/F, q, R, xD 不
变, 则W_______, xw__________,提馏段操作线斜率_____, 理论板数______.(增大,减小,不变,不确定)
7. 塔板中溢流堰的作用主要是 . 8． 不饱和湿空气的干球温度t，湿球温度tw，露点温度td的大小顺序为_______。 9．物料的平衡水份一定是_______
A.非结合水份 B.自由水份 C.结合水份 D临界水份
10．在101.3kPa下，不饱和湿空气的温度为23℃，相对湿度为60%，当加热到90℃时，该空气下列
状态参数如何变化？（只填变化的情况，不填变化的具体数值） 绝对温度_______，相对湿度_______，湿球温度_______，露点_______， 焓_______，湿比热_______，湿比容_______。
二、（10分）一逆流吸收塔用液体溶剂吸收混合气体中的溶质A，已知气液两相平衡关系为y=x，气液的
进塔组成分别为y1=0.1, x2=0.01(均为摩尔分率)。求（1）当吸收率为0.8时，最小液气比（L/G）min为多少？
-4
3
3
-4
3
（2）若液气比L/G为最小液气比（L/G）min的1.5倍，液体出塔的组成x1为多少？ 三、（15分）现用一逆流吸收塔，用清水吸收混合气中的丙酮，气体处理量为每小时1400标准立方米，
已知混合气体中含丙酮0.07（摩尔分率，下同），其余为不溶性气体。操作条件下的平衡关系为ye=1.68x，若要求丙酮回收率为96%，出塔溶液中丙酮的浓度为0.023，试求：（1）塔顶液相喷淋量为多少（以kg/h计）?
（2）若此塔的气相总传质单元高度HoG=2.15m，则此塔的填料层高度应为多少m？
（3）在丙酮回收率不变情况下，现用增加填料层高度的方法减少吸收剂用量，则最少吸收剂用量为多少，此时填料层高度为多少？
四、（10分）某连续精馏塔的操作线方程分别为，精馏段：yn+1 = 0.723xn + 0.263；提馏段：yn+1 = 1.25xn - 0.0187
设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。
五、（15分）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；
3.若平均相对挥发度为3，塔顶第一层塔板的液相默弗里板效率为0.6，求离开塔顶第二层塔板
的蒸气组成。
六、（20分）在连续干燥器中，将物料自含水量为0.05干燥至0.005（均为干基），湿物料的处理量为1.6kg/s，
操作压强为101.3kPa。已知空气初温为20℃，其饱和蒸汽压为2.334kPa，相对湿度为0.5，该空气被预热到125℃后进入干燥器，要求出干燥器的空气湿度为0.024kg水/kg绝干气。假设为理想干燥过程，预热器热损失可忽略，试求： （1）
空气离开干燥器的温度；（2）绝干空气消耗量，kg/s；（3）干燥器的热效率。
答案：
一 填空与选择 (30分,每小题3分)
1、不变, 0,∞. 2、C,A,A 3、A,D 4、D 5、减小,增大,增大 6、增大,减小,减小,增大 7 8、t?tw?td 9、C 10、不变,减小,增大,不变,增大,增大,增大 二、
解:已知 y?x,?m?1,y1?0.1,x2?0.01.
1) ??0.8时, y2?(1??)y1?0.1(1?0.8)?0.02
y?y20.1?0.02L()min?1?0.89y1G0.1?0.01?x2m Ly1?y20.1?0.02?,1.335?x1?0.01, ?x1?0.06993 2) 当 Gx1?x2既
三、
解: 气体处理量 : G?1400/22.4?62.5kmol/h
??0.96时,y2?y1(1??)?0.07?(1?0.96)?0.0028
1）L(x1?x2)?G(y1?y2)
G（y1?y2）62.5(0.07?0.0028)L???182.61kmol/h?3287kg/hx?x0.023?012
1?0.07?1.68?0.023?0.03136 2）?y1?y1?mx
?y2?y2?mx2?0.0028?1.68?0?0.0028
?ym?
?y1??y20.03136?0.00280.02856???0.01182?y0.031362.4159lnln10.0028?y2
y1?y20.07?0.0028??5.69?ym0.01182 1mGy1?mx1mGNOG?ln[1(?)?]mGLy2?mx2L1?L 11.680.07?ln[(1??)]1.68182.610.0028?0.5751?182.6162.562.5 10.07?ln[(1?0.575)?0.575]1?0.5750.0078 10.07?ln(0.425??0.575)0.0078 0.425
?5.69
h?HOG?NOG?2.15?5.69?12.23
y?y2L()min?1?m?Gx?xe12 3）
NOG?kg/h Lmin?G?m??62.5?1.68?0.96?100.8kmol/h?1814 此时 h??
四、
已知精流段方程：
y?xRx?D?0.723x?0.263R?1R?1
R?0.723R?1即 R?2.61
xD?0.2632.61?1， xD?0.95
当泡点进料时，xF?xw（进料板组成）
精流段、提留段方程联立：0.723x?0.263?1.25x?0.0187
xF?0.535，
提留段方程：当x?xw时，y?xw，
?xw?1.25xw?0.0187 xw?0.074 8五、
解：1）物料衡算：F?D?W FxF?DxD?Wxw
kmolW?50h 即：100?D?W?2D ?D?50kmol
先求xD: 根据精流段方程：y?0.8x?0.18
xDR?0.18?0.8 R?1 R?4 R?1 即：xD?0.18(R?1)?0.18?5?0.9 ?100?0.5?50?0.9?50xW
100?0.5?50?0.9xw??0.150
2）用饱和蒸汽进料：
?L?L?RD?4?50?200kmolh
V?V?(1?q)F?(R?1)D?(1?0)?100?(4?1)?50?100?150kmolh
?提留段操作方程：
WxwLy?x?VV
20050?0.1x?150 =150 =1.333x?0.0333
xD?x1?xD?x1 3）当??3，且=0.6
??x1?3x1y1???0.91?(??1)x1?2xy?x?0.911D 1
? x1?0.75；
EML1?0.9?x1?0.60.9?0.75 x1?0.81
y2?0.8?0.81?0.18?0.828
? 六、已知：物料X1?0.05，X2?0.005； 或
G1?1.6kgs，
w1?X1?0.04761?X1；
Gc?G1(1?w1)?1.6(1?0.0476)?1.524kgGc?G11.6??1.524kgs1?x11?0.05；
s
s
空气，ps?2.334kPa； ??0.5；t1?125℃； H2?0.024
p?101.3kPa；
理想过程，空H1?0.622
w?Gc(x1?x2)?1.524(0.05?0.005)?0.0686kg?ps0.5?2.334kg?0.622??0.00725料空kg绝干空p??ps101.3?0.5?2.334
理想干燥过程时焓过程，I1?I2；
（1.01?1.88H1）t1?2500H1?(1.01?1.88H2)t2?2500H2 即：
(1.01?1.88H1)t1?2500(H1?H2)1.01?1.88H2
(1.01?1.88?0.00725)?125?2500(0.00725?0.024)1.01?1.88?0.024 =
t2? =81.58℃
V?2）
3）理想干燥过程：
W0.0686??4.1kgsH2?H10.024?0.00725
??
t1?t2125?81.58?100%??100%?41.35%t1?t0125?20