《化工单元操作技术期末复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工单元操作技术期末复习（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工单元操作技术期末单元总复习 化工单元操作技术是极为重要的基础技术课程，直接服务和应用于化工生产第一 线，理论性和实践性都很强。学员在学习时应给予足够重视，现针对各章重点、难点归纳 如下，并附相应习题供学员参考。 第二章 流体流动和第三章 流体输送机械是本书重点内容，介绍了流体的密度、 压强、黏度的定义及单位；流体压强的常见单位及与国际单位制的换算换算、压强的表示 方式；流体的流速和流量的定义、单位及表示方法；雷诺准数的表达式及应用；流动阻力 的分类及计算方法。在这部分内容中还包括两个重要的横算：物料衡算连续性方程； 机械能衡算柏努力方程。这两个方程是解决流体流动问题的基础，要求学员能灵活应
2、 用他们解决遇到的问题。流体输送机械部分内容主要有离心泵的构造与作用原理；气缚现 象及如何排除气缚；泵的主要性能参数（扬程，流量效率与功率） 、特性曲线及其应用；离 心泵的工作点与流量调节方式；正位移泵与离心泵的比较。还要求学员能利用允许安装高 度法避免气蚀现象， 【例题分析】 1.某泵进、出口测压仪表中的读数分别为 p 1 （表压）=1200mmHg 和 p 2 （真空度） =700mmHg，当地大气压为 750 mmHg，则两处的绝对压强差为（ ）mmHg。 解析：压强的表示方式是本章基本概念，要求学员能够掌握绝压、真空度、表压、当 地大气压之间的关系，并处理实际问题。由他们之间换算关系知
3、两处的绝对压强差为 1900mmHg 2. 流体运动时，能量损失的根本原因是 。 解析：本题考察了流体阻力产生的原因，知能量损失的根本原因是由于流体存在着黏 性。 3. 一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，产生的流动阻力将 为原来的 。 解析：由范宁公式及连续性方程知流动阻力将为原来的1/32。 4. 流体在圆形直管中流动时，若其已进入湍流区，相对粗糙度相同的条件下，则摩擦 系数 与雷诺数 Re 的关系为（ ） 解析：通过查 moody 图，在湍流区内两者关系为随 Re 增加 减小。 5. 层流内层的厚度随雷诺数的增加而 减小 。 6. 开口U型管压差计可以测量管路中任意截
4、面上的_或_。 解析：本题主要考察流体静力学基本方程式的应用，可知此处应为表压强和真空度。 7. 离心泵最常用的调节方法是 ，离心泵的轴功率 N 和流量 Q 的关系为 ， 解析：本题主要考察离心泵的操作方法和离心泵特性曲线图，离心泵调节流量可采用 改变管路特性曲线和离心泵特性曲线图的方法，常用的方法是通过改变出口管路中阀门开 度的方法。离心泵特性曲线图中可看出 Q 增大，N 增大，从图中还可看到，启动离心泵时 必须先关闭泵的出口阀，防止烧毁离心泵。 8. 工业上除离心泵外常用的输送机械还有往复泵，它适用于流量较小、压头较高 的场合。 本章还包括两个重要的横算：物料衡算连续性方程；机械能衡算柏努
5、力方程。 这两个方程是解决流体流动问题的基础，要求学员能灵活应用他们解决遇到的问题。 【例题】某油的粘度为 70 m Pa .s，密度为 1050 Kg /m 3 ，在管径为1144mm 的管 路中流动，若油的流量为 30 m 3 / h ，试确定管内油的流动状态。解析：本题考察如何判断流体流动状态。 d= 114 2 4 = 0.106 m U = q v/ 3600 / 4 d 2= 25 / 3600 0.785 0.106 2= 0.787 m / s Re = d u / =0.106 0.787 1050 / 70 10 -3= 1251 2000 管内流体流动形态为层流。 【例题
6、】用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部，水面维持恒定，各部分相对位置如图 所示。输水管为 763mm 钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为 6.15104Pa（表压） ， 送水量为 34.5m 3 /h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为 160J/kg。水的密度取 1000kg/m 3 。求：（1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kw） 附图 解析：本题主要考察伯努利方程的应用。 （1）求 u： u 2=q v (d 2 4) （2）求 N e 。 取水池液面为 1-1 / 截面， 且定为基准水平面，取排水管出口与喷头连接处为 2-2截面， 如图所示。 在两截面间列出柏努利方程： f
7、 E p u g z W p u g z 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 将已知量代入柏式，可求出 w W= z 2 g+u 2 2 /2+P 2 /+E f1-2 而 P e =W q m 【例题】从高位槽向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以 0.5m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为 1.2m（不包括出口压头损失） ，试求高位槽 的液面应该比塔入口处高出多少米？。 解 在 1-1 及 2-2 截面间列伯努利方程式，1-1 截面就是高位槽的液面 2-2 截面选在管出口处。以 0-0 截面为基准面 两截面间列伯努利方程式高位槽截面与管截面相差很大，故
8、高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小可以 忽略不计，即 u 1 0。 将已知数值代入，则解出所需高度。第四章非均相物系分离 考试内容有颗粒沉降的基本规律、重力沉降器、沉降过程的强 化途径；离心沉降的基本概念；过滤操作的基本概念及常见几种过滤设备。本部分内容侧 重基本概念考核。 【例题】微粒在降尘室内能除去的条件为：停留时间（ ）它的尘降时间 解析：本题考察沉降基本概念，此处应为大于或等于。 第五章 传热 也属于化工单元操作中非常重要的内容，主要内容有：热传导、对流传热、 热辐射的概念及他们遵循的基本定律；导热系数的比较；传热系数的影响因素；本章重点 要求学员掌握掌握传热过程的计算、传热速度
9、方程式，总传热系数计算及了解强化传热过 程、途径。 【例题分析】 1. 空气、水、金属固体的导热系数大小顺序为 。 解析：本题考察导热系数的概念和意义，金属导热系数应该液体空气。 2. 传热的基本方式有 。解析：传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射。 3. 现用一列管式换热器加热原油，原油在管外流动，进口温度为100,出口温度为160； 某反应物在管内流动，进口温度为250，出口温度为180。试分别计算并流与逆流时的 平均温度差。 解：并流 逆流 第六章 精馏 是化工生产中重要的单元操作，考试内容有：露点、泡点、挥发度、相对 挥发度的定义及物理意义，能借助相图说明精馏原理及平衡蒸馏、简单蒸馏
10、与精馏的区别； 全塔物料衡算、理论踏板的概念、求取理论板数的途径、精馏段操作线方程、提留段操作 线方程及操作线方程的物理意义；全回流的定义特点、回流比的定义、最小回流比的概念。 【例题分析】 1. 某精馏塔的馏出液量是 50kmol/h，回流比是 4，则精馏段的回流量是 kmol/h。 解析：本题考察回流比概念，由回流比公式知回流量是 200 kmol/h。 2. 是保证精馏过程连续稳定操作的必要条件之一。 解析：本题考察精馏基本概念，回流是精馏过程连续稳定操作的必要条件之一，也是蒸馏 和精馏的本质区别。 3. 精馏塔中自上而下 。 解析：本题考察精馏塔内组分分布，应为易挥发组分浓度依次降低，
11、注意本题问得是“精 馏塔中”所以不要回答成精馏塔的构成。4. 其他条件不变的情况下，增大回流比能 。 解析：增大回流比，可提高产品纯度。 5. 蒸馏操作按照操作方式不同，可分为 。 解析：考察蒸馏的基本概念，可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏四种。 6. 每小时将 15000 kg 含苯 0.44和甲苯 0.56 的溶液（均为摩尔分数） ，在连续精馏塔中进 行分离，要求釜残液中含苯不高于 0.0235 （摩尔分数） ，塔顶馏出液的回收率为 97.1 %， 原料液平均摩尔质量为 85.8kg/kmol，试求馏出液的流量及组成（以千摩尔流量及摩尔分数） ？ F = 15000 / 85.5
12、= 175 Kmol / h D X D/ F X F= 0.971D X D= 0.971 175 0.44 D + W = 175 D X D + 0.0235 W = 175 0.44 解得： W = D = X D = 7. 一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯 0.6摩尔分率，以 100Kmol/h 流量进入精馏塔，进料热状况 q=0.5，操作回流比为 1.68；要求塔顶馏出液组成 为 0.95(苯的摩尔分率，下同)，塔底釜液组成为 0.05。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥 发度为 2.5。试求：（1）塔顶和塔底产品量；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作
13、线方程。 解析：（1） 求塔顶和塔底产品量由 F=D+WFx F =Dx D +Wx W （ 2分）得 D=F（x F -x W ）/(x D -X W )=100(0.6-0.5)/(0.95-0.05)D= kmol/hW=F-D= kmol/h （ 2分） （2）求精馏段操作线方程R=1.68y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=1.68xn/(1.68+1)+0.95/(1.68+1)y n+1 = （4分） （3）求提馏段操作线方程L=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66 （2分）V=V+(q-1)F=D(R+1)+(0.5-1)x100=113.77 （2分）
