国家开放大学化工单元操作(上)形考资料
1.1at=()mH2O。答案:10
2.某设备上,真空度的读数为70mmHg,其绝压=()mmHg。该地区的大气压为740mmHg。答案:670
3.在定态流动系统中,水连续地从粗圆管流入细圆管,粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的()倍。答案:4
4.液体的粘度随温度的降低而()。答案:增大
5.密度为l000kg/m3的流体,在内径为100mm的管内流动,流速为2m/s,流体的黏度为l0-4Pa·s,其Re为()。答案:2×106
6.Φ108×4的钢管,其内径为()。答案:100mm
7.流体在直管内作层流流动时,流动阻力产生的根本原因是()。答案:流体内部的内摩擦
8.孔板流量计是()式流量计。答案:恒截面、变压差
9.滞流内层的厚度随雷诺数增加而()。答案:减薄
10.在SI单位制(国际单位制)中,粘度的单位为()。答案:Pa.s
11.用于泄压起保护作用的阀门是()。答案:安全阀
12.常拆的小管径管路通常用()连接。答案:螺纹
13.流体在水平、等径管道中流动,能量损失通过()表现出来。答案:静压能减少
14.流体在粗细不同的水平管中流动,若不考虑流动过程中的能量损失,()。答案:细管处动能较大
15.简述层流与湍流的区别。答案:层流:是流体的一种流动状态。当流速很小时,流体分层流动,互不混合,其流动行为可以预测。湍流:是流体的一种流动状态。流体运动具有随机性,强混合性与有旋性,其流动行为不可预测,本质上是三维,非定常的。
16.测流体流量时,随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加,若改用转子流量计,随流量增加转子两侧压差值将不变。()答案:对
17.层流内层影响传热、传质,其厚度越大,传热、传质的阻力越大。()答案:对
18.当流体处于雷诺准数Re为2000~4000的范围时,流体的流动形态可能为湍流或层流,要视外界条件的影响而定,这种无固定型态的流动型态称为过渡流,可见过渡流是定态流动。()答案:错
19.管内流体是湍流时所有的流体都是湍流。()答案:错
20.截止阀安装时应使管路流体由下而上流过阀座口。()答案:对
21.流体在管内作层流和湍流流动时,摩擦系数与相对粗糙度是否有关?若有关,是何关系?答案:层流时无关,湍流时有关,随相对粗糙度增大摩擦系数增大。
22.流体在水平管内作稳定连续流动时,当流经直径小处,流速会增大;其静压强也会升高。()答案:错
23.伯努利方程说明流体在流动过程中能量的转换关系。()答案:对
24.化工管路中的公称压力就等于工作压力。()答案:错
25.流体阻力的大小与管长成正比与管径成反比。()答案:对
26.流体流动的雷诺数越大,流体流动的阻力系数也越大。()答案:错
27.文丘里流量计较孔板流量计的能量损失大。()答案:错
28.与流体流动有关的能量形式有哪些?各种形式的能量如何计算?答案:有位能、动能、静压能、外加能量和损失能量。动能1/2ρv^2压力P(这个表明压力越高做功的能力就越高,可以理解为一种外部的势能)如果流动有高度差,还存在重力势能ρgh另外就是流体的内能e以上所有变量单位都是:单位体积的能量J/m^3实际流体没有简单的规律方程如果考虑理想流体,没有粘性(摩擦),则沿流线有个伯努力方程:P/ρ+1/2v^2+gh=常数如果是不可压流体,如温度不高的空气,水等,方程可写为:P+1/2ρv^2+ρgh=常数这是工程中最常用的公式
29.常见的离心泵轴封装置有()和()两种。答案:填料密封、机械密封
30.由于离心泵内存气,启动离心泵而不能输送液体的现象称为()。答案:气缚
31.由于离心泵叶轮进口处的压强低于所输送液体的饱和蒸汽压时,所产生的现象称为()。答案:*蚀
32.离心泵的轴功率随流量增加而增大,所以离心泵启动时,应()泵的出口阀门,以保护电机。答案:关*
33.离心泵启动之前,需要向泵内注满液体,而往复泵则不须灌液,因为往复泵有()能力。答案:自吸
34.当离心式压缩机输送气体流量低于允许的最小流量时,离心式压缩机可能会发生()现象。答案:喘振
35.泵将液体由低处送到高处的高度差叫做泵的()。答案:升扬高度
36.离心泵中Y型泵为()。答案:油泵
37.离心泵性能曲线中的扬程流量线是在()一定的情况下测定的。答案:转速一定
38.对离心泵错误的安装或操作方法是()。答案:停车时先停电机,再关闭出口阀
39.选离心泵是根据泵的()。答案:扬程和流量选择
40.离心泵的扬程指的是()液体流经泵后所获得的能量。答案:1N
41.选用离心泵时,一般以泵的效率不低于最高效率的()为合理。答案:92%
42.当输送的流体密度增加时,离心泵的扬程()。答案:不变
43.改变离心泵出口阀的开启度,实质上是改变了()由此改变了泵在管路上的工作点。答案:管路特性曲线
44.流体通过离心泵所获得的能量主要表现为()。答案:静压能增加
45.离心泵的工作点是指()。答案:泵的特性曲线与管路特性的交点
46.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1(表压)=1200mmHg和p2(真空度)=700mmHg,当地大气压为750mmHg,则两处的绝对压强差为()mmHg。答案:1900
47.离心泵铭牌上标明的扬程是()。答案:效率最高时的扬程
48.往复泵的流量调节采用()。答案:出口支路
49.离心泵的轴功率N和流量Q的关系为()。答案:Q增大,N增大
50.离心泵主要部件有哪些?其作用是什么?答案:离心泵主要部件有泵轴、叶轮、泵的吸入室、泵的压出室、平衡机构,其作用分别为:泵轴:主要作用是把动力能传给叶轮旋转做功。叶轮:是把来自原动机的能量通过离心泵的作用传递给泵内的液体。泵的吸入室:作用是使液体以最小的损失均匀地进入叶轮。泵的压出室:作用是将从叶轮流道中甩出的液体汇集收拢后均匀地引入到泵的出口处。平衡机构:平衡泵运行时产生的指向叶轮进口端的轴向推力。
51.叙述离心泵的工作原理?答案:工作时,先用被输送的液体吧泵和吸入管灌满。启动后,叶轮在泵轴的带动下高速旋转,叶片时的液体随之旋转,在离心力的作用下,液体由叶轮的中心被甩向外缘,并提高了压强,到达出口处时静压能达到最大,最后排出。当泵壳内的液体排出后,叶轮中心处形成局部负压区,此时液槽内的液体在大气压强的作用下,经过底阀吸入管连续进入泵内,叶轮不断旋转,液体便不断地被吸入和排出。
52.何为气缚现象?如何避免?答案:泵内充满气体(rρ气≤rρ液),叶轮中心产生的真空度不够大,泵吸入口的压力小,不足以克服流体在吸入管路中的阻力损失以及液体位能的变化而吸上液体就是气缚现象。防止气缚现象:1、启动前,灌泵排气(使泵内充满被输送的液体);2、运转时,防止空气进入离心泵的吸入管。
53.离心泵关闭出口阀运转时间不宜过大,否则会引起不良后果。()答案:对
54.离心泵流量调节阀门安装在出口的主要目的是为了防止汽蚀。()答案:对
55.在离心泵的吸入管末端安装单向底阀是为了防止“气蚀”。()答案:错
56.离心泵的密封环损坏会导致泵的流量下降。()答案:对
57.某离心泵运行一年后发现有气缚现象,应降低泵的安装高度。()答案:错
58.往复泵理论上扬程与流量无关,可以达到无限大。()答案:对
59.对于往复泵,下列说法错误的是()。答案:启动前必须先用液体灌满泵体,并将出口阀门关闭
60.能自动间歇排除冷凝液并阻止蒸汽排出的是()。答案:疏水阀
61.离心泵操作中出现的汽蚀产生原因、其危害以及如何防止?答案:离心泵气蚀现象是一种流体力学的空化作用,与旋涡有关。它是指流体在运动过程中压力降至其临界压力(一般为饱和蒸汽压)之下时,局部地方的流体发生汽化,产生微小空泡团。该空泡团发育增大至一定程度后,在外部因素的影响(气体溶解、蒸汽凝结等)下溃灭而消失,在局部地方引发水锤作用,其应力可达到数千个大气压。显然这种作用具有破坏性,从宏观结果上看,气蚀现象使得流道表面受到浸蚀破坏(一种持续的高频打击破坏),引发振动,产生噪音;在严重时出现断裂流动,形成流道阻塞,造成水泵性能的下降。为避免气蚀现象产生,水泵使用者可采取正确选择吸水条件、减小泵外部的压力下降,即适当选取水泵的安装高度、增大吸水管管径、减小吸水管长度及减少其配件,即避免吸水管路不正确的安装方法等措施。
62.圆筒壁与平壁导热的不同点是其导热面积随而()变化。答案:传热方向
63.两种玻璃棉,一种密度为300kg/m3,一种密度为500kg/m3,同用为保温材料,密度为()kg/m3的玻璃棉保温性能好。答案:300
64.对圆形管路外包以两种导热系数不同的材料进行保温,应将导热系数()的材料放在内层,保温效果好。答案:小
65.金属的导热系数随纯度的增加而()。答案:降低
66.气体的导热系数随温度升高而()。答案:*大
67.对流给热热阻主要集中在靠近传热壁面处的()内,因此它的厚度是强化传热的重要途径。答案:层流内层减*
68.任何液体的沸腾都可以分为三个阶段,即(),()和()。答案:自然对流,泡核沸腾,膜状沸腾
69.用饱和蒸汽冷凝放出的热量去加热空气,在此种情况下换热管的壁面温度总是接近于()温度,而要提高传热系数K,关键在于提高一侧的给热系数。答案:**蒸汽空气
70.传热平均温度差常用对数平均值法,当Δt大/Δt小()时,则可用()计算。答案:小于等于2,算术平均值
71.在设计列管换热器时,确定冷热两流体流动通道时应考虑,不清洁、易结垢的流体宜走()程。答案:管
72.冷热两流体的温度越高,所传递的热量越多。()答案:错
73.保温材料的导热系数越大,保温效果越好。()答案:错
74.同温度下,不锈钢的导热系数要比普通碳钢的小。()答案:对
75.多层壁定态传热过程中,若其中某一层壁的温度差大,该层的热阻也必然大。()答案:对
76.采用并流操作时,冷流体出口最高温度可达热流体进口温度。()答案:错
77.列管式换热器常采用()热补偿方法。答案:膨胀圈、U形管、浮头
78.翅片管换热器的翅片应安装在()。答案:α小的一侧
79.套管冷凝器的内管走空气,管间走饱和水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时传热系数K应()。答案:增大
80.下列有关列管式换热器操作的叙述中,不正确的是()。答案:发生管堵或严重结垢时,应分别加大冷、热物料流量,以保持传热量
81.工业中的换热方法有()。答案:间壁式,蓄热式,混合式
82.下列哪一种不属于列管式换热器()。答案:螺旋板式
83.在套管换热器中,用热流体加热冷流体。操作条件不变,经过一段时间后管壁结垢,则K()。答案:变小
84.定态传热的特点是传热面上的各点温度均()。答案:不随时间而变但随位置而变
85.空气强制对流给热系数()水蒸气冷凝给热系数。答案:小于
86.棉花保温性能好,主要是因为()。答案:棉花中含有大量空气,而空气的运动又受到极为严重的阻碍
87.说明列管式换热器的基本结构。答案:列管式换热器热补偿结构的形式有热补偿圈法,浮头法,U型管法,填料函式
88.简述影响对流给热系数a大小的因素及如何影响?答案:影响对流换热的因素,有换热面积A、温差ΔTm和放热系数α。
89.热传递有哪几种基本方式各有什么特点?答案:1、辐射,物体之间利用放射和吸收彼此的红外线,不需要任何物质即可达成温度平衡。2、传导,物体之间直接接触,热能直接以原子振动,由高温处传递到低温处。3、对流,物体之间以流体为介质,利用流体的热胀冷缩和可以流动的特性,传递热能。
90.强化传热速率的途径有哪些?其主要途径和采取措施是什么?答案:提高传热速率的途径有:(1)提高传热温度差;(2)增加传热面积;(3)提高传热系数K。其主要途径是提高传热系数K,可采取提高那个小的对流传热膜系数,即增大其流速和防止结垢,来达到及时除垢得目的。
91.蒸发操作中,从溶液中汽化出来的蒸汽,常称为()。答案:二次蒸汽
92.加压蒸发通常用于()溶液。答案:黏性
93.多效蒸发时,随着效数的增加,()。答案:能耗减少的趋势增大
94.真空蒸发的优点有()。答案:溶液沸点降低
95.自然循环型蒸发器中溶液的循环是由于溶液产生()。答案:密度差
96.二次蒸汽为()。答案:无论哪一效溶液中蒸发出来的蒸汽
97.工业生产中的蒸发通常是()。答案:沸腾蒸发
98.蒸发操作按二次蒸汽是否被利用可分为()蒸发()和蒸发。答案:单效**,多效**
99.加热蒸汽压力一定时,蒸发溶液时的传热温差()蒸发纯溶剂时的传热温差。答案:小
100.多效并流蒸发过程中,前效压强一般()后效压强。答案:大于
101.在三效并流加料蒸发流程中,从第一效到第三效,溶液浓度将愈来愈();溶液沸点将愈来愈();各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈()。答案:高,高,低
102.标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管(),而从其它加热管()。答案:*下,*上
103.蒸发既是一个传热过程,又是一个(),()的传质过程。答案:溶剂汽化,产生**蒸汽
104.自然循环型蒸发器中溶液的循环是由于溶液各处产生()。答案:密度差
105.蒸发操作有哪些节能的措施?答案:①采用分效预热流程;②冷凝水多次闪发;③改革排盐工艺提高热利用率;④提高卤水进罐浓度;⑤采用汽电联产;⑥采用加压制盐技术;⑦充分利用未效二次蒸汽热能;⑧减少事故,保证长周期运转。
106.多效蒸发的作用是什么?它的流程有哪几种?答案:所谓多效蒸发,是指将前一效蒸发器汽化出的二次蒸气引入下一效作为加热蒸气,多个蒸发器串联操作的流程。其作用是充分地、多次利用二次蒸汽。多效蒸发的常用流程有以下三种:1)并流加料流程,即溶液与加热蒸气的流动方向相同,都是顺序从第一效流至末效。其优点是溶液从压力和沸点较高的前效可自动流入压力和沸点较低的后效,且会在后效产生自蒸发,可以多汽化部分水分。此外,操作也简便,容易控制。但随溶液从前效流至后效,温度降低,浓度增大,使溶液的黏度增加,蒸发器的传热系数下降。故不适于黏度随浓度增加而变化很大的物料。2)逆流加料流程,即溶液的流动方向与加热蒸气的流动方向相反,蒸气仍然顺序从第一效流至末效,而溶液从末效加入。其优点是溶液浓度随流动方向增大的同时,其温度也随之升高,使得溶液的黏度基本保持不变,从而各效的传热系数也大致相同。其缺点是溶液在效间的流动需要用泵来输送,产生的二次蒸气量也较少。适合于处理黏度随浓度和温度增加而变化较大的物料。3)平流加料流程,各效都加入原料液放出浓缩液,蒸气仍然顺序从第一效流至末效。其特点是溶液不需要在效间流动,适合于处理在蒸发过程中容易析出结晶的物料。
107.在蒸发操作中,怎样强化传热速率?答案:(1)增大传热面积(2)增加传热温差(3)提高传热系数具体可以采取以下措施:若为氨制冷系统,应定期排油;适当提高载冷剂流速;及时清除载冷剂侧水垢;冷库中应定期除霜;防止蒸发温度过低,避免结冰;
108.在蒸发器中装除沫器的作用是什么?答案:汽液分离;减少物料的损失,防止污染设备和管道
109.饱和蒸汽压越大的液体越难挥发。()答案:错
110.蒸发是溶剂在热量的作用下从液相转移到气相的过程,故属传热传质过程。()答案:对
111.下列不是蒸发设备所包含的构件是()。答案:气体分布器
112.蒸发可适用于()。答案:溶有不挥发性溶质的溶液
113.蒸发流程效间()不需用泵输送溶液,但不宜处理粘度随浓度变化较明显的溶液答案:并流加料
114.蒸发器的单位蒸汽消耗量指的是()。答案:蒸发1kg水所消耗的水蒸汽量
115.在蒸发操作中,若使溶液在()下沸腾蒸发,可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。答案:减压
116.常用的循环型蒸发器有哪些?(至少列举5种)答案:标准式蒸发器中央循环管式蒸发器悬筐式蒸发器外加热式蒸发器列文式蒸发器
117.1、用一台离心泵将原油从贮槽A送到贮槽B中去。已知输送管路直径为168×9mm,计算长度为100m(直管长度与所有管件当量长度之和)。B的液面比A液面高5m,输送油量为60000kg/h,油的密度为890kg/m3,粘度为181cP。A、B两贮槽均为敞口。试分析离心泵所需的有效功率为多少kW,并写出分析过程。答案:
118.用内径100mm的钢管从江中取水,送入蓄水池。池中水面高出江面20m,管路的长度(包括管件的当量长度)为60m。水在管内的流速为1.5m/s。今仓库里有下列四种规格的离心泵,试分析下表中哪台泵合用,写出分析过程。(已知管路的摩擦系数为0.028)泵ⅠⅡⅢⅣ流量Qm3/s0.0170.0160.0150.012扬程Hm42383532。答案:吸收塔是一种常见的化工设备,用于气体或液体中的某种成分的吸收或分离。操作和调节吸收塔主要包括以下几个方面:
进料流量控制:根据需要调节进料流量,保证吸收塔内的液体和气体接触的充分程度。
温度控制:根据反应的要求和物料的性质,控制吸收塔的温度。可以通过调节进料的温度、循环液的温度或者加热、冷却等方式来实现。
压力控制:根据系统的要求,调节吸收塔的操作压力。通常通过调节进料的压力、排放液体的压力或者使用压缩机等设备来实现。
液位控制:保持吸收塔内液位的稳定。可以通过控制进料流量、排放液体流量或者使用液位控制系统来实现。
pH值控制:对于一些需要控制pH值的吸收塔,可以通过添加酸碱溶液来调节。
塔底排放:根据需要,对吸收塔的底部液体进行排放、回收或者再利用。
清洗和维护:定期对吸收塔进行清洗和维护,确保设备的正常运行和安全性。
需要注意的是,吸收塔的操作与调节可能因不同的工艺和设备而有所差异,具体操作应根据实际情况进行调整。
119.用100℃的饱和水蒸气将常压空气由10℃加热到90℃,空气流量为7200kg/h。现有一台单程列管式换热器,内有Φ25×2.5mm的钢管36根,管长2m。已知管外水蒸气侧的对流传热系数为10000W/(m2×K),管内空气侧的对热传热系数为1100W/(m2×K)。污垢热阻及管壁热阻均可忽略,试分析此换热器能否满足工艺要求,写出分析过程。(已知空气的平均比热容为1.005kJ/(kg×K))。答案:空气的热负荷=空气质量流量*比热容*温度差
空气质量流量=7200kg/h=7200/3600kg/s=2kg/s比热容=1.005kJ/(kg*K)温度差=90-10=80K
空气的热负荷=2kg/s*1.005kJ/(kg*K)*80K=160.8kJ/s
接下来,我们需要计算出换热器的传热面积。
换热器的传热面积=空气的热负荷/(空气侧对热传热系数*温度差)
空气侧对热传热系数=1100W/(m^2*K)
换热器的传热面积=160.8kJ/s/(1100W/(m^2*K)*80K)=1.38m^2
由于换热器是单程列管式,所以换热器的传热面积应该大于等于1.38m^2。
现在我们来计算换热器的传热面积。
每根钢管的表面积=π*D*L=π*0.025*2=0.3141m^2
总的传热面积=36*0.3141m^2=11.29m^2
由于总的传热面积大于1.38m^2,因此换热器的传热面积满足工艺要求。
综上所述,该换热器能够满足加热空气的工艺要求。
120.有一Φ100×4mm的蒸汽管,管外壁温度为462.5K,外敷以两层不同材质的保温层,内层厚度为50mm,λ1=0.06W/m×K,外层保温层的λ2=0.075W/m×K。要求保温层外表面温度不高于273K,每米管长的热损失不大于69W/m。试分析:外层保温层的厚度mm?写出分析过程。答案:根据所给条件,我们需要分析外层保温层的厚度,使得保温层外表面温度不高于273K,且每米管长的热损失不大于69W/m。
首先,我们可以通过热传导的公式来计算管壁的热传导热流量。
热传导热流量Q=λ*A*(T1-T2)/d
其中,Q为热传导热流量,λ为热导率,A为传热面积,T1和T2分别为管内和管外的温度,d为保温层的厚度。
根据题目中的条件,我们可以得到以下方程:
Q=λ1*A*(T1-T2)/d1+λ2*A*(T2-T3)/d2
其中,T3为保温层外表面的温度。
根据题目中的条件,我们可以得到以下方程:
T3=273KQ≤69W/m
代入已知数据,我们可以得到以下方程:
0.06*A*(T1-462.5)/50+0.075*A*(462.5-273)/d2≤69
化简以上方程,我们可以得到:
(T1-462.5)/50+0.075*(462.5-273)/d2≤115
综上所述,我们可以通过解以上方程来计算外层保温层的厚度d2