徐州工程学院试卷
学期 课程名称 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名
一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大
2. 判断流体流动类型的准数为____。
A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Gr数
3. 在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U形压差计，当流体流过该管
段时，压差计读数R值反映的是 A
A A、B两截面间的压强差 B A、B两截面间的流动阻力 C A、B两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力
4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是
A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是2u2A Z2-Z1=0 B Σhf = 0 C
-=0 D p2-p1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置
上宜 A A. 先除尘后升温
B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓
7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t1=100℃, △t2=25℃，则第一、二层
的热阻R1、R2的关系为_____D______。 A. 无法确定
B. R1 = 0.25R2
C. R1 = R2
D. R1 = 4R2
8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效
A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。
9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y
10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条
件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定
u12
11. 两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系 A. 容易 B. 困难 C. 完全 D. 不完全
12. 用某精馏塔分离两组分溶液，规定产品组成的xD、xW，当进料组成为xF1时，相应回流
比为R1，进料组成为xF2时，相应回流比为R2，若xF1
B. R1 = R2
C. R1 > R2
D. 无法判断
13. 空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气， 经一间接蒸汽加热的预热器后，
空气的温度为t1，湿度为H1， 相对湿度为Φ1，则 B
A. H1＞Hd B. φd＞φ1 C. H1＜Hd D. φd＜φ1
14. 利用空气作干燥介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采
用的最有效的措施是 B
A. 提高干燥介质温度 B. 增大干燥面积，减薄物料厚度 C. 降低干燥介质相对湿度 D. 提高空气的流速
15. 关于传热系数K下述说法中错误的是A. 传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B. 总传热系数K随着所取的传热面不同而异；
C. 总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D. 要提高K值，应从降低最大热阻着手；
二、填空题（15空，每空1分，共计15分）
1. 《化工原理》是一门专业基础课，其主要研究化工生产中物理加工过程，按其操作原理
可归纳成若干单元操作。这些单元操作按其理论基础可分为： 流体流动过程 、 热量传递过程 、 质量传递过程 。
2. 当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=，在管内呈湍流时，
摩擦系数λ与____Re________、__相对粗糙度______有关。
3. 离心泵允许汽蚀余量Δh 4. 5. 在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则
1. 传热管的管壁温度接近温度；
2. 传热总传热系数K将接近 对流传热系数。
6. 多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差
7. 吸收操作过程中，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将吸收推动力 。 8. 最小回流比的定义是 9. 测定空气中水汽分压的方法是测量
三、简答题（共3题，每题5分，共计15分）
1、某球形颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，试问在50℃水中的沉降速度和在20℃水中的沉降速度有何不同，为什么？
答：根据颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，则沉降公式为
ut=
dp2(ρs-ρ)g
18μ
，因为随着温度升高，
水的粘度将减小，故在50℃水中的沉降速度将大于在20℃水中的沉降速度。
2、亨利定律中E、H、m三者与温度、压力有什么关系？
答：当总压不高时，在一定温度下稀溶液上方气相中的溶质的平衡分压p*A与液相中溶质的摩尔分数成正比：p*A＝kX,AχA＝kC,ACA，这一关系称为亨利定律。亨利定律适用于难溶、较难溶的气体(如O2，CO2其液相浓度低)；对于易溶，较易溶的气体，只能用于液相浓度甚低的情况。
p*A＝kX,AχA＝EχA，p*A为溶质A在气相中的平衡分压，χA为液相中溶质A的摩尔分数，E为比例系数，称为亨利系数。
p*A＝kC,ACA＝CAH，CA为液相中溶质A的体积摩尔浓度，H为溶解系数。 y＝p*AP＝EχBP＝mχA，y为溶质A在气相中的摩尔分数，m为相平衡常数。
一般加压和降温可以提高气体的溶解度H，相平衡常数m减小，故加压和降温对吸收操作有利，反之，升温和减压则有利于脱吸过程，此时亨利系数E增大。
3、换热器中用饱和蒸汽在换热器外管冷凝放热，加热管内流动的空气。总传热系数接近哪种流体的对流传热系数，壁温接近哪种流体的对流传热系数？忽略污垢和管壁热阻，要..2想增大总传热系数，应增大哪个流体的对流传热系数？
答：对于稳定传热过程：Q＝α1A1(T－Tw)＝λAm(Tw－tw)/b＝α2A2(tw－t)＝KAΔtm
换热器中用饱和蒸汽在换热器外管冷凝放热，加热管内流动的空气，由于饱和蒸汽一侧的对流传热系数比空气一侧的大得多，故内壁温度接近于饱和蒸汽的温度。同时，由于管壁的热阻也很小，故管外壁温度比较接近于内壁温度。
11bA21A2
=++
由K2α2λAmα1A1可知，忽略污垢和管壁热阻，要想增大总传热系数，应增大对流传
热系数小的那个。
四、计算题（共3题，共计40分）
1、（10分）某干燥器的湿物料处理量为1000kg/h，其湿基含水量为10％，干燥到2％（均为质量分数）。干燥介质为空气，初温20℃，相对湿度40％，经预热器加热到120℃进入干燥器，出干燥器时降温至30℃，相对湿度70％。试求：水分蒸发量和空气消耗量。 解：由题意知：
L1＝1000kg/h，ω1＝0.1，ω2＝0.02，t0=20℃，φ0＝40％，t1＝85℃，t2＝30℃，φ2＝70％ 则：Lc＝L1（1-ω1）＝L2（1-ω2）＝1000×（1-0.1）＝900kg/h＝L2×（1－0.02） ∴ L2＝918.37kg/h
∴ W＝L1ω1－L2ω2＝1000×0.1－918.37×0.02＝81.63kg/h 由t0=20℃，φ0＝40％查I－H图得空气湿度H0＝0.006kg水/kg干气 由t2=30℃，φ2＝70％查I－H图得空气湿度H2＝0.02kg水/kg干气
空气经过预热器后湿度不变，即H0＝H1＝0.006kg水/kg干气
G=
WW81.63
===5830.90kg干气/h
H2-H1H2-H00.02-0.006
∴
2、（15分）欲用一常压连续精馏塔分离含苯44％、甲苯56％（摩尔百分率，下同）的混合液，要求塔顶馏出液含苯97％，釜液含苯2％。已知泡点回流，且回流比取3。泡点进料，确定全塔需要的理论塔板数及进料位置。已知，α D=2.60，α W=2.35，进料的物系可看作理想物系，α F=2.47。
解：取全塔相对挥发度a=精馏段相对挥发度a1=(1)求最小回流比Rmin
由泡点进料可知：进料的q = 1，所以 q线方程：
==2.47
aDaF=2.60⨯2.47=2.53。
χ=χF=0.44
联立平衡线方程和q线方程求点f的坐标(χf，yf)。
2.47χ⎧y=⎪
1+1.47χ 所以： ⎨
⎪x=0.44⎩
所以，有：Rmin
⎧⎪χf=0.44
⎨
y=0.66⎪⎩f
χD-yf0.97-0.66
===1.409 ye-χf0.66-0.44
(2)求最少理论板数Nmin,Nmin,1：
Nmin=lg[(χAχB)DχAχB)Wlga=lg[(0.970.03(0.02.98)lg2.47=8.15 Nmin,1=lg[(χAχB)D(χAχB)Flga1＝4.00
(3)利用捷算法求理论板数N、N1：
X＝ Y＝
R-Rmin3-1.409==0.39775
R+13+1
N-NminN-8.15
=0.75(1-X0.5668)＝0.3052 =
N+1N+1
所以， N＝12.17（包括再沸器） 则： N1=
Nmin,1Nmin
N=
4.00
⨯12.17=5.97 8.15
所以加料板可设在第6块。
3. （15分）如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，
泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。求：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵轴功率，kw；（3）压力表的读数，Pa。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg； 由题意知，
= u=2.12m/sA2π(⨯0.)
4
22
lu1002.12
则 h=0.=135.1J/kgfd20.052
（2）泵轴功率，kw； 在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：
22uu0p01p1
+W=+h∑0ef,0-1
22h135.1J/kg其中， ∑, u0= u1=0， p1= p0=0（表压）, H0=0， H=20m f=
=gH+h=9.81⨯20+135.1=331.3J/k代入方程得： W ∑ef15
又 W =V⨯1000=4.17kg/sss
3600
=故 N， η=80%， =W⨯W=1381.5wN=1727w=1.727kwese
徐州工程学院试卷
学期 课程名称 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名
一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大
2. 判断流体流动类型的准数为____。
A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Gr数
3. 在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U形压差计，当流体流过该管
段时，压差计读数R值反映的是 A
A A、B两截面间的压强差 B A、B两截面间的流动阻力 C A、B两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力
4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是
A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是2u2A Z2-Z1=0 B Σhf = 0 C
-=0 D p2-p1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置
上宜 A A. 先除尘后升温
B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓
7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t1=100℃, △t2=25℃，则第一、二层
的热阻R1、R2的关系为_____D______。 A. 无法确定
B. R1 = 0.25R2
C. R1 = R2
D. R1 = 4R2
8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效
A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。
9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y
10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条
件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定
u12
11. 两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系 A. 容易 B. 困难 C. 完全 D. 不完全
12. 用某精馏塔分离两组分溶液，规定产品组成的xD、xW，当进料组成为xF1时，相应回流
比为R1，进料组成为xF2时，相应回流比为R2，若xF1
B. R1 = R2
C. R1 > R2
D. 无法判断
13. 空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气， 经一间接蒸汽加热的预热器后，
空气的温度为t1，湿度为H1， 相对湿度为Φ1，则 B
A. H1＞Hd B. φd＞φ1 C. H1＜Hd D. φd＜φ1
14. 利用空气作干燥介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采
用的最有效的措施是 B
A. 提高干燥介质温度 B. 增大干燥面积，减薄物料厚度 C. 降低干燥介质相对湿度 D. 提高空气的流速
15. 关于传热系数K下述说法中错误的是A. 传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B. 总传热系数K随着所取的传热面不同而异；
C. 总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D. 要提高K值，应从降低最大热阻着手；
二、填空题（15空，每空1分，共计15分）
1. 《化工原理》是一门专业基础课，其主要研究化工生产中物理加工过程，按其操作原理
可归纳成若干单元操作。这些单元操作按其理论基础可分为： 流体流动过程 、 热量传递过程 、 质量传递过程 。
2. 当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=，在管内呈湍流时，
摩擦系数λ与____Re________、__相对粗糙度______有关。
3. 离心泵允许汽蚀余量Δh 4. 5. 在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则
1. 传热管的管壁温度接近温度；
2. 传热总传热系数K将接近 对流传热系数。
6. 多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差
7. 吸收操作过程中，若减少吸收剂用量，操作线的斜率将吸收推动力 。 8. 最小回流比的定义是 9. 测定空气中水汽分压的方法是测量
三、简答题（共3题，每题5分，共计15分）
1、某球形颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，试问在50℃水中的沉降速度和在20℃水中的沉降速度有何不同，为什么？
答：根据颗粒在水中按斯托克斯定律沉降，则沉降公式为
ut=
dp2(ρs-ρ)g
18μ
，因为随着温度升高，
水的粘度将减小，故在50℃水中的沉降速度将大于在20℃水中的沉降速度。
2、亨利定律中E、H、m三者与温度、压力有什么关系？
答：当总压不高时，在一定温度下稀溶液上方气相中的溶质的平衡分压p*A与液相中溶质的摩尔分数成正比：p*A＝kX,AχA＝kC,ACA，这一关系称为亨利定律。亨利定律适用于难溶、较难溶的气体(如O2，CO2其液相浓度低)；对于易溶，较易溶的气体，只能用于液相浓度甚低的情况。
p*A＝kX,AχA＝EχA，p*A为溶质A在气相中的平衡分压，χA为液相中溶质A的摩尔分数，E为比例系数，称为亨利系数。
p*A＝kC,ACA＝CAH，CA为液相中溶质A的体积摩尔浓度，H为溶解系数。 y＝p*AP＝EχBP＝mχA，y为溶质A在气相中的摩尔分数，m为相平衡常数。
一般加压和降温可以提高气体的溶解度H，相平衡常数m减小，故加压和降温对吸收操作有利，反之，升温和减压则有利于脱吸过程，此时亨利系数E增大。
3、换热器中用饱和蒸汽在换热器外管冷凝放热，加热管内流动的空气。总传热系数接近哪种流体的对流传热系数，壁温接近哪种流体的对流传热系数？忽略污垢和管壁热阻，要..2想增大总传热系数，应增大哪个流体的对流传热系数？
答：对于稳定传热过程：Q＝α1A1(T－Tw)＝λAm(Tw－tw)/b＝α2A2(tw－t)＝KAΔtm
换热器中用饱和蒸汽在换热器外管冷凝放热，加热管内流动的空气，由于饱和蒸汽一侧的对流传热系数比空气一侧的大得多，故内壁温度接近于饱和蒸汽的温度。同时，由于管壁的热阻也很小，故管外壁温度比较接近于内壁温度。
11bA21A2
=++
由K2α2λAmα1A1可知，忽略污垢和管壁热阻，要想增大总传热系数，应增大对流传
热系数小的那个。
四、计算题（共3题，共计40分）
1、（10分）某干燥器的湿物料处理量为1000kg/h，其湿基含水量为10％，干燥到2％（均为质量分数）。干燥介质为空气，初温20℃，相对湿度40％，经预热器加热到120℃进入干燥器，出干燥器时降温至30℃，相对湿度70％。试求：水分蒸发量和空气消耗量。 解：由题意知：
L1＝1000kg/h，ω1＝0.1，ω2＝0.02，t0=20℃，φ0＝40％，t1＝85℃，t2＝30℃，φ2＝70％ 则：Lc＝L1（1-ω1）＝L2（1-ω2）＝1000×（1-0.1）＝900kg/h＝L2×（1－0.02） ∴ L2＝918.37kg/h
∴ W＝L1ω1－L2ω2＝1000×0.1－918.37×0.02＝81.63kg/h 由t0=20℃，φ0＝40％查I－H图得空气湿度H0＝0.006kg水/kg干气 由t2=30℃，φ2＝70％查I－H图得空气湿度H2＝0.02kg水/kg干气
空气经过预热器后湿度不变，即H0＝H1＝0.006kg水/kg干气
G=
WW81.63
===5830.90kg干气/h
H2-H1H2-H00.02-0.006
∴
2、（15分）欲用一常压连续精馏塔分离含苯44％、甲苯56％（摩尔百分率，下同）的混合液，要求塔顶馏出液含苯97％，釜液含苯2％。已知泡点回流，且回流比取3。泡点进料，确定全塔需要的理论塔板数及进料位置。已知，α D=2.60，α W=2.35，进料的物系可看作理想物系，α F=2.47。
解：取全塔相对挥发度a=精馏段相对挥发度a1=(1)求最小回流比Rmin
由泡点进料可知：进料的q = 1，所以 q线方程：
==2.47
aDaF=2.60⨯2.47=2.53。
χ=χF=0.44
联立平衡线方程和q线方程求点f的坐标(χf，yf)。
2.47χ⎧y=⎪
1+1.47χ 所以： ⎨
⎪x=0.44⎩
所以，有：Rmin
⎧⎪χf=0.44
⎨
y=0.66⎪⎩f
χD-yf0.97-0.66
===1.409 ye-χf0.66-0.44
(2)求最少理论板数Nmin,Nmin,1：
Nmin=lg[(χAχB)DχAχB)Wlga=lg[(0.970.03(0.02.98)lg2.47=8.15 Nmin,1=lg[(χAχB)D(χAχB)Flga1＝4.00
(3)利用捷算法求理论板数N、N1：
X＝ Y＝
R-Rmin3-1.409==0.39775
R+13+1
N-NminN-8.15
=0.75(1-X0.5668)＝0.3052 =
N+1N+1
所以， N＝12.17（包括再沸器） 则： N1=
Nmin,1Nmin
N=
4.00
⨯12.17=5.97 8.15
所以加料板可设在第6块。
3. （15分）如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，
泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。求：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵轴功率，kw；（3）压力表的读数，Pa。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg； 由题意知，
= u=2.12m/sA2π(⨯0.)
4
22
lu1002.12
则 h=0.=135.1J/kgfd20.052
（2）泵轴功率，kw； 在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：
22uu0p01p1
+W=+h∑0ef,0-1
22h135.1J/kg其中， ∑, u0= u1=0， p1= p0=0（表压）, H0=0， H=20m f=
=gH+h=9.81⨯20+135.1=331.3J/k代入方程得： W ∑ef15
又 W =V⨯1000=4.17kg/sss
3600
=故 N， η=80%， =W⨯W=1381.5wN=1727w=1.727kwese