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一、简答题

1． 搅拌器应具有哪两种功能？强化搅拌的工程措施有哪些？

【答案】搅拌器的两个功能:（1）总体流动；（2）强剪切或高度揣动。改善搅拌效果的工程措施:（1）提高转速；（2）加挡板，消除打漩，增加阻力；（3）偏心安装搅拌器；（4）装导流筒。

2． 什么是化工原理中的三传？试论述三传的可比拟性。

【答案】化工原理的三传:质量传递、热量传递、动量传递。 三传的类比: （1）传递本质类比

①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递。 ②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递。

③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。 （2）基础定律数学模型类比 ①动量传递的牛顿粘性定律。 ②热量传递的傅立叶定律。 ③质量传递的费克扩散定律。 （3）物性系数类比 ①粘度系数。 ②导热系数。 ③分子扩散系数。

3． 在相同管径的两条圆形管道中，同时分别流动着油和清水相近，试判断油速大还是水速大，为什么？

【答案】油速大。因为

4． 溶质渗透理论中的

含义是什么？已知D ,

如何表达？

若雷诺数相同，且密度

【答案】溶质渗透理论中是溶质渗透时间，即每隔时间，液体发生一次完全的混合。己知D ,

二、计算题

5． 绝对压强为143kPa 的饱和水蒸气通入蛇管加热器，某有机液体在蛇管外沸腾，已知每平方米加热面的蒸发量为0.1kg/s，冷凝给热系数

汽化潜热为800kJ/kg，试求：

（1）沸腾表面的温度为多少；

（2）欲将蒸发量增加1倍，加热蒸汽的压强应为多少。 【答案】（1）143kPa 的饱和水蒸气的温度液体和加热面，当压强一定时，沸腾给热系数可表示为

在定态条件下

则有

由上式可求得

（2）当蒸发量增加1倍时

试差求解上式得

设沸腾表面的壁温为

则对于特定

管外侧污垢热阻

蒸汽侧的污垢热阻和管壁热阻可忽略不计。

有机液体的沸点

由饱和水蒸气压表查得加热蒸汽的压强应为618kPa 。

6． 分离苯和甲苯混合液，进料组成为0.4, 馆出液组成为0.95，残液组成为0.05 （以上组成均为苯的摩尔分 率），苯对甲苯的平均相对挥发度为2.44。泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。试求：（1） 最小回流比；（2）若回流比取最小回流比的1.5倍，列出精馏段操作线方程；（3）列出提馏段操作线方程。

【答案】由题意，已知（1）平衡线方程q 线垂直可知，所以知最小回流比（2）回流比精馏段操作线方程

（3）由q 线与精馏段方程：

将其代入平衡线方程得，

得又已知

则由两点可知提馏段操作线方程为：

7． 在一高位槽中用虹吸管将水吸出，如图所示，水池液面与虹吸管出口的垂直距离z=5m, 管路中最高点与水面的垂直距离为2m 。试问虹吸管出口的流速为多少，虹吸管最高点的压强为多少。若将虹吸管延长3m , 试问虹吸管出口流速又为多少。已知水温为101.3kPa 。管中流体的摩擦损失可忽略。

高位槽周围大气压为

图

【答案】在1-1截面与2-2截面间列伯努利方程

因为故

在3-3截面与2-2截面间列伯努利方程

因为

可得

当虹吸管延长3m 后，首先假定管内流体仍然为连续状态。在1-1截面与方程

可得

截面间列伯努利