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一、简答题

1． 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作？

【答案】逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，对传递相同热负荷而言，需较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度可接近冷流体进口温度对相同热负荷而言，

对相同热负荷而需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度可接近热流体进口温度

言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。

2． 原用以输送水的离心泵，现改用来输送相对密度为1.4的某溶液（其粘度与水相近），若管路布局不变，泵的前后两个开口容器液面间的垂直距离不变，试说明泵的流量、扬程、出口压力表的读数和轴功率有何变化？

【答案】泵的流量、扬程均不变、出口压力表的读数増大、轴功率增大。

3． 离心泵发生气缚与汽蚀现象的原因是什么？应如何消除？

【答案】离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机做离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象。避免或消除气缚的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。

当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象。降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。

4． 简述填料塔等板高度HETP 的概念。

【答案】HETP 表示分离能力和一块理论板相当的填料层高度。

5． 全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般最适宜回流比为最小回流比的多少倍？

【答案】全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。全回流主要用在精馏装置开停工和实验室研究等场合。开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回流比至规定回流比。最小回流比是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷，是选择最适宜回流比的依据；一般最适宜回流比是最小回流比的1.2〜2倍。

6． 何谓多效蒸发？试举例说明。

【答案】多效蒸发是一种提高生蒸汽利用率的蒸发方式，它是将第一效蒸发器产生的二次蒸

汽入第二效蒸发器作为加热蒸汽，再将第二效的二次蒸汽引入第三效蒸发器，以此类推，末效蒸发器的二次蒸汽通入冷凝器冷凝。如NaOH 溶液的蒸发采用并、逆流相结合的2-3效蒸发工艺。

二、计算题

7． 某容器内的气体压强p=100Pa（表压），在容器两侧分别连接一个U 形管压差计和双杯式微压计。U 形管压差计采用密度为

和

试求:

（1）U 形管压差计的读数为多少；

（2）考虑杯内液面变化，微压计读数为多少；

（3）若忽略杯内液面高度的变化，引起的测压相对误差为多少。

的酒精作为指示液，微压计采用的酒精，微压计液杯直径D=100mm, U 形管直径d=10mm。的煤油作为指示液，如图所示

图

【答案】（1）若忽略气柱的质量，由可得

（2）微压计未与容器连通时，两臂指示液位于同一水平面，设此平面与杯内液面的垂直距离为h 。当微压

计与容器连通后，左侧指示液界面将下降高度将下降

由h , 右侧杯内液面高度将上升可得

解得

（3）若忽略杯内液面高度的变化，根据读数

右侧指示液界面将上升同时，左侧杯内液面则

可得

由此引起的相对误差为

8． 在填料层高度为3m 的填料塔内，以纯S 为溶剂从组分A 质量分数为1.8%的A 、B 两组分混合液中提取A 。已知原料液的处理量为2000kg/h, 要求组分A 的萃取率不低于90%, 溶剂用量为最小用量的1.2倍，试求:

（1）溶剂的实际用量（kg/h）;

（2）填料层的等板高度HETS （m ）;

（3）填料层的总传质单元数

据列于表中。

表分配曲线数据

【答案】（1）由分配曲线数据在X-Y 直角坐标系中绘出分配曲线，如图中曲线NBQ 所示。

萃取剂用量最小时的操作线为，其斜率为

（2）操作线的斜率为

过点作斜率为0.792的直线交于点J ，即为操作线。在操作线与分配曲

（3）由图可看出，平衡线及操作线均为直线，因此，可采用积分计算填料层的传质单元数。由图可求得平衡线方程为

操作线方程为

线之间作级梯，可得理论级数为

操作条件下，组分B 、S 可视为完全不互溶，其分配曲线数