合肥工业大学化工原理试卷.doc
一.填空题(20 分)总 3页第 1页合肥工业大学化工原理试卷一1.(2 分)当地大气压为 750mmHg 时, 测得某体系的表压为 100mmHg, 则该体系确实定压强为mmHg,真空度为mmHg。2.(2 分)米糠油在管中作层流流淌，假设流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的倍。3.(2 分)离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生现象。4.(2 分)传导传热的傅立叶定律为其各项表示为, ， 和。5.(2 分)设降尘室的长、宽、高分别为 L 、B、 H 单位均为 m, 颗粒的沉降速度为 u0( m / s )，气体的体积流量为 q , 则颗粒能在降尘室分别的条件是。vH ³ LB HH £ LB HL £ LB HL³ HB HA u 0qB u0qC u 0qD uq6. (2 分)当吸取平衡线为斜率 m 的直线时，则 1/K 1/k _。假设为液膜把握，»xx则 K。x7.(2 分)间壁换热器管壁温度 tW接近一侧的流体温度；总传热系数K 的数值接近一侧的 值。8.(3 分)蒸发操作中，造成温度差损失的缘由有：(1)；(2)；(3)。9.(4 分)在50、P1atm 时空气中水蒸汽分压 Pw =55.3mmHg，则该空气的湿含量 H；相对湿度 j；50时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg。二.选择题(10 分) 1.(2 分)流体在管内流淌时，滞流内层的厚度随流速的增加而。A. 变小B. 变大C. 不变2.(2 分)为使 U 形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差- 的值。指A. 偏大B. 偏小C. 越大越好总3 页第2 页3.(2 分)离心泵铭牌上标明的流量是指()A. 效率最高时的流量B. 泵的最大流量C. 扬程最大时的流量D. 最小扬程时的流量4.(2 分)精馏塔的进料状况为冷液进料时，则提馏段的液体下降量 L A. L+F;B. L+FC. =L+F注：L 一精馏段液体下降量；F 一进料量5.(2 分)在以下哪些线上露点温度相等()A. 等相对湿度线； B. 等热焓线； C. 等湿度线；D. 绝热冷却线三.简答题10 分1. (4 分) 试列举三种分别均相物系的单元操作，并指出其分别依据。2. (3 分) 刚从冰箱中拿出的奶瓶放在空气中，外壁经常会析出水珠，请解释缘由。3. (3 分) 用一般的蒸馏方法分别乙醇水混合液，为何得不到无水乙醇？四.计算题60 分1.(15 分)用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4 吨/小时,高位槽中液面比油池中液面高 20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 330m,进出口阻力不计。管径为 108×4mm,假设油在输送温度下的比重为 0.96, 粘度为 3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率 =50%。2.(15 分)用一传热面积为3m2 由 25×2.5mm 的管子组成的单程列管式换热器,用初温为 10的水将机油由 200 冷却至 100 ,水走管内,油走管间。水和机油的质量流量分别为 1000kg/h 和 1200kg/h, 其比热分别为 4.18kJ/kg·K 和2.0kJ/kg·K;水侧和油侧的对流传热系数分别为 2023 W/m2·K 和 250 W/m2·K,两流体呈逆流流淌,无视管壁和污垢热阻。(1) 计算说明该换热器是否合用?(2) 夏天当水的初温到达 30,而油的流量及冷却程度不变时,该换热器是否合用?(假设传热系数不变)3.(15 分)用常压精馏塔分别双组分抱负混合物，泡点进料，进料量 100kmol/h， 加料组成为 50%，塔顶产品组成 x D95,产量 D50kmol/h，回流比 R=2Rmin， 设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度 3。求：1Rmin(最小回流比)；2精馏段和提馏段上升蒸汽量；3列出该状况下的精馏段操作线方程。总 3页第3 页4.(15 分)在常压逆流操作的填料吸取塔中用清水吸取空气中某溶质 A，进塔气体中溶质 A 的含量为 8%体积，吸取率为 98%，操作条件下的平衡关系为 y=2.5x，取吸取剂用量为最小用量的 1.2 倍，试求：(1) 水溶液的出塔浓度；(2) 假设气相总传质单元高度为 0.6m，现有一填料层高为 6m 的塔，问该塔是否合用?注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。合肥工业大学化工原理试题参考答案和评分标准一一.填空题(20 分)1. 答案： 850;-100(2 分， 每空 1 分)2. 答案： 1/16(2 分)3. 答案：气蚀(2 分)4. 答案：Q At/n,Q 表示单位时间传递的热量,表示温度向降低方向传递,A 表示传热面积, 表示导然系数和t/n 表示温度梯度。或Q/ At/ ,Q/ 表示单位时间传递的热量 ,表示温度向降低方向传递,A 表示传热面积, 表示导然系数和t/ 表示温度梯度。(2 分)5. 答案：B(2 分)6. 答案：1/mk ；k(2 分，每空 1 分)yx7. 答案：大热阻大或 值小(2 分，每空 1 分)8. 答案：1溶质的存在使蒸气压下降，沸点上升2液柱静压强引起3管道流体阻力导致(3 分， 每空 1 分)9. 答案：0.0488Kg 湿分/Kg 干空气，0.598(4 分， 每空 2 分) 二.选择题(10 分)1. 答案：A(2 分)2. 答案：B(2 分)3. 答案：A(2 分)4. 答案：A(2 分)5. 答案：C(2 分)三.简答题10 分1. (4 分) 答案：1 蒸发，分别溶液混合物。溶质 A 是非挥发性的，而溶剂 B 是挥发性的。2 吸取，分别气体混合物。组分A 与组分 B或几种惰性组分在吸取剂中的溶解度差异。3 蒸馏，分别溶液混合物。A、 B 两组分挥发性不同。2. (3 分) 答案：刚从冰箱中拿出的奶瓶因温度较低会将四周空气冷凝到达饱和状态，故会析出水珠。3. (3 分) 答案：因乙醇水体系为非抱负物系，存在最低恒沸点，此时相平衡线与对角线相交，物系的相对挥发度 =1，因此不能用一般的蒸馏方法分别得到无水乙醇。四.计算题60 分1.(15 分) 答案：对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：He=Z+ (l+ le )/d(u2/2g)Z=20ml+ le =330md=108-2×4=100mm=0.1mu=m /0.785d2s=38400/3600×0.785×0.12×960=1.415m/s(4 分)Re=du / =0.1×1.415×960/3430×10-3=39.6<2023(2 分) =64/Re=64/39.6=1.616(3 分)He=20+1.616×(330/0.1)×(1.4152/2×9.81)=564.2m(3 分) N=Q·He· g/ =38400×564.2×9.81/(3600×0.5×1000)=118.1kw(3 分)2.(15 分) 答案：(1) Q =1200×2×(200-100)=240000kJ/h(2 分)1Q =Q ,21t =t +Q /(m ·Cp )=10+240000/(1000×4.18)=67.4(2 分)211s22tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110(2 分)1/K =1/ +d /( ·d )=1/250+25/(2023×20)11122K =216.2 W/m2·K(2 分)1A =Q /(K tm) =240000×103/(216.2×3600×110)111=2.8 m2<3m2故适用(2 分)(2) t =30时1t =30+240000/(1000×4.18)=87.42tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6(3 分)A =240000×103/(3600×89.6×216.2)=3.45m2>3m22不适用(2 分)3.(15 分) 答案：1y= x/1+( -1)x=3x/(1+2x)(2 分)泡点进料 q=1, x =x =0.5,(2 分)efy =3×0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75eR /(R +1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9minminR =4/5=0.8(4 分)min2V=V=(R+1)D=(2×0.8+1)×50=130kmol/h(3 分)3y=R/(R+1)x+x /(R+1)=0.615x+0.365(4 分)D4.(15 分) 答案：(L/G)=(y -y )/x =(y -y )/(y /m)=m(2 分)min12e1121L/G=1.2(L/G)=(y -y )/xmin121x =y /1.2m=0.08/(1.2×2.5)=0.0267(3 分)11S=m/(L/G)=m/(1.2×m× )=1/(1.2 )=1/(1.2×0.98)=0.8503(3 分)y /y =y /(y(1- )=1/(1- )=1/0.02=50(2 分)1211N =1/(1-S)ln (1-S)y /y +S=14.2(3 分)OG12h=H ×N =0.6×14.2=8.50 m>6 m ,所以不合用。(2 分)OGOG
