合肥工业大学化工原理18.pdf
-.z.*工业大学化工原理试卷（一）一.填空题(20 分)1.(2 分)当地大气压为 750mmHg 时,测得*体系的表压为 100mmHg,则该体系的绝对压强为_mmHg,真空度为_mmHg。2.(2 分)米糠油在管中作层流流动，若流量不变，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、B、（单位均为 m）,颗粒的沉降速度为 u0()，气体的体积流量为 qv,则颗粒能在降尘室分离的条件是。A B C D 6.(2 分)当吸收平衡线为斜率 m 的直线时，则 1/K*1/k*_。若为液膜控制，则 K*。7.(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，造成温度差损失的原因有：(1)_；(2)_；(3)_。9.(4 分)已知在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)流体在管内流动时，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（指-）的值（）。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-.z.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+F C.=L+F（注：L 一精馏段液体下降量；F 一进料量）5.(2 分)在下列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)试列举三种分离均相物系的单元操作，并指出其分离依据。2.(3 分)刚从冰箱中拿出的奶瓶放在空气中，外壁常常会析出水珠，请解释原因。3.(3 分)用一般的蒸馏方法分离乙醇水混合液，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1084mm,若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252.5mm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。已知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/kgK和2.0kJ/kgK;水侧和油侧的对流传热系数分别为2000 W/m2K和 250 W/m2K,两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。(1)计算说明该换热器是否合用?(2)夏天当水的初温达到 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)用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量 100kmol/h，加料组成为 50%，塔顶产品组成95,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：（1）Rmin(最小回流比)；（2）精馏段和提馏段上升蒸汽量；（3）列出该情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收塔中用清水吸收空气中*溶质 A，进塔气体中溶质 A 的含量为 8%（体积），吸收率为 98%，操作条件下的平衡关系为 y=2.5*，取吸收剂用量为最小用量的1.2 倍，试求：(1)水溶液的出塔浓度；(2)若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。*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)-.z.3.答案：气蚀 (2 分)4.答案：QA t/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/（mky）；k*(2 分，每空 1 分)7.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，沸点升高（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，分离溶液混合物。溶质 A 是非挥发性的，而溶剂 B 是挥发性的。（2）吸收，分离气体混合物。组分 A 与组分 B（或几种惰性组分）在吸收剂中的溶解度差别。（3）蒸馏，分离溶液混合物。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周围空气冷凝达到饱和状态，故会析出水珠。3.(3 分)答案：因乙醇水体系为非理想物系，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，因此不能用普通的蒸馏方法分离得到无水乙醇。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=20m l+le=330m d=108-24=100mm=0.1m u=ms/0.785d2r =38400/36000.7850.12960 =1.415m/s (4 分)Re=du/=0.11.415960/343010-3=39.62000 (2 分)=64/Re=64/39.6=1.616 (3 分)He=20+1.616(330/0.1)(1.4152/29.81)=564.2m (3 分)N=QHeg/=38400564.29.81/(36000.51000)=118.1kw (3 分)2.(15 分)答案：-.z.(1)Q1=12002(200-100)=240000kJ/h (2 分)Q2=Q1,t2=t1+Q1/(ms2Cp2)=10+240000/(10004.18)=67.4 (2 分)tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110 (2 分)1/K1=1/1+d1/(2d2)=1/250+25/(200020)K1=216.2 W/m2K (2 分)A1=Q1/(K1tm)=240000103/(216.23600110)=2.8 m23m2 不适用 (2 分)3.(15 分)答案：（1）y=*/1+(-1)*=3*/(1+2*)(2 分)泡点进料 q=1,*e=*f=0.5,(2 分)ye=30.5/(1+20.5)=1.5/2=0.75 Rmin/(Rmin+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9 Rmin=4/5=0.8 (4 分)（2）V=V=(R+1)D=(20.8+1)50=130kmol/h (3 分)（3）y=R/(R+1)*+*D/(R+1)=0.615*+0.365 (4 分)4.(15 分)答案：(L/G)min=(y1-y2)/*e1=(y1-y2)/(y1/m)=m (2 分)L/G=1.2(L/G)min=(y1-y2)/*1*1=y1/（1.2m）=0.08/(1.22.5)=0.0267 (3 分)S=m/(L/G)=m/(1.2m)=1/(1.2)=1/(1.20.98)=0.8503 (3 分)y1/y2=y1/(y1(1-)=1/(1-)=1/0.02=50 (2 分)NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S=14.2 (3 分)h=HOGNOG=0.614.2=8.50 m6 m,所以不合用。(2 分)化工原理试题 _ 班级_*_ 得分_ 一.填空题（共 24 分）1.(3 分)当 Re 为已知时，流体在圆形直管内呈层流时的摩擦系数=_，在管内呈湍流时，摩擦系数与_、_有关。2.(2 分)*液体在套管环隙内流动，大管规格为563mm，小管规格为302.5mm,液体粘度为 1mPa.s.，密度为 1000kg.m-3，流速为 1m.s-1，则该液体在套管环隙内流动的 Re=_。3.（7）离心泵的叶轮有_、_和_三种类型，若输送浆料或悬浮液宜选用_。离心泵在启动时应先将出口阀_，目的是_。往复泵在启动时，其出口阀必须_.4.（2）过滤速率是指_。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐_。5.（2）用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近_的温度，而传热系数 K 值-.z.接近_的对流传热系数。6.（2）有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为1第二种为2，若作为换热器材料，应选用_种；当作为保温材料时，应选用_种。7.（3）列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_，折流挡板的形状有_，_等。8.（3）若维持不饱和空气的湿度 H 不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度，露点，相对湿度(变大,变小,不变,不确定)。二、选择题(共 16 分，每题 2 分)1.干燥是（）过程。A.传质；B.传热；C.传热和传质。2.介质阻力系数=24/Re 的适用*围是（）。A.圆柱形微粒；B.球形微粒；C.方形微粒；D.层流区；E.过渡区；F.湍流区 3.在下面几种换热器中，传热系数较大的是（）；能适用于高温高压场合的是（）；单位传热面积的金属耗量较大的是（）。A.套管式 B.列管式 C.板式 4.在稳定变温传热中，流体的流向选择（）时传热平均温度差最大。A.并流 B.逆流 C.错流 5.离心泵的扬程是指泵给予（）液体的有效能量。A.1kg B.1N C.1m 6.现要输送 45m3.h-1的水，若管内水的流速约取-1，则可选（）钢管。A.763mm B.88.54mm C.1084mm 7.将管路上的阀门关小时，其阻力系数（）。A.变小 B.变大 C.不变 8.在等速干燥阶段中，在给定的空气条件下，对干燥速率正确的判断是：()A.干燥速率随物料种类不同而有极大的差异；B.干燥速率随物料种类不同而有较大的差异；C.各种不同物料的干燥速率实质上是相同的；D.不一定。五.计算题（共 60 分）1.（15 分）现*厂准备选用一台换热器用-2(表压)的饱和水蒸汽供牛奶消毒用，牛奶在管内流动，从 10加热到 85，其平均比热为-1.K-1，处理量为 3t.h-1。饱和水蒸汽在管外冷凝，冷凝水在饱和温度下排出，换热器的传热系数 K=1400W.m-2.K-1（以外表面积计）,换热器的散热损失为饱和蒸汽放出热量的 5%，试求：（1）饱和水蒸汽的消耗量为多少 kg.h-1?（2）要选用多大换热面积的换热器？当地大气压为-2 附：饱和蒸汽性质表 压力温度焓/kJ.kg-1汽化热/kN.m-2液体蒸汽 kJ.kg-1 19.61 53.6 224 2594 2370 98.07 99.1 415 2676 2261 117.7 104.2 437 2684 2247 2.（10 分）已知空气的 t=30,tw=20,试算出该空气的 H 和值。（空气总压=101.3kPa)水的饱和蒸汽压数据如下：-.z.温度 t()15 20 25 30 35 蒸汽压 P(kN.m-2)1.71 2.33 3.17 4.25 5.62 3.（15 分）如图所示水以一定流速自下向上流动，在 U 形压差计中测得读数 h100mm，二测压孔间距为 1m，求：（1）流体由 2-2 截面流至 1-1 截面的能量损失为多少 m 水柱？（2）2-2 与 1-1 截面间静压差P 为多少 m 水柱？4.(20 分)如图所示的输水系统，输水量为 36m3.h-1，输水管均为802mm 的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为 0.2m 水柱，压出管路的阻力损失为 0.5m 水柱,压力表的读数为-2，试求：（1）水泵的扬程；（2）若水泵的效率70，水泵的轴功率（kW）；（3）水泵吸入管路上真空表的读数。注：当地大气压为 750mmHg。化工原理参考答案 一.填空题 1.(3 分)64/Re;Re;/d 2.(2 分)200003.3.(7 分)闭式、半开式和开式；半开式或开式；关闭；减少启动功率，保护电机；打开 4.(2 分)单位时间内通过单位面积的滤液体积；变慢 5.(2 分)饱和水蒸汽；空气 6.(2 分)第一第二 7.(3 分)提高壳程流体的流速,使壳程对流传热系数提高,园缺形（弓形）,园盘和环形 8.(3 分)，不变；二.选择题 1.(2 分)C 2.(2 分)B D 3.(3 分)C,B,A 4.(2 分)B 5.(2 分)B 6.(2 分)B 7.(2 分)B 8.(2 分)C 五.计算题 1.(15 分)(1)Q=msCp(t2-t1)=310003.9(85-10)/3600=243.7kW Q 热=Q5%Q 热 Q 热=Q/0.95=243.7/0.95=256.58kW D=Q/r=256.583600/2247=411.1kg/h(2)t1=104.2-10=94.2;t2=104.2-85=19.2-.z.tm=(t1-t2)/ln(t1/t2)=(94.2-19.2)/ln(94.2/19.2)=47.14 A=Q/(Ktm)=2.437105/(140047.14)=3.693 m2 2.(10 分)依 tw=20查出-2 代入下式：H=Hw=0.622pw/(P-pw)=0.6222.33/(101.3-2.33)=0.01464 kg 水汽/kg 干空气。依 t=30查得：-2,=2.33/4.25=0.548 或依入 H=0.622.ps/(P-ps)得：0.01464=0.624.25/(101.3-4.25)=0.548 3.(15 分)（1）列 2-2 与 1-1 截面柏努利方程式得：P2/P1/hf,2-1 即（P2P1）/h f,2-1 列 00 等压面静力学方程式得：（P2P1）/（0）/比较式与式得：f,2-1（0）/0.112.61.26mH2O（2）（P2P1）/f,2-11.2612.26mH2O（3）若反向流动，采用类似方法可得（P1P2）/h f,1-2（P1P2）/h1（0）/即f,1-2h（0-）/f,21f,1-2 h1100mm 4.(20 分)u36/3600/(0.7850.0762)2.2 m/s（3）在低位槽液面 11 与泵入口截面 22 间列柏努利方程，得 0Z2P2/u2/2Hf,1 P-Z2u2/2Hf（4.810009.8+2.22/21000+0.21 0009.81）-51.4103N.m-2-51.4103/(1.01325100000)760-386mmHg(表)负表压即真空度 吸入管路上真空表读数为 386mm Hg 柱（1）在泵入口截面 22 与泵出口截面 33 截面列柏努利方程 Z2P2/gu22/2gHeZ3P3/gu32/2gHf u2u3，不计 Hf,2-3 He（Z3Z2）（P2P3）/0.2+(2.59.81104+51.4103)/(10009.81)-.z.30.5mH2O 柱（2）NeHQ/30.50.0110009.81/0.74.27 kw
