Cybtdcs南京工业大学-化工原理期末试卷及答案.doc

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1、七夕，古今诗人惯咏星月与悲情。吾生虽晚，世态炎凉却已看透矣。情也成空，且作“挥手袖底风”罢。是夜，窗外风雨如晦，吾独坐陋室，听一曲尘缘，合成诗韵一首，觉放诸古今，亦独有风韵也。乃书于纸上。毕而卧。凄然入梦。乙酉年七月初七。-啸之记。 南京工业大学期末考试(A)卷课程：化工原理（上册）班级： 姓名： 学号： 一、 选择填空题： (每题5分，共20分)1(1) 如图所示，若敞口罐液面恒定，罐上方压强为Pa，忽略流动阻力损失，出水管管径为d，则出水管的出口速度u与 有关。 （A） （B） 、 （C） （D） （E） 、 水 Pa u H(2)有一并联管路，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损

2、失分别为V1，1，d1，1，f1及V2，2，2，2，f2。若12，12，则： f1f2（ ） （A） （B） （C）； （D） （E） 当两段管路中流体均作滞流流动时，V1V2（ ） （A） （B） （C） （D） （E） (3)转子流量计的主要特点是（ ）（A）恒截面、恒压差 （B）变截面、变压差 （C）恒流速、恒压差 （D）变流速、恒压差2已知流体经过泵后，压力增大P N/m2，则单位重量流体压能的增加为（ ） （A）P （B）P/ （C）P/g （D）P/2g离心泵的下列部分是用来将动能转变为压能（ ） （A）泵壳和叶轮 （B）叶轮 （C）泵壳 （D）叶轮和导轮3（1）过滤介质阻力忽略不

3、计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则_ （）操作压差增大至原来的倍 （）操作压差增大至原来的倍 （）操作压差增大至原来的倍 （）操作压差保持不变 （2）恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量_ （）增大至原来的倍 （）增大至原来的倍 （）增大至原来的倍 （）增大至原来的倍 4比较下列对流给热系数的大小空气流速为6m/s的1，空气流速为25m/s的2，水流速为1.2m/s的3，水流速为2.5m/s的4，蒸汽膜状冷凝的5，自大到小的顺序为： 二、 填空题： (每题5分，共20分)11atm=_kN/m2。 _的流体称为理想流体。 表压与绝对压力的关系是

4、_。 2离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 ，压力表的读数 。（填增加、降低或不变）管路特性曲线的一般表达式是 。 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。3. 粒子沉降过程分 阶段和 阶段。沉降速度是指 时， 相对于 的速度。4 冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1400，出口温度T2为200，冷气体进口温度t150，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为 ；若热损失为5%时，冷气体出口温度为 。 三、 计算题 (本题15分)某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流

5、动，管径300mm，总长50m（包括局部当量长度），两容器液面差3.2m，求（1）管内流量 （2）若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量碱为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？（设流体流动为湍流，摩擦系数符合柏拉修斯公式0.3164/Re0.25）四、 计算题 (本题10分)用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m，管子规格894.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为200m，要求流量21 m3/h，石油的密度r 920kg /m3，粘度0.5NS/m2，求：(1) 雷诺数Re，摩擦系数，流动阻力hf(2) 泵的有效功率五、 计算题 (本题15分)用板框压滤机

6、过滤悬浮液，已知过滤面积10m2，操作压力2kgf/cm2（表压），过滤15分钟后，得滤液2.91m3，若介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩，求：（1）已知该板框压滤机的生产能力4.8m3/h，计算洗涤时间和辅助时间之和 （2）若过滤时间和滤液量均不变，操作压力降至1kgf/cm2（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？六、 计算题 (本题20分)有一套管式换热器，内管542mm，外管1164mm的钢管， 内管中苯由50加热至80，流量4000kg/h，环隙为2kgf/cm2（绝）饱和蒸汽，蒸汽冷凝的传热系数104W/m2K，已知苯的r 880kg /m3，CP=0.1856kj/kg

7、, =0.134 W/mK，=0.39cP, 管内污垢热阻Rsi0.0004 m2 K / W，管壁热阻和管外污垢热阻可略，求：（1）管内给热系数i，以管内表面积计的总传热系数Ki （2）套管的有效长度 （3）若加热蒸汽压力增至3kgf/cm2（绝），问苯的出口温度是多少？（设Ki不变）压强，kgf/cm2（绝） 1.0 2.0 3.0温度， 99.1 120 133汽化潜热，KJ/Kg 2259 2204 2163选择填空题：1. A E C C 2. C C 3. C C 4. 543 21 填空题1. 1atm=_101.3_kN/m2。 粘度为零，无流动阻力的流体称为理想流体。 表压与

8、绝对压力的关系是表压绝对压力大气压。 2离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 减小，压力表的读数 增大。（填增大、减小或不变）t02a05002管路特性曲线的一般表达式是 HeH0+KV2 。 t02a05001离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀现象。3.粒子沉降过程分 加速 阶段和 匀速 阶段。沉降速度是指 加速终了时 时，颗粒相对于 流体的速度。4冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1400，出口温度T2为200，冷气体进口温度t150，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为 250 ；

9、若热损失为5%时，冷气体出口温度为 240 。 三解：p1=-p2 u1=u2gZ1+u12/2+p1/+He=gZ2+u22/2+p2/g+hfgZ1=hf= (0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2)u=3.513m/s(2) gZ1=hf= (0.3164/Re0.25+)(l/d)(u2/2)=14.3四解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/sRe= du/=170.8 层流64/Re=0.374hf=(l/d)(u2/2)=0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=629.9J/Kg(2) He=gz+hf=777J/KgNe=HeVr

10、g=4.17KW五解：(1)Q=V/(F+W+R)0.00133=2.91/(900+W+R)W+R=21.47min(2) V2=2kP A2V2=2kP A2A2=P A2/P=200A=14.14m2A=14.14-10=4.14 m2六解（1）Re=du/=4W/d=4*4000/(3600*3.14*0.05*0.39*10-3)=7.259*104Pr=Cp/=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4i=0.023(/di)Re0.8Pr0.4=936.59W/ m2KKi=1/(1/i+di/0d0+Rsi)=641 W/ m2K(2)ts=120 tm=(8

11、0-50)/ln70/40=53.6Q=WCCPC(t2-t1)=(4000/3600)*0.1856*103*(80-50)=61864WQ=KidiLtm L=11.5m(3) ts=133 tm=( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2)Q=KidiLtm= WCCPC(t2-t1)641*0.05*11.5*( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2)=(4000/3600)*0.1856*103*( t2-50)t2=84.5南京工业大学期末考试(A)卷课程：化工原理（下册）班级: 姓名: 学号: 一 选择题：正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量

12、减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生( ) （） 出塔液体浓度xb增加，回收率增加； （） 出塔气体浓度增加，但xb不变； （） 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加； （） 在塔下部将发生解吸现象。 在填料塔中用清水吸收混合气中3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数OG（ ）（）增加； （）减少； （）不变。 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2h， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h，则该处气液界面上气相浓度yi应为（ ），平衡关系y=0.5X。 （）0.02 （）0.01 （）0.01

13、5 （）0.005某精馏塔，精馏段理论板数为1层，提馏段理论板数为2层，现因设备改造，使精馏段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且，F，等均不变，则此时：（ ） （）D增加，W不变 （）D增加，W减小 （）D增加，W增加 （）D增加，W的变化视具体情况而定。 连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为T1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为T2。比较：（ ） （）T2T1； （）T2T1； （）T2T1； （）判断依据不足。（1）绝热饱和温度tas是大量的循环水与进入的空气接触时最后达到的稳态温度，它等于循环水的温度

14、。 （2）湿球温度tw是湿球温度计所指示的平衡温度，但它并不等于湿纱布中水分的温度。对以上两种说法正确的判断是：( )。 ()两者都对； ()两者都不对； ()对不对； ()对不对。对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度： ( )。 ()愈高； ()愈低； ()不变； ()不一定，与其它因素有关。 (4)湿空气在预热过程中不变化的参数是( )()焓； ()相对湿度； ()露点温度； ( D )湿球温度。 指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( )。 ()相对湿度 ()湿球温度 ()露点温度 ()绝热饱和温度 二 填空题：双膜理论的要点

15、是：（） ； （） 。 物理吸收操作属于 过程，是一组分通过另一静止组分的 扩散。 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为的直线时，则1/Ky=1/ky 1/kx。 气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个参量是 ，而表示传质任务难易程度的一个参量是 。 某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持，F，不变，则此时D ，W ， 。 （填写：增加，不变，减少） 两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与线中哪几条线的变化？_ _已知在常压及25下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度=100%时，平

16、衡含水量x*=0.02kg水kg绝干料；相对湿度=40%时, 平衡含水量 x*=0.007 kg水kg绝干料。现该物料含水量为0.23kg水kg绝干料, 令其与25, =40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 kg水kg绝干料, 结合水含量为 kg水kg绝干料, 非结合水的含量为 kg水kg绝干料。 三在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分B 。入塔气体中B 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95% 。已知操作条件下的解吸因数(1/A)为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03 （摩尔分率）。 试计算：操作液气比为最小液气比的倍数； 出塔液体

17、的浓度； 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG 。 四常压操作连续精馏塔用以分离苯甲苯溶液，y1=0.72(摩尔分率，下同)的塔顶蒸汽经分凝器冷凝后液相作为塔顶回流液，气相经全冷凝器冷凝成塔顶产品，进料为100kmol/h，进料浓度F= 0.44，泡点进料，塔顶与塔底产品D=W=50 kmol/h，塔顶馏出液浓度D= 0.83，取相对挥发度=2.5，塔釜液平均分子量取 M = 91.4kg/kmol， 求： 塔釜液浓度XW； 操作回流比R； 塔釜蒸发量 ； 最小回流比min； F,XFy1D,XDW,XWyDX0五 在恒定干燥条件下进行干燥实验，已测得当，气体的质量流速2.5kg/m2

18、S，气体平行流过物料表面，水份只从物料上表面汽化，物料由湿含量1变到2，干燥处于恒速段，所需干燥的时间为A小时。如果干燥面积A、汽化水量W和传热系数不变，且仍处于恒速段，只是空气改变为，（不变），求所需干燥时间B 。 注：水的汽化潜热可由下式计算： w2491.27 2.30285tw w-汽化潜热，kJ/kg tw-湿球温度， 空气性质：ttw43.748.3六如图示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板所组成，只有提馏段，没有精馏段。料液由塔顶加入，泡点进料，L=F，V=D，F0.2（摩尔分率，下同），今测得塔顶易挥发组分的回收率为，且D0.3，系统相对挥发度3.0。设蒸馏釜可视为一个理论板。试

19、求： （）残液组成W； （）该层塔板的液相默夫里板效率ML。 提示：ML=(n-1-n)/ (n-1-*n)=(F-1)/ (F-*1) 蒸馏釜D,XDF,XFW,XWVL全凝器ywy1x11答案选择题：（1）C A B （2）B C （3）C B （4）C C二 填空题：双膜理论的要点是：（）界面上汽液平衡；（）阻力集中于有效膜内。 物理吸收操作属于传质过程，是一组分通过另一静止组分的单向扩散。 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为的直线时，则1/Ky=1/kym1/kx。 气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。 某精馏塔在操作

20、时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持，F，不变，则此时D增加，W减少不变，不变。两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 困难 。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与线中哪几条线的变化操作线与线。已知在常压及25下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度=100%时，平衡含水量x*=0.02Kg水Kg绝干料；相对湿度=40%时, 平衡含水量 x*=0.007 Kg水Kg绝干料。现该物料含水量为0.23Kg水Kg绝干料, 令其与25, =40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 0.233 Kg水Kg绝干料, 结合水含量为 0.02 Kg水K

21、g绝干料, 非结合水的含量为 0.21 Kg水Kg绝干料。三 j06a10106y1=0.03 x1=0.03 m=1(L/G)min=(y1-y2)/(y1/m)=0.95L/G=m/S=1/0.8=1.25(L/G)/( (L/G)min)=1.316x1=(y1-y2)/( L/G)=0.0228NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S=7.843四 j07d20122(1)FXF=DXD+WXWXW=0.05(2)yD=xD=0.83x0=0.83/(2.5-1.5*0.83)=0.66y1=R*x0/(R+1)+ xD/(R+1)R=1.83(3)V=V=(R+1)D=12

22、900kg/h(4)xq=xF=0.44 yq=2.5*0.44/(1+1.5*0.44)=0.663Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=0.749五 j09b15028AGC(X1-X0)rw/A(t-tw)= Wrw/A(t-tw)W2491.27 2.30285tW B/A= rBw/ (t-tBw)/ rAw/ (t-tAw)=0.20217B =0.20217h六 j07d20107DXD/FXF=0.8D/F=0.533D/F=(XF-XW)/(XD-XW)=0.533XW=0.0857L/V=F/D=1.876W/V=W/D=(F-D)/D=0.876ym+1= (L/V)xm-(W/V)xw=1.876 xm -0.0751yw=xw/1+(-1)xw=0.22x1=(yw+0.0751)/1.876=0.157y1=xD=0.3*1=y1/-(-1)y1=0.125ML=(n-1-n)/ (n-1-*n)=(F-1)/ (F-*1)=0.573