化工原理试题及答案.pdf

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1、 化工原理试题及答案 TTA standardization office【TTA 5AB-TTAK 08-TTA 2C】化 工 原 理 试 题 及 答 案(绝 密 请 勿 到 处 宣 扬)12 月 25 日 一、填空题（共 15 空，每空 2 分，共 30 分）1.一容器真空表读数为 10 kpa，当地大气压强为 100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以 kpa 计）分别为：（90kpa）和（-10kpa）。2.热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。3.物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小）4.蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。5.蒸发中

2、的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。6.一容器压力表读数为 10 kpa，当地大气压强为 100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。7.对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比 时的（小）。（填大或小）8.物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小）9.蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。10.按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。二、选择题（共 5 题，每题 2 分，共 10分）1.对吸收操作有利的条件是：（D ）A.操作温度高、压强高；B.操作

3、温度高、压强低；C.操作温度低、压强低；D.操作温度低、压强高 2.精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（）A.高，低；B.低，高；C.高，高；D.低，低 3.（D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。A.板式塔的传质意图；B.板式塔的设计过程；C.板式塔的恒摩尔流要求；D.板式塔的设计意图 4.恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C ）及与物料的接触方式都不变。A.温度、焓值、湿度；B.流速、压强、湿度；C.流速、温度、湿度；D.温度、湿度、压强 5.对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的（B ）A.平衡水一定是自由水；B.平衡

4、水一定是结合水；C.自由水一定是结合水；D.自由水一定是非结合水 6.当二组分液体混合物的相对挥发度为（C ）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（A）时，可以采用精馏方法 A.；下述说法中错误的是（B ）。A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；B.精馏用板式塔，吸收用填料塔；C.精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔；D.填料塔可以避免液泛 8.物料的平衡水分一定是（C ）A.非结合水分；B.自由水分；C.结合水分；D.临界水分 9.对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的（B ）A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是结合水；C.自由水一定是结合水；D.自由水一定是非结合水。三

5、计算题 1.在一列管换热器中将 15000kg/h 油品从 20 摄氏度加热到 90 摄氏度，油品走管内管外，加热介质为 130 摄氏度的水蒸气，换热器有 100 根直径*15mm，长 2m 的钢管构成，管内i=36022/*wmc，管外0=12000W/油品的比热容为 kg*，操作条件下的汽化潜热为 2205KJ/Kg，钢管的导热系数 45W/m*，若加热全部冷凝后在饱和温度下排出的，忽略热损失和管壁的污垢热阻。（1）换热器的热负荷？（2）加热蒸汽的消耗量？（3）总转热系数？（4）该换热器能否满足生产任务？解：（1）换热器的热负荷？21()cPCQW Ctt=15000*(90-20)=19

6、95000KJ/h=s（2）加热蒸汽的消耗量？（3）总转热系数？（4）该换热器能否满足生产任务？2100*3.14*0.015*29.42Sn dlm假设逆流传热 因此换热器最大传热效率 Q小于实际所需的传热效率 Q，所以此换热器不满足生产任务 2在一连续精馏中分离苯、甲苯的混合，进料量为 100kmol/h，原料液中苯，塔顶馏出液中苯的回收率为%，塔底馏出液中含苯（以上均为摩尔分数），原料液为饱和液体进料，笨甲苯的相对挥发度为，回流比为最小回流比的 3 倍，塔底为主凝器，。（1）馏出液及釜残夜量（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成 解：（1）馏出液及

7、釜残夜量（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。min()/()DqqqRxyyx当原料液位饱和液体进料时 q=1 qFxx min(1)/(1)/(1)DDFFxRxxx=（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成 Dx=/1(1)yxx 0.952Dyx=/(1 1.5)xx x=3.一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg 经干燥后物料含水量有8%降至 2%（均为湿基）湿度为水/kg，绝干气的新鲜空气经预热器预热后进入干燥器后空气湿度为水/kg 绝干气。（1）水分蒸发量（2）新鲜空气的消耗量。解：（1）水分蒸发量 11*(1)GGW=1000*=920kg/h 第一种解方法：2112(1

8、)/(1)920/(10.2)938.8/GGWWkg h 12WGG=h=s 第二种解方法：代入数据解得 W=h（2）新鲜空气的消耗量。新鲜空气消耗量：4每小时将 15000kg含苯 40%（质量分数下同）和甲苯 60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残夜中含苯不高于 2%，塔顶馏出液中苯的回收率为%.（p17 1-4）（1）求出馏出液和釜残液的流量及组成以及摩尔流量及摩尔分数表示。解：苯的摩尔质量为 78，甲苯的摩尔质量为 92 进料组成40/780.4440/7860/92Fx 釜残液组成2/780.02352/7898/92Wx 原料液的平均摩尔质量0.44*780.56*928

9、5.8FM 依题意知/0.971DFxxDF 所以0.971*175*0.44DxD 全塔物料衡算175DWF DWFxxxDWF或0.0235175*0.44DxDW 联立式 a、式 b、式 c，解得 80.0/Dkmolh，95.0/Wkmolh，0.935Dx 5在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油，冷水在管内流动，进口温度为 15，出口温度为 32，。热油在壳方流动，进口温度为 20，出口温度为40，热油流量为 s，平均比热容为（kg*）。若传热的总传热系数为 470W/（*），试求换热器的传热面积。(p236 4-8)解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得，即mQSK

10、t，换热器的传热量为 12()hphQW cTT=*103(120-40)=190kW 1-4 型管壳式换热器的对数平均温度差先按逆流计算，即 温度差校正系数为：1221120404.1732 15TTRtt 211132 150.162120 15ttPTt 由图 4-17（a）中查得：0.89tmt，所以 故32190*109.1470*44.5mQSmK t 6.在单效蒸发器中将每小时5400kg、20%NaOH水溶液浓缩至50%。原料液温度为60，平均比热容为 KJ/（kg*），加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强分别为400KPa及 50KPa，操作条件下溶液的沸点为126，总传热系数为K=

11、1560W/（KJ/（*）。加热蒸汽的冷凝饱和水在饱和温度下排除。热损失忽略不计。试求（1）考虑浓缩热时 加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量传热面积（2）忽略浓缩热时 加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量若原料液的温度改为30及 126，分别求一项。(p310 5-3)解：从附录分别查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有关参数如下 400kPa:蒸汽的焓 H=kg,汽化热 r=kg 冷凝水的焓603.61wh kJ/kg,温度 T=C 50kPa:蒸汽的焓 H=kg,汽化热 r=,温度 T=C（1）考虑浓缩热时 加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量 蒸发量010.2(1)5400(1)32400.5xWFx kJ

12、/kg 由图 5-14 查出 60C时 20%NaOH 水溶液的焓、126C时 50%NaOH 水溶液的焓分别为 0210h kJ/kg，1h=620 kJ/kg 用式 5-11a 求加热蒸汽消耗量，即 10()3240*2644.3(54003240)*6205400*2102318.5WHFW hFhDr=4102 kJ/kg 传热面积 34102*2138.58772*10QDr kJ/kg=2437kW 所以20243789.781.56*17.4Sm 取 20%的安全系数。则201.2*89.78107.7Sm（2）忽略浓缩热时 忽略浓缩热时按式5-21计算加热蒸汽消耗量。因忽略热损失，故式5-21改为 010()3240*2304.55400*3.4(12660)40582138.5pWrFcttDr kJ/kg 由此看出不考虑浓缩热时约少消耗 1%的加热蒸汽。计算时如果缺乏溶液的焓浓数据，可先按不考虑浓缩热的式 5-21 计算，最后用适当的安全系数加以校正。改变原料液温度时的情况 原料液为 30C时：3240*2304.55400*3.4(12630)43162138.5D kJ/kg 原料液为 126C时：3240*2304.55400*3.4(126126)34922138.5D kJ/kg