化工原理試題及答案

1、化工原理試題及答案一、填空題（共 15 空，每空 2 分，共 30 分）1. 一容器真空表讀數為 10 kpa ，當地大氣壓強為 100 kpa ，則此容器的絕對壓強和表壓強（以 kpa 計） 分別為：（90kpa）和（ -10kpa ）。2. 熱傳導只發(fā)生在固體和（ 靜止）的或（滯）流動的流體中。3. 物體的吸收率越（大），其輻射能力越（大）。（填大或?。?. 蒸發(fā)中以（二次蒸汽）是否再利用而分為單效或多效蒸發(fā)。5. 蒸發(fā)中的溫度差損失主要由溶液中的（ 不揮發(fā)溶質 ）、液柱的（ 靜壓頭）和管路（ 阻力）所引起的 沸點升高三部分組成。6. 一容器壓力表讀數為 10 kpa ，當地大氣壓強為 1

2、00 kpa ，則此容器的絕對壓強（以 kpa 計）為： （90kpa）。7. 對于同種流體，自然對流時的對流傳熱系數比 時的（?。?。（填大或?。?. 物體的吸收率越大，其輻射能力越（大），所以黑體的輻射能力比灰體的（大）。（填大或?。?. 蒸發(fā)操作所用的設備稱為（ 蒸發(fā)器）。10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸發(fā)分為（單效蒸發(fā) ）和（多效蒸發(fā)）。二、選擇題（共 5 題，每題 2 分，共 10 分）1. 對吸收操作有利的條件是：（ D ）A. 操作溫度高、壓強高；B. 操作溫度高、壓強低；C. 操作溫度低、壓強低；D. 操作溫度低、壓 強高2. 精餾塔內上層塔板液相輕組分濃度較下層塔板（ A），液

3、相溫度較下層塔板（ ）A. 高，低；B. 低，高；C. 高，高；D. 低，低3. （ D ）是塔內氣液兩相總體上呈逆流流動，而在每塊塔板上呈均勻的錯流流動。A. 板式塔的傳質意圖；B. 板式塔的設計過程；C. 板式塔的恒摩爾流要求；D. 板式塔的設計意圖 4. 恒定干燥條件是指濕空氣在干燥器內的（ C ）及與物料的接觸方式都不變。A. 溫度、焓值、濕度；B. 流速、壓強、濕度；C. 流速、溫度、濕度；D. 溫度、濕度、壓強5. 對于濕物料的濕含量，下面哪種說法是正確的？（ B ）A. 平衡水一定是自由水；B. 平衡水一定是結合水；C. 自由水一定是結合水； D. 自由水一定是非 結合水6. 當

4、二組分液體混合物的相對揮發(fā)度為（ C ）時，不能用普通精餾方法分離。當相對揮發(fā)度為 （ A ）時，可以采用精餾方法0 A. 3.0；B.2.0；C.1.0；D.4.0 7. 下述說法中錯誤的是（ B）。A . 板式塔內氣液逐級接觸，填料塔內氣液連續(xù)接觸；B. 精餾用板式塔，吸收用填料塔；C.精餾既 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. 非結合水分；B. 自由水分；C.結合水分；D. 臨界水分 9. 對于濕物料的濕含量，下面哪種說法是正確的？（ B）A. 平衡水一定是自由水；B. 平衡水一定是結合水；C. 自由水一定是結合水； D. 自由水

5、一定是非 結合水。三計算題1.在一列管換熱器中將 15000kg/h 油品從 20 攝氏度加熱到 90 攝氏度，油品走管內管外，加熱介 質 為 130 攝 氏 度 的 水 蒸 氣 ， 換 熱 器 有 100 根 直 徑 1.5*15mm ， 長 2m 的 鋼 管 構 成 ， 管 內 =360 wi2/ m2*c，管外0=12000W/油品的比熱容為 1.9KJ/kg*，操作條件下的汽化潛熱為2205KJ/Kg，鋼管的導熱系數 45W/m*，若加熱全部冷凝后在飽和溫度下排出的，忽略熱損失和管壁 的污垢熱阻。（1）換熱器的熱負荷？（2）加熱蒸汽的消耗量？（3）總轉熱系數？（4）該換熱器能否滿足生產

6、任務？解：（1）換熱器的熱負荷？Q W C (t t ) c PC 2 1=15000*1.9*(90-20)=1995000KJ/h=554.17KJ/s（2）加熱蒸汽的消耗量？W Q / r 1995000 / 2205 904.8 Kg / h 0.251 Kg / sh（3）總轉熱系數？d 15mm * d 12 mm0 id ( d d ) / In ( d / d ) (15 12) / In(15/12) 13.44mmm 0 i 0 i1 1k k 278.3w / m 2 *Cd bd 1 15 0.0015*15 1( 0 0 ) ( )d kd 3600*12 45*13

7、.44 12000i i m 0D F（4）該換熱器能否滿足生產任務？S ndl 100*3.14*0.015*2 9.42 m2假設逆流傳熱t(yī) t (130 20) (130 90) t 2 1 m t 130 20In 2 Int 130 90 169.2CQ kst 278.3*9.42*69.2 1.814*10 5 w 181.4kwmQ 1995000kj / h 1995000*1000 / 3600 554160 j / s 554160 w 554.16kw因此換熱器最大傳熱效率 Q 小于實際所需的傳熱效率 Q，所以此換熱器不滿足生產任務2在一連續(xù)精餾中分離苯、甲苯的混合，進

8、料量為 100kmol/h，原料液中苯 0.4，塔頂餾出液中 苯的回收率為 83.3%，塔底餾出液中含苯 0.1（以上均為摩爾分數），原料液為飽和液體進料，笨甲苯 的相對揮發(fā)度為 2.5，回流比為最小回流比的 3 倍，塔底為主凝器，。（1）餾出液及釜殘夜量（2）塔釜產生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。（3）離開塔頂第一層理論板的液相組成解：（1）餾出液及釜殘夜量F D W Fx Dx WxF D WDx D 0.838FxFDx 0.838 FxD F(0.162 Fx ) 0.162*100*0.4W F 64.8kmol / hx 0.1wD F W 100 64.8 35.2kmol / h

9、x 0.952D（2）塔釜產生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin( x y ) / ( y x ) D q q q當原料液位飽和液體進料時 q=1x xqFRminx D (1x ) / (1x ) / (1) xF=0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)/(2.5-1)=1.453R 3 Rminl / D R l RD 3 R D 3*1.453*35.2 153.4 kmol / hminV W L V L W L F W 153.4 100 64.8 188.6kmol / h（3）離開塔頂第一層理論板的液相組成xD=0.952y x /1 (1)x y x

10、0.952 D=2.50.952=2.5x / (11.5 x )x=0.8883.一連續(xù)干燥器中，每小時處理濕物料 1000kg 經干燥后物料含水量有 8%降至 2%（均為濕基）濕 度為 0.009kg 水/kg，絕干氣的新鮮空氣經預熱器預熱后進入干燥器后空氣濕度為 0.022kg 水/kg 絕干 氣。（1）水分蒸發(fā)量（2）新鮮空氣的消耗量。解：（1）水分蒸發(fā)量G G *(1 W )=1000*(1-0.08)=920kg/h1 1第一種解方法：G G (1W ) / (1W ) 920 / (10.2) 938.8 kg / h 2 1 1 2938.8=61.2kg/h=0.017kg/

11、s第二種解方法：X W / (1W ) X W / (1W ) W G ( x x ) 1 1 1 2 2 2 1 2代入數據解得 W=61.2kg/h（2）新鮮空氣的消耗量。L W / ( H H ) 61.2*(0.022 0.009) 4707.7 kg / h2 1新鮮空氣消耗量：L L (1H ) 4707.7*(1 0.009) 4750 kg / h1W G G 1 2=1000-4 每小時將 15000kg 含苯 40% （質量分數下同）和甲苯 60%的溶液，在連續(xù)精餾塔中進行分 離，要求釜殘夜中含苯不高于 2%，塔頂餾出液中苯的回收率為 97.1%.（p17 1-4）（1）求

12、出餾出液和釜殘液的流量及組成以及摩爾流量及摩爾分數表示。解：苯的摩爾質量為 78，甲苯的摩爾質量為 92進料組成x F40 / 78 40 / 78 60 / 920.44釜殘液組成x W2 / 78 2 / 78 98 / 920.0235原料液的平均摩爾質量M 0.44*78 0.56*92 85.8 F依題意知DxD/ F 0.971xF所以DxD0.971*175*0.44全塔物料衡算D W F 175D WxDxWFxF或D 0.0235W 175*0.44 xD聯立式 a、式 b、式 c，解得D 80.0kmol / h ，W 95.0kmol / h ， x 0.935D5 在一單殼程、四管程管殼式換熱器中，用水冷卻熱油，冷水在管內流動，進口溫度為 15 ， 出口溫度為 32，。熱油在殼方流動，進口溫度為 20，出口溫度為 40，熱油流量為 1.25kg/s，平 均比熱容為 1.9KJ/（kg*）。若傳熱的總傳熱系數為 470W/（