化工原理試題

化工原理試題及答案(絕密請(qǐng)勿各處宣揚(yáng))12月

25日一、填空題（共15空，每空2分，共30分）1.一容器真空表讀數(shù)為10kpa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為100kpa，則此容器的絕對(duì)壓強(qiáng)和表壓強(qiáng)（以kpa計(jì)）分別為：（90kpa）和（-10kpa）。熱傳導(dǎo)只發(fā)生在固體和（靜止）的或（滯）流動(dòng)的流體中。物體的吸取率越（大），其輻射能力越（大）。（填大或?。┱舭l(fā)中以（二次蒸汽）可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(zhì)）、液柱的（靜壓頭）和管路（阻力）所引起的沸點(diǎn)高升三部分組成。6.一容器壓力表讀數(shù)為10kpa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為100kpa，則此容器的絕對(duì)壓強(qiáng)（以kpa計(jì)）為：（90kpa）。對(duì)于同種流體，自然對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)比時(shí)的（小）。（填大或小）物體的吸取率越大，其輻射能力越（大），因此黑體的輻射能力比灰體的（大）。（填大或小）蒸發(fā)操作所用的設(shè)備稱為（蒸發(fā)器）。按二次蒸汽可否被利用，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(duì)吸取操作有利的條件是：（D）A.操作溫度高、壓強(qiáng)高；B.操作溫度高、壓強(qiáng)低；C.操作溫度低、壓強(qiáng)低；

D.操作溫度低、壓強(qiáng)高2.精餾塔內(nèi)上層塔板液相輕組分濃度較基層塔板（A），液相溫度較基層塔板（）高，低；B.低，高；C.高，高；D.低，低3.（D）是塔內(nèi)氣液兩相整體上呈逆流流動(dòng)，而在每塊塔板上呈平均的錯(cuò)流流動(dòng)。A.板式塔的傳質(zhì)妄圖；B.板式塔的設(shè)計(jì)過(guò)程；C.板式塔的恒摩爾流要求；D.板式塔的設(shè)計(jì)妄圖4.恒定干燥條件是指濕空氣在干燥器內(nèi)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(qiáng)、濕度；C.流速、溫度、濕度；D.溫度、濕度、壓強(qiáng)5.對(duì)于濕物料的濕含量，下面哪一種說(shuō)法是正確的？（B）A.平衡水必然是自由水；B.平衡水必然是結(jié)合水；C.自由水必然是結(jié)合水；D.自由水必然是非結(jié)合水6.當(dāng)二組分液體混雜物的相對(duì)揮發(fā)度為（C）時(shí)，不能夠用一般精餾方法分離。當(dāng)相對(duì)揮發(fā)度為（A）時(shí)，能夠采用精餾方法A.；；；下陳說(shuō)法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（

B

）。A.

板式塔內(nèi)氣液逐級(jí)接觸，填料塔內(nèi)氣液連續(xù)接觸；

B.精餾用板式塔，吸取用填料塔；C.精餾既能夠用板式塔，又能夠用填料塔；D.填料塔能夠防備液泛8.物料的平衡水分必然是（C）非結(jié)合水分；B.自由水分；C.結(jié)合水分；D.臨界水分9.對(duì)于濕物料的濕含量，下面哪一種說(shuō)法是正確的？（B）A.平衡水必然是自由水；B.平衡水必然是結(jié)合水；C.自由水必然是結(jié)合水；D.自由水必然是非結(jié)合水。三．計(jì)算題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(nèi)管外，加熱介質(zhì)為130攝氏度的水蒸氣，換熱器有100根直徑*15mm，長(zhǎng)2m的鋼管構(gòu)成，管內(nèi)=360w2/m2*c，管外=12000W/㎡油品的比熱容為kg*℃，操作條件下的汽i0化潛熱為2205KJ/Kg，鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)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(fù)荷？（2）加熱蒸汽的耗資量？（3）總轉(zhuǎn)熱系數(shù)？（4）該換熱器可否滿足生產(chǎn)任務(wù)？解：（1）換熱器的熱負(fù)荷？QWcCPC(t2t1)=15000**(90-20)=1995000KJ/h=s（2）加熱蒸汽的耗資量？（3）總轉(zhuǎn)熱系數(shù)？（4）該換熱器可否滿足生產(chǎn)任務(wù)？Sndl100*3.14*0.015*29.42m2假設(shè)逆流傳熱因此換熱器最大傳熱效率Q小于實(shí)質(zhì)所需的傳熱效率Q，因此此換熱器不滿足生產(chǎn)任務(wù)2．在一連續(xù)精餾中分別苯、甲苯的混雜，進(jìn)料量為100kmol/h，原料液中苯，塔頂餾出液中苯的回收率為%，塔底餾出液中含苯（以上均為摩爾分?jǐn)?shù)），原料液為飽和液體進(jìn)料，笨甲苯的相對(duì)揮發(fā)度為，回流比為最小回流比的3倍，塔底為主凝器，。（1）餾出液及釜?dú)堃沽浚?）塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。（3）走開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成解：（1）餾出液及釜?dú)堃沽浚?）塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin(xDyq)/(yqxq)當(dāng)原料液位飽和液體進(jìn)料時(shí)q=1xqxFRmin[xD(1xD)/(1xF)]/(1)=[（3）走開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成xFxD=yx/[1(1)x]yxD0.952==x/(11.5x)x=3.一連續(xù)干燥器中，每小時(shí)辦理濕物料1000kg經(jīng)干燥后物料含水量有8%降至2%（均為濕基）濕度為水/kg，絕干氣的新鮮空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入干燥器后空氣濕度為水/kg絕干氣。（1）水分蒸發(fā)量（2）新鮮空氣的耗資量。解：（1）水分蒸發(fā)量GG1*(1W1)=1000*=920kg/h第一種解方法：G2G1(1W1)/(1W2)920/(10.2)938.8kg/hWG1G2==h=s第二種解方法：代入數(shù)據(jù)解得W=h（2）新鮮空氣的耗資量。新鮮空氣耗資量：4．每小時(shí)將15000kg含苯40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同）和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分別，要求釜?dú)堃怪泻讲桓哂?%，塔頂餾出液中苯的回收率為%.（p171-4）（1）求出餾出液和釜?dú)堃旱牧髁考敖M成以及摩爾流量及摩爾分?jǐn)?shù)表示。解：苯的摩爾質(zhì)量為78，甲苯的摩爾質(zhì)量為9240/78進(jìn)料組成xF0.4440/7860/922/78釜?dú)堃航M成xW0.02352/7898/92原料液的平均摩爾質(zhì)量MF0.44*780.56*9285.8依題意知DxD/FxF0.971因此DxD0.971*175*0.44全塔物料衡算DWF175DxDWxWFxF或DxD0.0235W175*0.44聯(lián)立式a、式b、式c，解得D80.0kmol/h，W95.0kmol/h，xD0.9355．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(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為32℃，。熱油在殼方流動(dòng)，進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為40℃，熱油流量為s，平均比熱容為（kg*℃）。若傳熱的總傳熱系數(shù)為470W/（㎡*℃），試求換熱器的傳熱面積。(p2364-8)解：換熱器傳熱面積可依照總傳熱速率方程求得，即SQ，換熱器的傳熱量為tmKQWhcph(T1T2)=**103(120-40)=190kW1-4型管殼式換熱器的對(duì)數(shù)平均溫度差先按逆流計(jì)算，即溫度差校正系數(shù)為：RT1T212040t2t13215t2t1324.17Pt11200.16215T115由圖4-17（a）中查得：ttm'0.89，因此故SQ190*1039.1m2Ktm470*44.5在單效蒸發(fā)器中將每小時(shí)5400kg、20%NaOH水溶液濃縮至50%。原料液溫度為60℃，平均比熱容為KJ/（kg*℃），加熱蒸汽與二次蒸汽的絕對(duì)壓強(qiáng)分別為400KPa及50KPa，操作條件下溶液的沸點(diǎn)為126℃，總傳熱系數(shù)為Kα=1560W/（KJ/（㎡*℃）。加熱蒸汽的冷凝飽和水在飽和溫度下消除。熱損失忽略不計(jì)。試求（1）考慮濃縮熱時(shí)①加熱蒸汽耗資量及單位蒸汽耗資量②傳熱面積（2）忽略濃縮熱時(shí)①加熱蒸汽耗資量及單位蒸汽耗資量②若原料液的溫度改為30℃及126℃，分別求一項(xiàng)。(p3105-3)解：從附錄分別查出加熱蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有關(guān)參數(shù)以下400kPa:蒸汽的焓H=kg,汽化熱r=kg冷凝水的焓hw603.61kJ/kg,溫度T=C50kPa:蒸汽的焓H'=kg,汽化熱r'=,溫度T'=C（1）考慮濃縮熱時(shí)①加熱蒸汽耗資量及單位蒸汽耗資量蒸發(fā)量WF(1x0)5400(10.2)3240kJ/kgx10.5由圖5-14查出60C時(shí)20%NaOH水溶液的焓、126C時(shí)50%NaOH水溶液的焓分別為h0210kJ/kg，h1=620kJ/kg用式5-11a求加熱蒸汽耗資量，即DWH'(FW)h1Fh03240*2644.3(54003240)*6205400*210=4102kJ/kgr2318.5②傳熱面積QDr4102*2138.58772*103kJ/kg=2437kW因此S0243789.78m21.56*17.4取20%的安全系數(shù)。則S01.2*89.78107.7m2（2）忽略濃縮熱時(shí)①忽略濃縮熱時(shí)按式5-21計(jì)算加熱蒸汽耗資量。因忽略熱損失，故式5-21改為Wr'Fcp0(t1t0)3240*2304.55400*3.4(12660)kJ/kgD4058r'2138.5由此看出不考慮濃縮熱時(shí)約少耗資1%的加熱蒸汽。計(jì)算時(shí)若是缺乏溶液的焓濃數(shù)據(jù)，可先按不考慮濃縮熱的式5-21計(jì)算，最后用合適的安全系數(shù)加以校正。②改變?cè)弦簻囟葧r(shí)的情況原料液為30C時(shí)：3240*2304.55400*3.4(12630)