化工原理試卷1

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化工原理試卷

一.計(jì)算（69分）：

1（20分）.每小時(shí)將2×104kg、45℃氯苯用泵從反應(yīng)器A輸送到高位槽B（如下圖），管出口處距反應(yīng)器液面的垂直高度為15m，反應(yīng)器液面上方維持26.7kPa的絕壓，高位槽液面上方為大氣壓，管子為?76mm×4mm、長(zhǎng)26.6m的不銹鋼管，管壁絕對(duì)粗糙度為0.3mm。管線上有兩個(gè)全開(kāi)的閘閥、5個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭。45℃氯苯的密度為1075kg?m-3，粘度為6.5×10-4Pa·s。泵的效率為70%，求泵的軸功率。附：各局部阻力系數(shù)

全開(kāi)閘閥ζ1=0.17

90℃標(biāo)準(zhǔn)彎頭ζ2=0.75

ε68

摩擦系數(shù)計(jì)算式λ=0.1(d+Re)0.23

2（16分）.質(zhì)量流量為7000kg·h-1的常壓

空氣，要求將其由20℃加熱到85℃，選用108℃的飽和蒸汽作加熱介質(zhì)。若水蒸氣的對(duì)流傳熱系數(shù)為1×104W·(m2·K)-1，空氣在平均溫度下的物性數(shù)據(jù)如下：

比熱容為1kJ·(kg·K)-1，導(dǎo)熱系數(shù)為2.85×10-2W(m·K)-1粘度為1.98×10-5Pa·s，普蘭特準(zhǔn)數(shù)為0.7。

現(xiàn)有一單程列管式換熱器，裝有?25mm×2.5mm鋼管200根，長(zhǎng)2m，此換熱器能否完成上述傳熱任務(wù)？

3（14分）.某廠填料吸收塔，填料高10m，用清水洗去尾氣中有害組分。在正常狀況下，測(cè)得原料氣中含有害組分0.02(比摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，尾氣中含有害組分0.004，吸收液含有害組分0.008。在工作范圍內(nèi)相平衡關(guān)系為

?YA?1.5XA。問(wèn)：

⑴該工況下氣相總傳質(zhì)單元高度HOG為多少？

⑵因法定排放濃度YA,2=0.002，計(jì)劃將塔加高，若液氣比不變，填料層需加高多少？

4（19分）.某一常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)對(duì)苯-甲苯的混合液進(jìn)行分開(kāi)。原料液組成為0.35（mol%,下同），該物系的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5,飽和蒸汽進(jìn)料。塔

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頂采出率為

qn,Dqn,F?40%，精餾段操作線方程為yn?1?0.75xn?0.20，

qn,F?100kmol?h?1求：⑴提餾段操作線方程式；

⑵若塔頂?shù)谝粔K板下降的液相組成為0.7，該板的氣相默夫里效率EmV,1

二.選擇題（11分）：

1.水以2m·s-1的流速在?35mm×2.5mm鋼管中滾動(dòng)，水的粘度為1×10-3Pa·s，密度為1000kg·m-3,其滾動(dòng)類型為（B)A.層流B.湍流C.無(wú)法確定

2.離心泵原來(lái)輸送水時(shí)的流量為qV，現(xiàn)改用輸送密度為水的1.2倍的水溶液，其它物理性質(zhì)可視為與水一致，管路狀況不變，流量（C）。A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定

3.裝在某設(shè)備進(jìn)口處的真空表讀數(shù)為-50kPa,出口壓力表的讀數(shù)為100kPa,

此設(shè)備進(jìn)出口之間的絕對(duì)壓強(qiáng)差為(A)kPa。A.150B.50C.754.在精餾塔中每一塊塔板上(C)。

A.只進(jìn)行傳質(zhì)作用B.只進(jìn)行傳熱作用C.同時(shí)進(jìn)行傳熱傳質(zhì)作用5.某套管換熱器由?108×4mm和?55×2.5mm鋼管組成，流體在環(huán)隙間滾動(dòng)，

其當(dāng)量直徑為(B)mm。

A.53B.45C.50D.58

6.如左圖安裝的壓差計(jì)，當(dāng)拷克緩慢開(kāi)啟時(shí)，壓差

計(jì)中的汞面將(B)。

A.左低右高B.等高C.左高右低D.無(wú)法確定

7.飽和空氣在恒壓下冷卻，溫度由t1降至t2，其相對(duì)濕度?(C)，絕對(duì)濕度H(B)，露點(diǎn)td(C)。

A.增加B.減小C.不變D.無(wú)法確定

8.已知物料的臨界含水量為0.2kg水/kg絕干物料，空氣的干球溫度為t，濕球溫度為tw，露點(diǎn)為td。現(xiàn)將該物料自含水量X1=0.45kg水/kg絕干物料，枯燥至X2=0.1kg水/kg絕干物料,，則枯燥物料表面溫度?(A)。A.?﹥twB.?=tC.?=tdD.?=tw

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9.設(shè)顆粒在stokes區(qū)沉降，當(dāng)含塵氣體溫度升高后，降塵室的生產(chǎn)能力(B)。A.增大B.減小C.不變

三.填空題（20分）：

1.某圓形管道外有兩層厚度相等的保溫材料A和B，溫度分布線如右上圖（b）中所示，則λA?λ

B(填“﹥〞或

“﹤〞)，將A層材料放在里層時(shí)保溫效果更好。

2.化工生產(chǎn)中最常用的載熱體（加熱劑）為飽和蒸汽，常用的冷卻劑為水。

3.采用飽和蒸汽加熱某一種冷流體，若保持冷流體的進(jìn)口溫度T1/、加熱蒸汽壓力P不變，現(xiàn)冷體流量增加，則冷流體出口溫度T2/降低，傳熱速率?增大，總傳熱系數(shù)K增大,傳熱平均溫度差△Tm增大。

4.用純水逆流吸收有害氣體，平衡關(guān)系為YA*=1.5XA，若進(jìn)塔氣體濃度為YA,1=0.1，要求尾氣濃度為YA,2=0.01，擬用液氣比qn,c/qn,B=2，則出塔溶液濃度為XA,1=0.045。若改變液氣比，溶液可能達(dá)到的最高濃度為0.0667。

5.在96℃時(shí),苯-甲苯的相對(duì)揮發(fā)度為2.44。在此溫度下,純苯的飽和蒸氣壓為160.5kPa,則純甲苯飽和蒸氣壓為65779Pa。

6.某一全回流操作的精餾塔，已知相對(duì)揮發(fā)度為2.45，若x2=0.35(mol%)，y3=0.35。

7.將含3?（mol?,下同）CO2的空氣與濃度為3.12?10-5CO2的水溶液接觸，操作條件下的平衡關(guān)系為y*=1200x，那么將發(fā)生吸收過(guò)程。

8.已知某物料在25℃的平衡曲線。設(shè)含水量X=0.4kg水/(kg絕干)的該物料與φ=65%的空氣接觸，其X*=0.07kg水（/kg絕干）。當(dāng)空氣的φ=100%時(shí)，X*=0.27kg水/（kg絕干）。則物料自由水分量為0.33kg水/（kg絕干），結(jié)合水分量為0.27kg水/（kg絕干），非結(jié)合水分量為0.13kg水/（kg絕干）。9.某過(guò)濾機(jī)的濾布阻力可以忽略不計(jì)，在恒壓下過(guò)濾τ秒，得濾液Vm3；若在同一壓強(qiáng)下繼續(xù)過(guò)濾τ秒，共得濾液2Vm3。

10.從某礦石焙燒爐出口的含塵氣體，依次經(jīng)過(guò)一個(gè)降塵室和一個(gè)旋風(fēng)分開(kāi)器進(jìn)行除塵，氣體流量為1000m3·h-1，含塵量為10g·m-3，此時(shí)總除塵效率為90%，其中50%由降塵室除去?，F(xiàn)氣體流量增加為1100m3·h-1，降塵室除塵量減小。(增加、減小、不變、不定)。

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11.如圖為一枯燥速率曲線。在其它條件不變狀況下，試在圖中作出增大空氣相對(duì)濕度后的枯燥速率曲線。

化工原理試卷答案

一、(20分)計(jì)算題：

1.解：如圖，取1-1、2-2界面，以1-1截面為基準(zhǔn)面

2p1u12p2u2?z1??He??z2???g2g?g2g?hf,1?2（2分）

p1=26.7kPa（絕壓），z1=0,u1?0（1分）p2=101.3kPa（絕壓）z2=15m（1分）

2?104qV??5.168?10?3m3?s?1（1分）

1075?3600u2?5.168?10?3?4?1.42m?s?1（1分）

?0.0682Re?0.068?1.42?1075?1.6?105（1分）?46.5?102p2?p1u2?He??z2???g2g?hf,1?2（1分）

?hf,1?2?hf,直?hf,直?hf,進(jìn)?2hf,閘?5hf,彎（2分）

??0.1?(hf,直0.368?)0.23?0.0293（1分）5681.6?10lu226.61.422?0.0293??=1.178m（1分）???0.0682?9.81d2g1.422?(0.5?2?0.17?5?0.75)?=0.4717m（2分）

2?9.81hf,局(101.3?26.7)?1031.422He??15??1.178?0.4717=23.83m（1分）

1075?9.812?9.81Ne=HeqV?g=23.83?5.168?10-3?1075?9.81=1.30?103W（2分）

1.30?103??1.86?103W?1.86kW（2分）Na=?0.7Ne4（共7頁(yè)）

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2.（16分）解：

7000???1000?(85?20)?126389W（2分）

3600?Tm?(108?20)?(108?85)=48.44oC（2分）

108?20ln108?85u??7000?30.95kg?m2?s?1（1分）

3600??4?0.022?200R0.02?30.95e?du???1.98?10?5?31263?.8空?0.023?dR0ep0.4r?0.023?2.85?10?20.02?31260.83?0.70.4?112.1W?m?2?K?11d?d1dK?2??2?d??2?11d1m?2?1d1?2?25112.1?20?11?104?0.0113

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3.（14分）解：（1）

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