化工原理試題及答案

1、化工原理試題及答案 （ 絕密請勿到處宣揚 ）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）。（填大或小）4. 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

2、器壓力表讀數為 10 kpa，當地大氣壓強為 100 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

3、2. 精餾塔內上層塔板液相輕組分濃度較下層塔板（ A ），液相溫度較下層塔板 （）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

4、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A. ； 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

5、水； C. 自由水一定是結合水； D. 自由水一定是非結合水。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*15mm長2m的鋼管構成，管內i=360w2/m2*c，管外° =12000W/itf油品的比熱容為kg* C,操作條件下的汽 化潛熱為2205KJ/Kg，鋼管的導熱系數 45W/m*C，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任務？解：（1）

6、換熱器的熱負荷？Q WcC PC （t2 t1）=15000*（90-20）=1995000KJ/h=s（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任務？S n dl 100*3.14*0.015*29.42m2假設逆流傳熱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(以上均為摩爾分數)，原料液為飽和液體 進料，笨甲苯的相對揮發(fā)度為，回流比為最小回流比的 3倍，塔底為主凝器，。(1) 餾出液及釜殘夜量(2) 塔

7、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(2) 塔釜產生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin (Xd yq)/(yq Xq )當原料液位飽和液體進料時q = 1 Xq XfxRmin (1 Xd)/(1 Xf)/(1)= (3)離開塔頂第一層理論板的液相組成XfxD =yx/1 (1)xy xD 0.952=x/ (1 1.5x)x =3. 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 水/kg絕干氣。(1) 水分蒸發(fā)量(2

8、) 新鮮空氣的消耗量。解：(1) 水分蒸發(fā)量G G1 *(1 W)=1000*=920kg/h第一種解方法：G2 G1(1 W)/(1 W2)920/(1 0.2)938.8kg /h W G1 G2=h=s第二種解方法：代入數據解得W=h(2) 新鮮空氣的消耗量。新鮮空氣消耗量：4每小時將15000kg含苯40%(質量分數下同)和甲苯 60%勺溶液，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%. (p17 1-4 )(1)求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xF40/7840/78

9、60/920.44釜殘液組成xw2/782/78 98/920.0235原料液的平均摩爾質量Mf 0.44*780.56*9285.8依題意知Dxd /Fxf0.971全塔物料衡算D W F 175所以 Dxd0.971*175*0.44Dxd Wxw Fxf 或 Dx° 0.0235W 175*0.44聯立式a、式b、式c,解得D 80.0kmol/h， W 95.0kmol/h， xD 0.9355在一單殼程、四管程管殼式換熱器中，用水冷卻熱油，冷水在管內流動，進口溫 度為15C，出口溫度為32C,。熱油在殼方流動，進口溫度為 20 T，出口溫度為40C, 熱油流量為s，平均比熱

10、容為(kg* C)。若傳熱的總傳熱系數為 470W/ (tf *C),試求換 熱器的傳熱面積。(p236 4-8)解：換熱器傳熱面積可根據總傳熱速率方程求得，即S J，換熱器的傳熱量為K tmQ WhCph (T1 T2) =*10 3 (120-40)=190kW1-4型管殼式換熱器的對數平均溫度差先按逆流計算，即T-!T212040t2t132 15溫度差校正系數為： R -24.17 P -10.162t2t132 15T1t1120 15由圖4-17 (a中查得：t tm' 0.89，所以Q 190*1032故 S9.1mK tm 470*44.56.在單效蒸發(fā)器中將每小時54

11、00kg、20%NaOHK溶液濃縮至 50%原料液溫度為60C,平均比熱容為 KJ/ (kg* C),加熱蒸汽與二次蒸汽的絕對壓強分別為400KPa及50KPa操作條件下溶液的沸點為126 C,總傳熱系數為 Ka =1560W/(KJ/ (tf * C)。加熱蒸汽的冷凝飽和水在飽和溫度下排除。熱損失忽略不計。試求/1)考慮濃縮熱時 加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量傳熱面積(2)忽略濃縮熱時加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量若原料液的溫度改為 30C及 126C，分別求一項。(p310 5-3)解：從附錄分別查出加熱蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有關參數如下400kPa:蒸汽的焓H=kg,汽化熱r=kg冷凝

12、水的焓hw 603.61 kJ/kg,溫度T= C50kPa:蒸汽的焓H'=kg,汽化熱r'=,溫度T'= C(1)考慮濃縮熱時加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量蒸發(fā)量WF(1 匹)5400(1 °)x-i0.53240 kJ/kg由圖5-14查出60 C時20%NaO水溶液的焓、126 C時50%NaO水溶液的焓分別為h0210 kJ/kg , h| =620 kJ/kg用式5-11a求加熱蒸汽消耗量，即WH ' (F W)h1 Fh。3240*2644.3(54003240)*6205400*210D10=4102 kJ/kgr2318.5傳熱面積3Q Dr 4102*2138.58772*10 kJ/kg=2437kW所以 S089.78m21.56*17.42取20%勺安全系數。則 S。1.2*89.78107.7m(2)忽略濃縮熱時 忽略濃縮熱時按式5-21計算加熱蒸汽消耗量。因忽略熱損失，故式5-21改為Wr' FCp0(b t。)3240*2304.55400*3.4(12660)D4058 kJ/kgr'2138.5由此看出不考慮濃縮熱時約少消耗 1% 勺加熱蒸汽。計算時如果缺乏溶液的焓濃數 據，可先按不考慮濃縮熱的式 5-21計算，最后用適當的安全系數加以校正。 改變原料液溫度