中國(guó)石油大學(xué)材化專業(yè)化工原理期末考試試卷匯總

Ａ卷《化工原理》期末試卷專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào)姓 名開(kāi)課系室 考試日期一、填空題〔301分〕爭(zhēng)論單元過(guò)程的四個(gè)根本工具包括物料衡算、、和過(guò)程速率。某臺(tái)設(shè)備在負(fù)壓下操作，指示其內(nèi)部壓力的真空表讀數(shù)為則設(shè)備內(nèi)部確實(shí)定壓力為 kPa。一般狀況下，溫度上升時(shí)，氣體的粘度 ，液體的粘度 。液體離開(kāi)離心泵的葉輪進(jìn)入蝸殼后由于蝸殼流道漸漸液體流速不斷 ，液體壓力上升。降塵室中顆粒能被分離出來(lái)的必要條件是 。在管內(nèi)空氣對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)定的試驗(yàn)中，在套管換熱器內(nèi)用飽和水蒸氣加熱空氣，傳熱壁面的溫度應(yīng)接近于的溫度，總傳熱系數(shù)接近于側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。500K力氣為W/m2。流、和 。并流加料、和 。濃度為20%〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硝酸鈉水溶液以2023kg/h的流率進(jìn)料，在單效蒸發(fā)器中濃縮，假設(shè)水分蒸發(fā)量為 500kg/h，則完成液濃度為 。某泡點(diǎn)進(jìn)料的連續(xù)精餾塔，其操作線方程分別為y=0.75x+0.24和y=1.2x-0.02,則回流比R= ,餾出液組成x= ,D釜液組成x= 。W 一塊完整的溢流式塔板可以分為、 、 、安定區(qū)和邊緣區(qū)五個(gè)區(qū)域。 中水分可以除去，水分不行以除去。 某濕空氣的總壓為一個(gè)大氣壓，某溫度下水蒸氣的飽和蒸10kPa，50%，則其確定濕度應(yīng)為kg/kg 50%〔濕基，以下同，枯燥完成時(shí)物料含水量20%，則物料失去的水分為kg/h。 由枯燥速率曲線可將枯燥過(guò)程分為三段，即物料。與吸附劑間作用力類型的不同，可將吸附分為兩類，即和 。二、簡(jiǎn)答題〔205〕1、如以下圖，左側(cè)水槽中液面高度H保持不變，假設(shè)閥門開(kāi)度減小，則閥門前后兩根測(cè)壓管中水〔不變〕2、簡(jiǎn)述恒壓過(guò)濾試驗(yàn)中測(cè)定過(guò)濾常數(shù)的原理。3、畫(huà)出板式塔氣液負(fù)荷性能圖并標(biāo)明各線的名稱。4、畫(huà)出枯燥平衡曲線，并在圖中標(biāo)明結(jié)合水、非結(jié)合水、自由水和平衡水的含量。三、計(jì)算題〔50分〕1〔20分〔如附圖所示150m3/h，泵軸中心線距水池液面和水箱液面的垂直距離分

3 345mA別為2m和45m。泵吸入管與排出管分別 2 22m1 1量長(zhǎng)度，管內(nèi)摩擦系數(shù)，水的密度1000kg/m3，粘度1.0×10-3Pa·s65%。類型？〔4〕(2)泵吸入口處A點(diǎn)的真空表讀數(shù)？〔6分〕？〔6〕(4)泵的軸功率是多少？〔4分〕2〔15分〕在某廠一套管換熱器中，將某溶液與冷卻水進(jìn)展逆流換熱，Φ25×2.5mm1000kg/h，比熱為3.35kJ/(kg·K)，對(duì)流傳熱系數(shù)為1163W/(m2·℃)，從150℃冷卻到80℃；15℃65℃，定性溫度下水的物理性質(zhì)如下：4.174kJ/(kg·K)0.6338W/(m·K0.656mPa·s，992.2kg/m3。求：(1)冷卻水用量；〔2分〕〔5分〕假設(shè)無(wú)視管壁熱阻，求以傳熱外外表為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)；〔2分〕60℃，〔6分〕3〔15分〕0.4〔摩爾分率，以下同〕的甲醇水溶液，在常壓500kmol/h，飽和液體進(jìn)料，操作回流1.293%進(jìn)入塔頂餾出液中，要求餾出液中甲醇摩0.934.0。試求：(1〔4分〕操作回流比是最小回流比的幾倍？〔6分〕由其次塊塔板〔從塔頂向下數(shù)〕上升的汽相組成y2〔5分〕專業(yè)班級(jí) 材料化學(xué)開(kāi)課系室 考試日期一、填空題〔301〕17. 能量衡算、 系統(tǒng)的平衡關(guān)系18. 72增大， 減小擴(kuò)大，下降H/ut L/u水蒸氣，空氣23. 3543.75核狀沸騰和 膜狀沸騰逆流加料和 平流加料26. 26.67%27.R=3 ,xD

= 0.96,xW

=0.1降液管區(qū)、受液盤區(qū)、有效傳質(zhì)區(qū)(鼓泡開(kāi)孔區(qū))自由 ， 平衡30. 0.032331. 75032. 恒速枯燥階段 和 降速枯燥階段物理吸附和化學(xué)吸附二、簡(jiǎn)答題〔205〕1、答：以管路中心線為高度基準(zhǔn)，水槽液面為1-1截面，管路出口處2-2柏努利方程：u2 p

u2 p z 1 1z 2 2 H1 2g g 2 2g g f，u1=0,p1=p2=0(表壓),1z1z2=0，上式變?yōu)?/p>

u2H2H2g f當(dāng)閥門開(kāi)度減小時(shí)，流體流淌阻力增大，即∑Hf增大，由上式可知u2減小。(1分)以閥門左邊測(cè)壓管下端垂直于水平管路的截面為3-3截面，列1-1截面u2 p z 2 3 H3-3截面間的柏努利方程：

1 2g

由于u2Hf,1-3也下降，所以p3上升，測(cè)壓管中水面上升。(2分)4-42-2截面間的柏努利方程：p4p2 Hg g

f,42p2=0(表壓)u2下降，∑Hf,4-2p4減小，測(cè)壓管中水2、答：恒壓過(guò)濾根本方程為q2

2qq Kte

，t1q2q，上(2

式 可 變 形 為

q K K e由此可知，t/qq成直線關(guān)系，在直角坐標(biāo)紙上，假設(shè)用縱坐標(biāo)表t/qq1/KKe所求得的K、qe和te即為恒壓過(guò)濾操作條件下的過(guò)濾常數(shù)。 (3分)e3、答：1、過(guò)量液沫夾帶線2、過(guò)量漏液線3、液泛線4、液相負(fù)荷下限線5、液相負(fù)荷上限線(3分,2分)(3分,2分)三、計(jì)算題〔50分〕 3 31〔1〕qV=150m3/h=0.0417m3/s泵吸入管內(nèi)水的流速：

45mA2 22m1 1qu V 0.0417 1.264m/sq1 0.785d2 0.7850.20521泵排出管內(nèi)水的流速：qu Vq2 0.785d22

0.0417 1.640m/s0.7850.182 (2分)泵吸入管內(nèi)：Re

du11

0.2051.2641000

2.59110540001 1.0103

，為湍流Re

du2 2

0.1801.6401000

2.952105

4000泵排出管內(nèi)：2

1.0103 ，湍流 (2分)以水池液面為高度基準(zhǔn)面，列1－1面到真空表處的柏努利方程：u2 p

u2 p z 1 1z 2 2 H1 2g g 2 2g g f(1分)，z1=0,u1=0,p1=0〔表壓〕,z2=2m,u2=1.264m/s,eH l e

501.2642

0.497mf d 2g 29.810.205(2分)p2

p 1

g(z u2 H )22 2g f2(3分)

010009.81(2

1.264229.81

0.497)25294.4Pa真空表讀數(shù)為25294.4Pa1－13－3面間的柏努利方程：u2 p

u2 p gz 1 1h gz 3 3 h1 2 e 3 2 f(1分)，z1=0,u1=0,p1=0〔表壓〕z3=47m,u3=0，p3=0〔表壓〕e11uh l u2l e11ue2 2f d 2 d 21 20.025501.26420.0252001.642

42.23J/kg(3分)

20.205 20.18將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程，得：3h gz 3e 3 2

h 9.814742.23503.3J/kgf(2分)4〕Ne=heqm=503.30.04171000＝21kW(2分)軸(2分)

功 率 為 N=Ne/η=21/0.65=32.3kWh2=1163W/(m2·℃),1T=80℃,t=15℃,t=65℃,12 1 2定性溫度下水的性質(zhì)為：Cp2=4.174kJ/(kg·K), μ=0.656mPa·s,ρ=992.2kg/m3由 熱 量 衡 算 ， 得 ：WCW 1

(Tp1

T)2

10003.35(15080)

1123.6kg/h2 C (tp2 2

t)1

4.1746515) (2分)Wu 2W

1123.6/36000.7850.022992.2

1.0m/s管內(nèi)冷卻水流速為：

d24 1(2分)

Re

du1

0.021.0992.2

30250Pr

0.6561034.1741030.6561030.6338

4.32冷卻水的對(duì)流傳熱系數(shù)為：h 0.0231 d1(3分)

Re0.8Pr0.40.023

0.63380.02

(30250)0.8(4.32)0.45028.3W/(m2K)總傳熱系數(shù)為(無(wú)視管壁熱阻)1 d 1 25 1 2 0.001108m2K/WK hd h2 1 1 ∴

5028.320 1163K2=902.2 W//(m2·K)(2分)因有水垢生成，出口水溫降為60℃由熱量衡算W2Cp2(t2

”t1

1

(Tp1

T”)2(1分)

”1502

1123.64.174(6015)10003.35

87Ctm原狀態(tài)下

ln150658015

74.56C使用 6 個(gè)月后

t m

8715

80.67C(2分)

Q WC (6515)K At2 2 p2 2 mQ”WC (6015)K ”At ”2 2 p2 2 mQ2

50902.274.56(1分)

Q” 45 K2

”80.67K”750.5W/(m2K)21 d 1 d 2 R 2K” hd h2 11

s1d1d 1 1 d 20 1 1 25R 1( 2) ( )0.000179(m2K)/Ws1 d2

K” h hd2 2 1

25750.5 1163 5028.320(2分)3〔15分解〔F=500kmol/z=0.4, x=0.93, Dx/FzF=0.93∴ D=200 kmol/h, W=F-D=300 kmol/h(2分)由物料衡算：FzF=DxD+WxW得(2分)

： xW=0.0467〔2〕飽和液體進(jìn)料，則：q=1，xd=zF=0.4x

d40.4d代入相平衡方程：

yd1(1)xd

0.727130.4(2分)R xDyd

0.930.7270.621〔2分〕

min y xd

0.7270.4R/Rmin=1.2/0.621=1.932(2分)精餾段操作線方程為：R 1 1.2 0.93(1分)

y n1

R1xn

xR1

x2.2

0.545x2.2

0.423y1x1為：(2分)

x(1)y1y111y1

0.93 0.769430.93(2分)

y 0.545x2

0.4230.5450.7690.4230.842《化工原理》期末試卷專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào)姓 名開(kāi)課系室 考試日期一、填空與選擇〔共301〕化學(xué)工程中的“三傳一反”指的是質(zhì)量傳遞、 和反響工程。流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)引起機(jī)械能損失，這是由于 。一般狀況下，溫度上升時(shí)，氣體的粘度 ，液體的粘度 。離心泵啟動(dòng)前灌泵是為了防止現(xiàn)象；離心泵的安裝高度超過(guò)允許安裝高度時(shí)，離心泵會(huì)發(fā)生現(xiàn)象。而使用的公式為 。降塵室中顆粒能被分別出來(lái)的必要條件是 。時(shí)，當(dāng)洗滌液粘度與濾液粘度全都，并承受橫穿洗法時(shí)，板框過(guò)濾機(jī)洗滌速率為過(guò)濾終了速率的 。1000K射力氣為W/m2。增加一倍，則總傳熱系數(shù)約增加倍。90%，4000kg/hkg/h。單效蒸發(fā)過(guò)程中的溫度差損失包括三局部，分別是 和二次蒸汽的流淌阻力損失引起的溫度差損失。精餾得以進(jìn)展的三個(gè)必要條件分別是 和 。y=0.667x+0.32和y=1.5x-0.05,則回流比R= ,餾出液組成xD

= ,釜液組成x= 。W寫(xiě)出三種常見(jiàn)散裝填料的名稱： 、 、 。 枯燥系統(tǒng)熱量衡算說(shuō)明，供給的熱量主要、和設(shè)備熱損失。 某溫度下水蒸氣的飽和蒸氣壓為5kPa，假設(shè)此溫度下該濕空氣的相對(duì)濕度為60%，則其確定濕度應(yīng)為kg/kg某枯燥器濕物料進(jìn)料量為1000kg/h，物料的初始含水量為30%〔濕基，以下同，枯燥完成時(shí)物料含水量15%，則物料失去的水為 kg/h。 和二次成核。二、簡(jiǎn)答題〔205〕1、什么是離心泵的工作點(diǎn)？單泵操作時(shí)常用的流量調(diào)整手段有哪些？2、畫(huà)出枯燥速率曲線，并標(biāo)明曲線中各段對(duì)應(yīng)的枯燥階段。3、簡(jiǎn)述板式塔的不正常操作現(xiàn)象中漏液的緣由及危害4、畫(huà)出水的大容積飽和沸騰曲線，并在圖中標(biāo)明各種沸騰狀態(tài)所在區(qū)域。三、計(jì)算題〔50分〕1〔15 分〕如圖，用一離心泵從露天貯水罐向一設(shè)備輸送密度為〔包括全部當(dāng)量長(zhǎng)度〕300m，摩擦系數(shù)λ=0.025可視為常數(shù)，V接一倒裝UH=32.94-2.202×106q2〔式V中：H為揚(yáng)程，m；qV為流量，m3/s試求：(1)管路內(nèi)水的流量；〔7分〕(2〔4分〕(3)假設(shè)管路中截止閥的局部阻力系數(shù)ζ=6.4，試求壓差計(jì)的讀數(shù)R〔4分〕2〔15分〕2,000kg/h的甲苯蒸氣，冷凝溫度為110℃，甲苯的汽化潛熱為363kJ/kg，冷凝傳熱膜系數(shù)為10,000W//(m2·K)。冷卻水于16℃及5,000kg/h的流量進(jìn)入套管內(nèi)管(內(nèi)管尺寸為Ф57×3.5mm)作湍流流淌，對(duì)流傳熱系數(shù)為2400W//(m2·K)。水的比4.19kJ/(kg·℃)，管壁熱阻可無(wú)視。試求：(1〔3分〕〔6分〕25℃，試計(jì)算該換熱器在kg〔6分〕)100kmol/h，進(jìn)料中蒸汽量占一半，塔頂承受全凝器，泡點(diǎn)回流，操作回流比為最小回流比的2.5。；〔4〕(2)Rmin；〔5〕塔內(nèi)由下往上數(shù)塔釜以上第一塊理論板上升氣相的組成〔8分〕相組成為多少？〔3分〕專業(yè)班級(jí) 材料化學(xué)開(kāi)課系室 考試日期一、填空與選擇〔共301〕熱量傳遞、動(dòng)量傳遞流體具有粘性而形成內(nèi)摩擦力增大， 減小氣縛， 氣蝕t1q2qq K K etH/u L/ut57. 1/458. 5670059. 1.7460. 800溶液沸點(diǎn)上升引起的溫度差損失、液柱靜壓頭引起的溫度差損失α≠1 、 有汽相和液相回流 和 有汽液兩相接觸的場(chǎng)所63.R=2.0 ,x= 0.96,x=0.1D W(或弧鞍形填料、矩鞍形填料等)加熱產(chǎn)品、隨廢氣放空0.0190 kg/kg67. 176.5 kg/h68. 初級(jí)均相成核 、初級(jí)非均相成核二、簡(jiǎn)答題〔205〕工作點(diǎn)。(2分)輪直徑。(3分)BC段：恒速枯燥階段。CD段：降速枯燥階段。(32分)3、答：漏液：局部液體不是橫向流過(guò)漏下。(1分)層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也是造成漏液的重要緣由。(2分)根本功能。(2分)4、答：(32分)三、計(jì)算題〔50分〕1〔1〕以地面為高度基準(zhǔn)面，水罐液面為1－12-21-12-2截面間的柏努利方程：u2 p

u2 p z 1 1Hez 2 2 H1 2g g 2 2g g f(2分)壓z2=11u2=0m/s管路中流體流速與流量的關(guān)系為：qu Vq0.785d2

Vq0.7850.052q

509.6qVeH l e

0.025

300(509.6q )2V

1.985106q2f d 2g 29.810.05 V(2分)代入柏努利方程得到管路特性曲線方程：Hez

z p2H

6 0.1106 1.985106q216.191.985106q22 1 g

f 10009.81 V VV將上式與泵的特性曲線方程聯(lián)立：H=32.27-2.202×106q2V解(3分)

得 ： qV=0.00196 m3/s管內(nèi)平均流速為：qu V 0.00196 1.0m/sq(1分)

0.785d2 0.7850.0521He16.191.985106q2V

16.191.985106.000196223.82m(1分)(2分)

N Hqe e

g23.820.0019610009.81458.0W截止閥處的阻力損失為：h u26.41.02

3.2J/kgf 2 2(2分)h

pf

R()g0

Rg3.2J/kg又∵f ∴

R=3.2/9.81=0.326m(2分)12〔11

Wr2023363726000kJ/h1冷 卻 水 吸 收 熱 量 ：Q Q2 1

WCp(t2

t)50004.19(t1

16)726000kJ/h(3分)

t 50.65C2tm

Tt 1ln

Tt212

) 50.6516 11016 75.35Cln傳熱平均溫差為(2分)

Tt2

11050.65總 傳 熱 系 數(shù) ：1 d 1 57 1 2 5.75104m2K/WK hd h2 1 1 ∴

240050 10000K2=1739.1 W//(m2·K)(2分)A∴傳熱面積2

Q/Kt2

726000103 1.539m236001739.175.35∴(2分)

套管長(zhǎng)度為 l=A/πd2=1.539/(π ×0.057)=8.6m冷卻水入口溫度上升后，總傳熱系數(shù)未變，傳熱量變?yōu)镼Wc

”)KA

t”t”2 12 p2 2 15000

2 2 Tt”ln 1Tt”