化工原理模擬試題-考試題

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁化工原理模擬試題（一）挑選題(20分，每小題2分)1離心泵的調(diào)節(jié)閥開大時，A吸入管路阻力損失不變B泵出口的壓力減小C泵入口的真空度減小D泵工作點(diǎn)的揚(yáng)程升高2在徹低湍流時（阻力平方區(qū)），粗糙管的摩擦系數(shù)數(shù)值A(chǔ)與光潔管一樣B只取決于ReC取決于相對粗糙度D與粗3已知SO2水溶液在三種溫度t1、t2、t3下的亨利系數(shù)分離為E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，則At1<t2Bt3>t2Ct1>t2Dt3<t14精餾中引入回流，下降的液相與升高的汽相發(fā)生傳質(zhì)使升高的汽相易揮發(fā)組分濃度提高，最恰當(dāng)?shù)恼f法是。A液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相；B汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相；C液相中易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分同時進(jìn)入汽相，但其中易揮發(fā)組分較多；D液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相和汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相必然同時發(fā)生。5實(shí)際生產(chǎn)中沸騰傳熱過程應(yīng)維持在＿＿＿＿區(qū)操作。A天然對流B強(qiáng)制對流C膜狀沸騰D泡狀沸騰67已知濕空氣的下列＿＿＿參數(shù)，利用H-I圖可以查得其它未知參數(shù)。A(p,H)B(td,t)C(tw,t)D(I,tW)8精餾的操作線是直線，主要基于以下緣故＿＿。A恒摩爾流假定B理想物系C塔頂泡點(diǎn)回流D理論板假定9離心泵開動之前必須彌漫被輸送的流體是為了防止發(fā)生＿＿＿＿。A汽化現(xiàn)象B汽蝕現(xiàn)象C氣縛現(xiàn)象D氣浮上象10對于一定的干球溫度的空氣，當(dāng)其相對濕度愈低時，則其濕球溫度＿＿＿。A愈高B愈低C不變D不一定二填空題（20分）1在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的＿＿次方成正比，在湍流區(qū)顆粒的沉降速度與顆粒直徑的＿＿次方成正比。2相對揮發(fā)度α=1，表示不能用分離，但能用分離。3流體在圓形直管中作滯流流動時，其速度分布是型曲線，其管中央最大流速為平均流速的倍，摩擦系數(shù)與Re的關(guān)系為。4離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時會發(fā)生現(xiàn)象5導(dǎo)熱系數(shù)的單位為，對流傳熱系數(shù)的單位為，總傳熱系數(shù)的單位為。6精餾操作的根據(jù)是，實(shí)現(xiàn)精餾操作的須要條件包括____和。7恒定干燥條件下的干燥速率曲線普通包括＿＿＿＿＿＿＿＿階段和＿＿＿＿＿＿＿＿＿階段。8流體流動的延續(xù)性方程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；適用于圓形直管的不可壓縮流體流動的延續(xù)性方程為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。910在1atm下，不飽和濕空氣溫度為295K，當(dāng)加熱到375K時，相對濕度＿＿＿，露點(diǎn)＿＿＿。(增高、降低、不變)三計(jì)算題（60分）1(15分)用一精餾塔分離二元液體混合物，進(jìn)料量100kmol/h，易揮發(fā)組分xF=0.5，泡點(diǎn)進(jìn)料，得塔頂產(chǎn)品xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆摩爾分率），操作回流比R=1.61，該物系平均相對揮發(fā)度α=2.25，塔頂為全凝器，求：塔頂和塔底的產(chǎn)品量（kmol/h）；第一塊塔板下降的液體組成x1為多少；寫出提餾段操作線數(shù)值方程；最小回流比。2（15分）在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進(jìn)口溫度分離為20℃和110℃。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分離為45℃和40℃，使用一年后，因?yàn)槲酃笩嶙璧挠绊?，在冷熱流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水出口溫度降至38℃，試求：（1）空氣出口溫度為多少？（2）總傳熱系數(shù)為本來的多少倍？（3）若使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體進(jìn)口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？（水>>空氣）（4）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？HHH1H23（15分）如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為83×3.5mm，泵的進(jìn)出口管道上分離安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯槽的水面高度H1為4.8m，壓力表安裝位置離貯槽的水面高度H2為5m。當(dāng)輸水量為36m3/h時，進(jìn)水管道所有阻力損失為1.96J/kg，出水管道所有阻力損失為4.9J/kg，壓力表讀數(shù)為2.452×105Pa，泵的效率為70%，水的密度為1000kg/m3，試求：（1）兩槽液面的高度差H為多少？（2）泵所需的實(shí)際功率為多少kW？（3）真空表的讀數(shù)為多少kgf/cm2？4（15分）某填料吸收塔用含溶質(zhì)的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用液氣比L/V=3，氣體入口質(zhì)量分?jǐn)?shù)回收率可達(dá)。已知物系的平衡關(guān)系為y=2x。今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分?jǐn)?shù)升至，試求：可溶組分的回收率下降至多少？液相出塔摩爾分?jǐn)?shù)升高至多少？化工原理模擬試題（二）一、填空題（20分，每空1分）1流體流動的延續(xù)性方程是___________________________；適用于圓形直管的不可壓縮流體流動的延續(xù)性方程是_______________________________。2由多層等厚平壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中，所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大，則該壁面的熱阻愈_________，其兩側(cè)的溫差愈___________。3一個工程大氣壓等于___________Pa；等于____________mmH2O柱。4當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?45mmHg，側(cè)得一容器內(nèi)的絕對壓強(qiáng)為350mmHg，則真空度為_____________mmHg；側(cè)得另一容器內(nèi)的表壓強(qiáng)為1360mmHg，則其絕對壓強(qiáng)為___________mmHg。5離心泵的工作點(diǎn)是______________曲線與______________曲線的交點(diǎn)。6流體在圓形管道中作層流流動，倘若只將流速增強(qiáng)一倍，則阻力損失為本來的______倍；倘若只將管徑增強(qiáng)一倍而流速不變，則阻力損失為本來的_______倍。7氣體吸收計(jì)算中，表示設(shè)備（填料）效能高低的一個量是_________________，而表示傳質(zhì)任務(wù)難易程度的一個量是______________________。8恒定干燥條件下的干燥速率曲線普通包括_______________和___________。9普通來說，兩組分的等分子反向蔓延體現(xiàn)在__________單元操作中，而A組份通過B組份的單相蔓延體現(xiàn)在__________操作中。10間壁換熱器管壁溫度tw臨近_______________；總傳熱系數(shù)K的數(shù)值臨近________________________。二、挑選題（20分，每題2分）1流體流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機(jī)械能中的_____項(xiàng)。A位能B靜壓能C總機(jī)械能D動能2已知q=1.1，則加料液中液體量與總加料量之比為__________。A0.1:1B1.1:1C1:1.1D1:13某二元混合物，α=3，全回流條件下ⅹn=0.3，則Уn-1=_______。A0.9B0.3C0.854D0.7944某液體在內(nèi)經(jīng)為d0的水平管路中穩(wěn)定流動，其平均流速為u0，當(dāng)它以相同的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2(d2=d0/2)的管子時，其流速為本來的______倍。A2B4C8D16離心泵開動之前必須彌漫被輸送的流體是為了防止發(fā)生____。A氣縛現(xiàn)象B汽化現(xiàn)象C氣浮上象D汽蝕現(xiàn)象6傅立葉定律是_____的基本定律。A對流傳熱B熱傳導(dǎo)C總傳熱D冷凝7已知濕空氣的下列＿＿＿參數(shù)，利用H-I圖可以查得其它未知參數(shù)。A(tw，t)B(I，tw)C(p，H)D(td，H)8為蒸發(fā)某種粘度隨濃度和溫度變化較大的溶液，應(yīng)采用_____流程。A平流加料B并流加料C逆流加料D雙效三體并流加料9在恒壓過濾時，如介質(zhì)阻力不計(jì)，過濾壓差增大一倍時同一時刻所得濾液量__________。A增大至本來的2倍B增大至本來的4倍C增大至本來的倍D增大至本來的1.5倍10一定流量的液體在一Φ25×2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)αi=1000W/m2?℃；如流量與物性都不變，改用一Φ19×2mm的直管，則其α將變?yōu)開_____。A1259B1496C1585D1678三、計(jì)算題（60分，每題15分）1在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為1000kmol/h，含苯0.4，要求塔頂餾出液中含苯0.9（以上均為摩爾分率），苯的回收率不低于90%，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。已知α=2.5，取回流比為最小回流比的1.5倍。求：(1)塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成xw；(2)最小回流比；(3)精餾段操作線方程；（4）從與塔釜相鄰的塔扳上下降的液相組成為多少？2在一單程列管式換熱器中，欲用水將15000kg/h的煤油從140℃冷卻到40℃，水的進(jìn)、出口溫度分離為30℃和40℃，兩流體逆流流動。煤油的平均比熱容為2.3kJ/(kg?℃)，水的平均比熱容為4.187kJ/(kg?℃)。若換熱器的總傳熱系數(shù)為300W/(m2?℃)，試求：（1）冷卻水的流量；（2）換熱器的對數(shù)平均溫度差Δtm；（3）換熱器的傳熱面積S。3在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（體積）的空氣—氨混合氣中的氨，已知混合氣量為2826m3/h（標(biāo)準(zhǔn)情況），氣體空塔速度為1m/s，平衡關(guān)系為Y=1.2X，以摩爾比為推進(jìn)力的氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa=180kmol/m3·h，吸收劑用量為最小用量的1.4倍，要求吸收率為98%，試求：（1）溶液的出口濃度X1（摩爾比）；（2）氣相總傳質(zhì)單元高度HOG；（3）氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG；4用離心泵把20℃的水從儲槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為Φ76mm×2.5mm，在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為24.66×103Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分離按與計(jì)算，因?yàn)楣軓讲蛔儯适街衭為吸入或排出管的流速m/s。排水管與噴頭銜接處的壓強(qiáng)為98.07×103Pa（表壓）。試求：（1）水在管內(nèi)的流速u；（2）泵的有效功率；（3）已知泵的效率為60%，求操作條件下泵的軸功率?；ぴ砟M試題（三）挑選題(20分，每小題2分)1用一氣蝕余量為3m的離心泵輸送處于沸騰狀態(tài)下的塔底液體，若泵前管路的所有流動阻力為1.5m液柱，則此泵的安裝位置必須＿＿。A高于塔底液面4.5m的上方B高于塔底液面1.5m的上方C低于塔底液面4.5m的下方D低于塔底液面3.0m的下方2過濾基本方程式是基于＿＿＿＿推導(dǎo)出來的。A濾液在介質(zhì)中呈湍流流動B濾液在濾渣中呈層流流動C濾液在濾渣中呈湍流流動D濾液在介質(zhì)中呈層流流動3在徹低湍流時（阻力平方區(qū)），粗糙管的摩擦系數(shù)λ數(shù)值＿＿＿＿。A只取決于ReB與光潔管一樣C取決于相對粗糙度D與粗糙度無關(guān)4對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭特準(zhǔn)數(shù)是表示＿＿＿＿的準(zhǔn)數(shù)。A物性影響B(tài)流動狀態(tài)C對流傳熱D天然對流影響5實(shí)際生產(chǎn)中沸騰傳熱過程應(yīng)維持在＿＿＿＿區(qū)操作。A天然對流B強(qiáng)制對流C膜狀沸騰D泡狀沸騰6已知SO2水溶液在三種溫度t1、t2、t3下的亨利系數(shù)分離為E1=0.00625atm、E2=0.011atm、E3=0.0035atm，則＿＿＿。At3＞t2Bt1＜t2Ct1＞t2Dt3＞t17已知濕空氣的下列＿＿＿參數(shù)，利用H-I圖可以查得其它未知參數(shù)。A(p,H)B(td,t)C(tw,t)D(I,tW)8精餾的操作線是直線，主要基于以下緣故＿＿。A恒摩爾流假定B理想物系C塔頂泡點(diǎn)回流D理論板假定9離心泵開動之前必須彌漫被輸送的流體是為了防止發(fā)生＿＿＿＿。A汽化現(xiàn)象B汽蝕現(xiàn)象C氣縛現(xiàn)象D氣浮上象10對于一定的干球溫度的空氣，當(dāng)其相對濕度愈低時，則其濕球溫度＿＿＿。A愈高B愈低C不變D不一定二填空題（20分，每空1分）1在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的＿＿次方成正比，在湍流區(qū)顆粒的沉降速度與顆粒直徑的＿＿次方成正比。2對于臨近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，在吸收操作中溫度不變，壓力增強(qiáng)，可使相平衡常數(shù)＿＿＿，傳質(zhì)推進(jìn)力＿＿＿。（增大、減小、不變）3離心泵的工作點(diǎn)是＿＿＿＿＿曲線與＿＿＿＿＿＿＿曲線的交點(diǎn)。4水在管內(nèi)作湍流流動，若流速提高到本來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為本來的＿＿倍；管徑改為本來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為本來的＿＿倍。（設(shè)條件改變后仍在湍流范圍）5厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1＞b2＞b3，導(dǎo)熱系數(shù)λ1﹤λ2﹤λ3，在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻＿＿＿＿＿＿，各層導(dǎo)熱速率＿＿＿＿＿＿。6分離任務(wù)要求一定，當(dāng)回流比一定時，在五種進(jìn)料情況中，＿＿＿進(jìn)料的q值最大，分離所需的總理論板數(shù)＿＿＿。7恒定干燥條件下的干燥速率曲線普通包括＿＿＿＿＿＿＿＿階段和＿＿＿＿＿＿＿＿＿階段。8流體流動的延續(xù)性方程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；適用于圓形直管的不可壓縮流體流動的延續(xù)性方程為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。9流體在圓形管道中作層流流動，倘若只將流速增強(qiáng)一倍，則阻力損失為本來的＿＿倍；倘若只將管徑增強(qiáng)一倍而流速不變，則阻力損失為本來的＿＿倍。10在1atm下，不飽和濕空氣溫度為295K，當(dāng)加熱到375K時，相對濕度＿＿＿，露點(diǎn)＿＿＿。(增高、降低、不變)三計(jì)算題（60分）1(15分)在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱，平均相對揮發(fā)度為2.47，飽和蒸汽進(jìn)料。已知進(jìn)料量為200kmol/h，進(jìn)料組成為0.4（摩爾分率），回流比為6，塔頂餾出液中苯的回收率為0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率為0.95。試求：（1）塔頂餾出液及塔釜采出液組成；（2）精餾段操作線方程；(3)回流比與最小回流的比值；（4）若全回流操作時，塔頂?shù)谝粔K塔板的氣相默弗里板效率為0.6，全凝器液相組成為0.98，求由塔頂?shù)诙K板升高的氣相組成？H=20mH1=2m2（15分）一臥式列管冷凝器，鋼質(zhì)換熱管長為6m，直徑為φ25×2mm。冷卻水在管內(nèi)流過，并從17oC被加熱到37oC。流量為1.25kg/s，溫度為72oC的烴飽和蒸汽在管外冷凝成同溫度的液體，烴蒸汽的冷凝潛熱為315KJ/Kg。已測得：蒸汽冷凝傳熱系數(shù)α0=800w/（m2·oH=20mH1=2m3（15分）在如圖所示的輸水系統(tǒng)中，已知管路總長度（包括所有當(dāng)量長度，下同）為100m，其中壓力表之后的管路長度為80m，管路摩擦系數(shù)為0.03，管路內(nèi)徑為0.05m，水的密度為1000Kg/m3，泵的效率為0.85，輸水量為15m3/h。求：（1）囫圇管路的阻力損失，J/Kg；（2）泵軸功率，Kw；（3）壓力表的讀數(shù)，Pa。4（15分）一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分A.已知操作條件下氣相總傳質(zhì)單元高度為1.5m，進(jìn)塔混合氣組成為0.04（A的摩爾分率，下同），出塔尾氣組成為0.0066，出塔水溶液濃度為0.0134，操作條件下平衡關(guān)系為Y=2.5X。試求：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？（2）所需填料層高度？（3）若氣液流量和初始組成不變，要求尾氣濃度降至0.0033，求出此時填料層高度？化工原理模擬試題（四）一、挑選題（20分，每題2分）1流體流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機(jī)械能中的_____項(xiàng)。A位能B靜壓能C總機(jī)械能D動能2離心泵開動之前必須彌漫被輸送的流體是為了防止發(fā)生_____。A氣縛現(xiàn)象B汽化現(xiàn)象C氣浮上象D汽蝕現(xiàn)象3某液體在內(nèi)經(jīng)為d0的水平管路中穩(wěn)定流動，其平均流速為u0，當(dāng)它以相同的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2(d2=d0/2)的管子時，其流速為本來的______倍。A2B4C8D164過濾基本方程式是基于＿＿＿＿推導(dǎo)出來的。A濾液在介質(zhì)中呈湍流流動B濾液在濾渣中呈湍流流動C濾液在介質(zhì)中呈層流流動D濾液在濾渣中呈層流流動5在蒸氣—空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，下列計(jì)劃中的___________在工程上可行。A提高蒸氣流速B提高空氣流速C采用過熱蒸氣以提高蒸氣溫度D在蒸氣一側(cè)管壁加裝翅片，增強(qiáng)冷凝面積6已知q=1.1，則加料液中液體量與總加料量之比為__________。A0.1:1B1.1:1C1:1.1D1:17精餾的操作線是直線，主要基于以下緣故＿＿。A理論板假定B理想物系C恒摩爾流假定D塔頂泡點(diǎn)回流8物料的平衡水分一定是_________。A非結(jié)合水分B自由水分C結(jié)合水分D臨界水分9傅立葉定律是_____的基本定律。A對流傳熱B熱傳導(dǎo)C總傳熱D冷凝10精餾中引入回流，下降的液相與升高的汽相發(fā)生傳質(zhì)使升高的汽相易揮發(fā)組分濃度提高，最恰當(dāng)?shù)闹饕馐莀_______。A液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相B汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相C液相中易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分同時進(jìn)入汽相，但易揮發(fā)組分較多D液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入汽相和汽相中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相必然同時發(fā)生二填空題（20分，每空1分）1在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的＿＿次方成正比，在湍流區(qū)顆粒的沉降速度與顆粒直徑的＿＿次方成正比。2相對揮發(fā)度α=1，表示不能用分離，但能用分離。3流體在管內(nèi)作湍流流動時（不是阻力平方區(qū)），其摩擦系數(shù)隨和而變。徹低湍流（阻力平方區(qū)）時，粗糙管的摩擦系數(shù)數(shù)值只取決于。4水在管內(nèi)作湍流流動，若流速提高到本來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為本來的＿＿倍；管徑改為本來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為本來的＿＿倍。（設(shè)條件改變后仍在湍流范圍）5導(dǎo)熱系數(shù)的單位為，對流傳熱系數(shù)的單位為，總傳熱系數(shù)的單位為。6分離任務(wù)要求一定，當(dāng)回流比一定時，在五種進(jìn)料情況中，＿＿＿進(jìn)料的q值最大，分離所需的總理論板數(shù)＿＿＿。7恒定干燥條件下的干燥速率曲線普通包括＿＿＿＿＿＿＿＿階段和＿＿＿＿＿＿＿＿＿階段。8流體流動的延續(xù)性方程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；適用于圓形直管的不可壓縮流體流動的延續(xù)性方程為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。9易溶氣體溶液上方的分壓，難溶氣體溶液上方的分壓，只要組份在氣相中的分壓液相中該組分的平衡分壓，吸收就會繼續(xù)舉行。10在1atm下，不飽和濕空氣溫度為295K，當(dāng)加熱到375K時，相對濕度＿＿＿，露點(diǎn)＿＿＿。(增高、降低、不變)三計(jì)算題（60分）1(15分)一精餾塔，原料液組成為0.5（摩爾分率），飽和蒸氣進(jìn)料，原料處理量為100kmol/h，塔頂、塔底產(chǎn)品量各為50kmol/h。已知精餾段操作線程為y=0.833x+0.15，塔釜用間接蒸氣加熱，塔頂全凝器，泡點(diǎn)回流。試求：塔頂、塔底產(chǎn)品組成；全凝器中每小時冷凝蒸氣量；蒸餾釜中每小時產(chǎn)生蒸氣量若全塔平均α=3.0，塔頂?shù)谝粔K塔板默弗里效率Eml=0.6，求離開塔頂?shù)诙K塔板的氣相組成。2（15分）有一換熱器，管內(nèi)通90℃的熱流體，膜系數(shù)為1100，管外有某種液體沸騰，沸點(diǎn)為50℃，膜系數(shù)為5800。試求以下兩種情況下的壁溫：（1）管壁清潔無垢；（2）外側(cè)有污垢產(chǎn)生，污垢熱阻為0.0053（15分）如本題附圖所示，用泵2將儲槽1中密度為1200kg/m3的溶液送到蒸發(fā)器3內(nèi)，儲槽內(nèi)液面維持恒定，其上方壓強(qiáng)為101.33×103Pa。蒸發(fā)器上部的蒸發(fā)室內(nèi)操作壓強(qiáng)為200mmHg（真空度）。蒸發(fā)器進(jìn)料口高于儲槽內(nèi)的液面15m，輸送管道的直徑為Φ68mm×4mm，送料量為20m3/h，溶液流經(jīng)所有管道的能量損失為120J/kg，試求：（1）泵的出口管路中流體的流速；（2）泵的有效功率；（3）若泵的效率為65%，求泵的軸功率。4（15分）有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空氣混合氣中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均為摩爾%）。填料塔直徑為0.8m，填料層體積為3m3，平衡關(guān)系為Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。問（1）出塔氨水濃度為出口最大濃度的80%時，該塔能否使用？（2）若在上述操作條件下，將吸收劑用量增大10%，該塔能否使用？（注：在此條件下不會發(fā)生液泛）化工原理模擬試題（五）（16分）挑選題（每題只許選一個答案）（1）孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)C0當(dāng)Re增大時，其值。A總在增大B先減小，后保持為定值C總在減小D不定（2）某液體在內(nèi)徑為d0的水平管路中穩(wěn)定流動，其平均流速為u0，當(dāng)它以相同的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2(d2=d0/2)的管子時，若流體為層流，則壓降p為本來的倍。A4B8C16D32（3）一定流量的液體在一25×2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)i=1000W/m2·℃；如流量與物性都不變，改用一19×2mm的直管，則其將變?yōu)?。A1259B1496C1585D1678（4）某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分，液相組成xA=0.6，相應(yīng)的泡點(diǎn)為t1，與之相平衡的汽相組成yA=0.7，相應(yīng)的露點(diǎn)為t2，則At1=t2Bt1<t2Ct1>t2D不決定（5）精餾操作時，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不變，而將塔頂泡點(diǎn)回流改為冷回流，則塔頂產(chǎn)品組成xD變化為A變小B變大C不變D不決定（6）已知SO2水溶液在三種溫度t1、t2、t3下的亨利系數(shù)分離為E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，則At1<t2Bt3>t2Ct1>t2Dt3<t1（7）逆流操作的吸收塔，當(dāng)吸收因素A<1且填料為無窮高時，氣液兩相將在達(dá)到平衡。A塔頂B塔底C塔中部D不決定已知濕空氣的下列參數(shù)，利用H-I圖可查得其他未知參數(shù)。A(tW，t)B(td，H)C(p，H)D(I，tW)二．（14分）填空題（1）精餾設(shè)計(jì)中，當(dāng)回流比增大時所需理論板數(shù)，同時蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量，塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量，所需塔徑。（2）精餾操作的根據(jù)是，實(shí)現(xiàn)精餾操作的須要條件包括和。（3）吸收操作中溫度不變，壓力增強(qiáng)，可使相平衡常數(shù)，傳質(zhì)推進(jìn)力。（4）普通來說，兩組份的等分子反相蔓延體現(xiàn)在單元操作中，而A組份通過B組份的單相蔓延體現(xiàn)在操作中。（5）在1atm下，不飽和濕空氣溫度為295K，當(dāng)加熱到375K時，絕對濕度，相對濕度，濕球溫度，露點(diǎn)。（6）區(qū)別可除水份與不可除水份的分界點(diǎn)是。（7）流體在管內(nèi)作湍流流動時（不是阻力平方區(qū)），其摩擦系數(shù)隨和而變。（8）有外加能量時以單位體積流體為基準(zhǔn)的實(shí)際流體柏努利方程為，各項(xiàng)單位為。（9）離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵的管路上，開大該閥門后，真空表讀數(shù)，壓力表讀數(shù)，泵的揚(yáng)程將，軸功率將。（10）在傳熱實(shí)驗(yàn)中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K臨近于側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫臨近于側(cè)流體的。HHH1H2三．計(jì)算題（70分）1．（15分）如圖所示，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為83×3.5mm，泵的進(jìn)出口管道上分離安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯槽的水面高度H1為4.8m，壓力表安裝位置離貯槽的水面高度H2為5m。當(dāng)輸水量為36m3/h時，進(jìn)水管道所有阻力損失為1.96J/kg，出水管道所有阻力損失為4.9J/kg，壓力表讀數(shù)為2.452×105Pa，泵的效率為70%，水的密度為1000kg/m3，試求：（1）兩槽液面的高度差H為多少？（2）泵所需的實(shí)際功率為多少kW？（3）真空表的讀數(shù)為多少kgf/cm2？2．（15分）在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進(jìn)口溫度分離為20℃和110℃。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分離為45℃和40℃，使用一年后，因?yàn)槲酃笩嶙璧挠绊?，在冷熱流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水出口溫度降至38℃，試求：（1）空氣出口溫度為多少？（2）總傳熱系數(shù)為本來的多少倍？（3）若使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體進(jìn)口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？（水>>空氣）（4）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌伲?．（20分）某填料吸收塔進(jìn)塔混合氣體中含苯5%（體積百分?jǐn)?shù)），其余為惰性氣體。吸收塔操作壓強(qiáng)為780mmHg，溫度為25℃，進(jìn)塔混合氣體流量為1000m3/h，苯回收率為95%。吸收劑為不含苯的煤油，煤油耗用量為最小用量的1.5倍。氣液逆流流動，系統(tǒng)平衡關(guān)系為Y=0.14X（式中Y、X均為摩爾比），氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)為Kya=125kmol/m3·h，煤油的平均分子量為170kg/kmol，塔徑為0.6m。試求：（1）煤油的耗用量為多少kg/h？（2）煤油出塔濃度X1為多少？（3）填料層高度為多少m？（4）吸收塔每小時回收多少kmol苯？（5）欲提高回收率可采用哪些措施？并說明理由。4．（20分）在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為1000kmol/h，含苯0.4，要求塔頂餾出液中含苯0.9（以上均為摩爾分率），苯的回收率不低于90%，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。已知=2.5，取回流比為最小回流比的1.5倍。試求：（1）塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成xw；（2）最小回流比；（3）精餾段操作線方程；（4）提餾段操作線方程；（5）若改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用（4）中所用回流比，所需理論板數(shù)為多少化工原理傳熱部分模擬試題及答案一填空(1)在傳熱實(shí)驗(yàn)中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K臨近于空氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)，而壁溫臨近于飽和水蒸汽側(cè)流體的。(3)由多層等厚平壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中，所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻愈小，其兩側(cè)的溫差愈小。(4)在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要擴(kuò)散在滯離層內(nèi)（或熱邊界層內(nèi)），減少熱阻的最有效措施是提高流體湍動程度。(5)消除列管式換熱器溫差應(yīng)力常用的主意有三種，即在殼體上加膨脹節(jié)、采用浮頭式或U管式結(jié)構(gòu)；翅片管換熱器安裝翅片的目的是增強(qiáng)面積，增強(qiáng)流體的湍動程度以提高傳熱系數(shù)。(6)厚度不同的三種材料構(gòu)成三層平壁，各層接觸良好，已知b1>b2>b3，導(dǎo)熱系數(shù)1<2<3，在穩(wěn)定傳熱過程中，各層的熱阻R1>R2>R3，各層導(dǎo)熱速率Q1=Q2=Q3。(7)物體輻射能力的大小與黑度成正比，還與溫度的四次方成正比。(8)寫出三種循環(huán)型蒸發(fā)器的名稱中央循環(huán)管式、懸筐式、外加熱式。(9)在大容積沸騰時液體沸騰曲線包括天然對流、泡核沸騰和膜狀沸騰三個階段。實(shí)際操作應(yīng)控制在泡核沸騰。在這一階段內(nèi)，傳熱系數(shù)隨著溫度差的增強(qiáng)而增強(qiáng)。(11)水在管內(nèi)作湍流流動，若使流速提高到本來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為本來的1.74倍；管徑改為本來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為本來的3.48倍。（設(shè)條件改變后仍在湍流范圍）(12)導(dǎo)熱系數(shù)的單位為W/（m·℃），對流傳熱系數(shù)的單位為W/（m2·℃），總傳熱系數(shù)的單位為W/（m2·℃）。二、挑選1已知當(dāng)溫度為T時，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度＿D＿耐火磚的黑度。A大于B等于C不能決定D小于2某一套管換熱器，管間用飽和水蒸氣加熱管內(nèi)空氣（空氣在管內(nèi)作湍流流動），使空氣溫度由20℃升至80℃，現(xiàn)需空氣流量增強(qiáng)為本來的2倍，若要保持空氣進(jìn)出口溫度不變，則此時的傳熱溫差應(yīng)為本來的A倍。A1.149B1.74C2D不定3一定流量的液體在一25×2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)i=1000W/m2·℃；如流量與物性都不變，改用一19×2mm的直管，則其將變?yōu)镈。A1259B1496C1585D16784對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭特準(zhǔn)數(shù)是表示C的準(zhǔn)數(shù)。A對流傳熱B流動狀態(tài)C物性影響D天然對流影響5在蒸氣—空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，下列計(jì)劃中的＿B＿在工程上可行。A提高蒸氣流速B提高空氣流速C采用過熱蒸氣以提高蒸氣溫度D在蒸氣一側(cè)管壁加裝翅片，增強(qiáng)冷凝面積6在兩灰體間舉行輻射傳熱，兩灰體的溫度差為50℃，現(xiàn)因某種緣故，兩者的溫度各升高100℃，則此時的輻射傳熱量與本來的輻射傳熱量相比，應(yīng)該＿B＿。A減小B增大C不變7在單效蒸發(fā)器中，將某水溶液從14%延續(xù)濃縮至30%，原料液沸點(diǎn)進(jìn)料，加熱蒸汽的溫度為96.2℃，有效傳熱溫差為11.2℃，二次蒸氣的溫度為75.4℃，則溶液的沸點(diǎn)升高為D℃。A11.2B20.8C85D9.68為蒸發(fā)某種粘度隨濃度和溫度變化較大的溶液，應(yīng)采用＿B＿流程。A并流加料B逆流加料C平流加料D雙效三體并流加料三、計(jì)算1試推導(dǎo)出表示具有內(nèi)部熱源的實(shí)心球體的溫度分布公式。已知：球體半徑，m；球體表面的恒定溫度，℃；每單位球體體積在單位時光內(nèi)所產(chǎn)生熱量，；球體材料的導(dǎo)熱系數(shù)，。解：球體積，球表面積按照傅立葉熱傳導(dǎo)公式：所以積分上式得：2一臥式列管冷凝器，鋼質(zhì)換熱管長為3m，直徑為25×2mm。水以0.7m/s的流速在管內(nèi)流過，并從17℃被加熱到37℃。流量為1.25kg/s、溫度為72℃烴的飽和蒸氣在管外冷凝成同溫度的液體。烴蒸氣的冷凝潛熱為315kJ/kg。已測得：蒸氣冷凝傳熱系數(shù)0=800W/(m2·℃)，管內(nèi)側(cè)熱阻為外側(cè)的40%，污垢熱阻又為管內(nèi)側(cè)熱阻的70%，試核算：（1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準(zhǔn)）；（2）換熱管的總根數(shù)；（3）換熱器的管程數(shù)。[計(jì)算時可忽略管壁熱阻及熱損失，水的比熱為4.18kJ/(kg·℃)]（1）換熱器每程提供的傳熱面積（外表面為基準(zhǔn)），S1；由題意知，水以0.7m/s的流速在管內(nèi)流過，欲求S1，需先知道每程的管子數(shù)，每程的管子數(shù)等于所需冷卻水的總流量與單管內(nèi)水的流量之比。兩流體交換的熱量為：又，，則單管內(nèi)水的流量為：換熱管的總根數(shù)；由所需的總傳熱面積可求取換熱管的總根數(shù)。由題給數(shù)據(jù)，則任務(wù)所需的傳熱外表面積為：換熱管總根數(shù)為：取3在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進(jìn)口溫度分離為20℃和110℃。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分離為45℃和40℃，使用一年后，因?yàn)槲酃笩嶙璧挠绊懀诶錈崃黧w的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水出口溫度降至38℃，試求：（1）空氣出口溫度為多少？（2）總傳熱系數(shù)為本來的多少倍？（3）若使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體進(jìn)口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？（水>>空氣）（4）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？解：使用初期使用一年?10℃40℃110℃45℃20℃38℃20℃（1）空氣出口溫度題意可得：使用初期（1）使用一年后（2）兩式相比（2）/（1），得則：=59.6℃（2）總傳熱系數(shù)方程(2)式/(1)式，得：故（3）冷熱流體的出口溫度一年后（3）（4）方程（4）式/（3），得：收拾前半式的方程（5）又因，，故由等比定理則收拾得，（6）聯(lián)立（5）和（6），可得：，（4）冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌伲縿t4有一蒸汽加熱器，熱方：為飽和蒸汽冷凝，T=100℃；冷方：為生垢液體升溫，，。在測試中，維持以上溫度條件不變，發(fā)現(xiàn)蒸汽凝液流量，在清洗前后之比為1：2。問：a那些是控制熱阻？管程宜走那一方流體？簡述理由；b清洗前，污垢熱阻約為該時總熱阻的多少分?jǐn)?shù)？在操作中，若要求改為維持該加熱器的熱負(fù)荷不變。問：隨著污垢的增強(qiáng)，調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度和生垢液體的流量，是否都能達(dá)到要求？簡述理由（定性分析）。注：冷方流型為湍流、面積基準(zhǔn)和物性變化可不考慮以及清洗后的垢阻為零。解：(1)a垢層是主要控制熱阻，第二是垢層對液體的給熱過程，因傳熱過程的傳熱量取決于熱阻大的一方。管程宜走生垢液體，便于清洗，便于增大流速，可能減少垢層沉積在管子表面上，飽和蒸汽宜在管間（殼程）走，因流速對飽和蒸汽冷凝給熱系數(shù)幾乎無影響，而飽和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在殼程流動易于及時排除冷凝水和不凝性氣體。b維持不變時：清洗前傳熱量（1）清洗后傳熱量（2）（1）式與（2）式比較得：清洗前后總熱阻的差值是污垢熱阻所以%在操作中，調(diào)節(jié)生垢液體流量，企圖減少垢層厚度來增強(qiáng)換熱量，是不能滿意的，因?yàn)樯敢后w以為湍流，再增強(qiáng)流量時，所增強(qiáng)的換熱量決不能與所需要的熱量相當(dāng)，這時會使出口溫度下降。惟獨(dú)調(diào)節(jié)飽和蒸汽的溫度來增強(qiáng)，使其滿意熱負(fù)荷的要求。假設(shè)垢層熱阻的增強(qiáng)，使其換熱量減少一半，（換熱量再減少即不能操作），這時蒸汽的溫度提高到160℃即可滿意要求。假設(shè)垢層的生成，其傳熱面積的變化忽略不計(jì)，而傳熱系數(shù)下降一半，則推進(jìn)力增強(qiáng)一倍，這樣即可滿意其換熱器的熱負(fù)荷不變。5有一換熱器，管內(nèi)通90℃的熱流體，膜系數(shù)為1100，管外有某種液體沸騰，沸點(diǎn)為50℃，膜系數(shù)為5800。試求以下兩種情況下的壁溫：（1）管壁清潔無垢；（2）外側(cè)有污垢產(chǎn)生，污垢熱阻為0.005解：忽略管壁熱阻，并假設(shè)壁溫為當(dāng)壁很薄時，按照壁兩側(cè)的對流傳熱方程式可得：則同理則由此可知，壁溫總是比較臨近熱阻小的那一側(cè)流體的溫度。6流量為2000kg/h的某氣體在列管式換熱器的管程流過，溫度由150℃降至80℃；殼程冷卻用水，進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為65℃，與氣體作逆流流動，兩者均處于湍流。已知?dú)怏w側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于冷卻水側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)，管壁熱阻、污垢熱阻和熱損失均可忽略不計(jì)，氣體平均比熱為1.02kJ/kg·℃，水的比熱為4.17kJ/kg·℃，不計(jì)溫度變化對照熱的影響，試求：（1）冷卻水用量；（2）如冷卻水進(jìn)口溫度升高為20℃，仍用原設(shè)備達(dá)到相同的氣體冷卻程度，此時對數(shù)平均溫差為多少？（3）此時的出口水溫將為多少？（4）此時的冷卻水用量為多少？解：（1）冷卻水用量；（2）如冷卻水進(jìn)口溫度升高為20℃，仍用原設(shè)備達(dá)到相同的氣體冷卻程度，此時對數(shù)平均溫差為多少？原情況(1)新情況(2)因，，換熱器與氣體的情況未變，則，故則，（<2，則用算術(shù)平均值合適）對新情況下的熱量舉行衡算，故7在套管換熱器中用120℃的飽和蒸汽于環(huán)隙間冷凝以加熱管內(nèi)湍流的苯。苯的流量為4000kg/h，比熱容為1.9kJ/(kg·℃)，溫度從30℃升至60℃。蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為1×104W/(m2·℃)，換熱管內(nèi)側(cè)污垢熱阻為4×10－4m2·℃/W，忽略管壁熱阻、換熱管外側(cè)污垢熱阻及熱損失。換熱管為54×2mm的鋼管，有效長度為12m。試求：（1）飽和蒸汽流量（其冷凝潛熱為2204kJ/kg）；（2）管內(nèi)苯的對流傳熱系數(shù)i；（3）當(dāng)苯的流量增強(qiáng)50%、但其他條件維持不變時，苯的出口溫度為若干？（4）若想維持苯的出口溫度仍為60℃應(yīng)采取哪些措施？作出定量計(jì)算。解：（1）飽和蒸汽流量；（2）管內(nèi)苯的對流傳熱系數(shù)i；收拾得（1）（2）（3）苯的流量增強(qiáng)50%，苯的出口溫度為若干將其代入（2）式得代入（1）式得解得（4）若想維持苯的出口溫度仍為60℃應(yīng)采取哪些措施？作出定量計(jì)算。將管子加長，由（1）式得提高加熱蒸氣壓強(qiáng)（溫度）解得8一廢熱鍋爐，由25×2鍋爐鋼管組成，管外為水沸騰，溫度為227℃，管內(nèi)走合成轉(zhuǎn)化氣，溫度由575℃下降到472℃。已知轉(zhuǎn)化氣一側(cè)i=300W/m2·K，水側(cè)o=10000W/m2·K，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m·K，若忽略污垢熱阻，試求：(1)以內(nèi)壁面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ki;(2)單位面積上的熱負(fù)荷q(W/m2);(3)管內(nèi)壁溫度TW及管外壁溫度Ti;(4)試以計(jì)算結(jié)果說明為什么廢熱鍋爐中轉(zhuǎn)化氣溫度高達(dá)500℃左右仍可使用鋼管做換熱管。解：（1）Ki所以（2）q（3）管內(nèi)壁溫度TW及管外壁溫度Ti因?yàn)橛缮鲜龇匠炭山獬?，?）由計(jì)算結(jié)果可知，鋼管的內(nèi)外壁溫度臨近水側(cè)沸騰的溫度，即臨近于熱阻小的一側(cè)流體的溫度。盡管廢熱鍋爐中轉(zhuǎn)化氣溫度高達(dá)500℃左右，而鋼管的溫度小于238℃，故仍可在此高溫下使用鋼管做換熱管。9水以一定流速在直管中作湍流流動，若管壁溫度不變?yōu)?50K，水的進(jìn)出口溫度分離為290K及295K，若水的流速增強(qiáng)一倍，則水的出口溫度變?yōu)槎啻螅拷猓呵?2，=？以知，，，水湍流流動，需對水側(cè)作熱量恒算可求。普通情況，水的進(jìn)出口溫差小于10℃，那么溫度對物性參數(shù)影響較小，因此可以認(rèn)為水的物性參數(shù)保持不變。由題意知，流速改變前：（1）流速改變后：（2）流速改變前流速改變后350K350K350K350K290K295K290K則又（3）因物性參數(shù)不變，則：（4）（1）/（2），并將各參數(shù)帶入，可得：10現(xiàn)有一逆流冷卻器，用冷水冷卻油，使油溫從420K降到370K，水進(jìn)口溫度為285K，出口溫度為310K。設(shè)油和水的流率、進(jìn)口溫度保持不變，將冷卻器長度增強(qiáng)一倍（其它尺寸不變），求油及水的出口溫度。解：420K370K310K285K對體系舉行熱量恒算，所以，（1）（2）冷卻器長度增強(qiáng)一倍后，420KT2t2285K假設(shè)：則所以，（3）（4）（1）=（3）1.95=（5）（2）=（4）3.9=（6）解（5）和（6）方程，得：T2=341.74Kt2=324.13K<2，則用算術(shù)平均值合適。11某工廠有一臺列管式換熱器，每小時將一定量的氣體從80℃冷到60℃，冷卻水溫度由20℃升到30℃，氣體在管內(nèi)流過，冷卻水在管外與氣體成逆流。經(jīng)核算，該換熱器的傳熱系數(shù)，現(xiàn)生產(chǎn)需要?dú)怏w出口溫度更低，有人提出將一結(jié)構(gòu)及大小與已用一臺徹低一樣的換熱器并聯(lián)使用，氣體量與原一臺時相同，只是分成相等的兩股送入，冷卻水進(jìn)出每個換熱器的溫度仍與本來的一樣。試計(jì)算：（1）此時氣體的出口溫度為多少？（2）兩臺換熱器應(yīng)如何安頓才干把氣體冷卻到更低的溫度？設(shè)：氣體處理量與冷卻水進(jìn)出口溫度都不變，忽略管壁與冷卻水熱阻，氣體溫度改變引起的物性改變也忽略不計(jì)。解：一臺換熱器情況：所以又因氣體放出的熱量與冷卻水得到的熱量相等，所以：即（1）兩臺相同換熱器并聯(lián)使用因?yàn)楣荛g為水，管內(nèi)為氣體，故有氣膜控制又所以故（2）聯(lián)立（1）式和（2）式解得：兩臺相同換熱器串聯(lián)使用時（3）聯(lián)立（1）式和（3）式解得：因此兩臺串聯(lián)使用可使氣體出口溫度降低到更低。12某車間需要安裝一臺換熱器，將流量為30m3/h、濃度為10%的NaOH水溶液由20℃預(yù)熱到60。加熱劑為127℃的飽和蒸汽。該車間現(xiàn)庫存一臺兩管程列管式換熱器，其規(guī)格為φ25×2mm；長度為3m；總管數(shù)72根。試問庫存的換熱器能否滿意傳熱任務(wù)？操作條件下，NaOH溶液的物性參數(shù)為鋼的導(dǎo)熱系數(shù)污垢熱阻總和解：對庫存換熱器舉行傳熱能力核算其中蒸汽冷凝宜走殼程，NaOH水溶液走管程。求管內(nèi)NaOH水溶液一側(cè)的換熱器的傳熱速率該換熱器的熱負(fù)荷因?yàn)樗詭齑娴膿Q熱器能夠完成傳熱任務(wù)。另一種解法：由傳熱方程式求得完成傳熱任務(wù)所需要的傳熱面積為：同上，換熱器的熱負(fù)荷，故該庫存換熱器所提供的傳熱面積的傳熱面積為：因?yàn)樗詭齑娴膿Q熱器能夠完成傳熱任務(wù)。13熱氣體在套管換熱器中用冷水冷卻，內(nèi)管為鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)。冷水在管內(nèi)湍流流動，給熱系數(shù)，熱氣在環(huán)隙中湍流流動，給熱系數(shù)。不計(jì)垢層熱阻，試求：管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)；內(nèi)管中冷水流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？內(nèi)隙中熱氣體流速提高一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？解：（1）==總熱阻W管壁熱阻=管壁熱阻分率為（2）增強(qiáng)（3）增強(qiáng)由上可知，管壁熱阻往往占分率很小，可忽略；提高K值，強(qiáng)化傳熱，應(yīng)在小處著手。15的無縫鋼管，內(nèi)通過表壓為0.2Mpa的飽和蒸汽。管外包30mm厚的保溫層，該管設(shè)置于溫度的大氣中，已知管內(nèi)壁與蒸汽的給熱系數(shù)，保溫層外表面與大氣的給熱系數(shù)。求蒸汽流經(jīng)每米管長的冷凝量W及保溫層外表面的溫度解：每米管長的冷凝量W，不計(jì)管壁熱阻==1.65查（表）下，飽和蒸汽，==16一內(nèi)徑的空心球形鋼殼容器，其內(nèi)壁表面溫度，外壁外面用100熱水加熱。鋼殼的導(dǎo)熱系數(shù)，熱水對外壁的給熱系數(shù)500，試計(jì)算鋼殼厚度是多少mm時傳熱速率達(dá)最大值？最大傳熱速率是多少？解：對于所傳熱量有其中，，，（推導(dǎo)而得）當(dāng)R最小時必有當(dāng)時得化工原理吸收部分模擬試題及答案一、填空1氣體吸收計(jì)算中，表示設(shè)備（填料）效能高低的一個量是傳質(zhì)單元高度，而表示傳質(zhì)任務(wù)難易程度的一個量是傳質(zhì)單元數(shù)。2在傳質(zhì)理論中有代表性的三個模型分離為雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論、表面更新理論。3倘若板式塔設(shè)計(jì)不合理或操作不當(dāng)，可能產(chǎn)生嚴(yán)重漏液、嚴(yán)重泡沫夾帶及液泛等不正?，F(xiàn)象，使塔無法工作。4在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/m2·h，氣相傳質(zhì)總Ky=1.5kmol/m2·h，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為0.01。平衡關(guān)系y=0.5x。5逆流操作的吸收塔，當(dāng)吸收因素A<1且填料為無窮高時，氣液兩相將在塔低達(dá)到平衡。6單向蔓延中飄流因子A>1。漂流因數(shù)可表示為，它反映因?yàn)榭傮w流動使傳質(zhì)速率比單純分子蔓延增強(qiáng)的比率。7在填料塔中用清水吸收混合氣中HCl，當(dāng)水量減少時氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG增強(qiáng)。8普通來說，兩組份的等分子反相蔓延體現(xiàn)在精流單元操作中，而A組份通過B組份的單相蔓延體現(xiàn)在吸收操作中。9板式塔的類型有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔（說出三種）；板式塔從總體上看汽液兩相呈逆流接觸，在板上汽液兩相呈錯流接觸。10分子蔓延中菲克定律的表達(dá)式為12易溶氣體溶液上方的分壓小，難溶氣體溶液上方的分壓大，只要組份在氣相中的分壓大于液相中該組分的平衡分壓，吸收就會繼續(xù)舉行。13壓力減小,溫度升高,將有利于解吸的舉行；吸收因素A=L/mV,當(dāng)A>1時,對逆流操作的吸收塔,若填料層為無窮高時,氣液兩相將在塔頂達(dá)到平衡。14某低濃度氣體吸收過程，已知相平衡常數(shù)m=1，氣膜和液膜體積吸收系數(shù)分離為kya=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,則該吸收過程及氣膜阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)分離為氣膜控制，約100%；該氣體為易溶氣體。二、挑選1按照雙膜理論，當(dāng)被吸收組分在液相中溶解度很小時，以液相濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)B。A大于液相傳質(zhì)分系數(shù)B近似等于液相傳質(zhì)分系數(shù)C小于氣相傳質(zhì)分系數(shù)D近似等于氣相傳質(zhì)分系數(shù)2單向蔓延中飄流因子A。A>1B<1C=1D不一定3在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/m2·h，氣相傳質(zhì)總Ky=1.5kmol/m2·h，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為B。平衡關(guān)系y=0.5x。A0.02B0.01C0.015D0.0054已知SO2水溶液在三種溫度t1、t2、t3下的亨利系數(shù)分離為E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，則AAt1<t2Bt3>t2Ct1>t2Dt3<t15逆流操作的吸收塔，當(dāng)吸收因素A<1且填料為無窮高時，氣液兩相將在B達(dá)到平衡。A塔頂B塔底C塔中部D不決定8料塔中用清水吸收混合氣中NH3，當(dāng)水泵發(fā)生故障上水量減少時，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOGA.A增強(qiáng)B減少C不變D不決定三、計(jì)算1某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽?；旌蠚饬魉贋閂=16kol/，操作壓力P=101.3kPa。已知容積傳質(zhì)系數(shù)，，相平衡關(guān)系為（式中氣相分壓的單位是kPa，平衡濃度單位是）。求：（1）容積總傳質(zhì)系數(shù)及傳質(zhì)單元高度；（2）液相阻力占總傳質(zhì)阻力的百分?jǐn)?shù)。解：（1）由亨利定律=液相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為：2低含量氣體逆流吸收，試證：式中為塔底的吸收推進(jìn)力；為塔頂?shù)奈胀七M(jìn)力。證實(shí)：由物料衡算得：低濃度吸收得3某填料吸收塔用含溶質(zhì)的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用液氣比L/V=3，氣體入口質(zhì)量分?jǐn)?shù)回收率可達(dá)。已知物系的平衡關(guān)系為y=2x。今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分?jǐn)?shù)升至，試求：可溶組分的回收率下降至多少？液相出塔摩爾分?jǐn)?shù)升高至多少？解：（1）=當(dāng)升高時，因?yàn)椴蛔?，不變也不變，即物料衡?4有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空氣混合氣中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均為摩爾%）。填料塔直徑為0.8m，填料層體積為3m3，平衡關(guān)系為Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。問（1）出塔氨水濃度為出口最大濃度的80%時，該塔能否使用？（2）若在上述操作條件下，將吸收劑用量增大10%，該塔能否使用？（注：在此條件下不會發(fā)生液泛）解：（1）惰性氣體流量該塔現(xiàn)有填料層高度因?yàn)樗栽撍幌嘁恕＃?）吸收劑用量增大10%時因?yàn)樗栽撍嘁恕?一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分A。已知操作條件下氣相總傳質(zhì)單元高度為1.5m，進(jìn)塔混合氣組成為0.04（A的摩爾分率，下同），出塔尾氣組成為0.0053，出塔水溶液濃度為0.0128，操作條件下平衡關(guān)系為Y=2.5X。試求：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？（2）所需填料層高度？（3）若氣液流量和初始組成不變，要求尾氣濃度降至0.0033，求此時填料層高度為若干米？解：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍?則(2）所需填料層高度？故(3)此條件下的填料層高度。6在一逆流操作的吸收塔內(nèi)用吸收劑吸收混合氣中的溶質(zhì)A。混合氣的摩爾流量為105kmol/h，溶質(zhì)濃度為0.05（摩爾分率，下同），回收率為95%。進(jìn)入系統(tǒng)的吸收液量為65kmol/h，其中溶質(zhì)濃度為0.01。操作壓強(qiáng)為202.7kPa，操作溫度下的溶液的亨利系數(shù)為16.2kPa，要求：在Y-X圖上畫出吸收過程的操作線和平衡線，并標(biāo)出塔頂、塔低的狀態(tài)點(diǎn)，再計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元數(shù)；若采用吸收液部分循環(huán)流程，循環(huán)量為20kmol/h，，進(jìn)入系統(tǒng)的吸收劑量和組成不變，回收率不變。且知吸收過程為氣膜控制，試?yán)L出該過程的操作線并求出氣相傳質(zhì)單元數(shù)。解：（1）X1及NOG的計(jì)算進(jìn)入吸收塔的惰性氣體摩爾流量為：進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)A的濃度為：出塔氣體中溶質(zhì)A的濃度為：原操作線原操作線進(jìn)塔純?nèi)軇┑哪柫髁繛椋哼M(jìn)塔吸收劑中溶質(zhì)的濃度為：物系的相平衡常數(shù)：脫吸因數(shù)對全塔作溶質(zhì)A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶質(zhì)濃度為：按照(和(在本題附圖1中畫出原操作線。循環(huán)操作線附圖1循環(huán)操作線氣相總傳質(zhì)單元數(shù)可由下式計(jì)算，即：吸收液部分循環(huán)時的情況按照題意畫出如本題附圖2所示的流程圖。循環(huán)吸收液的摩爾流量用表示，其中純?nèi)軇┑牧髁繛?，對囫圇系統(tǒng)作溶質(zhì)的物料衡算可知不變，即則清新吸收液與循環(huán)吸收液混合后的濃度為：附圖2解得因要保持回收率不變，故吸收液部分循環(huán)時的傳質(zhì)單元數(shù)為：已知吸收過程為氣膜控制，液體流量對的影響可忽略不計(jì)，故在吸收液有部分循環(huán)情況下，要達(dá)到同樣的回收率，需較高的填料層。按照上述的計(jì)算值，即：(和(可在本題附圖1上畫出相應(yīng)的循環(huán)操作線。由圖可看出，操作線與平衡線之間距離變小，也即吸收推進(jìn)力變小了。7某逆流操作的吸收塔，用清水洗去氣體中的有害組分。已知該塔填料層總高度為9m，平衡關(guān)系Y=1.4X，測得氣體進(jìn)、出口濃度Y1=0.03，Y2=0.002，液體出口濃度X1=0.015（均為摩爾比）。試求：（1）操作液氣比L/V；（2）氣相總傳質(zhì)單元高度HOG，（3）倘若限定氣體出口濃度Y2=0.0015，為此擬增強(qiáng)填料層高度，在保持液氣比不變的條件下應(yīng)增強(qiáng)多少？解：（1）操作液氣比L/V；（2）氣相總傳質(zhì)單元高度HOG，因故=0.0015其它條件不變，則不變新情況下的傳質(zhì)單元數(shù)為：故8某廠吸收塔填料層高度為4m，用水吸收尾氣中的有害組分A，已知平衡關(guān)系為Y=1.5X，塔頂X2=0，Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=0.02，求：氣相總傳質(zhì)單元高度；操作液氣比為最小液氣比的多少倍；因?yàn)榉ǘㄅ欧艥舛萗2必須小于0.002，所以擬將填料層加高，若液氣流量不變，傳質(zhì)單元高度的變化亦可忽略不計(jì)，問填料層應(yīng)加高多少？解:（1）氣相總傳質(zhì)單元高度（2）操作液氣比為最小液氣比的多少倍因?yàn)閄2=0，故則（3）則所以所以化工原理流體流動部分模擬試題及答案一填空(1）流體在圓形管道中作層流流動，倘若只將流速增強(qiáng)一倍，則阻力損失為本來的2倍；倘若只將管徑增強(qiáng)一倍而流速不變，則阻力損失為本來的1/4倍。(2）離心泵的特性曲線通常包括H-Q曲線、η-Q和N-Q曲線，這些曲線表示在一定轉(zhuǎn)速下，輸送某種特定的液體時泵的性能。處于同一水平面的液體，維持等壓面的條件必須是靜止的、連通著的、同一種延續(xù)的液體。(5)有外加能量時以單位體積流體為基準(zhǔn)的實(shí)際流體柏努利方程為z1ρg+（u12ρ/2）+p1+Wsρ=z2ρg+（u22ρ/2）+p2+ρ∑hf，各項(xiàng)單位為Pa（N/m2）。(6）氣體的粘度隨溫度升高而增強(qiáng)，水的粘度隨溫度升高而降低。(7)流體在變徑管中作穩(wěn)定流動，在管徑縮小的地方其靜壓能減小。(8)流體流動的延續(xù)性方程是u1Aρ1=u2Aρ2=······=uAρ；適用于圓形直管的不可壓縮流體流動的延續(xù)性方程為u1d12=u2d22=······=ud2。(9)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?45mmHg測得一容器內(nèi)的絕對壓強(qiáng)為350mmHg，則真空度為395mmHg。測得另一容器內(nèi)的表壓強(qiáng)為1360mmHg，則其絕對壓強(qiáng)為2105mmHg。(10)并聯(lián)管路中各管段壓強(qiáng)降相等；管子長、直徑小的管段通過的流量小。(11)測流體流量時，隨流量增強(qiáng)孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差值將增強(qiáng)，若改用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，隨流量增強(qiáng)轉(zhuǎn)子兩側(cè)壓差值將不變。(12)離心泵的軸封裝置主要有兩種：填料密封和機(jī)械密封。(13)離心通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓是指靜風(fēng)壓與動風(fēng)壓之和，其單位為Pa。(14)若被輸送的流體粘度增高，則離心泵的壓頭降低，流量減小，效率降低，軸功率增強(qiáng)。降塵室的生產(chǎn)能力只與沉降面積和顆粒沉降速度有關(guān)，而與高度無關(guān)。(15)分離因素的定義式為ut2/gR。(16)已知旋風(fēng)分離器的平均旋轉(zhuǎn)半徑為0.5m，氣體的切向進(jìn)口速度為20m/s，則該分離器的分離因數(shù)為800/9.8。(17)板框過濾機(jī)的洗滌速率為總算過濾速率的1/4。(18)在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的2次方成正比，在湍流區(qū)顆粒的沉降速度與顆粒直徑的0.5次方成正比。二挑選3離心泵的調(diào)節(jié)閥開大時，BA吸入管路阻力損失不變B泵出口的壓力減小C泵入口的真空度減小D泵工作點(diǎn)的揚(yáng)程升高4水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器，當(dāng)管道上的閥門開度減小后，管道總阻力損失C。A增大B減小C不變