化工原理試題及答案 (一)

化工原理試題及答案

化工原理

試題及答案（絕密請(qǐng)勿到處宣揚(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100

kpa,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（-lOkpa）。

2.熱傳導(dǎo)只發(fā)生在固體和（靜止）的或（滯）流動(dòng)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(zhì)）、液柱的（靜壓頭）和管路（阻力）所引起的沸

點(diǎn)升高三部分組成。

6.一容器壓力表讀數(shù)為10kpa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為100

kpa,則此容器的絕對(duì)壓強(qiáng)（以kpa計(jì)）為:（90kpa）e

7.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?。?/p>

8.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?。?/p>

9.蒸發(fā)操作所用的設(shè)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(duì)吸收操作有利的條件是：（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.精儲(chǔ)塔內(nèi)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(nèi)氣液兩相總體上呈逆流流動(dòng)，

而在每塊塔板上呈均勻的錯(cuò)流流動(dòng)。

A.板式塔的傳質(zhì)意圖；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)意圖

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、熔值、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，下面哪種說(shuō)法是正確

的？(B)

A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是結(jié)合

水；C.自由水一定是結(jié)合水；D.自由水一定是非結(jié)

合水

6當(dāng)二組分液體混合物的相對(duì)揮發(fā)度為

(C)時(shí)，不能用普通精儲(chǔ)方法分離。當(dāng)相對(duì)揮

發(fā)度為(A)時(shí)，可以采用精儲(chǔ)方法

A.3.；0B.2.0；C.1.0；DAO

7.下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（B）0

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.精儲(chǔ)用板式塔，吸收用填料塔；C.精館既可以

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(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，下面哪種說(shuō)法是正確

的？（B）

A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是結(jié)合

水；C.自由水一定是結(jié)合水；D.自由水一定是非結(jié)

合水。

三.計(jì)算題

1.在一列管換熱器中將15OOOkg/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L5*15mm,長(zhǎng)

2m的鋼管構(gòu)成,管內(nèi)=36w2/m2#c,管外「12000W/

i

油品的比熱容為L(zhǎng)9KJ/kg*C,操作條件下的汽化潛熱

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)加熱蒸汽的消耗量？

(3)總轉(zhuǎn)熱系數(shù)？

(4)該換熱器能否滿足生產(chǎn)任務(wù)？

解：

(1)換熱器的熱負(fù)荷？

Qwc(tt)=15000*1,9*(90-20)=1995000KJ/h

cPC'2I

=554.17KJ/s

(2)加熱蒸汽的消耗量？

(3)口總W轉(zhuǎn)Q/熱r19系950數(shù)00？/2205904.8Kg/h0.251Kg/s

d15mm*d12mm

d°(dd)/In(d/d)(1512)/In(15/12)13.44mm

m0i0i

278.3w/m2*C

dbdl,150.0015弋151

EW""3600*1245*13.4412000

iim0

(4)該換熱器能否滿足生產(chǎn)任務(wù)?

假設(shè)逆流傳執(zhí)

Sndl100*3.14*0.015*29.42m2以久仁口山八、、

t〔J(13020)(13090)A。”

L/t-"WlO---------69.2C

In-a—In

t13090

Q'kst278.3*9.42*69.21.814*105w181.4kw

m

Q1995000kj/h1995000*1000/36OO554160j/s554160w554.16kw

因此換熱器最大傳熱效率Q小于實(shí)際所需的傳

熱效率Q,所以此換熱器不滿足生產(chǎn)任務(wù)

2.在一連續(xù)精儲(chǔ)中分離苯、甲苯的混合，進(jìn)料量

為100kmol/h,原料液中苯0.4,塔頂儲(chǔ)出液中苯的回

收率為83.3%,塔底偏出液中含苯0』(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2.5,回流比為最小回流比的3倍，塔底為主凝器，。

(1)儲(chǔ)出液及釜?dú)堃沽?/p>

(2)塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。

(3)離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成

(1)謂出液及釜?dú)堃沽?/p>

WFxDxWx

Dx0,838Fx

。管:0%如皿

引64.835.2kmol/h

(2)塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。

R伙y)/(yx)當(dāng)原料液位飽和液體進(jìn)料時(shí)

1micqqq

q=ln

▲XX.

“R自(lxy(l取廠[0.952/042.5*(1095

miXD/

2)/(1-0.4)]^(25-1)=1.453

RD3耳D3*1.453*35.2153.4kmol/h

L'WLFW153.410064.8188.6kmol/h

(3)離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成

0952=2./0級(jí)

3.一連續(xù)干燥器中，每小時(shí)處理濕物料1000kg經(jīng)

干燥后物料含水量有8%降至2%(均為濕基)濕度為

0.009kg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0.022kg水/kg絕干氣。

(1)水分蒸發(fā)量

(2)新鮮空氣的消耗量。

解：

(1)水分蒸發(fā)量

GG.(lw=1000*(l-0.08)=920kg/h

第一種解方法：’

GG(1W)/(1W)9207(10.2)938.8kg/h

!

wc'G=1000,-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s%

二種解方'法:

XW/(lW)XW/(lW)WG(xx)

代入數(shù)據(jù)解得W=61.2kg/h，，2

(2)新鮮空氣的消耗量。

LW/(HH)61,2*(0.0220.009)4707,7kg/h

新鮮空氣消耗量：

LL(1H)4707.7*(10.009)4750kg/h

4.每小時(shí)將l'5000kg含苯40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同)

和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精儲(chǔ)塔中進(jìn)行分離，要求

釜?dú)堃怪泻讲桓哂?%,塔頂儲(chǔ)出液中苯的回收率為

97.1%.(p171-4)

(1)求出憎出液和釜?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92

進(jìn)料組成40/78F40

/7860/92

釜?dú)堃航M成、2/7800：中w2/78

98/92

原料液的平均摩爾質(zhì)量M044*78

殷?！?780.56*9285.8

依題意知DIF0.971

所以

0.971*175*0.44

X

全塔物料衡算DWFI75或

DWF"

XDXW\者

DO.O235W175*0,44

,聯(lián)立式a、式b、式c,解得

D80.0kmol/h，W95.0kmol/h，x0.935

D

5.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1.25kg/s,平均比熱容為

1.9KJ/(kg*℃)0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：換熱器傳熱面積可根據(jù)總傳熱速率方程求得,

即，Q,換熱器的傳熱量為K

t

m

QWC(TT)=1.25*1.9*10,(120-

240)=190kW

1-4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

口tt(12032)(4015)

2

，X1nl222150c

T1n4015

I

溫度差校正系數(shù)為：1204041

K1214,1

tt3215

P2i---------Tt0.162

12015

ii

由圖447(a)中查得：f089,所以

Im

tt'0.89*5044.5C

mtm

故0Q190*10J

S__-------------9.1012

可？470*44.5

6.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

3.4KJ/(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Ka=1560W/(KJ/(*℃)。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(jì)。試求

(1)考慮濃縮熱時(shí)①加熱蒸汽消耗量及單位蒸

汽消耗量②傳熱面積

(2)忽略濃縮熱時(shí)①加熱蒸汽消耗量及單位蒸

汽消耗量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)如下

400kPa:蒸汽的焰H=2742.1kJ/kg,汽化熱

r=2138.5kJ/kg

冷凝水的熔h6036ikJ/kg,溫度T=143.4C

W

50kPa:蒸汽的焰H,=2644.3kJ/kg,汽化熱

『2304.5,溫度T,=81.2c

(1)考慮濃縮熱時(shí)

①加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量

蒸發(fā)量WF(1oB4OO(P^-)3240kJ/kg

x0.5

I

由圖5-14查出600時(shí)20%NaOH水溶液的焰、126r時(shí)

50%NaOH水溶液的熠分別為

h210kJ/kg,h=620kJ/kg

0I

用式5」la求加熱蒸汽消耗量，即

nWH'(Fw)hFh3240*2644.3(54003240)*620540