化工原理試題及答案.doc

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(shù)為10 kpa，當?shù)卮髿鈮簭姙?00 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(dǎo)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?。?. 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）所引起的沸點升高三部分組成。6. 一容器壓力表讀數(shù)為10 kpa，當?shù)卮髿鈮簭姙?00 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(shù)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(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2. 精餾塔內(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，而在每塊塔板上呈均勻的錯流流動。A. 板式塔的傳質(zhì)意圖；B. 板式塔的設(shè)計過程；C. 板式塔的恒摩爾流要求；D. 板式塔的設(shè)計意圖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、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. 3.0；B.2.0；C.1.0；D.4.07. 下述說法中錯誤的是（ B ）。A .板式塔內(nèi)氣液逐級接觸，填料塔內(nèi)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(jié)合水分；B. 自由水分；C.結(jié)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(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(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1.5*15mm，長2m的鋼管構(gòu)成，管內(nèi)=360，管外 =12000W/油品的比熱容為1.9KJ/kg*，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）換熱器的熱負荷？=15000*1.9*(90-20)=1995000KJ/h=554.17KJ/s（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)？假設(shè)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(chǎn)任務(wù)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0.4，塔頂餾出液中苯的回收率為83.3%，塔底餾出液中含苯0.1（以上均為摩爾分數(shù)），原料液為飽和液體進料，笨甲苯的相對揮發(fā)度為2.5，回流比為最小回流比的3倍，塔底為主凝器，。（1）餾出液及釜殘夜量（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成解：（1）餾出液及釜殘夜量（2）塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。當原料液位飽和液體進料時q=1 =0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)/(2.5-1)=1.453 （3）離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成=0.952 =2.50.952=2.5 =0.8883.一連續(xù)干燥器中，每小時處理濕物料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=1000*(1-0.08)=920kg/h第一種解方法： =1000-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s 第二種解方法： 代入數(shù)據(jù)解得W=61.2kg/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(zhì)量分數(shù)下同）和甲苯60%的溶液，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97.1%.（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(shù)表示。解：苯的摩爾質(zhì)量為78，甲苯的摩爾質(zhì)量為92進料組成釜殘液組成原料液的平均摩爾質(zhì)量依題意知所以全塔物料衡算 或 聯(lián)立式a、式b、式c，解得， 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，進口溫度為15，出口溫度為32，。熱油在殼方流動，進口溫度為20，出口溫度為40，熱油流量為1.25kg/s，平均比熱容為1.9KJ/（kg*）。若傳熱的總傳熱系數(shù)為470W/（*），試求換熱器的傳熱面積。(p236 4-8)解：換熱器傳熱面積可根據(jù)總傳熱速率方程求得，即，換熱器的傳熱量為=1.25*1.9*10(120-40)=190kW1-4型管殼式換熱器的對數(shù)平均溫度差先按逆流計算，即溫度差校正系數(shù)為： 由圖4-17（a）中查得：，所以故6.在單效蒸發(fā)器中將每小時5400kg、20%NaOH水溶液濃縮至50%。原料液溫度為60，平均比熱容為3.4 KJ/（kg*），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 ，總傳熱系數(shù)為K=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。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30及126，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(guān)參數(shù)如下400kPa:蒸汽的焓H=2742.1kJ/kg,汽化熱r=2138.5kJ/kg 冷凝水的焓 kJ/kg,溫度T=143.450kPa:蒸汽的焓H=2644.3kJ/kg,汽化熱r=2304.5,溫度T=81.2（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 kJ/kg由圖5-14查出60時20%NaOH水溶液的焓、126時50%NaOH水溶液的焓分別為 kJ/kg，=620 kJ/kg用式5-11a求加熱蒸汽消耗量，即=4102 kJ/kg傳熱面積 kJ/kg=2437kW所以取20%的安全系數(shù)。則（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 kJ/kg由此看出不考慮濃縮熱時約少消耗1%的加熱蒸汽。計算時如果缺乏溶液的焓濃數(shù)據(jù)，可先按不考慮濃縮熱的式5-21計算，最后用適當?shù)陌踩?