化工原理試題及答案

1、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 10 kpa ，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（-10kpa ）。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?。?. 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

2、容器壓力表讀數(shù)為 10 kpa，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）。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（ ?。?（填大或小）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?。?. 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)

3、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(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、焓值、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，下面哪種說法是正確的？（ B ）A. 平衡水一定是自由水； B.

4、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)，不能用普通精餾方法分 離。當(dāng)相對(duì)揮發(fā)度為（ A ）時(shí)，可以采用精餾方法A. ； 下述說法中錯(cuò)誤的是（ B ）。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(duì)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)

5、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 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*15mm長(zhǎng)2m的鋼管構(gòu)成，管內(nèi)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(dǎo)熱系數(shù) 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(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

6、負(fù)荷？Q WcC PC （t2 t1）=15000*（90-20）=1995000KJ/h=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)？S n dl 100*3.14*0.015*29.42m2假設(shè)逆流傳熱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)精餾中分離苯、甲苯的混合，進(jìn)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?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，回流比為最小回流比的 3倍，塔底為主凝器，。(1) 餾出液及釜?dú)堃沽?2) 塔釜產(chǎn)生的蒸

7、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?dú)堃沽?2) 塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin (Xd yq)/(yq Xq )當(dāng)原料液位飽和液體進(jìn)料時(shí)q = 1 Xq XfxRmin (1 Xd)/(1 Xf)/(1)= (3)離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M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(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 水/kg絕干氣。(1) 水分蒸發(fā)量(2) 新鮮空

8、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(shù)據(jù)解得W=h(2) 新鮮空氣的消耗量。新鮮空氣消耗量：4每小時(shí)將15000kg含苯40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同)和甲苯 60%勺溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，要求釜?dú)堃怪泻讲桓哂?2%塔頂餾出液中苯的回收率為%. (p17 1-4 )(1)求出餾出液和釜?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xF40/7840/78 60/92

9、0.44釜?dú)堃航M成xw2/782/78 98/920.0235原料液的平均摩爾質(zhì)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(lián)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(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口溫 度為15C，出口溫度為32C,。熱油在殼方流動(dòng)，進(jìn)口溫度為 20 T，出口溫度為40C, 熱油流量為s，平均比熱容為(kg* C)。若

10、傳熱的總傳熱系數(shù)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(jù)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(duì)數(shù)平均溫度差先按逆流計(jì)算，即T-!T212040t2t132 15溫度差校正系數(shù)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(shí)5400kg、20%NaOHK溶液濃

11、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(duì)壓強(qiáng)分別為400KPa及50KPa操作條件下溶液的沸點(diǎn)為126 C,總傳熱系數(shù)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(jì)。試求/1)考慮濃縮熱時(shí) 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(shí)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(xiàng)。(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=kg,汽化熱r=kg冷凝水的焓hw 603.61 kJ/

12、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(shí)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(shí)20%NaO水溶液的焓、126 C時(shí)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(shù)。則 S。1.2*89.78107.7m(2)忽略濃縮熱時(shí) 忽略濃縮熱時(shí)按式5-21計(jì)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/kgr2138.5由此看出不考慮濃縮熱時(shí)約少消耗 1% 勺加熱蒸汽。計(jì)算時(shí)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(jì)算，最后用適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)加以校正。 改變?cè)弦簻囟葧r(shí)的情