化工原理試題及答案優(yōu)選

1、化工原理試題及答案 （ 絕密請勿到處宣）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.

2、 一容器壓力表讀數(shù)為 10 kpa ，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為 100 kpa ，則此容器的絕對壓強(qiáng) （以 kpa 計(jì)）為：（ 90kpa ）。7. 對于同種流體，自然對流時(shí)的對流傳熱系數(shù)比 時(shí)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(qiáng)高； B. 操作溫度高、壓強(qiáng)低； C. 操作溫度低、壓強(qiáng) 低； D.

3、操作溫度低、壓強(qiáng)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(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（ 都不變。A. 溫度、焓值、濕度； B. 流速、壓強(qiáng)、濕度； 溫度、濕度、壓強(qiáng)5. 對于濕物料的濕含量，下面哪種說法是正確的？（C ）及與物料的接觸方式C. 流速、溫度、濕度； D.B ）A. 平衡水一定是自由水；

4、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揮發(fā)度為（ C 法分離。當(dāng)相對揮發(fā)度為（ A ）時(shí)，可以采用精餾方法A. 3.0 ； B.2.0 ； C.1.0 ； 7. 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； 收用填料塔； C. 精餾既可以用板式塔，又可以用填料塔；8. 物料的平衡水分一定是（ C ）時(shí)，不能用普通精餾方B. 精餾用板式塔，吸D. 填料塔可以避免液泛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？（

5、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)為長 2m 的鋼管構(gòu)成，管內(nèi)130 攝氏度的水蒸氣，換熱器有 100 根直徑 1.5*15mm ，i =360 w 2 / m2* c，管外 0 =12000W/貳油品的比熱容為1.9KJ/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* 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

6、) 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？Q WcC pc (t 2ti ) =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)？S n dl 100*3.14*0.015*29.42m 2 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

7、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?dú)堃沽?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?dú)堃沽?2) 塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin(xdyq )/( yq xq )當(dāng)原料液位飽和液體進(jìn)料時(shí)q=1Xq XFRmin d(1 XD ) / (1 XF ) / (1) =0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-XF0.4)/(2.5-1)=1.453(3) 離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成xd =0.952yX /1 ( 1

8、)xy xd 0.952=2.50.952=2.5 x / (1 1.5x)x =0.8883. 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G Gi *(1 Wi ) =1000*(1-0.08)=920kg/h第一種解方法：G2 Gi (1 Wi ) / (1 W2 ) 920 / (1 0.2) 938.8kg / h W Gi G2 =1000-938.8=61

9、.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(shí)將 15000kg含苯40% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同)和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，要求釜?dú)堃怪泻讲桓哂?%，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?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XF40/780.4440/7860/ 92釜?dú)堃航M成2/78xw2/ 7898/ 920.0235原料液的平均摩爾質(zhì)量M f 0.44*78 0.56*92 85.8依題意知

10、Dx / Fx 0.971DF所以 Dxd0.971*175*0.44全塔物料衡算D W F 175D XD WxwFxf 或 Dxd0.0235W175*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，用水冷卻熱汕，冷水在管內(nèi)流動，進(jìn)口溫度為15 C,出口溫度為 32 C,。熱汕在殼方流動，進(jìn)口溫度為20 C,出口溫度為40 C,熱汕流量為 1.25kg/s ，平均比熱容為1.9KJ/( kg* C)。若傳熱的總傳熱系數(shù)為470W/ (貳* C),試求換熱器的傳熱面積(p236 4-8

11、)解：換熱器傳熱面積可根據(jù)總傳熱速率方程求得，即s Q，換熱器的傳K tm熱量為Q WhCph 仃1 T2 ) =1.25*1.9*103 (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(jì)算，即T1T212040t2t13215ttm 0.89，所以由圖4-17( a )中查得:溫度差校正系數(shù)為：R4.17Pt2t132 15/ 0.162T1t1 120 159.1m2故 S Q 190*10 3K t m 470*44.56.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 C,平均比熱容為3.4 KJ/ ( kg* C)

12、,加熱蒸汽與二次蒸汽的絕對壓強(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K a =1560W/(KJ/ (貳* 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30 C及126 C,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=2742.1kJ/kg,汽化熱 r=2138.5kJ/kg冷凝水的焓 hw 603.61 kJ/kg,溫度 T=143.4

13、C50kPa:蒸汽的焓 H=2644.3kJ/kg,汽化熱 r =2304.5,溫度 T =81.2 C(1)考慮濃縮熱時(shí)加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量x0.2蒸發(fā)量W F(10 )5400(1) 3240 kJ/kgX10.5C時(shí)20%NaOH水溶液的焓、126 C時(shí)50%NaOH水溶液的焓由圖5-14查出60分別為h0210 kJ/kg，h1=620 kJ/kg用式5- 11a求加熱蒸汽消耗量，即D WH ( F W )h3240*2644.3 (5400 3240)*620 5400*210 4102r2318.5kJ/kg傳熱面積Q Dr 4102*2138.58772*10 3 kJ/kg=2437kW所以 So 243789.78m21.56*17.4取 20% 的安全系數(shù)。貝U S01.2*89.78 107.7m 2(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 Fc p。(t1 t。)3240*2304.55400*3.4(