完整版化工原理試題及答案

1、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10kpa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭姙?00kpa,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10kpa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭姙?00kpa,則此容器的

2、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（?。＃ㄌ畲蠡蛐。? .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）。（填大或小）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 .精儲塔內(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.Wj,低；B.低，WjC.Wj,WjD.低

3、，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、烙值、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(dāng)二組分液體混合物的相對揮發(fā)度為（C）時，不能用普通精微方法分離。當(dāng)相對揮發(fā)度為（A）時，可以采用精儲方法A.3.0

4、;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.精儲用板式塔，吸收用填料塔；C.精儲既可以用板式塔，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

5、直徑1.5*15mm,長2m的鋼管構(gòu)成，管內(nèi)i=360w2/m2*c,管外0=12000W/itf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？QWcCPC(t2t1)=15000*1.9*(90-20)=1995000KJ/h=554.17KJ/s(2)加熱蒸汽的消耗量?WhQ/r1995000/2205904.8Kg/h0.251Kg/s(3)總

6、轉(zhuǎn)熱系數(shù)？d0dm15mm*di12mm(d0di)/In(d0/di)1k-0(dobd02)idikdm0(1512)/In(15/12)13.44mm1150.0015*153600*1245*13.44112000一一一2一-278.3w/m*C)(4)該換熱器能否滿足生產(chǎn)任務(wù)?Sndl100*3.14*0.015*29.42m2假設(shè)逆流傳熱(t2t1tmtIn上t1(13020)(13090)692c,13020.In13090Qkstm278.3*9.42*69.21.814*105w181.4kwQ1995000kj/h因此換熱器最大傳熱效率1995000*1000/360055

7、4160j/s554160W554.16kwQ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)精微中分離苯、甲苯的混合，進料量為100kmol/h,原料液中苯0.4,塔頂儲出液中苯的回收率為83.3%,塔底儲出液中含苯0.1(以上均為摩爾分?jǐn)?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)儲出液及釜殘夜量(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)儲出液及釜殘夜量FxFDxDWxWDXdFXf0.838DxD0.838FxfW(0.162FxF)0.162*100*0.4Xw0.1

8、64.8kmol/hFW10064.835.2kmol/hxD0.952(2)塔釜產(chǎn)生的蒸汽量及塔頂回流的液體量。Rmin(Xdyq)/(yqXq)當(dāng)原料液位飽和液體進料時q=1XqXfRminxD(1Xd)/(1Xf)/(1)=0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)/(2.5-1)=1.453XfR3Rminl/DRlRD3RminD3*1.453*35.2153.4kmol/hVWLVLWLFW153.410064.8188.6kmol/h(3)離開塔頂?shù)谝粚永碚摪宓囊合嘟M成xD=0.952yx/1(1)xyxD0.952=2.50.952=2.5x/(11.5x)

9、x=0.8888%條至2%(均為濕基)濕0.022kg水/kg絕干3.一連續(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(1)水分蒸發(fā)量(2)新鮮空氣的消耗量。解：(1)水分蒸發(fā)量GG1*(1叫)=1000*(1-0.08)=920kg/h第一種解方法：G2G1(1皿)/(1W2)920/(10.2)938.8kg/hWG1G2=1000-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s第二種解方法：XiW./(1皿)X2W2/(1W2)WG(XiX2)代入數(shù)據(jù)解得W=61.2kg/h(2)新鮮空氣的

10、消耗量。LW/(H2H1)61.2*(0.0220.009)4707.7kg/h新鮮空氣消耗量：LL(1H1)4707.7*(10.009)4750kg/h4.每小時將15000kg含苯40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)下同)和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精儲塔中進行分離，要求釜殘夜中含苯不高于2%,塔頂儲出液中苯的回收率為97.1%.(p171-4)(1)求出儲出液和釜殘液的流量及組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進料組成xF40/7840/7860/920.44釜殘液組成xW2/782/7898/920.0235原料液的平均摩爾質(zhì)量MF0.44*780.56*9285.

11、8依題意知DXd/FXf0.971所以D0.971*175*0.44全塔物料衡算DWF175DXdWxwFxf或Dxd0.0235W175*0.44聯(lián)立式a、式b、式c,解得D80.0kmol/h,W95.0kmol/h,xD0.93515C,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，進口溫度為出口溫度為32C,。熱油在殼方流動，進口溫度為20C,出口溫度為40C,熱油流量為1.25kg/s,平(itf*C),試求換熱器的傳熱面積。(p236均比熱容為1.9KJ/(kg*C)。若傳熱的總傳熱系數(shù)為470W/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

12、的傳熱量為tmt_h_t1tmtln上t1QWhCph(T1T2)=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算，即(12032)(4015)50c,12032ln溫度差校正系數(shù)為:T1T2120404.17由圖4-17(a)中查得:t2t13215T1t132150.16212015ttm0.89,所以tm0.89*5044.5C故S-Q-Ktm190*10329.1m470*44.56.在單效蒸發(fā)器中將每小時5400kg、20%NaOHK溶液濃縮至50%原料液溫度為60C,平均比熱容為3.4KJ/(kg*C),加熱蒸汽與二次蒸汽的絕對

13、壓強分別為400KPa及50KPa,操作條件下溶液的沸點為126C,總傳熱系數(shù)為Ka=1560W/(KJ/(itf*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。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30c及126C,分別求一項。(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:蒸汽的烙H=2742.1kJ/kg,汽化熱r=2138.5kJ/kg冷凝水的燃hw603.61kJ/kg,溫度T=143.4C50kPa:蒸汽的烙H=2644.3kJ/kg,汽化

14、熱r=2304.5,溫度T=81.2C(1)考慮濃縮熱時4015加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽消耗量蒸發(fā)量WF(1弛)5400(102)3240kJ/kgXi0.5126C時50%NaO水溶液的烙分別為由圖5-14查出60C時20%NaO冰溶液的次含、h0210kJ/kg,h=620kJ/kg用式5-11a求加熱蒸汽消耗量,DWH(FW)Fh03240*2644.3(54003240)*6205400*210=4102kJ/kg2318.5D4102e1.266W3240傳熱面積S。QK0tmQDr4102*2138.538772*10kJ/kg=2437kW一2一K01560W/(m*C)-2_1.56kW/(m*C)tm143.412617.4C所以S024371.56*17.4289.78m取20%勺安全系數(shù)。則S01.2*89.782107.7m(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WrFCp0(t1t0)3240*2304.55400*3.4(12660)Dp4058kJ/kgr213