中國石油大學(xué)華東化工原理期末試卷庫

1、卷化工原理期末試卷專業(yè)班級(jí) 材料化學(xué) 學(xué) 號(hào) 姓 名 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空題（共30分，每空1分）研究單元過程的四個(gè)基本工具包括物料衡算、 、 和過程速率。某臺(tái)設(shè)備在負(fù)壓下操作，指示其內(nèi)部壓力的真空表讀數(shù)為220mmHg，若當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?60mmHg，則設(shè)備內(nèi)部的絕對(duì)壓力為 kPa。一般情況下，溫度升高時(shí)，氣體的粘度 ，液體的粘度 。液體離開離心泵的葉輪進(jìn)入蝸殼后，由于蝸殼流道逐漸 ，液體流速不斷 ，液體壓力上升。降塵室中顆粒能被分離出來的必要條件是 。在管內(nèi)空氣對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，在套管換熱器內(nèi)用飽和水蒸氣加熱空氣，傳熱壁面的溫度應(yīng)接近于 的溫度，總傳熱系數(shù)接近于

2、 側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)。根據(jù)黑體輻射的斯蒂芬波耳茲曼定律，溫度為500K的黑體的輻射能力為 W/m2。大容積飽和沸騰隨溫差的變化出現(xiàn)三種不同的沸騰狀態(tài)，即自然對(duì)流、 和 。根據(jù)溶液與蒸汽流向的相對(duì)關(guān)系，多效蒸發(fā)常見以下三種操作流程：并流加料、 和 。濃度為20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的硝酸鈉水溶液，以2000kg/h的流率進(jìn)料，在單效蒸發(fā)器中濃縮，若水分蒸發(fā)量為500kg/h，則完成液濃度為 。某泡點(diǎn)進(jìn)料的連續(xù)精餾塔，已知其操作線方程分別為y=0.75x+0.24和y=1.2x-0.02,則回流比R= ,餾出液組成xD = ,釜液組成xW = 。一塊完整的溢流式塔板可以分為 、 、 、安定區(qū)和邊緣區(qū)五個(gè)區(qū)域

3、。用對(duì)流干燥除去濕物料中的水分時(shí)，當(dāng)干燥介質(zhì)一定，濕物料中 水分可以除去， 水分不可以除去。已知某濕空氣的總壓為一個(gè)大氣壓，某溫度下水蒸氣的飽和蒸氣壓為10kPa，若此溫度下該濕空氣的相對(duì)濕度為50%，則其絕對(duì)濕度應(yīng)為 kg水/kg絕干空氣。已知濕物料進(jìn)料量為2000kg/h，物料的初始含水量為50%（濕基，以下同），干燥完成時(shí)物料含水量20%，則物料失去的水分為 kg/h。由干燥速率曲線可將干燥過程分為三段，即物料預(yù)熱階段、 和 。17根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑間作用力類型的不同，可將吸附分為兩類，即 和 。二、簡答題（共20分，每題5分）1、如圖所示，左側(cè)水槽中液面高度H保持不變，若閥門開度減小，

4、則閥門前后兩根測(cè)壓管中水面如何變化？為什么？（假設(shè)此時(shí)摩擦系數(shù)不變） 2、簡述恒壓過濾實(shí)驗(yàn)中測(cè)定過濾常數(shù)的原理。3、畫出板式塔氣液負(fù)荷性能圖并標(biāo)明各線的名稱。4、畫出干燥平衡曲線，并在圖中標(biāo)明結(jié)合水、非結(jié)合水、自由水和平衡水的含量。三、計(jì)算題（50分）1、（20分）用水泵向高位水箱供水（如附圖所示），管路流量為150m3/h，泵軸中心線距水池液面和水箱液面的垂直距離分別為2m和45m。泵吸入管與排出管分別為內(nèi)徑205mm和內(nèi)徑180mm的鋼管。吸入管管長50m（包括吸入管路局部阻力的當(dāng)量長度），排出管管長200m（包括排出管路局部阻力的當(dāng)量長度），管內(nèi)摩擦系數(shù)=0.025，水的密度1000 k

5、g/m3，粘度1.010-3 Pas，泵的效率為65%。試求：(1)吸入管和排出管內(nèi)的流速、雷諾數(shù)各為多少？各屬于哪種流動(dòng)類型？（4分）(2)泵吸入口處A點(diǎn)的真空表讀數(shù)？（6分）(3)泵向單位質(zhì)量流體所作的功為多少？（6分）(4)泵的軸功率是多少？（4分）2、（15分）在某廠一套管換熱器中，將某溶液與冷卻水進(jìn)行逆流換熱，已知內(nèi)管尺寸為252.5mm，溶液走管外，流量為1000kg/h，比熱為3.35kJ/(kgK)，對(duì)流傳熱系數(shù)為1163W/(m2)，從150冷卻到80；冷卻水走管內(nèi)，從15加熱到65，定性溫度下水的物理性質(zhì)如下：比熱為4.174kJ/(kgK)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.6338W/(m

6、K)，粘度為0.656mPas，密度為992.2kg/m3。求：(1) 冷卻水用量； （2分）(2) 冷卻水的對(duì)流傳熱系數(shù)；（5分）(3)如果忽略管壁熱阻，求以傳熱外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)；（2分）(4)該換熱器使用6個(gè)月后，由于水側(cè)管壁生垢，使傳熱能力下降，若冷卻水流量不變，則水的出口溫度為60，求污垢熱阻。（6分） 3、（15分）含甲醇0.4（摩爾分率，以下同）的甲醇水溶液，在常壓連續(xù)精餾塔中分離，進(jìn)料速率為500kmol/h，飽和液體進(jìn)料，操作回流比為1.2，進(jìn)料中甲醇的93%進(jìn)入塔頂餾出液中，要求餾出液中甲醇摩爾分率為0.93，全塔平均相對(duì)揮發(fā)度為4.0。試求：(1)塔頂、塔底的產(chǎn)品量

7、及塔釜?dú)堃褐屑状己?；?分）(2)操作回流比是最小回流比的幾倍？（6分）(3)由第二塊塔板（從塔頂向下數(shù)）上升的汽相組成y2。（5分）卷化工原理期末試題答案專業(yè)班級(jí) 材料化學(xué) 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空題（共30分，每空1分） 能量衡算 、 系統(tǒng)的平衡關(guān)系 72 增大，減小 擴(kuò)大 ， 下降 水蒸氣 ， 空氣 3543.75核狀沸騰和膜狀沸騰逆流加料和平流加料26.67%R = 3 , xD = 0.96 , xW = 0.1 降液管區(qū) 、 受液盤區(qū) 、 有效傳質(zhì)區(qū)(鼓泡開孔區(qū)) 自由，平衡0.0323 750 恒速干燥階段和降速干燥階段17 物理吸附 和 化學(xué)吸附 二、簡答題（

8、共20分，每題5分）1、答：以管路中心線為高度基準(zhǔn)，水槽液面為1-1截面，管路出口處為2-2截面，列兩截面間的柏努利方程：已知，u1=0, p1=p2=0(表壓), z2=0，上式變?yōu)楫?dāng)閥門開度減小時(shí)，流體流動(dòng)阻力增大，即Hf增大，由上式可知u2減小。 (1分)以閥門左邊測(cè)壓管下端垂直于水平管路的截面為3-3截面，列1-1截面至3-3截面間的柏努利方程： 由于u2下降，Hf,1-3也下降，所以p3上升，測(cè)壓管中水面上升。 (2分)以閥門右邊測(cè)壓管下端為4-4截面，列4-4截面至2-2截面間的柏努利方程： p2=0(表壓)，由于u2下降，Hf,4-2也下降，所以p4減小，測(cè)壓管中水面下降。 (2

9、分)2、答：恒壓過濾基本方程為，上式可變形為： (2分)由此可知，t/q與q成直線關(guān)系，在直角坐標(biāo)紙上，若用縱坐標(biāo)表示t/q，橫坐標(biāo)表示q做圖得一條直線。直線的斜率為1/K，截距為2qe/K，由此可以求出K，qe，進(jìn)而求得teqe2/K，所求得的K、qe和te即為恒壓過濾操作條件下的過濾常數(shù)。 (3分)3、答： 1、過量液沫夾帶線2、過量漏液線3、液泛線4、液相負(fù)荷下限線5、液相負(fù)荷上限線(畫出圖給3分,標(biāo)明各線名稱給2分)4、答：(畫出圖給3分,標(biāo)明各種水的的含量給2分)三、計(jì)算題（50分）1、解：（1）已知水流量qV=150m3/h=0.0417 m3/s泵吸入管內(nèi)水的流速：泵排出管內(nèi)水的

10、流速： (2分)泵吸入管內(nèi)：，為湍流泵排出管內(nèi)：，湍流 (2分)（2）以水池液面為高度基準(zhǔn)面，列11面到真空表處的柏努利方程： (1分)已知，z1=0, u1=0, p1=0（表壓）, z2=2m, u2=1.264m/s, (2分) (3分)真空表讀數(shù)為25294.4Pa（3）列11面和33面間的柏努利方程： (1分)已知，z1=0, u1=0, p1=0（表壓）, z3=47m, u3=0，p3=0（表壓） (3分)將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程，得： (2分)（4）泵的有效功率Ne=heqm=503.30.0417100021kW (2分)軸功率為N=Ne/=21/0.65=32.3kW (2

11、分)2、解：(1)已知：d1=0.02m, d2=0.025m, W1=1000kg/h, Cp1=3.35kJ/(kgK), h2=1163W/(m2), T1=150, T2=80, t1=15, t2=65, 定性溫度下水的性質(zhì)為：Cp2=4.174kJ/(kgK), =0.6338W/(mK), =0.656mPas, =992.2 kg/m3由熱量衡算，得： (2分)(2)管內(nèi)冷卻水流速為： (2分)冷卻水的對(duì)流傳熱系數(shù)為： (3分)(3)總傳熱系數(shù)為(忽略管壁熱阻)K2=902.2 W/(m2K) (2分)(4)因有水垢生成，出口水溫降為60由熱量衡算 (1分)原狀態(tài)下使用6個(gè)月后

12、 (2分) (1分) (2分)3、（15分）解：（1）已知F=500 kmol/h，zF=0.4, xD=0.93, DxD/ FzF =0.93D=200 kmol/h, W=F-D=300 kmol/h (2分)由物料衡算：FzF=DxD+WxW得： xW=0.0467 (2分)（2）飽和液體進(jìn)料，則：q=1，xd=zF=0.4代入相平衡方程： (2分) （2分）R/Rmin=1.2/0.621=1.932 (2分)(3)精餾段操作線方程為： (1分)已知y1=xD=0.93，則與y1成平衡的x1為： (2分) (2分)B卷中國石油大學(xué)（華東）化工原理 上期末試卷專業(yè)班級(jí) 應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 學(xué)

13、 號(hào) 姓 名 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空選擇題（每空分，共30分）1.5kgf/cm2= Pa= mmHg。長100米、內(nèi)徑為100mm的光滑管路在常溫下輸水時(shí)，水的適宜流速取為2.0m/s，則其壓降大約為 kPa，摩擦阻力系數(shù)取為 。當(dāng)喉徑與孔徑相同時(shí)，文丘里流量計(jì)的孔流系數(shù)Cv比孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)CO ，文丘里流量計(jì)的永久壓降比孔板流量計(jì)的永久壓降 ，它們都可用來測(cè)量流體的流速。在輸送機(jī)械的流量調(diào)節(jié)中，旁路閥門的調(diào)節(jié)方法通常用于類型的輸送機(jī)械。在離心泵工作時(shí)，用于將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能的部件是。離心泵的工作點(diǎn)是和的交點(diǎn)；泵的最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各參數(shù)稱為離心泵的參數(shù)。離心分離因數(shù)K

14、C = 。降塵室與沉降槽均為流固兩相分離設(shè)備，它們的生產(chǎn)能力與設(shè)備的 有關(guān)，而與設(shè)備的無關(guān)。流化床按其性狀不同，可以分為流化和流化。在流化床階段，可能不變的參數(shù)是 。A、床層壓降 B、單位高度的床層壓降 C、空隙率 D、表觀流速一逆流換熱器，已知油的入口溫度為180，出口溫度為100，冷卻水的進(jìn)口溫度為25，出口溫度為45，其傳熱效率= 。如圖，為間壁式換熱器中冷、熱流體穩(wěn)態(tài)傳熱過程的溫度分布曲線。由圖分析可知1 2，控制熱阻在 側(cè)，如要強(qiáng)化傳熱過程應(yīng)首先從 側(cè)入手。根據(jù)列管換熱器流程選擇的一般原則，下列流體應(yīng)該走管程還是走殼程？有腐蝕性高溫的流體， ；流量小粘度大的流體， 。大容器內(nèi)的液體沸

15、騰現(xiàn)象可分為 和 兩種，工業(yè)上大多在 下操作。強(qiáng)化傳熱的途徑有 、 、 。二、分析簡答題（共15分）（5分）簡述離心泵操作時(shí)的注意事項(xiàng)，簡要回答發(fā)生氣蝕現(xiàn)象的原因。（5分）圖示回答壓縮機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)過程。（5分）簡要敘述實(shí)驗(yàn)“套管換熱器內(nèi)空氣對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定”的實(shí)驗(yàn)原理。三、（20分）如圖所示輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位水槽，已知水的密度為1000kg/m3，管道直徑均為452.5mm，泵的進(jìn)、出口管路上分別安裝有真空表及壓力表。真空表安裝位置距貯水池的水面高為4.8m，壓力表安裝位置距貯水池的水面高度為5m。當(dāng)輸入量為m3/h時(shí)，進(jìn)水管道的全部阻力損失為10J/kg，出水管道

16、的全部阻力損失為40J/kg，壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm2。泵的效率為70%，忽略真空表到泵入口，泵出口到壓力表的阻力損失。試求：泵揚(yáng)程H ，m ；（9分） 兩液面高度差h ，m ；（6分）泵所需的軸功率N ，kW。（5分）四、（15分）含塵氣體在一多層沉降室中沉降，沉降室的長度為4.1m，寬度為2.8m ，總高為4.2m。氣體的流量為0.9m3/s（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），操作溫度為427，操作壓力為1atm。已知?dú)怏w粘度為0.034cP，密度為0.5kg/m3，塵粒的密度為2200kg/m3。今要求直徑大于10m的塵粒在通過沉降室時(shí)能沉降下來。試求：操作條件下氣體的體積流量V ，m3/h ；（4

17、分）該塵粒的沉降速度ut ，m/s ；（6分）試確定此多層沉降室中各層隔板的距離h及層數(shù)n。（5分）五、（20分）一套管換熱器（管長為1.75m，內(nèi)管采用252.5mm、外管采用603.5mm的鋼管）,用飽和水蒸汽來加熱空氣?？諝庾邇?nèi)管，管間為蒸汽冷凝，蒸汽側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為104W/(m2K)。已知空氣的進(jìn)出口溫度分別為20和80，流量為18kg/h。忽略間壁兩側(cè)污垢熱阻及管壁熱阻，忽略熱損失。試求：換熱器的熱負(fù)荷Q ，kW；（3分）空氣側(cè)對(duì)流給熱系數(shù)i ，W/(m2K)；（9分）以內(nèi)管外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ko ，W/(m2K)；（4分）試求傳熱的平均溫差tm ，。（4分）已知：空氣的物

18、性可以視為常數(shù)，取值如下：密度 1.128kg/m3 比熱 1.005 kJ/(kgK)，導(dǎo)熱系數(shù) 0.0276W/(mK)粘度 19.610-6Pas。B卷化工原理 上期末試題答案專業(yè)班級(jí) 應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空選擇題（每空分，共30分） 1.47105 Pa= 1103.4 mmHg 30 kPa， 0.015 大 ， 小 ，平均流速正位移（往復(fù)式）泵殼泵性能曲線和管路特性曲線；最佳工況參數(shù)KC= ac/g = uT2/gr 。底面積，高度散式流化和聚式流化 A = 0.516 。1 2， 煙氣 側(cè)， 煙氣 管程； 殼程 核（泡）狀沸騰 和 膜狀沸騰 兩種，

19、 核狀沸騰 增大總傳熱系數(shù)K 、 增大傳熱面積A 、 增大傳熱溫差tm 。二、分析簡答題（共15分）（5分）答：注意事項(xiàng)：啟動(dòng)前需要盤軸、灌泵；關(guān)閥啟動(dòng)；用出口閥調(diào)節(jié)流量；關(guān)閥停泵。發(fā)生氣蝕的原因：離心泵的安裝高度不合適，使泵入口處的壓力低于操作溫度下液體的飽和蒸氣壓。（5分）答：如圖所示，一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)過程，分別為：壓縮階段；排氣階段；余隙膨脹階段；吸氣階段（5分）答：原理：傳熱速率方程：，用流量計(jì)測(cè)得空氣的流量，溫度計(jì)分別測(cè)得空氣進(jìn)、出口及飽和水蒸氣的溫度，并且已知套管換熱器的尺寸，由傳熱速率方程可求出總傳熱系數(shù)K；飽和水蒸汽與空氣換熱屬于控制性熱阻問題，于是K空氣，于是可間接測(cè)出空

20、氣。三、（20分）解：在0-2間列柏努利方程： （2分） P0 = 0（表壓） P2=2.5kgf/cm2=2.452105Pa（表壓） （2分） = 0 （2分） ； （1分） Z0=0 Z2=5 代入上式，計(jì)算得： （2分） 在0-3間列柏努利方程： P0=P3=0（表壓） , , Z3-Z0=h, （2分） （2分） （2分） （3分） （2分）四、（15分）解： （4分）假設(shè)為層流，則： （3分）檢驗(yàn)：、1時(shí)，(y)a (y)b 。(、 ，_1， _=_1 依據(jù)液體混合物中各組分沸點(diǎn)/蒸氣壓/揮發(fā)性的差異而將各組分分離開來； 依照氣體混合物中各組分在溶劑中的溶解度不同而將各組分分離開來

21、 。，(y)a _(y)b ； (y)a E. E. F.=8.吸收劑用量增加，操作線斜率 ，吸收推動(dòng)力 。（增大，減小，不變）9.如圖，一個(gè)543m3的空腔，頂面溫度為T1，其余表面溫度為T2，則其余表面能量直接投射到頂面的分率為 。10.過?？諝庀禂?shù)的定義是 ；越高，出爐煙氣溫度越 （高、低）；過高，爐子熱效率 （升高、降低）。11.輻射傳熱中，吸收率等于1的物體稱為 。12.為了增加沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)，工業(yè)上的液體沸騰裝置一般總是維持在 下操作。 A、 泡狀沸騰； B、 自然對(duì)流；C、 膜狀沸騰。13.某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分，液相組成xA=0.6相應(yīng)的泡點(diǎn)為t1，與之相平衡的汽相

22、組成yA=0.7，相應(yīng)的露點(diǎn)為t2，則： 。 A、t1=t2； B、t1t2； C、t1t2； D、不能判斷14.吸收速率主要決定于通過雙膜的擴(kuò)散速度，要提高氣液兩流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高吸收效果，則要 。 A. 增加氣膜厚度和減少液膜厚度 B. 減少氣膜和液膜厚度 C. 增加氣膜和液膜厚度15.按吸收過程是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分，吸收過程可以分為 和 兩類。二、簡答題（每小題5分，共20分）有一套管換熱器，管外為蒸汽冷凝，管內(nèi)為某種氣體被加熱（無相變），試分析強(qiáng)化此傳熱過程可能采取的手段。2. 試分析提高管式加熱爐熱效率的途徑。3. 雙膜理論的基本論點(diǎn)。4. 恒摩爾流假定的內(nèi)容及前提條件。 三、計(jì)算題

23、（50分）1.（16分）某廠采用一套管換熱器，將某液相產(chǎn)品與冷卻水進(jìn)行換熱。產(chǎn)品走殼程，流量為1500kg/h，比熱為3.35kJ/(kgK)，從150冷卻到80；冷卻水走管程，從15加熱到40，水的物性為：CP=4.187kJ/(kgK)，=0.801cP，=0.618W/(mK)，=995.7kg/m3。已知?dú)こ痰膶?duì)流傳熱系數(shù)O=2000W/(m2K)，換熱管的尺寸為573.5mm，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)=45W/(mK)，忽略污垢熱阻。試求：換熱器的熱負(fù)荷Q,kW；（2分）冷卻水的流量；kg/h；（2分）逆流操作時(shí)所需的傳熱面積AO，m2；（8分）并流操作時(shí)所需的傳熱面積AO，m2。（4分）2.

24、（8分）分離苯和甲苯混合液，進(jìn)料組成為0.4，餾出液組成為0.95，殘液組成為0.05（以上組成均為苯的摩爾分率）。苯對(duì)甲苯的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.44。泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂冷凝器為全凝器，塔釜為間接蒸汽加熱。試求：最小回流比；（4分）若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精餾段操作線方程。（4分）3.（10分）某一精餾塔，塔頂為全凝器，塔釜用間接蒸汽加熱。用以處理含易揮發(fā)組成xF=0.5 (摩爾分率)的飽和蒸汽。塔頂產(chǎn)量D和塔底排量W相等。精餾段操作線方程為。試求：回流比R，塔頂組成xD，塔釜組成xW；3分）提餾段操作線方程；（3分）若兩組分相對(duì)揮發(fā)度=3，第一塊板塔板效率 , 則y2=? （4分）4

25、.（16分）在一逆流填料吸收塔中，用純水吸收空氣氨混合氣中的氨。入塔氣體中含氨5%（體積分率，下同），要求吸收率為90%，水用量為最小用量的1.2倍，操作狀態(tài)下平衡關(guān)系為Y*=1.8X，HOG=1m。試求：填料層的高度Z；（8分）若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收劑，Y1及其他條件不變，則吸收率為多少？(4分)畫出兩種情況下的操作線及平衡線的示意圖。(4分)B卷化學(xué)工程基礎(chǔ)期末試題答案專業(yè)班級(jí) 過程裝備與控制 開課系室 化學(xué)工程系 學(xué) 號(hào) 姓 名 考試日期 一、填空與選擇（每空一分，共30分）1. 水蒸氣 ， 空氣 2. 相等 3. 殼程 ， 管程 混合物中各組份相對(duì)揮發(fā)度的不同 ， 混合物中

26、各組份在溶劑中的溶解度不同 5. 物料衡算式 、 能量衡算式 、 相平衡方程式 和 過程速率方程式 6. 增加 ，增加 ，減少 ，增加 7. A 控制， A 側(cè)， KG（或KL） F kG（或kL）。8.斜率 增加 ，推動(dòng)力 增加 9. 0.27 10. 實(shí)際入爐空氣量與理論空氣量的比值 ； 低 ； 降低 11. 黑體 12. A 13. A 14. B 15. 化學(xué)吸收 和 物理吸收 二、簡答題（每小題5分，共20分）答：增加氣體流速；提高蒸汽溫度；采用螺紋管或翅片管2.答：間量降低過剩空氣系數(shù)；增加爐墻的密封性；采用高性能燃燒器；安裝余熱回收裝置；提高爐子的測(cè)控水平。3.答：在汽液兩流體相

27、接觸處有一穩(wěn)定的相界面，在界面兩側(cè)各有一穩(wěn)定的氣膜和液膜，膜內(nèi)流體呈滯流狀態(tài)，溶質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式通過這兩層膜；膜層以外的兩相流體主體混合均勻，兩相主體內(nèi)濃度梯度皆為零，全部濃度變化都集中在這兩層膜內(nèi)；無論氣、液兩相主體中溶質(zhì)的濃度是否達(dá)到相平衡，在相界面處，溶質(zhì)在氣、液兩相中的濃度關(guān)系認(rèn)為達(dá)到平衡，即界面無阻力。4.答：內(nèi)容：恒摩爾氣化：即精餾段：V1=V2=Vn=V；提餾段：V1=V2=Vm=V；恒摩爾溢流：即精餾段：L1=L2=Ln=L； 提餾段：L1=L2=Lm=L。應(yīng)用條件：各組分的摩爾汽化潛熱相等； 氣液兩相接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可以忽略； 塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略。三

28、、計(jì)算題（50分）1.（16分）解：換熱器的熱負(fù)荷： （2分）冷卻水的流量： （2分）傳熱過程的對(duì)數(shù)平均溫度差） （2分）傳熱過程的總傳熱系數(shù)： （3分） （2分）換熱器面積： （1分）并流傳熱過程的對(duì)數(shù)平均溫度差） （2分） （2分）2.（8分）解： （4分） （2分） （2分）3.（10分）解： 即 R/(R+1)=5/6 R=5 （1分） （2分）提餾段操作線: （1分） 飽和蒸汽進(jìn)料 又 （1分） （1分） （2分） 解得： （1分） （1分）4.（16分）（8分）（4分） （4分） A卷化工工藝與設(shè)備期末試卷專業(yè)班級(jí) 過程裝備與控制 學(xué) 號(hào) 姓 名 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一

29、、填空、選擇題（每空1分，共30分）1. 工業(yè)上獲得烯烴的主要方法是 ，其主要原料有 、 、 。2. 裂解氣的主要組成有 、 、 、 。3. 在管式爐裂解過程中通入水蒸汽的主要作用是 。4. 原油常壓蒸餾塔底通入水蒸汽的作用是 。5. 提升管催化裂化裝置中，提升管下部通入水蒸汽的作用是 。6. 寫出常壓蒸餾塔的一個(gè)工藝特點(diǎn) 。7. 直餾汽油的辛烷值比催化裂化汽油的 ，直餾柴油的十六烷值比催化裂化柴油的 。（A.高 ， B.低） 8. 催化裂化反應(yīng)為 反應(yīng)，催化劑再生反應(yīng)為 反應(yīng)。 （A. 吸熱， B. 放熱）9. 在裂解氣深冷分離過程中，冷箱的存在使乙烯的收率 。（A.提高，B.降低，C.無影

30、響）10.魯姆斯公司的SRT型爐在輻射段前一部分采用 管，在爐子出口部分采用 管。（A.較小管徑 ， B. 較大管徑）11.催化裂化工藝流程一般由三個(gè)系統(tǒng)組成，分別是 、 、 。12.管式加熱爐的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有 、 、 。13.管式爐對(duì)流室常采用釘頭管或翅片管，原因是 。14.用一句話描述管式加熱爐計(jì)算的LoBo-Evans假定 。15.填料塔中填料的種類有 、 、 。二、判斷題（每題1分，共20分）1. 原油脫水的目的是脫除溶解在原油中的微量水。 （ ）2. 在催化裂化工藝中，吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)的作用是回收富氣中的C3、C4組分。 （ ）3. 原油常、減壓蒸餾塔設(shè)側(cè)線汽提塔的目的是為保證各產(chǎn)品的

31、閃點(diǎn)要求。 （ ）4. 為避免烴類裂解過程的結(jié)焦行為，應(yīng)盡量縮短裂解反應(yīng)時(shí)間。 （ ）5. 在烴類裂解制乙烯工藝中，急冷換熱器的作用是終止二次反應(yīng)的發(fā)生。 （ ）6. 當(dāng)裂解氣中酸性氣體含量較高時(shí)，一般是先用乙醇胺吸收，再用堿洗的方法來脫除酸性氣體更為經(jīng)濟(jì)。 （ ）7. 目前裂解氣的干燥使用活性炭吸附法。 （ ）8. 由于目前我國壓縮機(jī)功率的限制，所以裂解氣的壓縮只能采用多段壓縮的方法，這樣可降低每一段的壓縮比。 （ ）9. 乙烯是烴類物質(zhì)在裝有催化劑的裂解爐內(nèi)進(jìn)行化學(xué)裂解而制得。 （ ）10. 原油在常壓爐的入口處是液相，在出口處是氣液兩相，而且汽化率應(yīng)略大于常壓塔塔頂產(chǎn)品和各側(cè)線產(chǎn)品的產(chǎn)率

32、之和。 （ ）11. 在減壓爐的進(jìn)料量不變的情況下，如果發(fā)現(xiàn)進(jìn)口的壓力增大，可由此判斷管內(nèi)可能發(fā)生了結(jié)焦。 （ ）12. 常壓爐輻射室的爐管管壁熱強(qiáng)度比烴類熱裂解爐輻射室的爐管管壁熱強(qiáng)度大。 ( )13. 在管式加熱爐中，圖解輻射室的傳熱速率方程和熱平衡方程可得到輻射室的熱負(fù)荷QR和煙氣溫度Tg。 （ ）14. 具有對(duì)流室加熱爐的效率要比純輻射室加熱爐的效率低1015。 （ ）15. 管式加熱爐的全爐熱效率與過剩空氣系數(shù)沒有關(guān)系。 （ ）16. 因?yàn)橛推吩诔杭訜釥t內(nèi)屬于汽、液兩相流動(dòng)，所以油品在加熱爐管內(nèi)的流動(dòng)壓降不能用均相法計(jì)算。 （ ）17. 板式塔的操作彈性不能太大，否則會(huì)使塔的操作不

33、穩(wěn)定。 （ ）18. 浮閥塔和篩板塔相比，具有更高的塔板效率、操作彈性和低的造價(jià)。 （ ）19. 塔板上過大的液面落差會(huì)使通過塔板的氣體分布不均勻，導(dǎo)致塔板效率下降。( )20. 設(shè)計(jì)精餾塔直徑時(shí)，空塔氣速取值應(yīng)比泛點(diǎn)氣速小。 （ ） 三、簡答題（共16分）1. 簡述催化裂化過程的工藝特點(diǎn)（5分）。2. 管式加熱爐輻射室傳熱速率方程為，說明方程式中各符號(hào)的名稱及意義（6分）。3. 簡述浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)。（5分）四、畫圖題（每題5分，共10分）1. 塔板上溢流裝置的型式有哪些？以圖示之。2. 畫出塔板負(fù)荷性能圖，并標(biāo)出每條線的名稱。五、看圖分析題（共24分）1. 下圖是裂解氣深冷分離原則流程，請(qǐng)說

34、明各設(shè)備的名稱及作用。（共13分）2. 下圖是原油常、減壓蒸餾的原則流程圖，請(qǐng)簡述流程，說明各設(shè)備的名稱及作用，并判斷是何種類型的常減壓蒸餾流程。（11分）A卷化工工藝與設(shè)備期末試題答案專業(yè)班級(jí) 過程裝備與控制 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空、選擇題（每空1分，共30分）1. 烴類熱裂解 ， 石腦油 、 煤油 、 柴油 2. 甲烷 、 乙烯 、 丙烯 、 丁烯 3. 降低烴的分壓，保護(hù)爐管 4. 降低油氣分壓 5. 將原料油霧化 6. 復(fù)合塔，無提餾段，設(shè)側(cè)線氣提 7. B ， A 8. A 反應(yīng)， B 反應(yīng)9. A 10. A 管， B 管11. 反應(yīng)-再生系統(tǒng) 、 分餾系統(tǒng) 、

35、吸收-穩(wěn)定系統(tǒng) 12. 熱負(fù)荷 、 爐管表面強(qiáng)度 、 全爐熱效率 13. 增大換熱面積 14. 在一個(gè)反射面（爐墻）存在情況下一個(gè)發(fā)熱面（焰煙）和一個(gè)吸熱面（爐管）之間的輻射傳熱 15. 網(wǎng)體填料 、 鞍形填料 、 鮑爾環(huán) 二、判斷題（每題1分，共20分）1. 原油脫水的目的是脫除溶解在原油中的微量水。 （ ）2. 在催化裂化工藝中，吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)的作用是回收富氣中的C3、C4組分。 （ ）3. 原油常、減壓蒸餾塔設(shè)側(cè)線汽提塔的目的是為保證各產(chǎn)品的閃點(diǎn)要求。 （ ）4. 為避免烴類裂解過程的結(jié)焦行為，應(yīng)盡量縮短裂解反應(yīng)時(shí)間。 （ ）5. 在烴類裂解制乙烯工藝中，急冷換熱器的作用是終止二次反應(yīng)的

36、發(fā)生。 （ ）6. 當(dāng)裂解氣中酸性氣體含量較高時(shí)，一般是先用乙醇胺吸收，再用堿洗的方法來脫除酸性氣體更為經(jīng)濟(jì)。 （ ）7. 目前裂解氣的干燥使用活性炭吸附法。 （ ）8. 由于目前我國壓縮機(jī)功率的限制，所以裂解氣的壓縮只能采用多段壓縮的方法，這樣可降低每一段的壓縮比。 （ ）9. 乙烯是烴類物質(zhì)在裝有催化劑的裂解爐內(nèi)進(jìn)行化學(xué)裂解而制得。 （ ）10. 原油在常壓爐的入口處是液相，在出口處是氣液兩相，而且汽化率應(yīng)略大于常壓塔塔頂產(chǎn)品和各側(cè)線產(chǎn)品的產(chǎn)率之和。 （ ）11. 在減壓爐的進(jìn)料量不變的情況下，如果發(fā)現(xiàn)進(jìn)口的壓力增大，可由此判斷管內(nèi)可能發(fā)生了結(jié)焦。 （ ）12. 常壓爐輻射室的爐管管壁熱強(qiáng)

37、度比烴類熱裂解爐輻射室的爐管管壁熱強(qiáng)度大。 ()13. 在管式加熱爐中，圖解輻射室的傳熱速率方程和熱平衡方程可得到輻射室的熱負(fù)荷QR和煙氣溫度Tg。 （ ）14. 具有對(duì)流室加熱爐的效率要比純輻射室加熱爐的效率低1015。 （ ）15. 管式加熱爐的全爐熱效率與過剩空氣系數(shù)沒有關(guān)系。 （ ）16. 因?yàn)橛推吩诔杭訜釥t內(nèi)屬于汽、液兩相流動(dòng)，所以油品在加熱爐管內(nèi)的流動(dòng)壓降不能用均相法計(jì)算。 （ ）17. 板式塔的操作彈性不能太大，否則會(huì)使塔的操作不穩(wěn)定。 （ ）18. 浮閥塔和篩板塔相比，具有更高的塔板效率、操作彈性和低的造價(jià)。 （ ）19. 塔板上過大的液面落差會(huì)使通過塔板的氣體分布不均勻，導(dǎo)

38、致塔板效率下降。（ ）20. 設(shè)計(jì)精餾塔直徑時(shí)，空塔氣速取值應(yīng)比泛點(diǎn)氣速小。 （ ） 三、簡答題（共16分）1.答：輕質(zhì)油收率高，達(dá)7080%；（1分）催化裂化汽油辛烷值高，可達(dá)85以上；（1分）催化裂化柴油十六烷值低；（1分）催化裂化氣體產(chǎn)品 占1020%，其中90%是C3、C4（液化石油氣）,而且含有豐富的烯烴，是很好的化工原料。（2分）2. 答：輻射室總傳熱速率 （1分）煙氣對(duì)管排的角系數(shù)；是指煙氣輻射給管排的能量占煙氣總能量的分率（1分）。冷平面面積，是指管排所占據(jù)的全部面積（）。（1分）總輻射交換因素，用于修正模型偏差而引入的修正系數(shù)。它與管壁及煙氣的黑度和有效反射面積等有關(guān)。（1分

39、）煙氣溫度。（1分）管壁溫度。（1分）3. 答：生產(chǎn)能力大。由于浮閥安排比較緊湊,塔板的開孔面積大于泡罩塔板,故其生產(chǎn)能力約比圓形泡罩塔板大20%40%,而與篩板塔相近；(1分)操作彈性大。由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化,故其維持正常操作所允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比泡罩塔及篩板塔都寬；(1分)塔板效率高。由于上升氣體以水平方向吹入液層,故氣、液接觸時(shí)間較長而霧沫夾帶量較小,因此塔板效率較高,比泡罩塔板效率可高15%左右；(1分)氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。因?yàn)闅狻⒁毫鬟^浮閥塔極時(shí)所遇到的阻力較小,故氣體的壓強(qiáng)降及板上的液面落差都比泡罩塔板的?。?1分)塔的造價(jià)低。浮閥塔的造價(jià)約為具有同等生產(chǎn)能力

40、的泡罩塔的60%80%,而為篩板塔的120%130%。(1分)四、畫圖題（每題5分，共10分）1. 答： U型流 單溢流 雙溢流 (1.5分) (2分) (1.5分)2. 答：霧沫夾帶上限（1分）；液泛線（1分）；液相負(fù)荷上限線（1分）；泄漏線（1分）；液相負(fù)荷下限線（1分）。五、看圖分析題（共24分）1. 答：1 堿洗塔 用堿洗去裂解氣中的酸性氣體（1分）2 干燥器 用干燥劑脫去裂解氣中的水（1分）3 脫甲烷塔 將甲烷和C1以上組分分開（1分）4 脫乙烷塔 將C2和C2以上組分分開（1分）5 乙烯塔 將乙烯與乙烷分開（1分）6 脫丙烷塔 將C3和C3以上組分分開（1分）7 脫丁烷塔 將C4和

41、C4以上組分分開（1分）8 丙烯塔 將丙烯與丙烷分開（1分）9 冷箱 將低溫設(shè)備集中在一起防止散冷（1分）10 加氫脫炔反應(yīng)器 將裂解氣中的炔通過加氫方法脫去（1分）11 綠油塔 除去裂解氣中的綠油（1分）12 、 段壓縮 壓縮裂解氣（1分）13 、段壓縮 繼續(xù)壓縮裂解氣（1分）2. 答：原油在脫鹽罐中將水及鹽類除去，然后經(jīng)過換熱后溫度升至235左右，進(jìn)入初餾塔將130的餾分從塔頂分離出去，初底油在常壓加熱爐加熱到370左右進(jìn)入常壓塔精餾分離得到汽、煤、柴油等，常壓重油在減壓加熱爐中加熱到400左右進(jìn)入減壓塔，在減壓條件下分餾成催化原料。（2分）脫鹽罐，將原油中的水及鹽類除去 （1分）初餾塔，

42、對(duì)原油初步分餾，塔頂?shù)玫?30的餾分，（1分）常壓塔加熱爐，將初底油加熱到370左右，（1分）常壓塔，將初底油進(jìn)行精餾分離，可得到汽、煤、柴油等，（1分）常壓汽提塔，通入水蒸氣，將餾分分離更徹底，（1分） 減壓塔加熱爐，將常壓重油加熱到400左右，（1分） 減壓塔，常壓重油在減壓條件下分餾成催化原料。（1分）這是燃料型常減壓蒸餾流程。（2分）B卷化工工藝與設(shè)備期末試卷專業(yè)班級(jí) 過程裝備與控制 學(xué) 號(hào) 姓 名 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空題（每空1分，共30分）1. 石油煉制過程中的主要產(chǎn)品有 、 、 、 。2. 原油常壓蒸餾的目的是從原油中分出沸點(diǎn) 餾分，作為汽、煤、柴車用燃料或裂

43、解制乙烯的原料；通過減壓蒸餾從原油中分出沸點(diǎn) 餾分，作為 或 。3. 烴類熱裂解制乙烯的主要原料有 、 、 。4. 根據(jù)鼓泡元件的不同，塔板的主要類型有 、 、 。5. 寫出兩種常見的板式塔不正常操象 、 。6. 輻射對(duì)流型加熱爐的熱效率比全輻射型加熱爐的熱效率 。（高，低）7. 說出幾種常見的填料名稱 、 。8. 管式加熱爐的全爐熱效率是指 。9. 管式加熱爐的氣體火嘴，按燃料與空氣的混合方式不同，可分為 、 、 。10. 按用途分類，管式加熱爐可分為 和 。11. 催化裂化反應(yīng)中常用的兩種催化劑的種類是 和 。12. 催化裂化分餾塔底部設(shè)脫過熱段的作用是 。（2分）13. 在裂解氣的分離過

44、程中，一般丙烯塔比乙烯塔的塔板數(shù)要 。（多，少）二、判斷題（每題2分，共20分）1. 原油脫水的實(shí)質(zhì)是破壞水在油中的乳化狀態(tài)，使油水分離。 （ ）2. 原油常、減壓蒸餾塔設(shè)側(cè)線汽提塔的目的是為保證各產(chǎn)品的閃點(diǎn)要求。 （ ）3. 為防止烴類裂解反應(yīng)過程失控，所以必須加入稀釋蒸汽來緩和反應(yīng)過程 （ ） 4. 在烴類裂解制乙烯工藝中，急冷換熱器（廢熱鍋爐）的作用是回收裂解氣的高溫?zé)崮?，用來產(chǎn)生高壓蒸汽。 （ ）5. 與堿洗法相比，乙醇胺吸收法更適合于高含硫氣體的精制。 （ ）6. 裂解氣干燥的目的是為防止裂解氣在深冷分離過程中產(chǎn)生冰和水合物。 （ ）7. 在裂解氣加氫脫炔過程中，由于乙烯聚合物生成綠

45、油副反應(yīng)，造成了乙烯的部分損失。( ）8. 泡罩塔具有操作性能穩(wěn)定，彈性的優(yōu)點(diǎn)，所以在石油化工（特別是在煉油工業(yè)中）應(yīng)用最廣泛。 （ ）9. 在管式爐熱裂解過程中，原料可以在爐管內(nèi)停留數(shù)十秒以上。 （ ）10. 在裂解氣深冷分離過程中冷箱的應(yīng)用可以提高乙烯的收率。 （ ）三、簡答題（共15分）1. 試比較浮閥塔和篩板塔的優(yōu)缺點(diǎn)（6分）2. 簡述管式加熱爐計(jì)算的LoBo-Evans假定。（3分）。3. 簡述烴類熱裂解反應(yīng)的特點(diǎn)。（3分）4簡述塔板壓降過大對(duì)精餾過程的不利影響（3分）。四、看圖分析題（共35分）下圖是高低并列式提升管催化裂化裝置反應(yīng)再生及分餾系統(tǒng)的工藝流程圖。請(qǐng)說明各設(shè)備及產(chǎn)品名稱。（10分）2下圖是裂解氣順序深冷分離原則流程，請(qǐng)說明各設(shè)備的名稱及作用。（13分）3某塔板的負(fù)荷性能圖如圖所示，P為操作點(diǎn)，試寫出圖中5條線的名稱，并分析該塔板處理能力的限制因素。（6分） 4管式加熱爐輻射室傳熱速率方程為，說明方程式中各符號(hào)的名稱及意義（6分）。B卷化工工藝與設(shè)備期末試題答案專業(yè)班級(jí) 過程裝備與控制 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 一、填空題（每空1分，共30分）1. 汽油 、 柴油 、 噴氣燃料 、 燃料油 2. 350 餾分， 500 餾分， 催化裂化原料 或 生產(chǎn)