2011級《化工原理》試題答案

2011級《化工原理》試題答案一、填空題（共20分）化工原理》課程的研究對象是單元操作。它們都是 物理 操作。水深10m處的表壓為 98.07 kPa。(ρ水=1000kg/m3)。12知兩流體的密度ρ1

=2ρ2

，粘度μ1

=2μ2

，則Re1

=1/2 Re2

;若兩流體的流動(dòng)狀態(tài)皆為層流，則壓力降Δ

= 1ΔP。f1 f2 離心泵啟動(dòng)前灌泵是為了防止 氣縛 現(xiàn)象發(fā)生而限制離心泵的安裝高度是了防止_氣蝕 現(xiàn)象的發(fā)生。 某板框過濾機(jī)進(jìn)行恒壓過濾已知過濾常數(shù)K=4.4×10-3m2/介質(zhì)阻力忽略不計(jì)過濾面積為則每平方米過濾面積上得到1.5m3濾液需時(shí)間 509 過濾完以3m3水進(jìn)行置換洗滌，洗滌時(shí)間為 203.6 s。 某降塵室高和寬均為58_m3/s。 飽和蒸氣K接近空氣的對流傳熱系數(shù)。 對流傳熱阻力主要集中在冷熱流體兩側(cè)的 滯流層 中，所以 增大流速 可強(qiáng)傳熱。 在單效蒸發(fā)中每小時(shí)將2000kg的某種水溶液從連續(xù)濃縮到水分的發(fā)量為 1333.3 kg/h。單向擴(kuò)散和雙向擴(kuò)散分別是針對 吸收 模型和 精餾 模型的。吸收是利用混合氣體中各組分 溶解度 的差異對其進(jìn)行分離的而蒸餾是利各組分 揮發(fā)度 的不同來分離均相液體混合物的。在吸收操作中，若

–c，則該過程為 液膜控制 過程，被吸收氣G體為 難溶氣體 。

L i L精餾塔可分為精餾段和提餾段增加，溫度逐漸降低。板式塔不正常的操作現(xiàn)象有液泛嚴(yán)重液沫夾帶P（壓力降）/u（空塔氣速）曲線圖上，有載液點(diǎn)和液泛點(diǎn)兩個(gè)折點(diǎn)。對濕空氣預(yù)熱時(shí)其 濕度 不變而 相對濕度 下降因而干燥能力加強(qiáng)。二、選擇填空題（每空1分，共10分）（D）1．滯流內(nèi)層越薄，則以下結(jié)論正確的是A 近壁面處速度梯度越小 B流體湍動(dòng)程度越低C 流動(dòng)阻力越小 D流動(dòng)阻力越大（ ABUR值反應(yīng)A 、B兩截面間的壓強(qiáng)差BA、B兩截面間的流動(dòng)阻力C 、B兩截面間的動(dòng)壓頭變化D突然擴(kuò)大、縮小局部阻力（B ）3．離心泵的效率隨流量的變化情況是A Q增大，η增大 B Q增大，η先增大后減小C Q增大，η減小 D Q增大，η先減小后增大（D）4．在重力場中，與顆粒的自由沉降速度無關(guān)的因素為A粒子幾何形狀B粒子幾何尺寸C粒子及流體密度D流體的流速（D）5．在蒸氣冷凝傳熱中，不凝氣體的存在對對流傳熱系數(shù)α的影響是A. 會(huì)使其升高 B. 不確定C. 對其無影響 D. 會(huì)使其大大降低（C）6．兩組分物系的相對揮發(fā)度越小，則表示分離該物系A(chǔ).完全B.容易C.困難D.不完全（D）7．在精餾塔的圖解計(jì)算中，若進(jìn)料熱狀況q變化，將使平衡線發(fā)生變化 B. 平衡線和q線變化C. 平衡線和操作線變化 D. 操作線與q線變化（A ）8．吸收過程中，若減少吸收劑用量，將使吸收推動(dòng)力A．變小B.不變C.變大D.不能確定（C）9．下列幾種塔相比較，操作彈性最大的是篩板塔 B. 浮閥塔C. 泡罩塔 D. 舌片板塔（B φ=60%干球溫度t（濕球溫度、wt（露點(diǎn)）之間的關(guān)系為dt=t =tw d

t>t >tw dt<t <t D. t>t =tw d w d三、計(jì)算題（共70分）（15分）有一輸液系統(tǒng)欲將地下儲(chǔ)槽中密度為1200Kg/3的料液送至一高位反應(yīng)器。10mμ＝1.0cp33.24/小時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)真空度為Ф76×3mm20m，摩擦因數(shù)λ=0.02。管路中各個(gè)管件閥門的局部阻力系數(shù)之和∑ζ=12.65,ξ進(jìn)=0.5ξ =1.0，泵的效率為80%(1)試求泵所需要的功率2）核算3B19B泵是否合口 出口(3B19BQ=34.2m3/hH=12Hs=5.0m)（3）如果該泵合用，估計(jì)最大安裝高度是多高？（1選液面與反應(yīng)器進(jìn)口外側(cè)為1-12-21-1為基準(zhǔn)面列柏努利方程：gz+u/2+p/ρ+w=gz+u/2+p/ρ+w1 1 e 1 1 fz=0u=u=0p=0p=-26658p1 1 2 1 2 au=v/a= 33240 /3600

=2m/ss 12000.0072w=(λρ/d+Σρ)×u2=(0.02×20/0.07+12.65+1.5)×u2=39.73J/kgf 2 2w=115.58J/kgem=9.23kg/ssn=m×w/η=1.333kwe s e(2)v=33.24×1000/1200=27.7m3/h<34.2m3/hsh=115.58/9.807=11.78m<12me所以泵可以用（3）由Hg

u2Hs 2gH

hfo1

知最大的安裝高度是5m分一列管換熱器裝有Ф25×2.5mm3001208000kg/h。用108℃飽和蒸氣在殼程作為加熱介質(zhì)，水蒸氣的冷凝傳熱膜系數(shù)α為×104W（m2·℃。熱損失、管壁熱阻及兩側(cè)Pr為0.7Re為41空氣導(dǎo)熱系數(shù)為2.85×10－2W（m·℃，比熱為1kJ/（kg·℃1）空氣在管α內(nèi)的對流傳熱系數(shù)（2）換熱器的總傳熱系數(shù)（）通過計(jì)算說明該換熱器能否滿α2足要求。（1）R840e

0.6<p=0.7<160 l/d=100>50rα=0.023×(λ/d)(Re)0.8(Pr)0.4=90.22w/(m2.0C)（2）1

1 d1

1 25k a ad1 2 2

110

90.2220得K=71.66（3）熱負(fù)荷Q=v c（t-t）=144.44KW1 ms冷 p冷 2 1Δt=m

t t1 1Int1t2

=(10820)(10885)In1082010820

=48.44℃Q=KAΔt=163.49KwmA=ndl=47.1m2Q>Q1

所以能滿足要求3.(15 分)一逆流操作的吸收塔中，用清水吸收空氣中 的少量NH3

氣?；旌蠚怏w流量為0.025kmol/（s·m2

）,入塔氣含NH3

2％，出塔氣含NH3

0.1％(均為摩爾分率)，操作壓力為1atm。在操作范圍內(nèi)，氨水系統(tǒng)的平衡方程為y=1.2x,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)α＝0.0522kmol/(s·3)，實(shí)際液汽比為最小液汽比的1.3）（）吸收劑用量及液體在塔底的濃度3）所需填料高度（注：對此低濃度氣體，可忽略摩爾分率和摩爾比的差別）L解（1）( s)G bL

Y Y=B A=X*XB L

=0.020.0010.021.2

=1.14（2）( sGb

)=1.3( sGb

)min

=1.482G=G(1-yb b

)=0.025(1-0.02)=0.0245kmol/m2.sbL=1.482×G=0.0363kmol/m2.ss b由G(Y-Y)=Ls(X-X) 得

=0.0128b b a b a b（3）Ho= GG K a

=0.0250.522

=0.4789myΔy=m

yay

0.021.20.01280.001 0.021.20.0128

0.002372In bya

ln0.001y yN b OG ym

0.020.010.002372

8.01h H N 3.8o OG OG4.（15分）F100kmol/hx為FD0.4（摩爾分率，下同，飽和液體進(jìn)料。溜出液組成D

為0.90，釜液組成x

為0.10。W2物系的平均相對揮發(fā)度α為2.0。塔頂用全凝器，泡點(diǎn)回流，塔釜間接蒸氣加熱?；亓鞅葹樽钚』亓鞅鹊?.5倍，試求（1）2）精提餾兩段的汽液相流量、’L和’（3）從塔頂往下數(shù)第二層理論板下降的液相組成x。W2解：（1）

min

yx b xy xe

0.900.5710.5710.4

1.924泡點(diǎn)進(jìn)料q=1,x=xe

=0.4,F

2xye 1(21)xy

0.571D

x xF x xD

100

0.40.10.900.10

37.5kmol/hR=1.5Rmin=2.886V=(R+1)D=145.7kmol/hV’=V-(1-q)F=145.7kmol/hL=RD=108.2kmol/hh=L+qF=208.2kmol/hy R x x

0.743x0.232R1axy

R1 2x1(a1)x 1xy x1 D

0.90x1

0.801y2

0.840x2

0.724分）以絕干物料計(jì)）某板狀物料在恒定干燥條件下進(jìn)行干燥。干燥面積A為55m2其初始含水量X為0.15Kg水/ Kg絕干物料最終含水量X為0.025Kg1 2水/（Kg絕干物料Uc3.6Χ10-4Kg水/m2·s，臨Xc=0.125Kg水絕干物料X*=0.005Kg水絕干物料（）（）干燥時(shí)間。（1）W=G（X

）=1000×（0.15-0.025）=125kgC 1 2X>X>X 所以分恒速，降速干燥兩個(gè)階段1 C 2（2）1

Gc (xAUc

1000x)c 553.6104