化工原理模擬試卷

化工原理期末模擬試卷一．推斷題〔1分,10分〕〔〕1、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)分是湍流流速>層流流速。〔〕22倍。〔〕3、離心泵啟動(dòng)時(shí),為減小啟動(dòng)功率，應(yīng)將出口閥門關(guān)閉，這是由于隨流量的增加，功率增大。〔〕4、離心泵揚(yáng)程隨著流體流量的增大而下降?！病?、對(duì)流傳熱包括強(qiáng)制湍流傳熱和強(qiáng)制層流傳熱?！病?、圓筒壁熱傳導(dǎo)是傳熱速率與熱通量相等。1 1 1 1〔〕7、對(duì)某一吸取系統(tǒng)，假設(shè)k k ，則為氣膜掌握; k k ，則為液膜掌握。y x y x〔〕8、加壓和降溫對(duì)吸取操作有利，升溫順減壓有利于脫吸過(guò)程?！病?、理論板圖解時(shí)與以下參數(shù)F，x，qR，xx無(wú)關(guān)。F D W〔〕10RD減小。二．單項(xiàng)選擇題〔2分,16分〕C0Re增大時(shí)，其值A(chǔ) 總在增大 B 先減小，后保持為定值 C 總在減小 D 不定0某液體在內(nèi)徑為d0的水平管路中穩(wěn)定流淌，其平均流速為u，當(dāng)它以一樣的體積流量通過(guò)等長(zhǎng)的內(nèi)徑為d2(d2=d0/2)的管子時(shí)，假設(shè)流體為層流，則壓降p為原來(lái)的 倍。0A 4 B 8 C 16 D 32i肯定流量的液體在一25×的直管內(nèi)作湍流流淌，其對(duì)流傳熱系數(shù)=1000W/m2·℃；如流量與物性i都不變，改用一19×2mm的直管，則其將變?yōu)?。A 1259 B 1496 C 1585 D 16782A 1 Axty，t，則2A 1 A t1=t2 B t1<t2 C t1>t2 D 不確定精餾操作時(shí)，假設(shè)F、D、x、q、R、加料板位置都不變，而將塔頂泡點(diǎn)回流改為冷回流，則塔頂產(chǎn)品FxD變化為A 變小 B 變大 C 不變 D 不確定1 2 3 1 2 SO2t、t、tE、E、E，則1 2 3 1 2 A t1<t2 B t3>t2 C t1>t2 D t3<t1逆流操作的吸取塔，當(dāng)吸取因素A<1且填料為無(wú)窮高時(shí)，氣液兩相將在到達(dá)平衡。A 塔頂 B 塔底 C 塔中部 D 不確定e f,1-2 〔8〕如圖示，列1--1與2--2截面的伯努利方程，為：h＝z＋p/g＋(u2/2g)＋h ，則e f,1-2 A 泵的容積損失，水力損失及機(jī)械損失之和；B 泵的容積損失與水力損失之和；C 泵的水力損失；D12間的阻力損失。三．填空題〔1分,14分〕〔1〕，同時(shí)蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量增大〔2〕和塔底有上升氣流?；旌弦褐懈鹘M分揮發(fā)度的差異；塔頂有液相回流、吸取操作中溫度不變，壓力增加，可使相平衡常數(shù)，傳質(zhì)推動(dòng)力。減小，增大流體在管內(nèi)作湍流流淌時(shí)〔不是阻力平方區(qū)〕，其摩擦系數(shù)隨 和 而變。雷諾數(shù)、管子的相對(duì)粗糙度有外加能量時(shí)以單位體積流體為基準(zhǔn)的實(shí)際流體柏努利方程為 ，各項(xiàng)單位為 。zgp

u2 p

gp

2 p

、Pa〔N/m2〕21 1 2 e 2 2 2 f2離心泵的流量調(diào)整閥安裝在離心泵的出口管路上，開(kāi)大該閥門后，真空表讀數(shù) ，泵的揚(yáng)程將 。增大，減小HH2H1在傳熱試驗(yàn)中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于 側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于 側(cè)流體的值?？諝釮H2H1四．計(jì)算題〔60分〕1．〔15分〕如下圖，用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，輸送管路尺寸為83×，泵的進(jìn)出口管道上分別安裝有H1H25m36m3/h全部阻力損失為，出水管道全部阻力損失為，壓力表讀數(shù)為×105Pa，70%，水的密度1000kg/m3，試求：H為多少？泵所需的實(shí)際功率為多少kW？真空表的讀數(shù)為多少kgf/cm2？2．〔15分〕在一單程逆流列管換熱器中用水冷卻空氣，兩流體的進(jìn)口溫度分別為20℃和110℃。在換熱器使用的初期，冷卻水及空氣的出口溫度分別為45℃和40℃，使用一年后，由于污垢熱阻的影響，在冷熱流體的流量和進(jìn)口溫度不變的狀況下，冷卻水出口溫度降至38℃，試求：〔1〕空氣出口溫度為多少？總傳熱系數(shù)為原來(lái)的多少倍？假設(shè)使冷卻水加大一倍，空氣流量及兩流體進(jìn)口溫度不變，冷熱流體的出口溫度各為多少？(水>> 〕空氣冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？y3．〔15分99%53Kmol/h。2%(體積)0.02%(摩爾分率)1.5倍。在操作溫度50℃yxKa3.s。塔徑為。試求所需填料層高度。y4．〔15分〕在一常壓精餾塔內(nèi)分別苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為1000kmol/h，含苯，要求塔頂餾出液中含苯〔以上均為摩爾分率〕，苯的回收率不低于90%，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。，取回流比為最小回流比的倍。試求：〔1〕塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成xw；〔2〕最小回流比；〔3〕精餾段操作線方程；〔4〕提餾段操作線方程；〔5〕假設(shè)改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用〔4〕中所用回流比，所需理論板數(shù)為多少？化工原理期末模擬試卷答案一．推斷題〔1分,10分〕1、×；2、√；3、√；4、√；5、×；6、×；7、×；8、√；9、×；10、√。二．單項(xiàng)選擇題〔2分,16分〕1、B；2、C；3、D；4、A；5、B；6、A；7、B；8、D。三．〔14分〕填空題21、減小、增大；2、混合液中各組分揮發(fā)度的差異、塔頂有液相回流；3、減小，增大；4、雷諾數(shù)、相2對(duì)粗糙度；5zgp

u2 1p

z

gp

2 p

、Pa〔N/m2〕；6、增大，減??；7、空氣飽和水蒸汽。

1 1 2

e 2 2 2 f四．計(jì)算題〔60分〕1．〔15分〕解：〔1〕H在壓力表所在截面2-2′與高位槽液面3-3′間列柏努利方程，以貯槽液面為基準(zhǔn)水平面，得：其中，

gH u2p gHu2 hp22332 2 2 p2233h 4.9J/kg, u=0, p=0,

f,23f,23 3 3p2=2.452×105Pa, H2=5m, u2代入上式得： 5

2.20522.4521054.9

29.74m泵所需的實(shí)際功率

29.81 10009.81 9.81在貯槽液面0-0′與高位槽液面3-3′間列柏努利方程，以貯槽液面為基準(zhǔn)水平面，有：02gH u2p W gHu p h020 3 30 2 e 2 f,03其中， h 6.864.9J/kg, u=u=0, p=p=0, Hf,03

2 3 2 3 0W代入方程求得： ，WWe s

s

363600

100010kg/s故 N WW 2986.4w，η=70%，NNee s e真空表的讀數(shù)

4.27kw在貯槽液面0-0′與真空表截面1-1′間列柏努利方程，有：u2 p

u2 p gH 0 0gH 1 1 h0 2

1 2

f,01其中， h

1.96J/kg, H=0，u=0, p=0, H=4.8m, uf,01

0 0 0 1 12.2052代入上式得，2．〔15分〕

p1000(9.814.8 1.96)5.15104Pa1 20.525kgf/cm2解： 使用初期 使用一年后110℃ 40℃ 110℃ T245℃ 20℃ 38℃ 20℃空氣出口溫度T2題意可得：使用初期QWC (tc pc 2

t)WC (Th ph

T)KStm

〔1〕使用一年后QWC

(tt

(TT)KSt 〔2〕c pc 2 1 h ph 1 2 m兩式相比〔2〕/〔1〕，得T℃2K/K

(110T)2

(4520)t

1

)(T2

t)652038.2C11m lnTt2 ln6511Tt 202 1t

(11038)(59.220)7239.6

54.2Cm

11038

ln7259.620 39.6方程(2)式/(1)式，得：

K54.2

故 K 0.50(4520) K 38.2 K冷熱流體的出口溫度t及T2 2一年后 QWC t)WC 〔3〕c pc 2 1 h ph 1 2 mQ2WC (tt)WC 〔4〕c pc 2 1方程〔4〕式/〔3〕，得：

h ph 1 2 m110T K 1 (110t)(T20)22 2 2

211059.6 3820 K 54.2

ln110 t2T整理前半式的方程 39.60.179T

202 〔5〕又因 水

2，K空氣

2， 故 K

K

1空空空(110T)(t20) 1 (110t)(T20)2由等比定理2

2 2

211059.69 54.2

ln110 t2T202110t 41.420則 lnT 2202

54.2整理得， t153T 〔6〕2 2聯(lián)立〔5〕和〔6〕，可得： t29.4C，T2

57.5C2冷卻水流量加大后，換熱器的傳熱速率有何變化？變?yōu)槎嗌?？tm

(11029.4)(57.520)ln11029.4

80.637.5ln80.6

56.3C57.520 37.5Q

56.3

1.04則 Q3．〔15分〕

mtm

54.2y解：x* y

0.02

0.0556

y10.02199%0.0002b m 0.36 a bL

ybya

0.020.0002 0.3577

min

x*xb

0.05560.0002 L1.5L G G

1.50.35770.5366 (5分) minx x

ybya

0.00020.020.0002)0.0371 (2分)by yb

a

L/G 0.53660.020.360.03710.00664by ya

mxa

0.00020.360.00020.000128y

yyb

0.006640.000128 0.00165 (3分)m ln(yb

/ya

) ln(0.00664/0.000128)N ybya

0.020.000212OG ymH G

0.0016553/3600

OG

a 0.015/41.12yhN H0 OG

1.0331212.4m (5分)4．〔15分〕在一常壓精餾塔內(nèi)分別苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。進(jìn)料量為1000kmol/h，含苯，要求塔頂餾出液中含苯〔以上均為摩爾分率〕，苯的回收率不低于90%，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。，取回流比為最小回流比的倍。試求：〔1〕塔頂產(chǎn)品量D、塔底殘液量W及組成xw；〔2〕最小回流比；〔3〕精餾段操作線方程；〔4〕提餾段操作線方程；〔5〕假設(shè)改用飽和蒸汽進(jìn)料，仍用〔4〕中所用回流比，所需理論板數(shù)為多少？解：〔1〕DWxw；由 DxDFxF

，得：D10000.40.9400kmol/h0.9W=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算FxF

DxD

WxW得 x (10000.44000.9)/6000.0667W〔2〕最小回流比；泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1, x xq x

0.4

2.50.4qyq1(1)xqq

0.62511.50.4x yR D

1.22min精餾段操作線方程；

y xq q

0.6250.4xR1.5Rx

min

1.83yn1

R xR1

D 0.646xR1

0.318提餾段操作線方程；VV(R1)D2.83400