化工原理试卷1

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化工原理试卷

一. 计算（69分）：

1（20分）. 每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示）， 管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为?76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075 kg?m-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数

全开闸阀 ζ1 = 0.17

90℃标准弯头 ζ2 = 0.75

ε68

摩擦系数计算式 λ = 0.1( d + Re )0.23

2（16分）. 质量流量为7000kg·h-1的常压

空气，要求将其由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1×10 4W·(m2·K)-1，空气在平均温度下的物性数据如下：

比热容为1kJ·(kg·K)-1，导热系数为2.85×10 -2W(m·K)-1 粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7 。

现有一单程列管式换热器，装有?25mm×2.5mm钢管200根，长2m，此换热器能否完成上述传热任务？

3（14分）. 某厂填料吸收塔，填料高10m，用清水洗去尾气中有害组分。在正常情况下，测得原料气中含有害组分0.02(比摩尔分数，下同)，尾气中含有害组分0.004，吸收液含有害组分0.008。在工作范围内相平衡关系为

?YA?1.5XA。问：

⑴ 该工况下气相总传质单元高度HOG为多少？

⑵ 因法定排放浓度YA,2=0.002，计划将塔加高，若液气比不变，填料层需加高多少？

4（19分）.某一常压连续精馏塔内对苯-甲苯的混合液进行分离。原料液组成为0.35（mol%,下同），该物系的平均相对挥发度为2.5,饱和蒸汽进料。塔

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顶采出率为

qn,Dqn,F?40%，精馏段操作线方程为yn?1?0.75xn?0.20，

qn,F?100kmol?h?1求： ⑴ 提馏段操作线方程式；

⑵ 若塔顶第一块板下降的液相组成为0.7，该板的气相默夫里效率EmV,1

二. 选择题（11分）：

1. 水以2m·s-1的流速在?35mm×2.5mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000kg·m-3,其流动类型为（B) A. 层流 B. 湍流 C. 无法确定

2. 离心泵原来输送水时的流量为qV，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它物理性质可视为与水相同，管路状况不变，流量（ C ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定

3. 装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为100kPa,

此设备进出口之间的绝对压强差为(A) kPa。 A. 150 B. 50 C. 75 4. 在精馏塔中每一块塔板上(C)。

A. 只进行传质作用 B. 只进行传热作用 C. 同时进行传热传质作用 5. 某套管换热器由?108×4mm和?55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，

其当量直径为(B)mm。

A. 53 B. 45 C. 50 D. 58

6. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时，压差

计中的汞面将(B)。

A. 左低右高 B. 等高 C. 左高右低 D. 无法确定

7. 饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，其相对湿度?(C)，绝对湿度H(B)，露点td(C)。

A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定

8. 已知物料的临界含水量为0.2kg水/kg绝干物料，空气的干球温度为t，湿球温度为tw，露点为td 。现将该物料自含水量X1=0.45 kg水/kg绝干物料，干燥至X2= 0.1kg水/kg绝干物料,，则干燥物料表面温度?(A) 。 A. ?﹥tw B. ? = t C. ? = td D. ? = tw

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9. 设颗粒在stokes区沉降，当含尘气体温度升高后，降尘室的生产能力(B)。 A. 增大 B. 减小 C. 不变

三. 填空题（20分）：

1. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度分布线如右上图（b）中所示，则λA?λ

B (填“﹥”或

“﹤”)，将A层材料放在里层时保温效果更好。

2. 化工生产中最常用的载热体（加热剂）为饱和蒸汽，常用的冷却剂为水。

3. 采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T1/、加热蒸汽压力P不变，现冷体流量增加，则冷流体出口温度T2/降低，传热速率?增大，总传热系数K增大,传热平均温度差△Tm增大。

4. 用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为YA*=1.5XA，若进塔气体浓度为YA,1=0.1，要求尾气浓度为YA,2=0.01，拟用液气比qn,c/qn,B = 2，则出塔溶液浓度为XA,1=0.045。若改变液气比，溶液可能达到的最高浓度为0.0667。

5. 在96 ℃时,苯-甲苯的相对挥发度为2.44。在此温度下,纯苯的饱和蒸气压为160.5 kPa,则纯甲苯饱和蒸气压为6 5779 Pa。

6. 某一全回流操作的精馏塔，已知相对挥发度为2.45，若x2 = 0.35(mol%)，y3 = 0.35。

7. 将含3?（mol?,下同）CO2的空气与浓度为3.12?10-5 CO2 的水溶液接触， 操作条件下的平衡关系为y*=1200x，那么将发生吸收过程。

8. 已知某物料在25℃的平衡曲线。设含水量X=0.4kg水/(kg绝干) 的该物料与φ = 65% 的空气接触，其X* = 0.07kg水（/kg绝干）。当空气的φ = 100%时，X* = 0.27 kg水/（kg绝干）。则物料自由水分量为0.33 kg水/（kg绝干）， 结合水分量为0.27 kg水/（kg绝干），非结合水分量为0.13 kg水/（kg绝干）。 9. 某过滤机的滤布阻力可以忽略不计，在恒压下过滤τ 秒，得滤液Vm3；若在同一压强下继续过滤τ 秒，共得滤液2V m3 。

10. 从某矿石焙烧炉出口的含尘气体，依次经过一个降尘室和一个旋风分离器进行除尘，气体流量为1000m3·h-1，含尘量为10g·m-3，此时总除尘效率为90%，其中50%由降尘室除去。现气体流量增加为1100 m3·h-1，降尘室除尘量减小。 (增加、减小、不变、不定)。

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11. 如图为一干燥速率曲线。在其它条件 不变情况下，试在图中作出增大空气 相对湿度后的干燥速率曲线。

化工原理试卷答案

一、(20分)计算题：

1. 解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面

2p1u12p2u2?z1??He??z2???g2g?g2g?hf,1?2（2分）

p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 ? 0 （1分） p2 = 101.3kPa（绝压）z2 = 15m （1分）

2?104qV??5.168?10?3m3?s?1 （1分）

1075?3600 u2?5.168?10?3?4?1.42m?s?1 （1分）

?0.0682Re?0.068?1.42?1075?1.6?105 （1分） ?46.5?102p2?p1u2? He??z2???g2g?hf,1?2 （1分）

?hf,1?2?hf,直?hf,直?hf,进?2hf,闸?5hf,弯 （2分）

??0.1?(hf,直0.368?)0.23?0.0293 （1分） 5681.6?10lu226.61.422?0.0293??=1.178m （1分） ???0.0682?9.81d2g1.422?(0.5?2?0.17?5?0.75)?=0.4717m （2分）

2?9.81hf,局(101.3?26.7)?1031.422He??15??1.178?0.4717=23.83m （1分）

1075?9.812?9.81Ne = HeqV?g = 23.83 ? 5.168 ? 10-3 ? 1075 ? 9.81 = 1.30 ? 103W （2分）

1.30?103??1.86?103W?1.86kW （2分） Na = ?0.7Ne4 （共7页）