过程原理与设备自学考试试题及答案

试求（1）馏出液组成和釜液组成； （2）精馏段下降液体流量kmol/h； （3）进料热状态参数q.

3. 如图所示，有一高位槽输水系统，管径为ф57mm×3.5mm。已知水在管路中流动的能量损失Σhf = 45u2/2 （u为管内流速）。求水的流量为多少m3/h？欲使水量增加30%，应将水箱水面升高多少m？

4. 在连续精馏塔中分离双组分理想溶液，已知进料组成为0.5（摩尔分数，下同），釜液组成为0.05；塔顶采用全凝器，操作回流比为最小回流比的1.777倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.303，精馏段操作线方程为：y = 0.72x + 0.275。 试求：

（1）塔顶易挥发组分的回收率； （2）进料热状态参数q.

5. 如图所示，有一粘度为1.7mPa?.s,密度为765kg/m3的某液体，由一高位槽经直径ф114mm×4mm的钢管流入一密闭槽中，其压力为0.16MPa（表压）。流体在管内流速1m/s。如果两槽液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离。（设阀门未全开时Le/d=50及λ=0.0265, 90o弯头Le/d=35 ）。

6. 有一套管换热器，用冷却水将25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水在ф25mm×2.5mm

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的内管（钢管）中流动，进、出口温度为290K和320K，已知水和苯的对流传热系数分别为850W/（m2?℃）和1700W/（m2?℃）。两侧污垢热阻可忽略，换热器的热损失也可忽略，（苯325K时比热容Cp1=1.8kJ/(kg?K) ，

水305K时比热容Cp1=4.187kJ/(kg?K)，钢管导热系数??45Wm2?K） 试求：（1）冷却水消耗量； （2）所需管长。

7. 在20℃下将苯从贮槽中用泵送到反应器，经过长40m的ф57mm×2.5mm的钢管，管路上有两个90°弯头，一个标准阀半开。管路出口在贮槽的液面以上12m。贮槽与大气相通，而反应器是在500kPa下操作。若要维持0.5L/s的体积流量，求泵所需的功率。泵的效率取0.5。苯的密度为??879kg/m3。 （??0.0334，90°弯头

??lel?35，标准阀半开e?475） dd8．有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为ф89mm×3.5mm,流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数a1=230W/(m.K),水的对流传热系数a2=290W/(m.K)。忽略污垢热阻和管壁热阻。假设总传热系数随温度的变化忽略不计。（苯65℃时比热容Cp1=1.86kJ/(kg?K)，水25℃时比热容Cp2=4.178kJ/(kg?K)）试求：

（1）冷却水消耗量；

（2）并流和逆流操作时所需传热面积。

9. 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为ф180mm×10mm,内管中热水被冷却，从90℃冷却到60℃，热水流量为3000kg/h。冷却水在环隙从20℃升到50℃。总传热系数

2

2

K?2000Wm2?K。试求：

（热水75℃时比热容Cp1=4191kJ/(kg?K)，冷水35℃时比热容Cp2=4174kJ/(kg?K)） ①冷却水消耗量；

②并流和逆流操作时所需管长。

10. 一常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物。已知进料中含苯和甲苯各0.5（摩尔分率，下同）。且为饱和蒸汽状态进料。塔顶产品xD?0.9，塔底残液含苯不超过0.03，塔顶装有全凝器，泡点回流。原料处理量10 kmol/h，塔顶液相回流比为最小回流比的1.2倍。系统的相对挥发度为2.5。试求：

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??（1） 每小时塔顶、底的产品量； （2） 塔釜中每小时上升的蒸汽量；

12. 某连续精馏塔，泡点加料，已知操作线方程如下： 精馏段 y=0.8x+0.172 提馏段 y=1.3x-0.018

试求原料液组成、 馏出液组成 、釜液组成及回流比R、汽相回流比R′。

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过程原理与设备自学考试试题答案

二、 名词解释

26. 层流：流体在管中流动时，若其质点终沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点之间互不混合，充满整个管子的流体如一层一层的同心圆筒在平行地流动。

27. 气缚：离心泵在启动前未充满液体，则在泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力很小，此时，在吸入口处所形成的真空度不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵但不能输送液体，这种现象称为气缚。

28. 离心沉降：依靠离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动。

29. 滴状冷凝：冷凝液在壁面上聚集成许多分散的液滴，沿壁面滚下互相合并成更大的液滴，露出冷凝壁面，使蒸气能在壁面上冷凝，这种方式称滴状冷凝。

30. 液沫夹带：汽相穿过板上液层时，无论是喷射状态还是泡沫状态操作，都会产生数量甚多、大小不一的液滴，这些液滴中的一部分被上升气流夹带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。

31. 质量流速：单位时间内流体流经管路单位截面的质量。

32. 萃取：利用各组分在液体萃取剂中的溶解度不同来分离液体混合物或固体混合物。 33. 自由沉降：单个颗粒在流体中沉降，或者可利群在流体中分散得较好而颗粒在互不接触、

互不碰撞的条件下沉降。

34. 变温传热：若间壁的一侧或两侧流体沿传热面的不同位置温度不偶那个，即流体从进口

到出库，温度有了变化，或是升高或是降低，这种情况的传热称为变温传热。 35. 液泛：随着塔板汽液流量增大到一定程度，会引起降液管内充满液体而形成液泛现象。 36. 稳定流动：流体在管路中流动时，在任意点上的流速、压力等有关物理量参数都不随时

间而改变。

37. 摩擦阻力损失：由于流体具有粘性，流动时产生内摩擦使一部分机械能转化为热能而损

失掉。通常把流体机械能损失或压头损失称为摩擦阻力损失。

38. 过滤：是使含有固体颗粒的非均相物系通过布、网等多孔性材料，分离出固体颗粒的操

作。

39. 温度梯度：自等温面上某一点出发，沿不同方向的温度变化率不相同，而以该点等温面

法线方向的温度变化率最大，称为温度梯度。

40. 漏液：当汽相通过筛孔的速度较小时，液体会从整个塔板上漏下来，称为漏液现象。

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