茂名化工原理竞赛题

茂名学院第四届化工原理

理论知识竞赛

命题：吴景雄

一、填空题（每小题3分，共36分）

1、某转子流量计（出厂时是用20℃、常压的空气标定），用于测量40℃常压空气的流量，则转子流量计读数的校正系数为 。

2、由三条支管组成的并联管路，各支管的长度及摩擦系数都相等，管径的比为d1：d2：d3=1：2：3，则这三支管的流量比为 。

3、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子，当气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。

4、用一台离心泵输送某液体，当液体温度升高，其它条件不变，则离心泵所需的扬程 ，允许安装高度 。

5、用离心泵把水从水池送至高位槽，水池和高位槽都是敞口的，两液面高度差恒为13m，管路系统的压头损失为Hf＝3×105Q2；在指定的转速下，泵的特性方程为H=28－2.5×105Q2；（Q的单位为m3/s，H、Hf的单位为m）。则泵的流量为 m3/h。

6、续上题，如果用两台相同的离心泵并联操作，则水的总流量为 m3/h。 7、用图解法求理论板数时，在?、xF、xD、xW、q、R、F各参数中， 与理论板数无关。

8、在板式塔中，板上液面落差过大会导致 ；造成液面落差的主要原因有塔板结构、塔径和 。

9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该塔的操作回流比R为 ，馏出液的摩尔分率为 。

10、对于精馏操作，若在F、xF、q、D不变的条件下，加大回流比R，假设全塔效率不变，则xD将 ，xW将 。（增加、减小、基本不变、不能确定）

11、在逆流填料吸收塔的操作中，如果进塔液相摩尔比X2增大，其他操作条件

不变，则气相总传质单元数将 ，气相出口摩尔比Y2将 。（增大、减小、基本不变、不能确定）

12、在常压逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质A。已知进

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塔的气相组成Y1为0.04（摩尔比），液气比L/V为1.20，气液平衡关系为Y*＝1.5X，则组分A的吸收率最大可达 。

二、计算题（共64分）

（第1、2题选做一题，第3、4、5题选做两题）

1、（14分）如图所示，用离心泵从反应器向高位槽输送某水溶液（密度约为1000kg/m3），反应器的真空度为200mmHg，高位槽的表压为49kPa；管子总长度为200m（包括所有局部阻力的当量长度），管子规格为φ57×3.5mm；摩擦系数λ近似取为0.025；孔板流量计的孔流系数Co为0.62，孔径为25mm；U型管压差计的读数为168mmHg。求： （1）水的流量为多少kg/s? （2）泵的扬程为多少m? （3）泵的有效功率为多少W?

2、（14分）某转筒真空过滤机，其直径和长度均为1m，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时1min，操作真空度为49kPa，每小时可得滤液5m3，滤饼厚度为12mm，新工况下要求生产能力提高1倍，操作真空度提高至63.7kPa，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求： （1）新工况过滤机的转速应为多少？ （2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？

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3、（25分）现有两台相同的单壳程单管程列管式空气加热器，每台换热器管内表面的传热面积为20m2。170℃的饱和水蒸气在壳程冷凝，冷凝潜热r为2054kJ/kg。空气入口温度t1=30℃，流量为2.5kg/s，以湍流方式通过管内。污垢热阻可忽略。

（1）若两台换热器并联使用，通过每台热换器的空气流量均等，此时空气的

对流传热系数为38W/(m2K)，求空气的出口温度t2及水蒸气的总冷凝量ω0为多少？

（2）若二台换热器改为串联使用，问此时空气的出口温度t2/及水蒸气的总冷

凝量ω0/为多少？

（假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量，Cp=1.0kJ/(kg?K)。）

4、（25分）某提馏塔只有一块实际板和一个再沸器（可视为一块理论板）。原料预热到泡点，由塔顶连续加入，F=100 kmol/h，xf=0.2（摩尔分率，下同）。泡点回流，回流比R=2.0，物系的平均相对挥发度α=2.5。现测得塔顶馏出量D=57.2Kmol/h ，且 xD=0.28 ，试求： （1）塔底出料量W及浓度 xw。 （2）该塔板的默弗里效率 EMV 和EmL。

5、（25分）在一填料层高度为4.0m的逆流操作吸收塔内，用清水吸收混合气中的A组分。混合气的摩尔流速为30kmol/(m2h)，混合气中组分A的体积分率为5%，要求吸收率为98%；清水的摩尔流速为60 kmol/(m2h)，操作条件下的平衡关系为Y*=0.8X。吸收过程为气膜控制，气相总体积吸收系数KGα近似与气相摩尔流速的0.7次方成正比。如果塔径、吸收率及其他操作条件不变时，试求以下两种情况所需的填料层高度： （1）操作压强增加一倍； （2）混合气摩尔流速增加20%。 附录：

转子流量计计算公式：Vs?CRAR孔板流量计计算公式：Vs?CoAo单板效率的计算公式：EMV?脱吸因数式：NOG2gVf(?f??)Af?

2gR(?A??)?

yn?yn?1xn?1?xn E?ML**yn?yn?1xn?1?xn??Y1?Y2*1?ln??1?S??S? 1?S?Y2?Y2*?3

4、（25分）某提馏塔只有一块实际板和一个再沸器（可视为一块理论板）。原料预热到泡点，由塔顶连续加入，F=100 kmol/h，xf=0.2（摩尔分率，下同）。泡点回流，回流比R=2.0，物系的平均相对挥发度α=2.5。现测得塔顶馏出量D=57.2Kmol/h ，且 xD=0.28 ，试求： （1）塔底出料量W及浓度 xw。 （2）该塔板的默弗里效率 EMV 和EmL。

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