化工原理试题及答案

1、化 工原理试 题及 答案（ 绝密请勿 到处 宣扬 ）12 月 25 日一、填空题（共 15空，每空 2分，共 30分）1. 一容器真空表读数为 10 kpa ，当地大气压强为 100 kpa ，则此容器的绝对压强和表压强 （以 kpa 计）分别为：（90kpa）和（-10kpa ）。2. 热传导只发生在固体和（ 静止 ）的或（ 滞）流动的流体中。3. 物体的吸收率越（ 大），其辐射能力越（ 大）。 （填大或小）4. 蒸发中以（ 二次蒸汽 ）是否再利用而分为单效或多效蒸发。5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（ 不挥发溶质 ）、液柱的（ 静压头 ）和管路（ 阻 力）所引起的沸点升高三部分组成。

2、6. 一容器压力表读数为 10 kpa ，当地大气压强为 100 kpa ，则此容器的绝对压强（以 kpa 计）为：（ 90kpa）。7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比 时的（ 小）。 （填大或小）8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（ 大），所以黑体的辐射能力比灰体的（ 大）。（填 大或小）9. 蒸发操作所用的设备称为（ 蒸发器 ）。10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（ 单效蒸发 ）和（ 多效蒸发 ）。二、选择题（共 5题，每题 2分，共 10分）1. 对吸收操作有利的条件是：（ D ）A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D.

3、操 作温度低、压强高2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（ A ），液相温度较下层塔板 （）A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低3. （ D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式 塔的设计意图4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C ）及与物料的接触方式都不变A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿 度、压强5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ）A. 平衡水一定是自

4、由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自 由水一定是非结合水6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C ）时，不能用普通精馏方法分离。 当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法A. 3.0 ； ；7. 下述说法中错误的是（ B ）。A . 板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触； B. 精馏用板式塔，吸收用填料 塔；C.精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔；D.填料塔可以避免液泛8. 物料的平衡水分一定是（ C）A. 非结合水分； B. 自由水分； C .结合水分； D. 临界水分9. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ）A. 平衡水一定

5、是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自 由水一定是非结合水。三计算题1. 在一列管换热器中将 15000kg/h 油品从 20 摄氏度加热到 90 摄氏度，油品走管内管 外，加热介质为130摄氏度的水蒸气，换热器有100根直径1.5*15mm长2m的钢管构 成，管内i=360w2/m2*c，管外° =12000W/itf油品的比热容为1.9KJ/kg* C,操作条件 下的汽化潜热为2205KJ/Kg，钢管的导热系数45W/m*C，若加热全部冷凝后在饱和温度下 排出的，忽略热损失和管壁的污垢热阻。（1）换热器的热负荷？（2）加热蒸汽的消耗量？（3）

6、总转热系数？（4）该换热器能否满足生产任务？ 解：（1）换热器的热负荷？Q WcC PC （t2 t1）=15000*1.9*（90-20）=1995000KJ/h=554.17KJ/s（2）加热蒸汽的消耗量？（3）总转热系数？(4)该换热器能否满足生产任务?2 假设逆流传热因此换热器最大传热效率 Q小于实际所需的传热效率 Q所以此换热器不满足生产 任务2在一连续精馏中分离苯、甲苯的混合，进料量为 100kmol/h，原料液中苯0.4，塔 顶馏出液中苯的回收率为83.3%,塔底馏出液中含苯0.1 (以上均为摩尔分数)，原料液为 饱和液体进料，笨甲苯的相对挥发度为 2.5，回流比为最小回流比的3

7、倍，塔底为主凝馏出液及釜残夜量塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。离开塔顶第一层理论板的液相组成馏出液及釜残夜量塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。Rmin (Xd yq)/(yq Xq)当原料液位饱和液体进料时q = 1 Xq XfRmin(1 Xd)/(1 Xf)/(1) =0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-Xf0.4)/(2.5-1)=1.453(3)离开塔顶第一层理论板的液相组成xD =0.952y x /1 (1)x y xD 0.952=2.50.952=2.5 x/(1 1.5x)x =0.8883. 一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg经干燥后物料含

8、水量有8%笔至2% (均为湿基)湿度为0.009kg水/kg，绝干气的新鲜空气经预热器预热后进入干燥器后空气湿度 为0.022kg水/kg绝干气。(1) 水分蒸发量(2) 新鲜空气的消耗量。解：(1) 水分蒸发量G G1 *(1 W)=1000*(1-0.08)=920kg/h第一种解方法：G2 G1(1 W)/(1 W2) 920/(1 0.2) 938.8kg /h W G1 G2=1000-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s第二种解方法：代入数据解得W=61.2kg/h(2) 新鲜空气的消耗量。器，。(1)(2)(3)解:(1)新鲜空气消耗量：4每小时将15000kg含苯4

9、0% (质量分数下同)和甲苯60%勺溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残夜中含苯不高于 2%塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%. (p17 1-4 )(1)求出馏出液和釜残液的流量及组成以及摩尔流量及摩尔分数表示。解：苯的摩尔质量为78,甲苯的摩尔质量为92进料组成xF40/7840/78 60/920.44釜残液组成Xw2/782/78 98/920.0235原料液的平均摩尔质量Mf 0.44*780.56*9285.8依题意知DxD /FXf 0.971全塔物料衡算D W F 175所以 DxdDxd Wxw Fxf 或 Dxd 0.0235W 175*0.44联立式a、式b、式c,解得

10、D 80.0kmol/h, W 95.0kmol/h , xD 0.9355在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油，冷水在管内流动，进口温度为15C，出口温度为32C,。热油在壳方流动，进口温度为20T，出口温度为40C，热油流量为1.25kg/s，平均比热容为1.9KJ/ (kg* C)。若传热的总传热系数为 470W/ (tf* C),试求换热器的传热面积。(p236 4-8)解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得，即S诜，换热器的传热量为Q WhCph (T1 T2) 3(120-40)=190kW1-4型管壳式换热器的对数平均温度差先按逆流计算，即温度差校正系数为：RT1T

11、212040t2t132 15124.17P 210.162t2t132 15T1t1120 15由图4-17 (a)中查得：t tm' 0.89，所以Q190*103故S -K tm 470*44.59.1m26.在单效蒸发器中将每小时5400kg、20%NaO水溶液浓缩至50%原料液温度为60 C,平均比热容为3.4 KJ/ (kg* C),加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强分别为400KPa及50KPa操作条件下溶液的沸点为126 C,总传热系数为Ka =1560W/（KJ/ （tf * C）。 加热蒸汽的冷凝饱和水在饱和温度下排除。热损失忽略不计。试求/1）考虑浓缩热时 加热蒸汽消耗

12、量及单位蒸汽消耗量传热面积/2）忽略浓缩热时 加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量若原料液的温度改为30C及 126C，分别求一项。（p310 5-3）解：从附录分别查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有关参数如下400kPa:蒸汽的焓 H=2742.1kJ/kg,汽化热 r=2138.5kJ/kg冷凝水的焓 山 603.61 kJ/kg,温度T=143.4 C50kPa:蒸汽的焓 H'=2644.3kJ/kg,汽化热 r'=2304.5,温度 T'=81.2 C/1）考虑浓缩热时加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量蒸发量WF(1 3 5400(1 器)3240 kJ/kg由图5-14

13、查出60 C时20%NaO水溶液的焓、126 C时50%NaO水溶液的焓分别为h0210 kJ/kg , 0=620 kJ/kg用式5-11a求加热蒸汽消耗量，即WH ' (F W)h1 Fh03240*2644.3(5400 3240)*6205400*210D=4102 kJ/kgr2318.5传热面积3Q Dr 4102*2138.58772*10 kJ/kg=2437kW所以 S0243789.78m2取 20%勺安全系数。则 S。2/2）忽略浓缩热时忽略浓缩热时按式5-21计算加热蒸汽消耗量。因忽略热损失，故式5-21改为Wr' FCp0（b t。）3240*2304.55400*3.4（12660）_Dp- - -4058