化工原理模拟题(带答案和解)

1、一、化工原理传热部分模拟试题及答案 一、填空题(1) 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。(2) 热传导的基本定律是 傅立叶定律 , 其表达式为_dQ= -_。(3) 间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的a值。间壁换热器管壁温度tW接近于a值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。(4)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 小 ，其两侧的

2、温差愈 小 。(5)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞流层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。(6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数l1<l2<l3，在稳定传热过程中，各层的热阻R1 > R2 > R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。(7) 传热的基本方式有 传导 、 对流 和 辐射 三种。(8) 水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 1.74 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 3.48 倍。（设条件

3、改变后仍在湍流范围）(9) 导热系数的单位为 W/（m·） ，对流传热系数的单位为 W/（m2·） ，总传热系数的单位为 W/（m2·） 。二、选择1 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20升至80，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定2 一定流量的液体在一f25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2·；如流量与物性都不变，改用一f19×2mm的直管，则其

4、a将变为 D 。A 1259 B 1496 C 1585 D 16783 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响4 在蒸气空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的B在工程上可行。A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积三、计算1有一换热器，管内通90的热流体，膜系数为1100，管外有某种液体沸腾，沸点为50，膜系数为5800。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005解：忽略管壁热阻，并假设壁温为（1） 当

5、壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得： 则 （2） 同理 则 由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。2 一废热锅炉，由f25×2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227，管内走合成转化气，温度由575下降到472。已知转化气一侧ai=300W/m2·K，水侧ao=10000W/m2·K，钢的导热系数为45W/m·K，若忽略污垢热阻，试求：(1)以内壁面为基准的总传热系数Ki;(2)单位面积上的热负荷q(W/m2);(3)管内壁温度TW及管外壁温度Ti;解：（1）Ki 所以 （2）q （3）管内壁温度TW 及 管外壁温度Ti 因为 由上述

6、方程可解出 ， 3 现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从420K降到370K，水进口温度为285K，出口温度为310K。设油和水的流率、进口温度保持不变，将冷却器长度增加一倍（其它尺寸不变），求油及水的出口温度。解： 420K 370K 310K 285K对体系进行热量恒算， 所以， （1） （2）冷却器长度增加一倍后， 420K T2 t2 285K假设： 则 所以， （3） （4）（1）=（3） 1.95= （5）（2）=（4） 3.9= （6）解（5）和（6）方程，得： T2 =341.74K t2 =324.13K <2， 则用算术平均值合适。4热气体在套管换热器中用冷水冷却

7、，内管为钢管，导热系数。冷水在管内湍流流动，给热系数，热气在环隙中湍流流动，给热系数。不计垢层热阻，试求：（1） 管壁热阻占总热阻的百分数；（2） 内管中冷水流速提高一倍，总传热系数有何变化？（3） 环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数有何变化？解： （1） = =总热阻 W管壁热阻 =管壁热阻分率为（2）增加（3） 增加 由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K值，强化传热，应在小处着手。 二、化工原理吸收部分模拟试题及答案一、填空1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是 传质单元高度 ，而表示传质任务难易程度的一个量是 传质单元数 。2如果板式塔设计不合理或操作不当，可

8、能产生 漏液 、泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。3在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数NOG 增加 。4一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精馏 单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。5 板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。6易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。7压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行。8某低浓度气体吸收过程，

9、已知相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=2×10-4kmol/m3.s, kxa =0.4 kmol/m3.s, 则及气膜阻力占总阻力的百分数分别约为 100% ；该气体为 易 溶气体，该吸收过程为 气膜控制 。二、选择1 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数2 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则_A_A t1<t2

10、 B t3>t2 C t1>t2 D t3<t13 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力 A ，传质单元数 B ，传质单元高度 C ，所需填料层高度 B 。A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断三、计算1 有一填料吸收塔，在28及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3 m3，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增

11、大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）解：（1） 惰性气体流量 该塔现有填料层高度 因为 所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时 因为 所以该塔适合。2 一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为若干米？解：（1）液气比为最小液气比的多少倍? 则 (

12、2）所需填料层高度？ 故 (3) 此条件下的填料层高度。 3 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为9m，平衡关系Y=1.4X，测得气体进、出口浓度Y1=0.03，Y2=0.002，液体出口浓度X1=0.015（均为摩尔比）。试求：（1）操作液气比L/V；（2）气相总传质单元高度HOG，（3）如果限定气体出口浓度Y2=0.0015，为此拟增加填料层高度，在保持液气比不变的条件下应增加多少？解：（1）操作液气比L/V； （2）气相总传质单元高度HOG， 因 故 （3）？ 由题意知 =0.0015 其它条件不变，则 不变新情况下的传质单元数为： 故 4某厂吸收塔填料

13、层高度为4m，用水吸收尾气中的有害组分A，已知平衡关系为Y=1.5X，塔顶X2=0，Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=0.02，求：（1） 气相总传质单元高度；（2） 操作液气比为最小液气比的多少倍；（3） 由于法定排放浓度Y2必须小于0.002，所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？解:（1）气相总传质单元高度 （2）操作液气比为最小液气比的多少倍因为X2=0，故 则 （3）？ 则 所以 所以 三、化工原理流体流动和流体输送机械部分模拟试题及答案一、填空(1）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2

14、 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。(2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 -Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。(3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。(4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：单位质量流体的机械能衡算式为_ _；单位重量流体的机械能衡算式为_ _；单位体积流体的机械能衡算式为_ _；(5) 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z1g+（u12/2）+p1+Ws= z2g+（u22/2）+p2 +hf

15、 ，各项单位为 Pa（N/m2） 。(6）气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。(7) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。(8) 流体流动的连续性方程是 u1A1= u2A2=······= u A ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u1d12 = u2d22 = ······= u d2 。(9) 当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为 395mmHg 。测得另一容器内的

16、表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。(10) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。二选择1 流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用_A_流量计测量。A 皮托管 B 孔板流量计 C 文丘里流量计 D 转子流量计2 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生_A_。A 气缚现象 B汽蚀现象 C 汽化现象 D 气浮现象3 离心泵的调节阀开大时， B A 吸入管路阻力损失不变 B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小 D 泵工作点的扬程升高4 流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的

17、 C 项。A 动能 B 位能 C 静压能 D 总机械能6 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数l数值 C A 与光滑管一样 B 只取决于Re C 取决于相对粗糙度 D 与粗糙度无关7 已知列管换热器外壳内径为600mm，壳内装有269根f25×2.5mm的换热管，每小时有5×104kg的溶液在管束外侧流过，溶液密度为810kg/m3，粘度为1.91×103Pa·s，则溶液在管束外流过时的流型为 A 。A 层流 B 湍流 C 过渡流 D 无法确定8 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应 C 。A 停泵，向泵内灌液 B 降低泵的安装高度C 检查进口管

18、路是否有泄漏现象 D 检查出口管路阻力是否过大三计算HH1H21 如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为f83×3.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452×105Pa，泵的效率为70%，水的密度r为1000kg/m3，试求：（1）两槽液面的高度差H为多少？（2）泵所需的实际功率为多少kW？（3）真空表的读数为多少kg

19、f/cm2？解：（1）两槽液面的高度差H 在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得： 其中， , u3=0, p3=0, p2=2.452×105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： 其中， , u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0， H=29.4m代入方程求得： We=298.64J/kg， 故 ， =70%， （3）真空表的读数在贮槽液面0-0

20、80;与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有： 其中， , H0=0， u0=0, p0=0, H1=4.8m, u1=2.205m/s代入上式得， H=20mH1=2m2 如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。求：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵轴功率，kw；（3）压力表的读数，Pa。解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；由题意知，则 （2）泵轴功率，kw；在贮槽液面0-0´与高位槽液

21、面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： 其中， , u0= u1=0， p1= p0=0（表压）, H0=0， H=20m代入方程得： 又 故 ， =80%， 四、化工原理蒸馏部分模拟试题及答案一、填空1精馏过程是利用 部分冷凝 和 部分汽化 的原理而进行的。精馏设计中，回流比越 大 ，所需理论板越少。2精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 减小 （增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 增大 （增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 减小 （增大、减小），所需塔径 增大 （增大、减小）。3分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 冷液体 进料的

22、q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离 最远 , 分离所需的总理论板数 最少 。4相对挥发度=1，表示不能用 普通精馏分离 分离，但能用 萃取精馏或恒沸精馏分离 分离。5某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为 66.7 kmol/h 。6精馏操作的依据是 混合液中各组分的挥发度差异 ，实现精馏操作的必要条件包括 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸气 。7写出相对挥发度的几种表达式 a=。二、选择1 已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为 C 。A 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 D 0.1:12 精馏中引入回流，下降的

23、液相与上升的汽相发生传质，使上升的汽相中易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是 D 。A 液相中易挥发组分进入汽相； B 汽相中难挥发组分进入液相； C 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；D 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。3某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为_B_。A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定4某二元混合物，a=3，全回流条件下xn=0.3，则yn-1=_D_（由塔顶往下数）。A 0.9 B 0.3 C 0.854

24、D 0.7945精馏的操作线是直线，主要基于以下原因 D 。 A 理论板假定 B 理想物系 C 塔顶泡点回流 D 恒摩尔流假设 6某筛板精馏塔在操作一段时间后，分离效率降低，且全塔压降增加，其原因及应采取的措施是 B 。A 塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷B 筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作 C 塔板脱落，理论板数减少，应停工检修D 降液管折断，气体短路，需更换降液管 7板式塔中操作弹性最大的是 B 。 A筛板塔 B 浮阀塔 C 泡罩塔 D 蛇形塔8下列命题中不正确的为 A 。A上升气速过大会引起漏液 B 上升气速过大会引起液泛 C上升气速过大会使塔

25、板效率下降 D 上升气速过大会造成过量的液沫夹带9二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化 B 。A平衡线 B 操作线与q线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q线三、计算1 用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h，易挥发组分xF=0.5，泡点进料，得塔顶产品xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度=2.25，塔顶为全凝器，求：(1) 塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；(2) 第一块塔板下降的液体组成x1为多少；(3) 写出提馏段操作线数值方程；(4) 最小回流比。解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h）； F=D+W=100 （1） （2）上述两式联立求解得 W=47.06kmol/