化工原理模拟题(带答案和解)

化工原理传热部分模拟试题及答案一填空在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气总传热系数K接近侧的对流传热系数而壁温接近流体的温度值。热传导的基本定律。间壁换热器中总传热系K的数值接近于热（大、小）一侧值。间壁换热器管壁温度t接近（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W面的热阻 （大、小，其两侧的温差愈 （大、小。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其两侧的温差(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中，减少热阻的最有效措施厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b>b>b<<，在稳定传热过程中，各层1 2 3 1 2 3的热，各层导热速。传热的基本方式、 三种。热传导的基本定律 其表达式。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 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倍（设条件改变后仍在湍流范围）导热系数的单位，对流传热系数的单位，总传热系数的单位二、选择某一套管换热器，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2℃升至8℃，现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倍。A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定25×2.5mm=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改i用一19×2mm的直管，则将变。A1259 B1496 C1585 D1678对流传热系数关联式中普兰特准数是表的准数。A对流传热 B流动状态 C物性影响 D自然对流影响在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿＿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，增加冷面积三、计算有一换热器管内通的热流体膜系数 为1100w/m2管外有某种液体沸腾沸点为膜系数 为1 25800w/m

C（管壁清洁无垢（0.005m

C/w解：忽略管壁热阻，并假设壁温为Tw当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：TTw1

T w

90Tw1

T 50w1

1 1 2则 T 56.4Cw

1100 5800TT

T

90

T 501w

w w1 1 R

w10.005 0 1100 58001 21则 T w由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。2522257℃下降到47℃。=300W/m2·K，=10000W/m2·K45W/m·K，若忽略污垢热阻，试求：i o以内壁面为基准的总传热系数Ki单位面积上的热负荷q(W/m2);管内壁温度T及管外壁温度TW i（）Ki1 1 bd diK ii i

d idm 0 0d 1

0.0020.021

0.021所以 Ki（2）q

300 450.023 100000.025/m2KQKi

Sti

(575227)(472227)qKti m

289.2

ln575227472

289.2293.584880.2W/m284.9kW/m2管内 T及管外壁温度TW i575472Ti2 W T i

T227因为 1

W ib 1S Si i m 0 0575472T2 W T T T2271 0.002 i 130021 4523 1000025由上述方程可解出 TW

237.8C， Ti

234.2C3现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从420K370K285K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 t m310K 285K对体系进行热量恒算，

(420(370285)97.52WCo po

(420370)WCw pw

(310285)KStm2KSt

KS 97.5 KS所以，

m 1.95

（1）o C (420370) Cpo

50 Cpo 3.9 3.9

（2）w C (310Cpw pw冷却器长度增加一倍后，420K T2t 285K2 tt 135T t假设： t

1 2 2 2m 2 2则 WCo po

(420T2

)WC (tw pw

285)2KStm2KSt

KS

t)m所以， Wmo

C (420T)C po 2 po

2 2(420t)2

（3）2KSt

KS (350

t)W m 2 2

w C (tpw 2

Cpw

(t 2T t)（1）=（3） 1.95=

2 2420T2

T t)（2）=（4） 3.9= 2 2 （6）t 2852解（5）和（6）方程，得： T=341.74K t=324.13K2 2t420324.1395.87 t341.7428556.741 2tt<2，则t用算术平均值合适。1 2 m425mm2.5mm钢管，导热系数/mK。冷水在管内湍流流动，给热系数 /m21

K，热气在环隙中湍流流动，给热系 /m22

K。不计垢层热阻，试求：管壁热阻占总热阻的百分数；内管中冷水流速提高一倍，总传热系数K有何变化？环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数K解：（1）1d d d 12K[21

2d 1

ln d1

]11 =[ ln ]12000 0.02 245 0.02 50=48.3W/m2K1总热阻 0.02m2/W1K3管壁热阻

d d 2ln2

0.025 0.025 ln 2 d1

245 0.02=6.2105m2K/W6.2105管壁热阻分率为 31030.021（2） u0.820.820.820003.48103W/m2K1 11 0.025 1K[ 6.2105 ]/m2K3.48103 0.02 50K增加

49

1.3%K 48.3（3）20.82

20.850/m2K1 0.025 K[ 6.2105 ]/m21 0.025 2000 0.02 87.1K增加

82.1

69.6%K 48.3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。化工原理吸收部分模拟试题及答案一、填空（填料效能高低的一个量是传质单元高度单元数如果板式塔设计不合理或操作不当可能产严重漏液严重泡沫夹带液泛 等不正常现象使无法工作。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。一般来说两组份的等分子反相扩散体现精流单元操作中而A组份通过B组份的单相扩散体现吸收操作中。板式塔的类型 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 逆流接触，在上汽液两相错流接触。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大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。压减小 温升高 将有利于解吸的进行。某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为k=2×10-4kmol/m3.s,k=0.4ya xakmol/m3.s,则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别气膜控制，约100%；该气体易 溶气体。二、选择根据双膜理论，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已知SO水溶液在三种温度ttt下的亨利系数分别为E=0.0035atmE=0.011atm、E=0.00625atm，则A2 1 2 3 1 2 3t<t

t>t

t>t

t<t1 2 3 2

1 2 3 14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A传质单元B ，传质单元高C ，所需填料层高度 B 。A增大 B减小 C不变 D不能判三、计算有一填料吸收塔，在28101.3kPa，用清水吸收200m3/h5均。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3m，平衡关系为Y=1.4，已知Kya=38.5kmol/。问1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80在此条件下不会发生液泛）解（） Y1

0.051

0.05263 Y2

0.00041

0.0004惰性气体流量 V20022.4

2730.05)7.69kmol/h301YX11

0.0376 X

0.80X1

0.0301VY) 7.69(0.052630.0004)XL 1 2XX1

13.34kmol/h0.03010YYmX 0.052631.40.03010.010461 1 1YY 0.00042Y

2YY 1 2

0.00308m Yln Y2 VY) 7.69(0.052630.0004)Z 1 2 6.74mK Y 38.50.7850.820.00308Ya m该塔现有填料层高度 Z 30.7850.82因为 ZZ 所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时L1.113.3414.67kmol/h

6mL

V(YX

Y)7.69(0.052632X X2

14.67kmol/h 01 2 1X0.02741YYmX0.052631.40.02740.014241 1 1YY 0.00042 2Y0.01424

0.00387m ln0.014240.00045VY) Z 1 2 K Y 3578582 00387Ya m因为 ZZ 所以该塔适合。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0.005，出塔水溶液浓度为0.012，操作条件下平衡关系为Y=2.5（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（）0.0033，求此时填料层高度为若干米？（）Y 1 1

Y2

0.00531

0.00533X 1 1YY L

1 2

2.804X X 01 2YY YY

1 2 1 2

2.18min X X1 2

Y1)则 )min

(2）所需填料层高度？Z H NOG

SmV/L2.5/2.8040.8921 Y mXN

S)1

2 S]OG 1S Y mX2 21

0.892]105.11故 Z H N OG OG(3)此条件下的填料层高度。Y 2 1N1N

Y mXS1 2 S]OG 1S Y mX2 21

0.892]107.52Z H NOG OG

1.57.5211.28m，平衡关系出口浓度Y=0.0Y2=0.00，液体出口浓度X=0.01（均为摩尔比1）操作液气比L/（2）气相总传质单元高度HOG3如果限定气体出口浓度Y=0.0016（）操作液气比L/；YY

0.030.002L/V

1 2X X1

1.870.0150（2）气相总传质单元高度H，OG因 ZH N SmV/L1.4/1.870.749OG OG1 YmXN S)1 2S]OG 1S Y2

mX2 1

0.03

0.749]10.749 0.00206.004故 H Z/N 9/61.5ZZ？由题意知Y=0.0015 其它条件不变，则 H2 新情况下的传质单元数为：

1.5不变 1 YmXN S)1 OG 1S YmX

S]2 1

20.03

0.749]10.749 0.001506.98ZH N故 OG

1.56.9810.47mZZ10.4791.47m84m，AY=1.5XX=0，Y=0.004，塔底2 2X=0.008，Y=0.02，求：1 1气相总传质单元高度；操作液气比为最小液气比的多少倍；由于法定排放浓度Y2计，问填料层应加高多少？解:（1）气相总传质单元高度Y1.5X1

1.50.0080.012 Y02Y)Y) (0.020.012)0.004Y 1 1 2 2 0.00577m YY11

ln0.020.012ln 1Y2

Y 0.0042YY 0.020.004N 1 OG Ym

2.770.00577H Z/N 4/2.771.44m（2）操作液气比为最小液气比的多少倍7YY 0.020.004

=0，故 L/V 1 2 22 X X1 2

0.008YY Y

0.020.004(L/V)

1 2 1

1.2min

XX21 2

Y/m 0.021.51则（3）ZZ

(L/V)(

L/V

min

1.67Y0.002 Y0.02 X0 则2 1 2YY 0.020.0042L/V2

XX X 21 2 1X0.0091所以 Y1

1.5X1.50.0090.01351 Y)Y) (0.020.0135)0.002Y 1 1

0.00382m 0.020.0135YYln1 1

ln 0.002YY2 2 YY 0.020.002N 1 OG Ym

4.710.00382ZHOG

NOG

1.444.716.78m所以 ZZ6.7842.78m化工原理流体流动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2 倍；如果只将管径增加一而流速不变，则阻力损失为原来1/4 倍。(2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 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。处于同一水平面的液体维持等压面的条件必须静止的 连通着的 同一种连续的液体 流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选皮托流量计测量。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Ezu2 p常数；2g g单位重量流体的机械能衡算式E2

p常数8单位体积流体的机械能衡算式Ezu2 p常数2g gzρ2ρ+Wρzρ2ρ+1 1 1 s 2 2 2ρ∑h，各项单位为Pa（N/m2）。f(6）气体的粘度随温度升高增加 ，水的粘度随温度升高降低 。流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压减小 。流体流动的连续性方程是uAρ=uAρ=···=u；适用于圆形直管的不可压缩流1 1 2 2体流动的连续性方程ud=ud2=···=ud2 。11 22当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两压差值不变 。二选择流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应流量计测量。A皮托管 B孔板流量计 C文丘里流量计 D转子流量计。A气缚现象 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h所损失的是机械能中C 项。fA动能 B位能 C静压能 D总机械能在完全湍流时（阻力平方区，粗糙管的摩擦系数 C A与光滑管一样 B只取决于Re C取决于相对粗糙度 D与粗糙度无关已知列管换热器外壳内径为壳内装有269根25×2.5mm的换热管每小时有5×104kg的溶液在管束外侧过，溶液密度为810kg/m3，粘度为1.91×10－3Pa·s，则溶液在管束外流过时的流型A 。A层流 B湍流 C过渡流 D无法确定某离心泵运行一年后发现有气缚现象，C 。A停泵，向泵内灌液B降低泵的安装高度C检查进口管路是否有泄漏现象D检查出口管路阻力是否过大HHHH2H1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83×3.5mm，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H为压 力表安装位置离贮槽1的水面高度H为5m。当输水量为36m3/h时，进水管 道全部阻力损失为21.96J/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%，水的密为1000kg/m3，试 求：两槽液面的高度差H泵所需的实际功率为多少kW？真空表的读数为多少（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，以贮液面为基准水平面，得：9u2gH 22 2

gH3uu

3

h

ppf,23pp其中， h

4.9J/kg, u=0,f,23 3 32.451Pa,=5m, =Vs/A=2.205m/s2 2 22.2052 2.452105 4.9代入上式得： H5 29.74m29.81 10009.81 9.81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：p0 3 hp03gH u2p W gHu2 030 2 e 2 f,03其中， h

6.864.9J/kg, u=u=0,p=0,H=29.4mf,03

2 3 2 3 0代入方程求得：W=298.64J/ge

W Vs s

363600

100010kg/s故 N WW 2986.4w，NNe 4.27kwe s e真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：u2gH 0

p2 p2

u

hp0 2 p

1 2

f,01其中，

96J/kg,H=，u=0,=0,=4.8m, =2.205m/sf,01

0 0 0 1 12.2052代入上式得，

p 1000(9.814.81

1.96)5.15104Pa2H=20mH1=2mH=20mH1=2m如图所示输水系统，已知管路总长度（表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为1000kg/3，泵的效率为0.，输水量为153/（）整个J/kg（2）k（3）P。（）由题意知，

下同）100m0.05m管路的阻力损失，uVs

A

(36000.0524

2.12m/s则 hf

ld

u2

0.031000.05

2.1222

135.1J/kg（2）泵轴功率，kw；pp在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：ppu2gH 00 2

W gHueu

1

hf,0110其中， h /kg, u=p=表压H=20mf 0 1 1 0 0代入方程得：We

gH hf

9.8120331.3J/kg15又 W Vs s

360010004.17kg/s故 N WW 1381.5w，NNee s e

1727w1.727kw化工原理蒸馏部分模拟试题及答案一、填空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。减小（增大（减小，塔顶冷凝器中冷却介质消耗（增大、减小，所需塔径增大（增大、减小。分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况冷液体 进料的q值最大，提馏段操作线与平衡之间的距最远 ,分离所需的总理论板最少 。相对挥发α=1，表示不能普通精馏分离 分离，但能萃取精馏或恒沸精馏分离 分离。100kmol/h，x=0.6，要求得到塔顶x0.9，则塔顶最大产量为66.7kmol/h。F D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 。写出相对挥发度的几种表达式v

/xp/v = A p

y /y=A

=po

/po。 A B

p /

x /

A B二、选择

B B

A B 已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比C 。A1.1:1 B1:1.1 C1:1 D0.1:1精馏中引入回流下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高最恰当的说法D A 液相中易挥发组分进入汽相；汽相中难挥发组分进入液相；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；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。100kmol/h，x=0.6，要求得到塔顶x0.9B。F D60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定=x=0.，则y。n n-1A0.9 B0.3 C0.854 D0.7944‘某二元混合物全回流条件下x=0.3，则yD n n-1A0.9 B0.3 C0.854 D0.794精馏的操作线是直线，主要基于以下原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BA塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作D降液管折断，气体短路，需更换降液管7B。11A筛板塔 B浮阀塔 C泡罩塔下列命题中不正确的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板效率下降D上气速过大会造成过量的液沫夹带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三、计算用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h，易挥发组分x=0.5，泡点进料，得塔顶产品x=0.9，塔底釜液F Dx=0.0（皆摩尔分率，操作回流比R=1.6=2.2，塔顶为全凝器，求：W塔顶和塔底的产品量kmol/；第一块塔板下降的液体组成x1写出提馏段操作线数值方程；最小回流比。（）塔顶和塔底的产品量kmol/；F=D+W=100 （1）D0.9W0.05Fx 1000.550 （2）F上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h第一块塔板下降的液体组成x1因塔顶为全凝器， xD

xy 1 1 1( 1)x1y 0.9x 1 0.801 y1

2.251.250.9写出提馏段操作线数值方程；VV(R1)D2.6152.94138.17LLqFRDF1.6152.94100185.23y W y W

185.23

47.060.05 则

V m

V 138.17 m

138.171.34x0.017m最小回流比。泡点进料，q=1, x x 0.5q Fx

2.250.5y q 0.692q 11)xq

11.250.5x y

0.90.692R D

1.083min

y xq

0.6920.5用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（以上均为摩尔分率。原料液为气液混合进