6、化工原理模拟试题要点

化工原理模拟试题（一）一、 选择题（20分，每小题2分）1离心泵的调节阀开大时，B泵出口的压力减小DB泵出口的压力减小D泵工作点的扬程升高C泵入口的真空度减小2在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数，数值A与光滑管一样 B只取决于ReC取决于相对粗糙度 D与粗3已知SO2水溶液在三种温度3t2、t3下的亨利系数分别为Ei=0.0035atm、E2=0>011a?m、E3=0.00625atm,则 A tl<t2 B t3>t2 C ti>t2 D!t；<ti4精微中引入回流，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，最恰当的说法是 0_。?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迟入汽相，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。5实际生产中沸腾传热过程应维持在区操作。A自然对流 ？？B强制对流C膜状沸腾 D泡状沸腾6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，传质单元数 ？ -传质单元高度,所需填料层高度 ?$。A增大 B减小 C不变 D不能判断7已知湿空气瞄下列参数，利用H-I图可以查得其它未知参数。A（p,H） B（td,t） C（tw,t） D（I,tw）8精微的操作线是直线，主要基于以下原因—。A恒摩尔流假定 B理想物系C塔顶泡点回流 D理论板假定9离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生 。A汽化现象B汽蚀现象C气缚现象 D气浮现象10对于一定的干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，则其湿球温度。A愈高 B愈低 C不变 D不一定二填空题（20分）1在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。2相对挥发度”=1,表示不能用分离，但能用分离。3流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍，摩擦系数K与Re的关系为。4离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生现象

5导热系数的单位为,对流传热系数的单位为，总传热系数的单位为。6精储操作的依据是,实现精微操作的必要条件包括和。7恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段和阶段。8流体流动的连续性方程是; 适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为。9对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数 （增大、减小、不变），传质推动力 （增大、减小、不变），亨利系数 （增大、减小、不变）。10在1atm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，相对湿度,露点_。（增高、降低、不变）三计算题（60分）1（15分）用一精储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a=2.25,塔顶为全凝器，求：⑴塔顶和塔底的产品量（kmol/h）;（2）第一块塔板下降的液体组成 xi为多少；（3）写出提储段操作线数值方程；（4）最小回流比。2（15分）在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气， 两流体的进口温度分别为 20c和110C。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为 45c和40C,使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至 38C,试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（ 3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（ cu>>u空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？3（15分）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483x3.5mm,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2.452X105Pa,泵的效率为70%,水的密度水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kgf/cm2?=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采=0.01回收率可达n=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采=0.01回收率可达n=0.90。已知物系的平衡关系用液气比L/V=3,气体入口质量分数y12为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至 x2=0.00035,试求:可溶组分的回收率 下降至多少?液相出塔摩尔分数x；升高至多少?化工原理模拟试题（二）、填空题（20分，每空1分）1流体流动的连续性方程是

体流动的连续性方程是1流体流动的连续性方程是

体流动的连续性方程是 ;适用于圆形直管的不可压缩流O2由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数越大，则该壁面的热阻愈,其两侧的温差愈。3一个工程大气压等于Pa;等于mmH2O柱。4当地大气压为745mmHg,侧得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为mmHg；侧得另一容器内的表压强为1360mmHg,则其绝对压强为 mmHg。5离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。6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倍。7气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是,而表示传质任务难易程度的一个量是。8恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括和。9一般来说，两组分的等分子反向扩散体现在单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在操作中。10间壁换热器管壁温度tw接近;总传热系数K的数值接近、选择题（20分，每题2分）1流体流动时的摩擦阻力损失 hf所损失的是机械能中的项。A位能B静压能C总机械能 D动能2已知q=1.1,则加料液中液体量与总加料量之比为。A0.1:1B1.1:1C1:1.1 D1:13某二元混合物，0=3,全回流条件下xn=0.3,则Yn-1=。A0.9B0.3 C0.854 D0.7944某液体在内经为d。的水平管路中稳定流动，其平均流速为 U0,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=d0/2）的管子时，其流速为原来的倍。A2 B4 C8 D165离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生。A气缚现象 B汽化现象 C气浮现象 D汽蚀现象6傅立叶定律是的基本定律。A 对流传热 B热传导 C总传热 D冷凝7已知湿空气的下列参数，利用H-I图可以查得其它未知参数。A（tw,t）B（I,tw）C（p,H）D（td,H）8为蒸发某种粘度随浓度和温度变化 ？大的溶液，应采用_?—流程。

A平流加料CA平流加料C逆流加料D双效三体并流加料9在恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一时刻所得滤液量AP增大至原来的2倍 B增大至原查的4倍c增大至原来的J2倍 D增大至原来的1.5倍10一定流量的液体在一①25X2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数oi=1000W/m2?C；如流量与物性都不变，改用一①19X2mmj直管，则其“将变为。A1259B1496 C1585D1678三、计算题（60分，每题15分）1在一常压精储塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为1000kmol/h,含苯0.4,要求塔顶储出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%,泡点进料，泡点回流。已知a=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及？成Xw；（2）最小回流比；（3）精微段操作线方程；（4）从与塔釜相邻的塔扳上下降的液相组成为多少？2在一单程列管式换热器中，欲用水将 15000kg/h的煤油从140c冷却到40C,水的进、出口温度分别为3?C和40C,两流体逆流流动。煤油的平瞬比热容为2.sk?/（kg?C）,水的平均比热容为4.187kJ/（kg?C）。若换热器的总传热系数为 300W/（m2?C）,试求：（1）冷却水的流量；（2）换热器的对数平均温度差 Am；（3）换热器的传热面积So3在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨 5%（体积）的空气一氨混合气中的氨，已知混合气量为2826m3/h（标准状况），气体空塔速度为1m/s,平衡关系为Y=1.2X,以摩尔比为推动力的气相体积总传质系数 KYa=180kmol/m3•h,吸收剂用量为最小用量的 1.4倍，要求吸收率为98%,试求：（1）溶液的出口浓度Xi（摩尔比）；（2）气相总传质单元高度Hog；（3）气相总传质单元数Nog；4用离心泵把20c的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本泵入口处真空表的读数为题附图所示。管路的直径均为①76mme2.5mm,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按Zhf/nZu2与£hf,2=10u2计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/so排水管与喷头连接处的压强为98.07M03Pa（表压）。试求：（1）水在管内的流速u；（2）泵的有效功（3）已知泵的效率为60%,求操作条件下泵的轴功率。

化工原理模拟试题（三）一、 选择题（20分，每小题2分）1用一气蚀余量为3m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须A高于塔底液面4.5m的上方B 高于塔底液面1.5m的上方C低于塔底液面4.5m的下方D 低于塔底液面3.0m的下方2过滤基本方程式是基于A滤液在介质中呈湍流流动C滤液在滤渣中呈湍流流动3在完全湍流时（阻力平方区）A只取决于Re B2过滤基本方程式是基于A滤液在介质中呈湍流流动C滤液在滤渣中呈湍流流动3在完全湍流时（阻力平方区）A只取决于Re BC取决于相对粗糙度.推导出来的。B 滤液在滤渣中呈层流流动D滤液在介质中呈层流流动

粗糙管的摩擦系数入数值—与光滑与粗糙度无关 的准数。A物性影响 B流动状态C对流传热 D5实际生产中沸腾传热过程应维持在—自然对流影响 区操作。A自然对流 BC膜状沸腾 D6已知SO水溶液在二种温度t1t2、强制对流泡状沸腾13下的亨利系数分别为 E1=0.00625atm、E3=0.0035atm,贝U 。At3>t2 Bt 1<t2Ct1>t2 Dt 3>t17已知湿空气的卜列 参戮1，利用H-I图可以查得其它未知参数。A(p,H)B(t d,t)C(tw,t) D(I,t W)4对流传热系数关联式中普兰特准数是表示8精微的攫作线是直线，主要基于以下原因E2=0.011atm、A恒摩尔流假定（C塔顶泡点回流（ O理想物系理论板假定9离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生A汽化现象B汽蚀现象C 气缚现象D气浮现象10对于一定的干球温度的空气，当其相对湿度愈低时-则其湿球温度A愈高A愈高B愈低C不变?D不一定二填空题（20分，每空1分）1在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。2对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，在吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数，传质推动力。 （增大、减小、不变）3离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。4水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的 2倍，则其对流传热系数约为原来的一倍；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一倍。 （设条件改变后仍在湍流范围）5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,导热系数入1〈入2<入3,在稳定传热过程中，各层的热阻,各层导热速率。

q值最大，分离6分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，进料的所需的总理论板数q值最大，分离7恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段和阶段。8流体流动的连续性方程是; 适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为。9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一倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的一倍。10在1atm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，相对湿度,露点—。（增高、降低、不变）三计算题（60分）1（15分）在一常压精储塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47,饱和蒸汽进料。已知进料量为 200kmol/h,进料组成为0.4（摩尔分率），回流比为6,塔顶储出液中苯的回收率为 0.97,塔釜采出液中甲苯的回收率为 0.95。试求：（1）塔顶储出液及塔釜采出液组成； （2）精微段操作线方程；（3）回流比与最小回流的比值；（4）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为 0.6,全凝器液相组成为0.98,求由塔顶第二块板上升的气相组成？2（15分）一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为 6m,直径为425x2mm冷却水在管内流过，并从17oC被加热到37oC。流量为1.25kg/s,温度为72oC的燃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体，烧蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg。已测得：蒸汽冷凝传热系数a0=800w/（m2•oC）,管内侧热阻为外侧热阻的 40%污垢热阻为管内侧热阻的 70%计算时可忽略管壁热阻及热损失。水的比热为 4.18KJ/（Kg阻及热损失。水的比热为 4.18KJ/（Kg•oC）。总根数。（传热面积以外表面为基准）。3（15分）在如图所示的输水系统中，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m其中压力表之后的管路长度为 80m,管路摩擦系数为0.03,管路内径为0.05m,水的密度为1000Kg/m\泵的效率为0.85,输水量为15n3/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。试计算：（1）冷却水用量；（2）换热管的4（15分）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0.0066,出塔水溶液浓度为0.0134,操作条件下平衡关系为 Y=2.5Xo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,求出此时填料层高度？化工原理模拟试题（四）、选择题（20分，每题2分）1流体流动时的摩擦阻力损失 hf所损失的是机械能中的项。A位能B静压能C总机械能 D动能2离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生。A气缚现象 B汽化现象 C气浮现象D汽蚀现象3某液体在内经为do的水平管路中稳定流动，其平均流速为 uo,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=do/2）的管子时，其流速为原来的倍。A2 B4 C8 D164过滤基本方程式是基于推导出来的。A滤液在介质中呈湍流流动 B滤液在滤渣中呈湍流流动C滤液在介质中呈层流流动 D滤液在滤渣中呈层流流动5在蒸气一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，增加冷凝面积6已知q=1.1,则加料液中液体量与总加料量之比为。MA0,1:1 B1.1:1?C1:1.1D1:1A0,1:1B1,1:1?C1:1.1D1:17精微的操作线是直线，主要基于以下原因—。A理论板假定 B理想物系C恒摩尔流假定 D塔顶泡点回流8物料的平衡水分-一定是—聋。A非结合水切 B自由水分C结合水分D率界水分9傅立叶定律是的基本定律。A对流传热 B热传导C总传热D冷凝10精微中引入回流，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，最恰当的方法是。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二填空题（20分，每空1分）1在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。2相对挥发度”=1,表示不能用分离，但能用分离。

3流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区） ，其摩擦系数7一随和而变。完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于。4水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的 2倍，则其对流传热系数约为原来的一倍；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一倍。 （设条件改变后仍在湍流范围）5导热系数的单位为,对流传热系数的单位为，总传热系数的单位为。6分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，进料的 q值最大，分离所需的总理论板数。7恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段和阶段。8流体流动的连续性方程是; 适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为。9易溶气体溶液上方的分压,难溶气体溶液上方的分压,只要组份在气相中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。10在1atm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，相对湿度,露点_。（增高、降低、不变）三计算题（60分）1（15分）一精储塔，原料液组成为0.5（摩尔分率），饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h,塔顶、塔底产品量各为50kmol/h。已知精储段操作线程为y=0.833x+0.15,塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：塔顶、塔底产品组成；全凝器中每小时冷凝蒸气量；蒸播釜中每小时产生蒸气量若全塔平均a=3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率 Eml=0.6,求离开塔顶第二块塔板的气相组成。2（15分）有一换热器，管内通 90c的热流体，膜系数%为1100w/m2尸C,管外有某种液体沸腾，沸点为50C,膜系数%为5800w/m2■口C。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 0.005m2，nC/w道的能量损失为 120J/kg,试求：（1）泵的出口管路中流体的流速； （2）泵的有效功率；（3）若泵的效率为65%,求泵的轴功率。4（15分）有一填料吸收塔，在28c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3m3,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，将吸收剂用量增大 10%,该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）10

化工原理模拟试题(五)(16分)选择题(每题只许选一个答案)(1)孔板流量计的孔流系数Co当Re增大时，其值D不定uo,当它以相同的体积流量A总在增大 B先减小，后保持为定值D不定uo,当它以相同的体积流量(2)某液体在内径为do的水平管路中稳定流动，其平均流速为通过等长的内径为d2(d2通过等长的内径为d2(d2=do/2)的管子时，若流体为层流，则压降△p为原来的倍。A4 B8 C16D32(3)一定流量的液体在一但5x2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数a=1000W/m2•C；如流量与物性都不变，改用一如9X2mm的直管，则其值将变为D1678Xa=0.6,相应的泡点为t1,D1678Xa=0.6,相应的泡点为t1,与之相平(4)某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成衡的汽相组成yA=0.7,相应的露点为t2,则 A t1=t2 B t1<t2 C t1>t2 D不确定(5)精储操作时，若 F、D、Xf、q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成Xd变化为 A变小 B变大 C不变D不确定(6)已知SO2水溶液在三种温度t〔、t2、t3下的亨利系数分别为E〔=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm,E3=0.00625atm,贝U A t1<t2 B t3>t2(7)逆流操作的吸收塔，当吸收因素衡。A塔顶 B塔底C t1>t2 D t3<t1A<1且填料为无穷高时，气液两相将在C 塔中部 D 不确定达到平(8) 已知湿空气的下列 参数，利用H-I图可查得其他未知参数。A(tW,t) B (td,H)C(p,H)D(I,tW)二.(14分)填空题(1)精储设计中，当回流比增大时所需理论板数 ,同时蒸储釜中所需加热蒸汽消耗TOC\o"1-5"\h\z量 ,塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 ,所需塔径 。(2)精储操作的依据是 ,实现精微操作的必要条件包括 和 。(3)吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数 ，传质推动力 。(4)一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在 操作中。(5)在1atm下，不饱和湿空气温度为 295K,当加热到375K时，绝对湿度 ,相对湿度 ,湿球温度 ,露点 。(6)区分可除水份与不可除水份的分界点是 。(7)流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数，一随和而变。(8)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,各项单位为。11

（9）离心泵的流量调节阀安装在离心泵的管路上，开大该阀门后，真空表读攵,压力表读数,泵的扬程将,轴功率将。（10）在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K接近于侧的对流传热系数，而壁温接近于侧流体的M直。三.计算题（70分）（15分）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483X3.5mm,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 Hi为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面高度”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2.452X105Pa,泵的效率为70%,水的密度：: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 kgf/cm2?（15分）在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为 20c和110C。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为 45c和40C,使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38C,试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（ a水>>a空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？（20分）某填料吸收塔进塔混合气体中含苯 5%（体积百分数），其余为惰性气体。吸收塔操作压强为780mmHg,温度为25C,进塔混合气体流量为 1000m3/h,苯回收率为95%。吸收剂为不含苯的煤油，煤油耗用量为最小用量的 1.5倍。气液逆流流动，系统平衡关系为Y=0.14X（式中Y、X均为摩尔比），气相体积总传质系数为Kya=125kmol/m3•h,煤油的平均分子量为170kg/kmol,塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量为多少kg/h?（2）煤油出塔浓度Xi为多少？（3）填料层高度为多少m?（4）吸收塔每小时回收多少kmol苯？（5）欲提高回收率可采用哪些措施？并说明理由。（20分）在一常压精储塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为1000kmol/h,含苯0.4,要求塔顶储出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%,泡点进料，泡点回流。已知 a=2.5,取回流比为最小回流比的 1.5倍。试求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成xw；（2）最小回流比；（3）精微段操作线方程；（4）提储段操作线方程；（5）若改用饱和蒸汽进料，仍用（ 4）中所用回流比，所需理论板数为多少12化工原理传热部分模拟试题及答案一填空(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 傅立叶启丁。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻」(大、小)一侧的空直。间壁换热器管壁温度tw接近于1a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)。(3)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TOC\o"1-5"\h\z小,其两侧的温差愈 小。(4)在无相变的对流传热过程中， 热阻主要集中在 滞离层内(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 。(5)消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节、 采用浮头式或U管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数 。(6)厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知 bl>b2>b3,导热系数，1<，2<，3,在稳定传热过程中，各层的热阻 R>R2>R3,各层导热速率Q=Q2=Q3。(7)物体辐射能力的大小与 黑度成正比,还与温度的四次方 成正比。(8)写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式、悬筐式、外加热式 。(9)在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、泡核沸腾和 膜状沸腾三个阶段。实际操作应控制在 泡核沸腾 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而增加。(10)传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。热传导的基本定律是 傅立叶定律t其表达式为dQ=-九ds——。2n一(11)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。(设条件改变后仍在湍流范围)(12)导热系数的单位为 W/(mC)，对流传热系数的单位为 W/(品。 ，总传热系数的单位为 W/ (m2C)。二、选择1已知当温度为T时，耐火科的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度— D—耐火科的黑度。A大于 B等于 C不能确定 D小于2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20c升至80C,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。A1.149B1.74C2D 不定3一定流量的液体在一电5*2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数oti=1000W/n2-C；如流量与物性都不变，改用一 ©19X2mm勺直管，则其a将变为D。A1259B1496C1585D16784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13

5在蒸气一空气间壁换热过程中，为弓II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6在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为 50C,现因某种原因，两者的温度各升高100C,则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该—BA减小 B增大 C不变7在单效蒸发器中，将某水溶液从14%连续浓缩至30%,原料液沸点进料，加热蒸汽的温度为96.2C,有效传热温差为11.2C,二次蒸气的温度为75.4C,则溶液的沸点升高为DCoA11.2 B20.8 C85 D9.68为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用— B—流程。A并流加料 B逆流加料 C平流加料 D双效三体并流加料已知：R已知：Ro球体半径，m；To1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。球体表面的恒定温度，C；qo每单位球体体积在单位时间内所产生热量， J/（m3，h）；球体材料的导热系数， J/（mh5C）o解:球体积2解:球体积2A=4-：r根据傅立叶热传导公式:所以积分上式得:3qo一A匹一。4二r2ddr drrdr3-0—dtqoqrrdr-3'cTo——o dtqo TT=T。1(Ro23'0)=TT-To)qoqo6o(Ro-r2)70%试核算：70%试核算：（1）换热器每程提供（3）换热器的管程数。［计算时可忽略,S；s,需先知道每程的管子数，每程的2一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为 3m直彳至为425X2mm水以0.7m/s的流速在管内流过，并从17c被加热到37Co流量为1.25kg/s、温度为72c煌的饱和蒸气在管外冷凝成同温度的液体。烧蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得：蒸气冷凝传热系数ct0=800W/（m2C）,管内侧热阻为外侧的40%污垢热阻又为管内侧热阻的的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；管壁热阻及热损失，水的比热为 4.18kJ/（kg•C）］解：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）由题意知，水以0.7m/s的流速在管内流过，欲求14

管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。两流体交换的热量为:Q=Whrh=1.25315=394kwQ=WcCpc管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。两流体交换的热量为:Q=Whrh=1.25315=394kwQ=WcCpc(t2-1i),Cpc=4.18kJ/kg,口C,CpcQ 394 ,= =4.713kg/s(t2—■L) 4.18(37-17)单管内水的流量为:Wci2 ,2=-d2u=0.7850.02120.71000=0.2423kg/s4每程所需管子数为:“二双J713=19.5Wc1 0.2423取每程管子数为20,则每程所能提供的传热外表面积为:2§-doln1=0.025203;-4.71m(2)换热管的总根数；由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。1(—■0.4：oKoQ=K1(—■0.4：oKo10.70.41)由题给数据,1_8001(TOC\o"1-5"\h\zo -Io由题给数据,1_8001(- 1cc1、0.4 0.70.4 )800 800=476.2W/m2C△tm比-士(72-17)-(72-37)△tm比-士(72-17)-(72-37)ln72-1772-37二44.25C则任务所需的传热外表面积为:换热管总根数为:SoSoQKo'tm-二换热管总根数为:SoSoQKo'tm-二dolnSo3940.476244.252=18.7m218.7 =79.4n= = 二dol 二0.0253n=80(2)换热器的管程数。15由题意管程数为:NtJ=4ni3在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为 20c和110C。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为 45c和40C,使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至 38C,试求：(1)空气出口温度为多少？(2)总传热系数为原来的多少倍？(3)若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？( opk>>a空气)(4)冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？解： 使用初期 使用一年后TOC\o"1-5"\h\z110C 4^ C 110 C ►T2'45C 20C 38 C* 20C(1)空气出口温度T2(1)题意可得：使用初期 Q-WcCpc(t2-t1)-WhCph(T1-T2)-KS：tm(1)使用一年后Q'=2WcCpc(t；—t1)=WhCph(H—T；)=KSAtm (2)两式相比(两式相比(2)/(1),得(110-40)- (45-20)则：T；=59.6C65-206Fln——20=65-206Fln——20=34.2C奸=(T1-t2)-(T2-⑴,m一,T1-t2ln T2-t1△tm(110-38)-(59.2-20) 72-39.6_542△tm(110-38)-(59.2-20) 72-39.6_5420cln110^859.6-20ln卫39.6方程(2)式方程(2)式/(1)式，得:(38-20)K54.2 - I (45-20) K38.2故KK=0.50%(3)冷热流体的出口温度t2‘及t2”一年后 Qr=WcCpc(t2-t1)=WhCph(T1-T2>K^SAtm (3)Q"=2WcCpc(t2-3)=WhCph(T1-T2)=KStm (4)方程(4)式/(3),得：16

110-T2 2(t2-20)K1 (110-t2)-(T2-20)110-59.6-38-20一记54.2 ।110-t2InT2-20(5)又因ct水》覆空气，K之ct空气，整理前半式的方程 t2(5)又因ct水》覆空气，K之ct空气，由等比定理(110-T2)-(t2-20)1(110-t2)-廿20)由等比定理110-59.6-9 —54.2 .110-t?In T2-20InU*T2-20 54.2整理得， t2=153—T2" (6)联立（5）联立（5）和（6）,可得:t；=29.4七，T2*=57.59（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少?80.6-37.5,80.6In37.580.6-37.5,80.6In37.5=56.3C：m_ 1110-29.4In一QQQQ△tm .=56.3 =1.04.tm54.24有一蒸汽加热器，热方：为饱和蒸汽冷凝，T=100C；冷方：为生垢液体升温，t1=20nC,t2=60t。（1）在测试中，维持以上温度条件不变，发现蒸汽凝液流量，在清洗前后之比为 1:2。问:a那些是控制热阻？管程宜走那一方流体？简述理由；b清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的多少分数？（2）在操作中，若要求改为维持该加热器的热负荷不变。 问：随着污垢的增加，调节饱和蒸汽的温度和生垢液体的流量，是否都能达到要求？简述理由（定性分析）。注：冷方流型为湍流、面积基准和物性变化可不考虑以及清洗后的垢阻为零。解：（1）a垢层是主要控制热阻，其次是垢层对液体的给热过程，因传热过程的传热量取决于热阻大的一方。管程宜走生垢液体，便于清洗，便于增大流速，可能减少垢层沉积在管子表面上，饱和蒸汽宜在管间（壳程）走，因流速对饱和蒸汽冷凝给热系数几乎无影响，而饱和蒸汽冷凝的表面又不要求清洗，且在壳程流动易于及时排除冷凝水和不凝性气体。b维持A,△却不变时:清洗前传热量Q=Wh=KAt清洗前传热量Q=Wh=KAtm(1)17TOC\o"1-5"\h\z清洗后传热量 Q'=2Wh=KAAtm (2)(1)式与(2)式比较得： K'=2K ,, 1111 1清洗前后总热阻的差值是污垢热阻 Rs Rs=—KKK2K2K所以艮2K=0.5=50%R总 LK(2)在操作中，调节生垢液体流量，企图减少垢层厚度来增加换热量，是不能满足的，因为生垢液体以为湍流，再增加流量时，所增加的换热量决不能与所需要的热量相当，这时会使出口温度下降。只有调节饱和蒸汽的温度来增加 Atm,使其满足热负荷的要求。假设垢层热阻的增加，使其换热量减少一半， (换热量再减少即不能操作)，这时蒸汽的温度提高到160c即可满足要求。假设垢层的生成，其传热面积的变化忽略不计，而传热系数下降一半，则推动力160-20160-60Atm= =120增加一倍，这样即可满足其换热器的热负荷不变。225有一换热器，管内通90c的热流体，膜系数%为1100w/m户C,管外有某种液体沸腾，沸点为50C,膜系数值2为5800w/m2尸C。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 0.005m2C3/w解：忽略管壁热阻，并假设壁温为Tw(1)当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得:Tw-t190-Tw11100Tw-50

解：忽略管壁热阻，并假设壁温为Tw(1)当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得:Tw-t190-Tw11100Tw-50

1

5800(2)同理Tw=56.4CTw=84CRo290-Tw11100Tw-5010.0055800由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。6流量为2000kg/h的某气体在列管式换热器的管程流过，温度由 150c降至80C；壳程冷却用水，进口温度为15C,出口温度为65C,与气体作逆流流动，两者均处于湍流。已知18气体侧的对流传热膜系数远小于冷却水侧的对流传热膜系数， 管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计，气体平均比热为1.02kJ/kg6,水的比热为4.17kJ/kg€,不计温度变化对比热的影响，试求：（1）冷却水用量；（2）如冷却水进口温度上升为 20C,仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？（ 3）此时的出口水温将为多少？（4）此时的冷却水用量为多少？解：（1）冷却水用量；Q=WcCpc（t2-t1）=WhCph（T1-丁2）Q=Wc4.17(65-15)-20001.02(150-80)Wc=685kg/h（2）如冷却水进口温度上升为20C,仍用原设备达到相同的气体冷却程度，此时对数平均温差为多少？原情况 Q=WcCpc（t2—t1）=WhCph（T1—T2）=KSQtm=%Sqtm⑴新情况Q=WcCpc（t2T）=WhCph（T1F）=KS/：tm=：iSptm （2）因 ct水）k空气，K定a空气，换热器与气体的情况未变，Q=Q' %=3： 故Atm=Atm△tm(150-65)(80-15)=75C△tm(150-65)(80-15)=75C△tm(150—t2)•(80—20)2210-t22则t2=60C,（At；/At2<2,则&：用算术平均值合适）对新情况下的热量进行衡算,Q'=W4.17(60-20)=20001.02(150-80)对新情况下的热量进行衡算,故 Wc=856kg/h7在套管换热器中用 120c的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为4000kg/h,比热容为1.9kJ/（kg•C）,温度从30c升至60C。蒸汽冷凝传热系数为 1X104W/（m2•℃）,换热管内侧污垢热阻为 4X104nf•℃/W,忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为454X2mm勺钢管，有效长度为12mo试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg）;（2）管内苯的对流传热系数a;（3）当苯的流量增加50%但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？（ 4）若想维持苯的出口温度仍为 60c应采取哪些措施？作出定量计算。解：（1）饱和蒸汽流量；Q=Whr=WcCpc(t2-t1)=40001.9(60-30)=2.28105kJ/h19

一 一一一5Q2.2510Wh=—= =103.4kg/hr2204TOC\o"1-5"\h\z(2)管内苯的对流传热系数 a;Q=WcCpC(t2-ti)=KoSo，lm=KoSo(，？一厂2)二JSo『；.।-ti I一t1ln In——T-t2 T-t2整理得 如口！=旦运 (i)T-t2WcCpcInT-t1

T^t?So=：doL=0.05412:InT-t1

T^t?,120-30=In =0.4055120-60Ko0.405540001.936002.0362=0.4205kw/(mC)工」rU旦Ko0.405540001.936002.0362=0.4205kw/(mC)工」rU旦Ko -odi:」d(2)1420.51 410100005054+ ：i50代入（1）式得,120-30In120-60-0.4055-W代入（1）式得,120-30In120-60-0.4055-WcCpcSo=0.40551.540001.91000 . 2 =2.4m3600535.7L=S。/(二do)=2.4/(0.054二)=14.15m20：i=585w/(m2C)(3)苯的流量增加50%苯的出口温度为若干：」=(1.5)°®、=(1.5)0.8585=809.1w/(m2C)将其代入（2）式得K；=535.7w/（m2户C）120-30 535.72.0363600In = =0.3444120-t2 40001.51.91000解得 t2=56.2C（4）若想维持苯的出口温度仍为 60c应采取哪些措施？作出定量计算。（a）将管子加长， 由（1）式得

(b)解得提高加热蒸气压强(温度)in3.35720363600T-6040001.51,91000=0.3444T=133C8一废热锅炉，由蛆5X2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227C,(b)解得提高加热蒸气压强(温度)in3.35720363600T-6040001.51,91000=0.3444T=133C8一废热锅炉，由蛆5X2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227C,管内走合成转化气，温度由575c下降到472C。已知转化气一侧a=300W/n2-K,水侧0(0=10000亚/m•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 K;(2)单位面积上的热负荷q(W/m);(3)管内壁温度Tw及管外壁温度Ti；(4)试以计算结果说明为什么废热锅炉中转化气温度高达 500c左右仍可使用钢管做换热管。解：(1)K11bdi di= 十 TKi：i■dm：0d0\o"CurrentDocument"_'0.0020.021 0.021-300 450.023 100000.025所以Ki=289.2W/m2KqQ=Ki§%=289.2(575-227)-(472-227)1575-227

in 472-227=289,2293.5 2__ 2=84880.2W/m2=84.9kW/m2管内壁温度Tw及管外壁温度Ti5754727_TW因为Tw-T

b1SmTi-2271aG-0S0由上述方程可解出575472-Tw30021Tw70.0024523T-227

11000025TW=237.8C,T=234.2C(4)由计算结果可知，钢管的内外壁温度接近水侧沸腾的温度，即接近于热阻小的一侧流21

体的温度。尽管废热锅炉中转化气温度高达 500c左右，而钢管的温度小于 238C,故仍可在此高温下使用钢管做换热管。9水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为 350K,水的进出口温度分别为290K及295K,若水的流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？解：求u/=2,t2=?以知 tw=350K,ti=290K,t2=29K,水湍流流动，需对水侧作热量恒算可求t2。一般情况，水的进出口温差小于 10C,那么温度对物性参数影响较小，因此可以认为水的物性参数保持不变。由题意知,流速改变前：Q=WcCpc(t2—11)=WCpc(295—290)=uSAtm (1)流速改变后：Q'=2WcC”(t2—ti)=2WcC”(t2—290)二口Sitm (2)流速改变前350K流速改变前350K——>350K290K 295K流速改变后350K一a350K290K t2△tm(350-290)(350-295)2=57.5C△tm(350-290)(350-t2) △tm(350-290)(350-295)2=57.5C△tm(350-290)(350-t2) 410-t22 2又 二=0.023（幽产（牝）04di」 ■因物性参数不变，则：工U、0.8 -0.8—=（一）=2 =1.74u（1）/（2）,并将各参数带入，可得：5 _ 57.52(t2-290),9410F2t2-294.4K10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。22解： 420K^370K310K* 285K解： 420K^370K310K* 285K对体系进行热量恒算，△tm(420-301)(370-285)=97.52WoCpo(420-370)=WwCpw(310-285)=KStm所以,WoKStm

Cpo(420-370)KS97.5所以,WoKStm

Cpo(420-370)KS97.5CT,WwKS97.5 X Cpw(310-285)=3.9KSC7pw(1)⑵冷却器长度增加一倍后,420K T2

t2 285K台换热器应如何安排才能把气体冷却到更低的温度？假设:-tm-・t ：t2 135T2-t2则 W假设:-tm-・t ：t2 135T2-t2则 WoCpo(420-T2)=WwCpw&-285)=2KS：tm所以,2KS.tm _KS(13512-t2)Cpo(420-T2)-Cpo(420T)2KStmKS(350T2-12)Cpw(t2-285)耳 G-285)(135T2-t2)(1)=(3) 1.95=' 22420-T2(5)(2)=(4) 3.9=(135*12)t2-285解(5)和(6)方程，得： T2=341.74K(6)t2=324.13K±=420-324.13=95.87也=341.74-285=56.74M//M2<2,则用算术平均值合适。11某工厂有一台列管式换热器，每小时将一定量的气体从80c冷到60C,冷却水温度由20C升到30C,气体在管内流过，冷却水在管外与气体成逆流。经核算，该换热器的传热系数2K=40w/（m户C）,现生产需要气体出口温度更低， 有人提出将一结构及大小与已用一台完全一样的换热器并联使用， 气体量与原一台时相同， 只是分成相等的两股送入，冷却水进出每个换热器的温度仍与原来的一样。试计算： （1）此时气体的出口温度为多少？（2）两23设：气体处理量与冷却水进出口温度都不变， 忽略管壁与冷却水热阻， 气体温度改变引起的物性改变也忽略不计。解：一台换热器情况：(Ti-t2)-(T2-ti) (80-30)(60-20)所以Q=KS.：tm=40S45-1800S又因 WgCpg(Tl-丁2)=WgCpg(80-60)=20WgCpg气体放出的热量与冷却水得到的热量相等，所以：(1)1800S=20WgCpg(1)WgCpg 90(1)两台相同换热器并联使用.t.二(T1W-(T2T)=(80-30)(T2-20)二30T2m一 2 一 2 一2Wg=0.5Wg由于管间为水，管内为气体， Uw}kq故有K=£q 气膜控制wgg又 ：q=AWq08=K=40gg二g=A(Wg/a)“8=K0.8KAWg 1 40所以——二 二 二——K A(Wg/2) (0.5)K故 K1-40(0.5)0.8=2330T2Q=KS：tm=232S—=23S(30T2)=WgCpg(80—T2)S80-T2 = -⑵WgCpg 23(30T2)联立(1)式和(2)式解得： T2'=57.6℃(2)两台相同换热器串联使用时24

(T1—t2)-(T2-t1) (80-30)-(T2-20) 30T2K=K=40~.. 30T2 .、 .、Q"-KS：tm=402S—=40S(30T2)=WgCpg(80-T2)WgCpg 40(30T2WgCpg 40(30T2)(3)联立(1)式和(3)式解得:T2=46.15C因此两台串联使用可使气体出口温度降低到更低。12某车间需要安装一台换热器， 将流量为30m3/h、浓度为10%勺NaOHK溶3^由20c预热到60。加热剂为127c的饱和蒸汽。该车间现库存一台两管程列管式换热器，其规格为 425X2mm长度为3m总管数72根。试问库存的换热器能否满足传热任务？ 操作条彳^下，NaOH溶液的物性参数为：=1100kg/m3;=0.58w/mC;Cp=3.77kJ/kgC;溶液的物性参数为N=1.5mPas;蒸汽冷凝膜系数a2=1x104w/m2f钢的导热系数■=46.5w/mC污垢热阻总和 '、R-0.0003m2C/w解：对库存换热器进行传热能力核算QMS。/其中 So=rr：do(L-0.1)=723.140..025(3-0.1)=16.4(TT)-(TF)t2-t160-20(TT)-(TF)t2-t160-204T-t2,T-t1 1127-20In—InT-t2 127-60=85.4C蒸汽冷凝宜走壳程，NaOHK溶液走管程。求管内NaOHK溶液一侧的M=0.67m/s30=0.67m/s _ _2 _ _36000.7850.021 72/225

Re0.0210.6711001.5104=10300104Pr=CRe0.0210.6711001.5104=10300104Pr=Cp」3.771031.510， =9.750.58 =143600.021TOC\o"1-5"\h\z=0.023-(Re)0.8(Pr)0，4=0.023~058(10300严(9.75严

d 0.021 . 2一=2560w/mC1do bdo=——'—oo%R：o二1di 'di1 0.025十

1 0.025十

1000025600.0210.0003=46.50.023 10972Ko=1097w/m2C换热器的传热速率Q-KoSotm-109716.485.4=1536kw换热器的传热速率该换热器的热负荷Ql=WcCp12该换热器的热负荷Ql=WcCp12i)=30110036003.77(60-20)=1382kw因为QQl所以库存的换热器能够完成传热任务。另一种解法:由传热方程式求得完成传热任务所需要的传热面积为：QSo 二 Ko."：tm同上，换热器的热负荷 Ql=1382kwKo=1097w/m2(，△tm=85.4;C故 &=3^=14.75m2109785.4该库存换热器所提供的传热面积的传热面积为：So=n「：do(L-0.1)=723.140..025(3-0.1)=16.4因为 So:So' 所以库存的换热器能够完成传热任务。13热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为425mm父2.5mm钢管，导热系数儿=45W/mK。冷水在管内湍流流动，给热系数 %=2000W/m2K,热气在环隙中2湍流流动，给热系数汽2=50W/mK。不计垢层热阻，试求：26

(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 K'有何变化？(3)内隙中热气体流速提高一倍，总传热系数 K"有何变化?解：(1)1K二[一1K二[一d2did21ndi工产2 di ：/TOC\o"1-5"\h\zr1 0.0250.025,0.025 1「=[ In ——]2000 0.02 245 0.02 50__ 2=48.3W/mK总热阻1=0.02m27WK管壁热阻生管壁热阻生1n支乌42d1 245 0.02=6.210,2K/W6.210 当，管壁热阻分率为 =3乂10=0.3%0.0210.8-aocu.11=2°.8：1=20.82000=3.48103W/m2K0.025 1 2K=[ 3 6.210 ]=49.0W/mK3.4810 0.02 50增力口―二49一招3=1.3%K48.3.二2=2O.812=20.850=87.1W/m2KK：=[^^0:0256.210-5-]-82.1W/m2K2000 0.02 87.1增加K-K=82.1-48.3=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a小处着手。15468mm父4mm的无缝钢管，内通过表压为 0.2Mpa的饱和蒸汽。管外包30mm厚的保温层九=0.080W/(mK),该管设置于温度t外=20℃的大气中，已知管内壁与蒸汽的给热系数豆1=5000W/(m2K)，保温层外表面与大气的给热系数口2=10W/(m2K)o求27蒸汽流经每米管长的冷凝量 W及保温层外表面的温度tW解：每米管长的冷凝量Wd1=0.068-2父0.004=0.06m,d0=0.068md2=0.06820.03=0.128m不计管壁热阻,“鱼51n虫工]」TOC\o"1-5"\h\z■-1di2d0 1r1 0.128 0.128,0.128 1、」=[ 1n ]5000 0.06 20.080.068102=1.65W/（mK）Q=K2A2（T-1外）=K2nd2L（T-1外）查0.2MPa（表）下，饱和蒸汽T=133.3P,r=2168.1kJ/kgQl=K2二d2（T-t外）=1.653.140.128（133.3-20）=75.1W/mQl 75.1 3W=L 3=3.4710kg/ms=0.125kg/mhrr2168.110K2（T-t#）=：2（tWT外）tW=K2（T-t外）t外=1.65（133.3-20）20=38.7C：2 1016—内径d〔=0.34m的空心球形钢壳容器，其内壁表面温度L=38七，外壁外面用1000c热水加热。钢壳的导热系数九=45W/（m2■℃）,热水对外壁的给热系数口=500W/（m2■℃）,试计算钢壳厚度S是多少mm时传热速率Qmax达最大值？最大传热速率是多少？解：对于所传热量有.-；t 二tQ=一= R、.11"r*Am :A其中，At=100-38=62七，6=「—Am=4町「1（推导而得）28R4，二rr1当R最小时必有QmaxdRdr2 ,—3]=0时二r245=0.18mQmax500、.=r-r1一0.18-0.17=0.01m=10mm620.01 124450.180.173.1450043.140.18_ 4=1.1310W=11.3(kW)29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在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、溶质渗透理论、表面更新理论。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液、严重泡沫夹带及 液泛等不正常现象，使塔无法工作。4在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度 x=0.01,气相传质分系数2 2ky=2kmol/m,h,气相传质总Ky=1.5kmol/m,h,则该处气放界面上气相浓度 y应为_0.01。平衡关系y=0.5x。5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔低达到平衡。6单向扩散中飘流因子 A>1 。漂流因数可表示为—% ,它反映由于总PBM体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。7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。8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流单元操作中,而A组份通过B组份的单相扩散体现在 吸收操作中。9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。dC&10分子扩散中菲克定律白^表达式为 Ja=-Dab—A,气相中的分子扩散系数D随dz温度升高而__增大__（增大、减小），随压力增加而__减小__（增大、减小）。12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。13压力减小，温度升高，将有利于解吸的进行；吸收因素A=L/mV,当A>1时，对逆流操作白吸收塔，若填料层为无穷高时，气液两相将在塔项达到平衡。14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kya=2x10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 —气膜控制，约100%;该气体为 易溶气体。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单向扩散中飘流因子一A 。A>1B<1C=1D 不一定3在吸收塔某处，气相主体浓度 y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数ky=2kmol/m2-h,气相传质总Ky=1.5kmol/m2-h,则该处气液界面上气相浓度V'应为 B___。30

平衡关系y=0.5x。A0.02B0.01C0.015D0.0054已知SO水溶液在三种温度ti、t2、t3下的亨利系数分别为Ei=0.0035atm、E=0.011atm、曰=0.00625atm,则_jA_At1<t2Bt 3>t2 Ct1>t2Dt3<t15逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在_B__达到平衡。A塔顶B塔底C塔中部D不确定6对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的计羽__C__,N)招__A____OA增大B减小C不变D 不能判断7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 上_,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8料塔中用清水吸收混合气中 NH,当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数NpgA.A增加 B减少 C不变 D不确定三、计算、，一.. .1某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为 V=16kol/(hm),操作压力3、 .P=101.3kPa。已知谷积传质系数kya=64.6kmol/(hm),kLa=16.6kmol/(hm),相平衡关系为Pa=4.62Ca(式中气相分压Pa的单位是kPa,平衡浓度单位是kmol/m3)。求：(1)容积总传质系数Kya及传质单元高度Hog；(2)液相阻力占总传质阻力的百分数。解：(1)由亨利定律P=Ex=Hc=Hcmx y=mxm=Hcm/Pm=Hcm/P4.62Cm101.3u0.0456cMKyaKyaKyaKyaHOGKya1654.9=0.291(m)3kxa=kLacM=16.6cMkmol/hmTOC\o"1-5"\h\zm 0.0456cM 31 3八,=川=2.7510hm3/kmolkxa 16.6cm1m1 _ 3= 2.7510 =0.0182hm/kmolkvakxa64.6y x_一.... 3=54.9kmol/hm(1)液相阻力占总阻力的百分数为:31m/kxa2.7510-1/Km/kxa2.7510-1/Kya0.0182=0.151=15.1%2低含量气体逆流吸收，试证:NogNog」ln包1mV 72式中山1=y〔-y1e为塔底的吸收推动力； 凶2=V2—y2e为塔顶的吸收推动力。证明：由物料衡算得:V, 、x=x2[(y-y2)低浓度吸收Ve=mxye=mx2mVl(y-y2)Nog1dy11低浓度吸收Ve=mxye=mx2mVl(y-y2)Nog1dy11y2y-yeV2mVy-m为--(y-y2)dydyy2(1-mV)y(mVV2-m&)In(1-mV)y1mVy2-m为y2-mx?L(x1-X2)=V(y1-y2)mVmVy1mVmVy1y2mx2;mx1.y1.y1一mx1In NogTOC\o"1-5"\h\zmVy2-mx2mmV

I- I-L L3某填料吸收塔用含溶质 x2=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比L/V=3,气体入口质量分数y1=0.01回收率可达”=0.90。已知物系的平衡关系为 y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至 x2=0.00035,试求：(3)可溶组分的回收率1r下降至多少？32

（4）液相出塔摩尔分数X；升高至多少?解：(1)y2=y1(1―4)=0.01父(1—0.9)=0.0011m1mA-L/