化工原理试卷1

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化工原理试卷

一.计算（69分）：

1（20分）.每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如下图），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为?76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075kg?m-3，粘度为6.5×10-4Pa·s。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数

全开闸阀ζ1=0.17

90℃标准弯头ζ2=0.75

ε68

摩擦系数计算式λ=0.1(d+Re)0.23

2（16分）.质量流量为7000kg·h-1的常压

空气，要求将其由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1×104W·(m2·K)-1，空气在平均温度下的物性数据如下：

比热容为1kJ·(kg·K)-1，导热系数为2.85×10-2W(m·K)-1粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。

现有一单程列管式换热器，装有?25mm×2.5mm钢管200根，长2m，此换热器能否完成上述传热任务？

3（14分）.某厂填料吸收塔，填料高10m，用清水洗去尾气中有害组分。在正常状况下，测得原料气中含有害组分0.02(比摩尔分数，下同)，尾气中含有害组分0.004，吸收液含有害组分0.008。在工作范围内相平衡关系为

?YA?1.5XA。问：

⑴该工况下气相总传质单元高度HOG为多少？

⑵因法定排放浓度YA,2=0.002，计划将塔加高，若液气比不变，填料层需加高多少？

4（19分）.某一常压连续精馏塔内对苯-甲苯的混合液进行分开。原料液组成为0.35（mol%,下同），该物系的平均相对挥发度为2.5,饱和蒸汽进料。塔

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顶采出率为

qn,Dqn,F?40%，精馏段操作线方程为yn?1?0.75xn?0.20，

qn,F?100kmol?h?1求：⑴提馏段操作线方程式；

⑵若塔顶第一块板下降的液相组成为0.7，该板的气相默夫里效率EmV,1

二.选择题（11分）：

1.水以2m·s-1的流速在?35mm×2.5mm钢管中滚动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000kg·m-3,其滚动类型为（B)A.层流B.湍流C.无法确定

2.离心泵原来输送水时的流量为qV，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它物理性质可视为与水一致，管路状况不变，流量（C）。A.增大B.减小C.不变D.无法确定

3.装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为100kPa,

此设备进出口之间的绝对压强差为(A)kPa。A.150B.50C.754.在精馏塔中每一块塔板上(C)。

A.只进行传质作用B.只进行传热作用C.同时进行传热传质作用5.某套管换热器由?108×4mm和?55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间滚动，

其当量直径为(B)mm。

A.53B.45C.50D.58

6.如左图安装的压差计，当拷克缓慢开启时，压差

计中的汞面将(B)。

A.左低右高B.等高C.左高右低D.无法确定

7.饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，其相对湿度?(C)，绝对湿度H(B)，露点td(C)。

A.增加B.减小C.不变D.无法确定

8.已知物料的临界含水量为0.2kg水/kg绝干物料，空气的干球温度为t，湿球温度为tw，露点为td。现将该物料自含水量X1=0.45kg水/kg绝干物料，枯燥至X2=0.1kg水/kg绝干物料,，则枯燥物料表面温度?(A)。A.?﹥twB.?=tC.?=tdD.?=tw

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9.设颗粒在stokes区沉降，当含尘气体温度升高后，降尘室的生产能力(B)。A.增大B.减小C.不变

三.填空题（20分）：

1.某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度分布线如右上图（b）中所示，则λA?λ

B(填“﹥〞或

“﹤〞)，将A层材料放在里层时保温效果更好。

2.化工生产中最常用的载热体（加热剂）为饱和蒸汽，常用的冷却剂为水。

3.采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T1/、加热蒸汽压力P不变，现冷体流量增加，则冷流体出口温度T2/降低，传热速率?增大，总传热系数K增大,传热平均温度差△Tm增大。

4.用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为YA*=1.5XA，若进塔气体浓度为YA,1=0.1，要求尾气浓度为YA,2=0.01，拟用液气比qn,c/qn,B=2，则出塔溶液浓度为XA,1=0.045。若改变液气比，溶液可能达到的最高浓度为0.0667。

5.在96℃时,苯-甲苯的相对挥发度为2.44。在此温度下,纯苯的饱和蒸气压为160.5kPa,则纯甲苯饱和蒸气压为65779Pa。

6.某一全回流操作的精馏塔，已知相对挥发度为2.45，若x2=0.35(mol%)，y3=0.35。

7.将含3?（mol?,下同）CO2的空气与浓度为3.12?10-5CO2的水溶液接触，操作条件下的平衡关系为y*=1200x，那么将发生吸收过程。

8.已知某物料在25℃的平衡曲线。设含水量X=0.4kg水/(kg绝干)的该物料与φ=65%的空气接触，其X*=0.07kg水（/kg绝干）。当空气的φ=100%时，X*=0.27kg水/（kg绝干）。则物料自由水分量为0.33kg水/（kg绝干），结合水分量为0.27kg水/（kg绝干），非结合水分量为0.13kg水/（kg绝干）。9.某过滤机的滤布阻力可以忽略不计，在恒压下过滤τ秒，得滤液Vm3；若在同一压强下继续过滤τ秒，共得滤液2Vm3。

10.从某矿石焙烧炉出口的含尘气体，依次经过一个降尘室和一个旋风分开器进行除尘，气体流量为1000m3·h-1，含尘量为10g·m-3，此时总除尘效率为90%，其中50%由降尘室除去。现气体流量增加为1100m3·h-1，降尘室除尘量减小。(增加、减小、不变、不定)。

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11.如图为一枯燥速率曲线。在其它条件不变状况下，试在图中作出增大空气相对湿度后的枯燥速率曲线。

化工原理试卷答案

一、(20分)计算题：

1.解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面

2p1u12p2u2?z1??He??z2???g2g?g2g?hf,1?2（2分）

p1=26.7kPa（绝压），z1=0,u1?0（1分）p2=101.3kPa（绝压）z2=15m（1分）

2?104qV??5.168?10?3m3?s?1（1分）

1075?3600u2?5.168?10?3?4?1.42m?s?1（1分）

?0.0682Re?0.068?1.42?1075?1.6?105（1分）?46.5?102p2?p1u2?He??z2???g2g?hf,1?2（1分）

?hf,1?2?hf,直?hf,直?hf,进?2hf,闸?5hf,弯（2分）

??0.1?(hf,直0.368?)0.23?0.0293（1分）5681.6?10lu226.61.422?0.0293??=1.178m（1分）???0.0682?9.81d2g1.422?(0.5?2?0.17?5?0.75)?=0.4717m（2分）

2?9.81hf,局(101.3?26.7)?1031.422He??15??1.178?0.4717=23.83m（1分）

1075?9.812?9.81Ne=HeqV?g=23.83?5.168?10-3?1075?9.81=1.30?103W（2分）

1.30?103??1.86?103W?1.86kW（2分）Na=?0.7Ne4（共7页）

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2.（16分）解：

7000???1000?(85?20)?126389W（2分）

3600?Tm?(108?20)?(108?85)=48.44oC（2分）

108?20ln108?85u??7000?30.95kg?m2?s?1（1分）

3600??4?0.022?200R0.02?30.95e?du???1.98?10?5?31263?.8空?0.023?dR0ep0.4r?0.023?2.85?10?20.02?31260.83?0.70.4?112.1W?m?2?K?11d?d1dK?2??2?d??2?11d1m?2?1d1?2?25112.1?20?11?104?0.0113

K=88.5W?m-2?K-1A需??K?T?126398.5?48.44?29.48m2m88A实=n?d外l=200???0.025?2=31.42m2A实A?1.066?1.1?能完成上述传热任务。需

3.（14分）解：（1）

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