中国石油大学(华东)化工原理题

Ａ卷Ａ卷《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系考试日期一、填空（每空1分,共２0分)⒈牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时，现保持流量不变,管直径变为原来得二分之一,则管路摩擦阻力系数就是原来得倍，产生得摩擦阻力为原来得倍。⒉某设备入口真空表上读数为1２0mmHg,当地大气压0、98ａtm，则入口处绝压为Pa;出口压力表读数为１、8kｇｆ/ｃm２，则其绝对压力为Pa。⒊离心泵得工作点由确定;如关小离心泵出口阀门开度则离心泵扬程,轴功率。⒋固体颗粒在流体中呈层流自由沉降时，如温度降低，则固体颗粒在气体中得沉降速度;固体颗粒在液体中得沉降速度。⒌对于连续转筒真空过滤机得操作,当转速提高时，过滤机得生产能力、滤饼层厚度。⒍对于聚式固体流态化，常出现得不正常操作现象有，。⒎面积与厚度相同得三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导热平壁两侧得温度差大小顺序为Δｔ2大于Δt3大于Δt1，则各层导热平壁得导热系数大小顺序为、各层导热平壁得导热热阻大小顺序为。8、液体在圆直管内作强制湍流对流传热时，如液体得流量与定性温度不变，管直径减小为原来得二分之一，则对流传热系数（给热系数）变为原来得倍。９、在铜质套管换热器中,用饱与蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于得对流传热系数(给热系数)，传热壁面温度接近于得温度。１0、黑体得定义为,透明体得定义为。二、分析简答题(共２0分）⒈(本小题8分）试分析影响加热炉热效率得因素有哪些？提出提高加热炉热效率得措施。⒉(本小题８分)画出往复式压缩机工作循环得Ｐ-Ｖ图,标出每一过程得名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩？⒊（本小题4分）试说明冷、热两流体在管壳式换热器中换热时，安排流体流程（管程或壳程）得基本原则.(每项1分)三、计算题（共6０分)：⒈(２5分）用离心泵将4０℃得水从敞口储水池送入一敞口高位槽(当地气压为１ａtm）。泵进出口分别安装真空表与压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。已知水得物性参数如下，密度ρ为992．7kg/m3,粘度μ为0、624cP,水得饱与蒸气压为55、32mmHｇ。已知泵入口真空表读数为400mmHg，铭牌上泵得允许吸上真空度为７。2ｍ，输送管路为Φ108×4mｍ得钢管，总长度（包括当量长度）为40m，其中吸入管路为6m（包括当量长度)，储水池与高位槽高度差为20m,管路摩擦阻力系数λ为0、０2，流量为65ｍ3/ｈ试问:⑴泵最大可能得安装高度；(8分)⑵泵得扬程；（6分）⑶泵出口处压力表得读数；(6分）⑷设摩擦阻力系数不随流量改变而改变，写出管路特性方程中。(５分)⒉(1５分）用一板框过滤机过滤CaＣO3得水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。压滤机得过滤面积为20m2，某过滤压强下测得过滤常数K=2×10-2ｍ试求：⑴在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得得滤液为2m３，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为多少小时？（６⑵现改用一种较厚得滤布，其常数为qe=２×10-2m,过滤完毕后，洗涤、拆装等辅助时间共为30分钟，问此时得生产能力为多少？（5⑶如①，设CaＣO3得水悬浮液得浓度(以m3滤饼/ｍ3滤液计)提高一倍,此时所需得过滤时间为多少?(4分)⒊（２０分)一单管程、单壳程列管换热器，有多根Φ25×2。5mm得钢管组成管束。管程走有机溶剂，流量为１、5×104kg/h,流速为０.5m/s;壳程通入1３0℃得饱与蒸汽,将有机溶剂从20℃加热至50℃。已知在定性温度下有机溶剂得物性参数为:密度=８８4.2kg/ｍ3,比热Ｃp＝1、7６kＪ/(kg·K）,导热系数λ=0、14３W/(m·K)，粘度μ＝0、8cP;蒸汽得冷凝对流传热系数为10４求：⑴管内得对流传热系数α,W/(m２·K);（６分)⑵换热器得总传热系数（以管束外表面积为基准)K，W/（ｍ２·K）;(2分)⑶管子得根数与长度；(７分）⑷在有机溶剂得初始温度与流量不变得前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器得传热速率提高1０%,则加热蒸汽温度应为多少？(5分)注：蒸汽冷凝对流传热系数与有机溶剂得物性参数可瞧作常数.A卷A卷《化工原理下》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期一、填空(每空1分，共2０分）⒈1/2倍，１⒉８、33２×104Ｐa；２、758×105Ｐa⒊泵得特性曲线与管路特性曲线；增大，减小⒋增大;下降⒌增大、减小⒍沟流，节涌⒎λ１﹥λ３﹥λ2、R２﹥R3﹥R18、3、４829、空气，饱与蒸汽1０、具有黑表面得物体ε=1,ρ＝１二、分析简答题（共2０分）⒈(本小题8分)答：影响加热炉效率得因素有:炉墙损失得热量，烟气带走得热量,燃料燃烧情况及空气得入炉温度、过剩空气系数等。提高加热炉热效率得措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当得入炉温度；选择合适得火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全.⒉(本小题8分）答:1—2压缩;2—3排气;3－4余隙膨胀；4－1吸气；（图1分，每步1分）压缩气体终压较高时,容积系数下降，使压缩机动力消耗增加;排出气体温度增加;造成机件损坏及可能导致得润滑油失效。(每项1分，共3分）⒊（本小题4分)答:有腐蚀性、高温及高压流体走管程,降低对壳体材质要求;有毒、易燃流体走管程,降低泄露；易于结垢得流体走易清洗一侧，便于清扫;流量小,粘度大得流体走壳程,便于达到湍流;需要被冷却流体，一般走壳程,便于散热;蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。三、计算题(共60分）：⒈(25分)解:（1）［１分］[１分]［2分］[2分］[2分］(2）在两槽之间列柏努利方程，得：[2分］［2分］［2分](3）在两表之间列柏努利方程,忽略位差:［3分］［３分]（4）[１分］

⒉(1５分）解：（1)恒压过滤：Ve=0V2=KA2t[３分］［３分］（2）［2分]［1］［1分］[２分](3）滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍，[1分］[1分][１分][１分]⒊(20分）解：(1)［1分］[1分］被加热:n=0、4[2分][2分］(2)计算过程中不计热损失,忽略管壁导热热阻及污垢热阻[２分](3)［2分］［1分］[2分］［1分][２分](４);［１分]［2分]；;[2分]B卷B卷《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系考试日期一、填空与选择题(每空1分，共30分)⒈0、５atm（表压)＝kPa=mmＨg.⒉连续性方程就是，柏努利方程就是. Ａ、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式D、过程速率式⒊空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动,则沿流动方向其雷诺准数将（变大,变小，不变);若沿流动方向空气温度升高,其雷诺准数将(变大,变小，不变）。⒋减小阀门开度，管中流体流量减小，这就是因为。A、减小了阻力系数；B、增加了当量直径；C、增加了当量长度;D、增加了流体动能。⒌一台压缩机得工作循环包括、、与四个阶段。⒍降沉室内颗粒沉降下来得条件就是。⒎固体流态化可分为流化与聚式流化两种,聚式流化常出现得不正常操作有与两种.⒏传热方式主要有、、三种.⒐列管式换热器按照热补偿方式得不同可以分为:、与。⒑在饱与水蒸汽冷凝加热空气得套管换热器中，传热壁面得温度接近于＿_得温度,总传热系数K接近于__＿＿＿得对流传热系数,传热过程得热阻主要集中在＿_侧。⒒管式加热炉得结构包括、对流室、、与余热回收系统。⒓过剩空气系数α得定义就是；α越高,出炉烟气温度越（高、低)；α过高，炉子热效率η(升高、降低)。二、简答题(每题5分,共１5分）⒈指出离心泵得气蚀与气缚现象有什么区别。⒉简述强化换热器传热得途径,举出若干具体措施.⒊试述罗伯－伊万斯假定得基本内容。三、计算题:(共55分）⒈（2０分)如图所示输水系统，用泵将水池中得水输送到敞口高位水槽，已知水得密度为１00０kｇ/m3，管道直径均为φ45×2.5mm，泵得进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。真空表安装位置距贮水池得水面高为4．8m，压力表安装位置距贮水池得水面高度为５m。当输入量为４ｍ3/h时,进水管道得全部阻力损失为10J/kｇ,出水管道得全部阻力损失为40J/kg,压力表得读数为２、5kgf／ｃm2.泵得效率为７０％。(忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表得阻力损失）。试求:⑴泵扬程H,m;（１0分)⑵两液面高度差h，m；(6分)⑶泵所需得轴功率Ｎ,ｋW.(４分)⒉(15分)某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液,滤框得空间尺寸为１0０0×l000×４０mm，有2０个滤框,经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1。4m3试求：⑴该扳框压滤机得生产能力；(6分)⑵过滤后用l/8滤液体积得洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时得生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近）.(9分)⒊(20分）一内管尺寸为φ２5、、5mm得套管换热器作为精馏塔顶全凝器,冷却水走管程,塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量为50０kg/h，汽化潜热为27０kＪ/kg,饱与温度为80℃;冷却水入口温度为1５℃,出口温度为αo＝104W/（m2·K)，水侧得对流传热系数αｉ=4428、4Ｗ/（m2·K）;水得比热CP=4、174，忽略热损失。试求：⑴换热器得热负荷Q，kW；(3分)⑵冷凝水得用量W2，kｇ/h；（2分)⑶换热过程得对数平均温差Δtｍ,℃;(６分）⑷换热过程得总传热系数KO，；(以内管得外表面积为基准）（5分）⑸若达到要求,换热器长度不短于几米?（４分)B卷B卷《化工原理上》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期一、填空与选择题（每空１分,共30分)⒈50、66kPａ＝3８0ｍmHg⒉A，Bﻩ⒊不变变小⒋C⒌压缩、排气、余隙膨胀与吸气⒍L／u≥H/ｕｔ⒎散式，沟流与节涌⒏传导，对流,辐射⒐固定管板式、浮头式与U型管式⒑_＿水蒸汽_，_＿_空气_，＿_空气_侧⒒辐射室、燃烧器、通风系统⒓入炉空气量与理论空气量得比值；低；降低二、简答题（每题５分,共15分）⒈答：气蚀就是指由于泵得安装高度太高而使泵吸入口得压力小于液体得饱与蒸气压而引起得不正常操作；气缚就是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而引起得不正常操作。⒉答:①增大总传热系数K:采用多管程或多壳程;在壳程设置折流挡板；提高流体流速；及时清除污垢等;采用相变、λ较大得流体等；②增大传热面积A:增大换热器单位体积得传热面积，如采用波纹管、翅片管等；③增大传热温差△ｔm：尽可能逆流操作，或使温差校正系数ε＞０、8。⒊答：①炉膛内烟气充分混合，各处烟气组成与温度均相同且等于出辐射室烟气得平均温度，即将炽热得烟气瞧成一发热面；②将管排瞧成一吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50℃③对流给未敷设炉管炉墙得热量等于其散热损失,将炉墙瞧成一全反射面.三、计算题:(共55分）⒈（20分)解:⑴在0—2间列柏努利方程:（2分)Ｐ0=０,P2=2、5kgf／ｃm2=2、452×1０５Ｐａ（2分）=０，(２分）;（2分）Z0＝0Z2=5代入上式，计算：H=31．06m(２分）⑵在０—３间列柏努利方程:(2分）P0=Ｐ3=0,，Z3-Ｚ０＝h,(2分）ｈ=31、06—５、09８=25．96m（２分）⑶（2分）(2分)⒉（１５分）解：⑴过滤面积（３分）（3分)⑵过滤终了速率：(2分）采用横穿洗涤得洗涤速率就是过滤终了速率得1／４，即(2分）（３分)（２分）⒊（２0分)解:⑴换热器得热负荷：Q=W１ｒ1=５00×27０=1、35×10５kJ/h=37、5ｋW（3分)⑵冷却水用量:（2分)⑶传热过程得对数平均温差:（2分)其中：(２分）所以：(2分)⑷总传热系数Kｏ:（3分）（2分）⑸换热器长度L:(２分)(2分)A卷A卷《化工原理下》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系考试日期一、填空选择题（每空1分，共30分）⒈漂流因子可表示为，它反映.单向扩散中漂流因子1,等分子反向扩散中漂流因子1。(>、<、=）⒉蒸馏得依据就是;吸收得依据就是。⒊气体吸收时,吸收因数为A，塔底、塔顶得传质推动力分别为（Δy)b与（Δy)a,则：A=１时，(Δｙ)a（Δｙ）b;Ａ〉１时，（Δy)a(Δy)b。（＞、<、=）⒋当气体溶解度很大时,吸收过程受膜控制，此时传质阻力大部分集中在相中,此时可以认为气相总传质系数KGkG(填＞,＜或=）。⒌恒摩尔流假定得内容包括,;其成立得条件就是、、.⒍完成某分离任务需理论板数为N＝7（包括再沸器），若ET=50%,则塔内需实际板数为层。⒎某两组分物系得精馏过程,其相对挥发度α=３，对第n、n-１两层理论板,在全回流条件下,已知xｎ=0、3,则yn—1＝.⒏萃取操作选择萃取剂得原则为：；；(写出三条)。⒐一块完整得塔盘可以分为、、、安定区与无效区五个区域。⒑写出三种常见得填料名称、与。⒒塔板负荷性能图由五条线组成，分别就是：气相负荷上限线、、过量漏液线、线与线。ﻬ二、问答题(每题5分，共15分)⒈操作中得精馏塔，保持F、xF、ｑ、D不变,而使Ｖ’减小，此时塔顶产品浓度xD、塔底产品浓度xW将如何变化?试作定性分析。⒉萃取中分配系数k及选择性系数β得定义就是什么?k＝1及β=1两种情况下萃取操作能否进行?⒊在板式塔中若减少塔板得开孔率,分析说明塔板负荷性能图中漏液线如何移动?三、计算题(共5５分）：⒈(20分）某逆流吸收塔,用纯溶剂吸收混合气体中得可溶组分。气体入塔浓度为0、0１(摩尔分率，下同)，回收率为0、９。平衡关系为Ｙ＝２X,且知L/V＝1、2(L/Ｖ）min，气相传质单元高度ＨOG＝0.9m。试求：⑴操作液气比L/V；（7分)⑵所需塔得填料层高度Ｚ,m;（7分）⑶若该塔操作时，因解吸不良导致入塔溶剂组成xa’=0、００05，其她入塔条件不变，则回收率又为多少？(6分）⒉(2０分）在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物，已知原料液进料量为10０kmol/ｈ，轻组分含量为0、５（摩尔分率，下同），泡点进料,塔顶馏出液量为5０kmol／ｈ，要求塔顶产品中含轻组分0、96，已知物系得相对挥发度为2、1，操作回流比就是最小回流比得1、5倍，塔顶为全凝器，泡点回流,恒摩尔流假定成立。试求：⑴塔釜残液组成；（３分)⑵最小回流比Rｍin;(5分）⑶离开第二块塔板得气相组成ｘ２;（7分)⑷若经过精馏段第n块实际板得液相组成变化(）为０、０1,求经过该板得气相组成得最大变化量。已知每层塔板得气相默弗里板效率为0、５.(5分)

⒊（1５分）用纯萃取剂S对１0０ｋg溶质A含量为0、５(质量分率，下同)得ＡＢ二元混合液进行单级萃取，体系得溶解度曲线及辅助曲线如图所示，若要求萃余相中溶质A得含量为0、1，试求：⑴萃取剂用量及萃取液、萃余液组成；（8分）⑵若要使萃取液中溶质Ａ得含量最高，试确定所需溶剂S得用量。（７分)A卷A卷《化工原理下》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期一、填空(每空1分，共20分）⒈1／２倍,1⒉8、332×１04Pa；２、７58×105Ｐａ⒊泵得特性曲线与管路特性曲线;增大，减小⒋增大;下降⒌增大、减小⒍沟流，节涌⒎λ1﹥λ3﹥λ2、R2﹥R3﹥Ｒ18、３、4８29、空气,饱与蒸汽10、具有黑表面得物体ε=1,ρ=１二、分析简答题(共20分)⒈（本小题8分)答：影响加热炉效率得因素有：炉墙损失得热量，烟气带走得热量，燃料燃烧情况及空气得入炉温度、过剩空气系数等。提高加热炉热效率得措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当得入炉温度；选择合适得火嘴，改进燃烧状况,使燃料燃烧完全.⒉（本小题8分）答：1-2压缩;2—3排气；3－4余隙膨胀；4—１吸气;(图１分，每步1分)压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致得润滑油失效.（每项1分,共３分)⒊（本小题4分)答:有腐蚀性、高温及高压流体走管程,降低对壳体材质要求；有毒、易燃流体走管程，降低泄露；易于结垢得流体走易清洗一侧,便于清扫;流量小，粘度大得流体走壳程，便于达到湍流;需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热；蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放.三、计算题(共60分）:⒈(25分)解:(1)［1分]［1分]［2分］［2分］[2分］(2)在两槽之间列柏努利方程，得：[２分］［2分]［2分］(３）在两表之间列柏努利方程，忽略位差：［３分］[3分]（4）［1分]ﻬ⒉（15分）解：(1)恒压过滤：Ve=0V2=ＫＡ2t［3分][3分］（2）［2分][1]［1分］［2分］（３）滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍，［１分］[1分］[１分］[1分]⒊（20分）解:（1)［1分]［１分］被加热：n＝０、4[2分］[2分］（2)计算过程中不计热损失，忽略管壁导热热阻及污垢热阻［2分］(3）[２分］［1分］[2分][1分］［２分］（４）;[1分］[2分］；；[2分］B卷B卷《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系考试日期一、填空与选择题（每空1分，共3０分)⒈０、５atm（表压)＝kPa=mｍHg。⒉连续性方程就是,柏努利方程就是。 A、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式D、过程速率式⒊空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动，则沿流动方向其雷诺准数将(变大，变小，不变);若沿流动方向空气温度升高，其雷诺准数将（变大，变小，不变）。⒋减小阀门开度,管中流体流量减小,这就是因为。A、减小了阻力系数；B、增加了当量直径；C、增加了当量长度；Ｄ、增加了流体动能。⒌一台压缩机得工作循环包括、、与四个阶段。⒍降沉室内颗粒沉降下来得条件就是。⒎固体流态化可分为流化与聚式流化两种，聚式流化常出现得不正常操作有与两种。⒏传热方式主要有、、三种.⒐列管式换热器按照热补偿方式得不同可以分为：、与.⒑在饱与水蒸汽冷凝加热空气得套管换热器中，传热壁面得温度接近于__得温度,总传热系数Ｋ接近于_＿___得对流传热系数，传热过程得热阻主要集中在__侧.⒒管式加热炉得结构包括、对流室、、与余热回收系统。⒓过剩空气系数α得定义就是;α越高，出炉烟气温度越（高、低）；α过高，炉子热效率η（升高、降低)。二、简答题（每题５分,共１5分)⒈指出离心泵得气蚀与气缚现象有什么区别。⒉简述强化换热器传热得途径，举出若干具体措施。⒊试述罗伯—伊万斯假定得基本内容。三、计算题:（共5５分）⒈（20分)如图所示输水系统，用泵将水池中得水输送到敞口高位水槽，已知水得密度为10０0kg/ｍ３，管道直径均为φ45×2．5mm,泵得进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。真空表安装位置距贮水池得水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池得水面高度为5ｍ。当输入量为４ｍ3/h时,进水管道得全部阻力损失为１0J/kｇ，出水管道得全部阻力损失为４0J/kg,压力表得读数为２、5kｇf／ｃm2。泵得效率为70%.（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表得阻力损失）。试求：⑴泵扬程H，m；(10分)⑵两液面高度差ｈ，ｍ；(6分)⑶泵所需得轴功率N，kW。（4分)⒉（15分)某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液,滤框得空间尺寸为1０00×ｌ000×40mm,有2０个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1．4m3试求：⑴该扳框压滤机得生产能力;（6分）⑵过滤后用ｌ／8滤液体积得洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时得生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。（9分)⒊（20分）一内管尺寸为φ2５、、5mm得套管换热器作为精馏塔顶全凝器,冷却水走管程,塔顶蒸汽走壳程.已知塔顶蒸汽流量为500kg/h,汽化潜热为２7０ｋJ／kg，饱与温度为８0℃；冷却水入口温度为１5℃，出口温度为αo＝104Ｗ/（m2·Ｋ），水侧得对流传热系数αｉ=４428、4Ｗ／(m2·K)；水得比热CP=4、１7４,忽略热损失。试求：⑴换热器得热负荷Q，kＷ；(3分)⑵冷凝水得用量W２，kｇ/h；(２分）⑶换热过程得对数平均温差Δtm，℃;(6分)⑷换热过程得总传热系数KO,；（以内管得外表面积为基准)(5分）⑸若达到要求，换热器长度不短于几米？(4分)B卷B卷《化工原理上》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期一、填空与选择题(每空1分，共30分）⒈５0、６6kPa=38０mmHｇ⒉A,Ｂﻩ⒊不变变小⒋C⒌压缩、排气、余隙膨胀与吸气⒍L/u≥H/uｔ⒎散式,沟流与节涌⒏传导，对流，辐射⒐固定管板式、浮头式与U型管式⒑__水蒸汽_,___空气_,__空气_侧⒒