化工原理试题及答案 (一)

化工原理试题及答案

化工原理

试题及答案（绝密请勿到处宣扬）

12月25日

一、填空题（共15空，每空2分，共30分）

1.一容器真空表读数为10kpa,当地大气压强为100

kpa,则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别

为：（90kpa）和（-lOkpa）。

2.热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的

流体中。

3.物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大

或小）

4.蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多

效蒸发。

5.蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶

质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸

点升高三部分组成。

6.一容器压力表读数为10kpa,当地大气压强为100

kpa,则此容器的绝对压强（以kpa计）为:（90kpa）e

7.对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的

（小）。（填大或小）

8.物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体

的辐射能力比灰体的（大（填大或小）

9.蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。

10.按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）

和（多效蒸发）。

二、选择题（共5题，每题2分，共10分）

1.对吸收操作有利的条件是：（D）

A.操作温度高、压强高；B.操作温度高、压强低;

C.操作温度低、压强低；D.操作温度低、压强高

2.精储塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板

（A）,液相温度较下层塔板（）

A.高，低；B.低,高；C.高，高；D.低，低

3.(D)是塔内气液两相总体上呈逆流流动，

而在每块塔板上呈均匀的错流流动。

A.板式塔的传质意图；B.板式塔的设计过程；

C.板式塔的恒摩尔流要求；D.板式塔的设计意图

4.恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的

(C)及与物料的接触方式都不变。

A.温度、熔值、湿度；B.流速、压强、湿度；

C.流速、温度、湿度；D.温度、湿度、压强

5.对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确

的？(B)

A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是结合

水；C.自由水一定是结合水；D.自由水一定是非结

合水

6当二组分液体混合物的相对挥发度为

(C)时，不能用普通精储方法分离。当相对挥

发度为(A)时，可以采用精储方法

A.3.；0B.2.0；C.1.0；DAO

7.下述说法中错误的是（B）0

A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接

触；B.精储用板式塔，吸收用填料塔；C.精馆既可以

用板式塔，又可以用填料塔；D.填料塔可以避免液泛

8.物料的平衡水分一定是（C）

A.非结合水分；B.自由水分；C.结合水分；D.临

界水分

9.对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确

的？（B）

A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是结合

水；C.自由水一定是结合水；D.自由水一定是非结

合水。

三.计算题

1.在一列管换热器中将15OOOkg/h油品从20摄氏

度加热到90摄氏度，油品走管内管外，加热介质为130

摄氏度的水蒸气，换热器有100根直径L5*15mm,长

2m的钢管构成,管内=36w2/m2#c,管外「12000W/

i

油品的比热容为L9KJ/kg*C,操作条件下的汽化潜热

为2205KJ/Kg,钢管的导热系数45W/m*℃,若加热全

部冷凝后在饱和温度下排出的，忽略热损失和管壁的

污垢热阻。

(1)换热器的热负荷？

(2)加热蒸汽的消耗量？

(3)总转热系数？

(4)该换热器能否满足生产任务？

解：

(1)换热器的热负荷？

Qwc(tt)=15000*1,9*(90-20)=1995000KJ/h

cPC'2I

=554.17KJ/s

(2)加热蒸汽的消耗量？

(3)口总W转Q/热r19系950数00？/2205904.8Kg/h0.251Kg/s

d15mm*d12mm

d°(dd)/In(d/d)(1512)/In(15/12)13.44mm

m0i0i

278.3w/m2*C

dbdl,150.0015弋151

EW""3600*1245*13.4412000

iim0

(4)该换热器能否满足生产任务?

假设逆流传执

Sndl100*3.14*0.015*29.42m2以久仁口山八、、

t〔J(13020)(13090)A。”

L/t-"WlO---------69.2C

In-a—In

t13090

Q'kst278.3*9.42*69.21.814*105w181.4kw

m

Q1995000kj/h1995000*1000/36OO554160j/s554160w554.16kw

因此换热器最大传热效率Q小于实际所需的传

热效率Q,所以此换热器不满足生产任务

2.在一连续精储中分离苯、甲苯的混合，进料量

为100kmol/h,原料液中苯0.4,塔顶储出液中苯的回

收率为83.3%,塔底偏出液中含苯0』(以上均为摩尔

分数)，原料液为饱和液体进料，笨甲苯的相对挥发度

为2.5,回流比为最小回流比的3倍，塔底为主凝器，。

(1)储出液及釜残夜量

(2)塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。

(3)离开塔顶第一层理论板的液相组成

(1)谓出液及釜残夜量

WFxDxWx

Dx0,838Fx

。管:0%如皿

引64.835.2kmol/h

(2)塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。

R伙y)/(yx)当原料液位饱和液体进料时

1micqqq

q=ln

▲XX.

“R自(lxy(l取厂[0.952/042.5*(1095

miXD/

2)/(1-0.4)]^(25-1)=1.453

RD3耳D3*1.453*35.2153.4kmol/h

L'WLFW153.410064.8188.6kmol/h

(3)离开塔顶第一层理论板的液相组成

0952=2./0级

3.一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg经

干燥后物料含水量有8%降至2%(均为湿基)湿度为

0.009kg水/kg,绝干气的新鲜空气经预热器预热后进

入干燥器后空气湿度为0.022kg水/kg绝干气。

(1)水分蒸发量

(2)新鲜空气的消耗量。

解：

(1)水分蒸发量

GG.(lw=1000*(l-0.08)=920kg/h

第一种解方法：’

GG(1W)/(1W)9207(10.2)938.8kg/h

!

wc'G=1000,-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s%

二种解方'法:

XW/(lW)XW/(lW)WG(xx)

代入数据解得W=61.2kg/h，，2

(2)新鲜空气的消耗量。

LW/(HH)61,2*(0.0220.009)4707,7kg/h

新鲜空气消耗量：

LL(1H)4707.7*(10.009)4750kg/h

4.每小时将l'5000kg含苯40%(质量分数下同)

和甲苯60%的溶液，在连续精储塔中进行分离，要求

釜残夜中含苯不高于2%,塔顶储出液中苯的回收率为

97.1%.(p171-4)

(1)求出憎出液和釜残液的流量及组成以及摩尔

流量及摩尔分数表示。

解：苯的摩尔质量为78,甲苯的摩尔质量为92

进料组成40/78F40

/7860/92

釜残液组成、2/7800：中w2/78

98/92

原料液的平均摩尔质量M044*78

殷。」4780.56*9285.8

依题意知DIF0.971

所以

0.971*175*0.44

X

全塔物料衡算DWFI75或

DWF"

XDXW\者

DO.O235W175*0,44

,联立式a、式b、式c,解得

D80.0kmol/h，W95.0kmol/h，x0.935

D

5.在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷

却热油，冷水在管内流动，进口温度为15℃,出口温

度为32℃,。热油在壳方流动，进口温度为20℃,出

口温度为40℃,热油流量为1.25kg/s,平均比热容为

1.9KJ/(kg*℃)0若传热的总传热系数为470W/(

*℃),试求换热器的传热面积。(p2364-8)

解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得,

即，Q,换热器的传热量为K

t

m

QWC(TT)=1.25*1.9*10,(120-

240)=190kW

1-4型管壳式换热器的对数平均温度差先按逆流

计算,即

口tt(12032)(4015)

2

，X1nl222150c

T1n4015

I

温度差校正系数为：1204041

K1214,1

tt3215

P2i---------Tt0.162

12015

ii

由图447(a)中查得：f089,所以

Im

tt'0.89*5044.5C

mtm

故0Q190*10J

S__-------------9.1012

可？470*44.5

6.在单效蒸发器中将每小时5400kg>20%NaOH水

溶液浓缩至50%。原料液温度为60℃,平均比热容为

3.4KJ/(kg*℃),加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强分

别为400KPa及50KPa,操作条件下溶液的沸点为

126℃，总传热系数为Ka=1560W/(KJ/(*℃)。加热蒸

汽的冷凝饱和水在饱和温度下排除。热损失忽略不

计。试求

(1)考虑浓缩热时①加热蒸汽消耗量及单位蒸

汽消耗量②传热面积

(2)忽略浓缩热时①加热蒸汽消耗量及单位蒸

汽消耗量②若原料液的温度改为30℃及126℃,分别

求一项。(p3105-3)

解：从附录分别查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝

水的有关参数如下

400kPa:蒸汽的焰H=2742.1kJ/kg,汽化热

r=2138.5kJ/kg

冷凝水的熔h6036ikJ/kg,温度T=143.4C

W

50kPa:蒸汽的焰H,=2644.3kJ/kg,汽化热

『2304.5,温度T,=81.2c

(1)考虑浓缩热时

①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量

蒸发量WF(1oB4OO(P^-)3240kJ/kg

x0.5

I

由图5-14查出600时20%NaOH水溶液的焰、126r时

50%NaOH水溶液的熠分别为

h210kJ/kg,h=620kJ/kg

0I

用式5」la求加热蒸汽消耗量，即

nWH'(Fw)hFh3240*2644.3(54003240)*620540