化工原理试卷1

化工原理试卷一. 计算（69 分）：1 （20分）.每小时将2X 104kg、45C氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B （如图所示），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076mmX4mm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。45C氯苯的密度为1075 kgm-3,粘度为 6.5x10-4 Pas。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数全开闸阀Z1 = 0.1790 C标准弯头Z2= 0.75尸68摩擦系数计算式 九=0.1（ d + Re）0-232 （16分）.质量流量为7000kgh-i的常压空气，要求将其由20C加热到85C，选用108C的饱和蒸汽作加热介质。若水 蒸气的对流传热系数为1X104W（m2K）-1，空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ（kgK）-】，导热系数为2.85X10 -2W（mK）-i粘度为1.98X10-5Pas，普兰特准数为0.7。现有一单程列管式换热器，装有025mmx2.5mm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。 在正常情况下，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Y*= 1.5X。问：AA 该工况下气相总传质单元高度 H 为多少？ OG 因法定排放浓度 Y =0.002，计划将塔加高，若液气比不变，填料层需 A,2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离。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。塔顶采出率为纟4 = 40% ,精馏段操作线方程为y二0.75x + 0.20 ,qn+1nn,Fq = 100kmol - h-1求： 提馏段操作线方程式；n,F 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 mV,1二. 选择题(11 分)：1.水以2ms-1的流速在035mmx2.5mm钢管中流动，水的粘度为lxl0-3Pas, 密度为1000kgm-3,其流动类型为(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相同，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. 150 B. 50 C. 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0108x4mm和055x2.5mm钢管组成,流体在环隙间流动， 其当量直径为(B)mm。A. 53B. 45C. 50 D. 586. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时，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-降至t2,其相对湿度p(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t，露点为td。现将该物料自含水量X=0.45kg水/kg绝干物料，干 wd1燥至X2= 0.1kg水/kg绝干物料,，则干燥物料表面温度0(A)。A. 0 tB. 0 = t C. 0 = tD. 0 = twdw9. 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，贝从AA B （填“”或“B = 2，则出塔溶液浓度 为XA,=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160.5 kPa,则纯甲苯饱和蒸气压为6 5779 Pa。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）C02的空气与浓度为3.12x10-5CO2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25C的平衡曲线。设含水量X=0.4kg水/（kg绝干）的该物 料与申=65%的空气接触，其X* = 0.07kg水（kg绝干）。当空气的申=100%时， X* = 0.27 kg水/ （kg绝干）。则物料自由水分量为0.33 kg水/ （kg绝干），结合 水分量为0.27 kg水/ （kg绝干），非结合水分量为0.13 kg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t秒，得滤液Vm3；若在同一压强下继续过滤t秒，共得滤液、迈V m3。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离 器进行除尘，气体流量为1000m3h-1,含尘量为10gm-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1100 m3h-1,降尘室除尘量减小。（增加、减小、不变、不定）。11. 如图为一干燥速率曲线。在其它条件 不变情况下，试在图中作出增大空气 相对湿度后的干燥速率曲线。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+ 匸 + H 二厶 + z + 吆 + Y h 2gepg2 2gf ,1-2p1 = 26.7kPa （绝压）,Z = 0, u1 p2 = 101.3kPa （绝压）z2 = 15m2 x 104qV1075 x 3600 = 5.168 X10-3 m 3-s -15.168x10-3u = 1.42m - s -12兀x 0.06824O068 x 皿 x 1075 二 1.6 x 1056.5x10-41 分） Heu2+亠+2 g工hf,1-21 分）Y hf ,1- 2=hf , 进68+ 2h + 5hf ,闸f , 弯=hf , 直0.3九二 0.1 X （ +）0.23 二 0.029368 1.6 x105hf，直二九 1 - U2 = 0.0293 x 空6 x 1.422 d 2g0.068 2x9.81=1.178m二（05 + 2 x 7 + 5 x 75）x 耳=0.471冶2 分）1 分）1 分）1 分）1 分）2 分）1 分）1 分）2 分）（101.3 - 26.7） x103 * 15 * 1.422 * 1.178 + 0.4717 =23.83m （1 分）2 x 9.811 075 x 9.8 1Ne = HeqVpg = 23.83 x 5.168 x 10-3 x 1075 x 9.81 = 1.30 x 103W （2 分）Na = T =曽=1 x 103 W 二 1kW2 分）2. （16 分）解：1 3600 X1。X （85 - 2。）二 126389W=（108 - 20）-（108 - 85）= 48.44 C1。8- 2。In108 - 85up =7000冗3600 x x 0.022 x 2004=30.95kg - m2 - s-1dup0.02 X 30.95 = 312631.98x10-5=0.023 - R 0.8 p 0.4d e r=0023 x 2.80.020 0 x 312赵山41d6d1d1 +u +Kad九daad a11m21 1 2251+ -0.0 1 1 3= 112.1W -m -2 - K-1112.1x201x104K = 88.5Wm-2K-1A =需K ATm12639888.5 x 48.44= 29.48m2A = nnd l = 200 x 兀 x 0.025 x 2 = 31.42m2 实外A一实=1.066沁1.1-能完成上述传热任务。A需14分）解：1）Y - YA 1A_2qn,BX - XA,1A,2In （1 -0.02- 0.004=20.008 - 0mq Y - mXmqn ” B ） A ,1A ,2 I n BqY - mXn,C A,2A,2（2 分）2 分）1 分）（1 分）（1 分）（1 分）（1 分）（1 分）1 分）（1 分）（2 分）（2 分）（2 分）（2 分）qn,C111.51 2In （1 -15）2+口2 0.004 - 0 2=Y mXA,1A,1A,1=Y mXA,2A,2A,2Y-Y-A ,A 2,mY-mXln AxAY- mXAYA,2A,2或AYIAYA,NOGHOG 2.77Y- YA,1A,2AYA , m二 3.61=2.77=0.02 1.5 x 0.008 = 8x10-3= 0.0040.02 - 0.004577 10二 5.77 x 10-38x10-3ln0.004 - 00.02- 0.004 = 2.775.77x103 其他条件不变，Ya,2变，则NOg不变 mqY - m Xn , B ） A,1A,2qY/ - mXn,CA,2A,2N =OG1mB忍CIn （1 -mq+n ” B忍Cln （1 -15）2 + 耳2 0.002 - 0 2H/ =- N, = 3.61x 4.66 = 16.82mOG OGAH = 16.82 10 = 6.82 mR4.（19 分）解：（1） 0.75 二 -=4.66x = 0.8dqn ” Dq Fn,Fx -x 0.35-x fw =x -x dw=0.40.8 - xwx = 0.05wnD = 40%qn,Fq 门=0.4 x 100 = 40kmolh-1n,Dq W = q F - q D = 100 - 40 = 60 kmolh-1n,W n,F n,D（ 2 分）（ 1 分）（ 1 分）（ 2 分）（ 2 分）（ 2 分）（ 2 分）（ 2 分）（ 1 分）（ 1 分）（ 2 分）2 分）（ 2 分）（ 1 分）（ 1 分）q = ( R + 1) q , = (3 + 1 ) x 40 = 160 kmol-h-1n,V n,D( 1 分)8 = 0q J = q、厂 q 匸=160 - 100 = 60 kmol-h-1n,V n,V n,F( 1 分)q / = q T = q、厂 q 门=160 40 = 120 kmol-h-1n,L n,L n,V n,D( 1 分)提馏段操作线方程：/ym+1nL=2x 0.05m2 分）n,Vn,Vy* =2.5x11 + (2.5 -1) x12.5 x 0.71 + (2.5 -1) x 0.7=0.85732 分）1 分）1 分）y2 = 0.75 x 0.7 + 0.2 = 0.725 y1 = 0.8Em,V,12-2. y1* - y0.8-0.7 2 50.8 5 7-30.7 2 5二 0.5 6 6 92 分）、(11 分)选择题(每小题各一分)1. (B)2. (C)3.(A)4.(C)5.(B)6.(B)7.(C) (B) (C)8.(A)9.(B)三、（20 分）填空题（每个空各一分）2.饱和蒸汽，水4. 0.045，0.0667；7.吸收1. , A ；2. 03.降低，增大，增大，增大;5. 6 5779；6. 0.35；8. 0.33 kg 水/ (kg 绝干)，0.27 kg 水/ (kg 绝干)，0.13 kg 水/ (kg 绝干)；9. 2V10.减小;