化工原理试题及答案.docx
化工原理试题叮答案（饴密请勿到处宣扬）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100kpa,则此容器的肯定压强和表压强（以IqxH+）分别为：（90kpa）和（-IOkpa）。2 .热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流淌的流体中。3 .物体的汲取率越（大），其辐射实力越（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（静乐头）和管路（阻力所引起的沸点上升三部分组成。6 .一容器压力表读数为10kpa,当地大气压强为100kpa,则此容器的肯定压强（以kpa计）为：（9OkPa）07 .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 .物体的汲取率越大，其辐射实力越（大），所以黑体的辐射实力比灰体的（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 .对汲取操作有利的条件是：（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；I）.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)处塔内气液两相总体上呈逆流流淌，而在每块塔板上呈匀称的错流流淌。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：I).板式塔的设计意图1.恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的(C)与与物料的接触方式都不变。A.温度、增值、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.平衡水肯定是自由水；B.平衡水肯定是结合水：C.自由水肯定是结合水；D.自由水肯定是非结合水6 .当二组分液体混合物的相对挥发度为(C)时，不能用一般精储方法分别。当相对挥发度为（八）时，可以采纳精镯方法A.3.0；B.2.0；C.1.0；I).4.07 .下述说法中错误的是(B).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，汲取用填料塔：C.精储既可以用板式塔，乂可以用填料塔：D.填料塔可以避开液泛8 .物料的平衡水分肯定是(C).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.平衡水肯定是自由水：B.平衡水肯定是结合水：C.自由水肯定是结合水：D.自由水肯定是非结合水。三.计算题1.在列管换热器中将15000kgh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1.5*15nn,长2m的钢管构成，管内”,=360M=*c,管外a“=12000Wm'油品的比热容为1.9KJkg*C,操作条件下的汽化潜热为2205KJKg,钢管的导热系数45Wm*"C,若加热全部冷凝后在饱和温度下排出的，忽视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)该换热器能否满意生产任务？解：(1)换热器的热负荷？0=叱GrsF)=I5000*1.9*(90-20)=1995000KJh=554.17KJs(2)加热蒸汽的消耗量？< =r=1.995(XX)S2205=904.8KKHi=0.251Kg/s(3)总转热系数？< 1.1.=5nn*d=12ttu>< ,=(Jt1.-J1)/m(J0/<)=(15-12)/m(15/12)=13.44mm5=-KT=-15(三5T5i-=2783M病W(-+-+-)(+)«4K.43600*1245*13.4412000(4)该换热器能否满意生产任务？S=Md1.=1.*3.14*0,015*2=9.4W假设逆流传热-r1.=69.2°C(130-20)-(130-90),130-20In130-90Q=ksim=2783*9.42*69.2=1.814*1(Pw=181.4hvQ=1995000勺/=1.995(XX)itI(MX)/3600=554160/s=554160w=554.16kw因此换热器最大传热效率Q小丁实际所需的传热效率Q，所以此换热器不满意生产任务2.在一连续精馀中分别苯、甲苯的混合，进料量为1OOkmo1.h,原料液中苯0.4,塔顶铺出液中苯的回收率为83.3乐塔底谛出液中含苯0.1(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)憎出液与釜残夜量(2)塔釜产生的蒸汽量与塔顶回流的液体量。(3)离开塔顶第一层理论板的液相组成解：(1)馈出液与釜残夜量F=D+W=>Fxf=Dx1.t+WxviZ7="=0.838卜XFDx1.1.=0.838%.(0.162)0.162100*0.4,.q.W=-=64.8wp/hv().1D=F-IV=100-64.8=35.Ikmo1.Ihx1.,=0.952(2)塔釜产生的蒸汽量与塔顶回流的液体量。R1.1.in=(.%-儿)/(为-%)当原料液位饱和液体进料时q=1.%=巧.Rm=(s-(1.-xo)(1.-xr)(a-1.)=0.952/0.4-2.5*(1.-0.952)/(1-R=3,nI/D=R=>i=RD=311,?=3*1.453*35.2=153Ahno1./hnnjnV'+W=1.,=>V'=1.-W=1.+F-W=53A+(X)-M.S=1.8S.6b>>1./h(3)离开塔顶第层理论板的液相组成X“=0.952y=xf1.+(-1.)x>=x1.,=0.952a=2.50.952=2.5(1+1.5)=0.8883.连续干燥器中，每小时处理湿物料100Okg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,绝干气的簇新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)簇新空气的消耗量。解：(1)水分蒸发量G=GJa-WJ=I000*(1-0.08)=920kgh第一种解方法：G=GIa-叱)1一笆)=920«1-0.2)=938.8依/力IV=G1-G,=1000-938.8=61.2kgh=0.017kgs其次种解方法：X1=W1Z(I-IV1)X,=1.½(I-IV2)IV=G(X1-X2)代入数据解得N=61.2kgh(2)新空气的消耗量。I.=W/(H1-H1)=61.2*(0.022-0.009)=4707.7依Ih新空气一耗量：£=1.(1+H1)=4707.7*(1+0.009)=4750版Ih1.每小时将15000kg含苯40%(质量分数下同)和甲笨60%的溶液，在连续精循塔中进行分别，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$.(p1.71-4)(1求出馆出液和釜残液的流量与组成以与摩尔流量与摩尔分数表jo解：苯的摩尔质量为78,甲苯的摩尔质量为92进料组成H=40/7840/78+6()/92=0.44釜残液组成AW=2/782/78+98/92-().0235原料液的平均摩尔质量A1.,=0.44*78+0.56*92=85.8依题意知DtuIFu=0.971所以=0.971*175*0.441o全塔物料衡算。+W=尸=175D,11+W%=F,1或OjO.0235W=175*0.44联立式a、式b、式C,解得D=8().()Az,W=95.0zw>,.vw=0.9355 .在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油，冷水在管内流淌，进口温度为15C,出口温度为32C,。热油在壳方流淌，进口温度为20C,出口温度为40aC,热油流量为1.25kgs,平均比热容为1.9K,J/(kg*"C)°若传热的总传热系数为470W(m1*r),试求换热器的传热面积。(p2364-8)解：换热器传热面积可依据总传热速率方程求得，即s=2,换热器的传热量为Q=Wbet1.k(rt-T2)=.25*1.9*10,(120-40)=190kW1-4型管壳式换热器的对数平均温度差先按逆流计算，即A/=r-,(120-32)-(40-15).,In-In1.40-15=50温度差校正系数为：R=，一I132-15I1.=12040s4j7p3=3=owT1.-ti120-15由图4T7（八）中查得：%k'=089,所以1.=夕=0.89暮50=44.5故Q_190*10,KA1.470*44.56 .在单效蒸发湍中将每小时5400kg、2O%NaOH水溶液浓缩至50%。原料液温度为60C,平均比热容为34KJ/(kg*r),加热蒸汽与二次蒸汽的肯定压强分别为400KPa与50KPa,操作条件下溶液的沸点为126C,总传热系数为K=1560W/(KJ(11f*°C):加热蒸汽的冷凝饱和水在饱和温度下解除。热损失忽视不计。试求(1)考虑浓缩热时加热蒸汽消耗量与单位蒸汽消耗量传热面积(2)忽视浓缩热时加热蒸汽消耗量与单位蒸汽消耗量若原料液的温度改为30*C与126,分别求一项。(p3105-3)解：从附录分别查出加热蒸汽、二次蒸汽与冷凝水的有关参数如下400kPa:蒸汽的均11=2742.1.kjkg,汽化热r=2138.5kJkg冷凝水的培儿=603.61kjkg,温度T=143.4。C50kPa:蒸汽的始H=2644.3kJkg,汽化热r'=2304.5,温度T-81.2。C(1)考虑浓缩热时加热蒸汽消耗量与单位蒸汽消耗量蒸发量W=F(I-区)=5400(1.-¾=3240kj/kgx1.0.5由图5-14查出60。C时20%Na0H水溶液的始、126。C时5O%NaOH水溶液的熔分别为%=21.()kjkg,ft,=620kj/kg用式5T1.a求加热蒸汽消耗量，即W'+(F-W-3240*2M4.3+(54003240)*620-5400*210=r=2318.5=4102kj/kgD4102e=1.266W3240传热面枳(>=Dr=4102*2138.5=8772*10'kJkg=2437kWKo=1560W/(m2*。C)=I.56AWf(m2)m=143.4-126=17.4所以务=一型一=89.7>1,56*17.4取20%的平安系数。则S,=1.2*89.78=1077,/（2）忽视浓缩热时忽视浓缩热时按式5-21计算加热蒸汽消耗量。因忽视热损失，故式5-21改为IVr'+Fcii-r0)3240*2304.5+5400*3,4(126-60)U-,-=.
