化工原理考試試卷1一、填空題（共30分）1.（3分）三只長度相等的并聯(lián)管路，管徑的比為1:2:3，若三只管路的流動(dòng)摩擦系數(shù)均相等，則三只管路的體積流量之比為。2.（3分）一原用于測量清水流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì)現(xiàn)用來測量管路中酒精流量，讀得其數(shù)值為500L/h，則酒精在管路中的真實(shí)流量為L/h。（已知清水的密度為1000kg/m3，酒精密度為785kg/m3，轉(zhuǎn)子的密度為7850kg/m3）。3.（4分）離心泵理論揚(yáng)程曲線為，實(shí)際揚(yáng)程為（直線、拋物線）。離心通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓包括和。用離心泵在兩敞口容器間輸液，在同一管路中若用該泵輸送密度為800kg/m3的某溶液（設(shè)該溶液的其他性質(zhì)與水相同），與輸送水相比，離心泵的流量，揚(yáng)程，泵的軸功率，泵的出口壓強(qiáng)。4.（3分）旋風(fēng)分離器的分割粒徑d50是指，臨界粒徑dc是指。5.（3分）在薄壁銅質(zhì)列管式換熱器中，用130℃的飽和水蒸氣加熱空氣，使空氣溫度由25℃升至60℃。此時(shí)傳熱管的壁溫約為℃，總傳熱系數(shù)K接近流體的對流給熱系數(shù)。冷凝傳熱有兩種形式。和兩種形式，沸騰傳熱有和6.（3分）連續(xù)精餾塔的加料狀態(tài)有等種，如果某連續(xù)精餾塔再沸器的汽化量為40kmol/h，加料量為50kmol/h，塔頂回流比為2，餾出液的產(chǎn)量為30kmol/h，則該塔的加料狀態(tài)應(yīng)為。7.（3分）低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它操作條件不變，而入塔液體組成x2增高時(shí)，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG，氣相出口組成y2將，液相出口組成x1將。（增加；減少；不變；不定。）將將8.（3分）在相同條件下將篩板塔、泡罩塔、浮閥塔進(jìn)行相比，操作彈性最大的是，單板壓降最大的是，造價(jià)最低的是。9.（3分）某多級逆流萃取操作中，B與S完全不互溶，現(xiàn)增加純?nèi)軇┯昧縎，則萃余相出口含量萃取相出口含量（增大，減小，不變，不確定）。10.（2分）滿足理想干燥過程的條件是二、選擇題（每題2分，共10分）。1.以下泵中具有自吸能力的是。A．往復(fù)泵B．齒輪泵和旋渦泵C．離心泵D．旋轉(zhuǎn)泵和旋渦泵2.用板框壓濾機(jī)恒壓過濾某一濾漿（濾渣為不可壓縮，且忽略介質(zhì)阻力），若過濾時(shí)間相同，要使其得到的濾液量增加一倍的方法有。A.將過濾面積增加一倍；B.將過濾壓差增加一倍；C.將濾漿溫度到高一倍。3.在蒸氣—空氣間壁傳熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，在下列方案中，是可行的。A.提高空氣流速；B.提高蒸汽流速；C.采用過熱蒸汽來提高蒸氣溫度；D.降低空氣的流速。4.精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)，若F，xf，xw，xD，V等條件均不變，將進(jìn)料熱狀態(tài)從q＞1變?yōu)閝＜1，設(shè)計(jì)所需理論板數(shù)將。A.多；B.少；C.不變；D.判斷依據(jù)不足。5.正常操作的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減少以致液氣比小于原定的最小液氣比時(shí)，哪些情況將發(fā)生？A.出塔液體濃度增加、回收率增加。B.出塔氣體濃度增加，但出塔液體濃度不變。C.出塔氣體濃度與出塔液體濃度都增加。D.在塔下部發(fā)生解吸想象。三、計(jì)算題（共65分）1.（共15分）如右圖，用泵將密度為900kg/m3、粘度為2.30cP、溫度為40℃的某有機(jī)液體混合物從敞口儲(chǔ)槽送至加壓精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離。測得泵入口處真空度為300mmHg，出口壓力表讀數(shù)為4.30kgf/cm2，孔板流量計(jì)的U型管中水銀柱高差為360mm，孔板孔徑為30mm，孔板流量計(jì)系數(shù)CK＝0.63。泵入口管中心線至出口壓力表接點(diǎn)之間的垂直高差為0.50m，其間的摩擦阻力損失可以略去不計(jì)。精餾塔進(jìn)口管中心線與儲(chǔ)槽液面之間的液位高差為20m且恒定不變。全程管徑均為φ68×4mm，包括管子各種局部阻力在內(nèi)的管道當(dāng)量長度為180m，其中進(jìn)口管路段當(dāng)量長度為50m，離心泵的允許吸上真空高度Hs為6.5m，泵工作當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?atm，管路為光滑管，其摩擦系數(shù)λ＝0.3164/Re0.25，離心泵的效率為78％，試求：（1）該溶液在管路的體積流量；（m3/h）（2）精餾塔內(nèi)接管口處的表壓強(qiáng)；（kgf/cm2）（3）離心泵的軸功率為多少；（kw）（4）離心泵在此管路工作時(shí)，是否會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象？其允許的最大安裝高度為多少m?已知水銀的密度為13600kg/m3。40℃時(shí)溶液的飽和蒸汽壓為80mmHg。2.（共15分）有立式列管式換熱器，其規(guī)格如下：管數(shù)30根、管長3m、管徑由25×2.5mm，為單管程。今擬采用此換熱器冷凝冷卻CS2飽和蒸汽，從飽和溫度46℃冷卻到10℃，CS2走管外，其流量為250kg／h，其冷凝潛熱為356kJ/kg，液體CS2的比熱為1.05kJ／(kg·℃)；水走管內(nèi)與CS2成總體逆流流動(dòng)，冷卻水進(jìn)出口溫度分別為5℃和30℃。已知CS2冷凝和冷卻時(shí)傳熱系數(shù)(以外表面積為基準(zhǔn))分別為K1=232.6和K2=l16.8W/(m2·℃)，問此換熱器是否適用?3．（共10分）在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦?fàn)t氣中的氨，氨的濃度為8g/標(biāo)準(zhǔn)m3，混合氣體的處理量為4500標(biāo)準(zhǔn)m3/h。氨的回收率為95%，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍?？账馑贋?.2m/s。氣相體積吸收系數(shù)Kya為0.06kmol/(m3·h)。操作壓強(qiáng)為101.33kPa、溫度為30oC，在操作條件下氣液平衡關(guān)系為Y=1.2X。試求：（1）用水量(kg/h)；（2）塔徑和塔高（m）；（3）若要求提高回收率，應(yīng)采用什么措施？（至少列舉三條）4.（共15分）在板式精餾塔內(nèi)分離某二元理想溶液。原料液流量為100kmol/h，飽和蒸氣進(jìn)料，進(jìn)料組成為0.5（易揮發(fā)組分的摩爾分率）。塔頂餾出液量和塔釜液量相同。塔頂為全凝器。塔釜用間接蒸汽加熱。精餾段操作線方程為：y=0.8x+0.18試求：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品的組成；（2）提餾段操作線方程式；（3）若平均相對揮發(fā)度為3，塔頂?shù)谝粚铀宓囊合嗄ダ锇逍蕿?.6，求離開塔頂?shù)诙铀宓恼魵饨M成。5.（共10分）在連續(xù)干燥器中，將物料自含水量為0.05干燥至0.005（均為干基），濕物料的處理量為1.6kg/s，操作壓強(qiáng)為101.3kPa。已知空氣初溫為20℃，其飽和蒸汽壓為2.334kPa，相對濕度為0.5，該空氣被預(yù)熱到125℃后進(jìn)入干燥器，要求出干燥器的空氣濕度為0.024kg水/kg絕干氣。假設(shè)為理想干燥過程，預(yù)熱器熱損失可忽略，試求：（1）空氣離開干燥器的溫度；（2）絕干空氣消耗量，kg/s；（3）干燥器的熱效率?；ぴ砜荚囋嚲?一、填空題（每小題2分，共20分）1、某轉(zhuǎn)子流量計(jì)，其轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，當(dāng)測量密度為1.2kg/m3空氣的流量時(shí)，最大流量為400m3/h?，F(xiàn)用來測量密度為0.8kg/m3氨氣時(shí)，其最大流量為m3/h。2、當(dāng)20℃的水(ρ=998.2kg/m3，μ=1.005厘泊)在內(nèi)徑為100mm的光滑管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，若流速為1.0m/s時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為____，直管摩擦阻力系數(shù)λ為_____。3、某降塵室高2m，寬2m，長5m，用于礦石焙燒爐的爐氣除塵。礦塵密度為4500千克每立方米，其形狀近于圓球，操作條件下氣體流量為25000立方米每小時(shí)，氣體密度為0.6kg/m3，粘度為3×10-5Pa·s。則理論上能除去礦塵顆粒的最小直徑為μｍ。4、板框過濾機(jī)進(jìn)行恒壓過濾，濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)。當(dāng)其他條件一定時(shí)，將板框數(shù)增加一倍，所得濾液是原來的倍。5、流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流，若將流量增加一倍，其他條件不變，則傳熱分系數(shù)將增為原來的倍。6、在臥式換熱器中利用水蒸汽冷凝來加熱某種液體，應(yīng)讓加熱蒸汽在程中流動(dòng)，加熱器頂部設(shè)置排氣閥是為了。在此列管換熱器中，傳熱管的壁溫接近____的溫度，總傳熱系數(shù)K接近流體的對流給熱系數(shù).7、某精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)，若將塔釜由原來間接蒸汽加熱改為直接蒸汽加熱，而保持xF，D／F，ｑ，R，xD不變，則W／F將，xw將，提餾段操作線斜率將，理論板數(shù)將。8、在常壓下，20℃時(shí)，氨在空氣中的分壓為114mmHg，與之平衡的氨水濃度為15(kgNH3/100kgH2O).此時(shí)亨利系數(shù)E=mmHg，相平衡常數(shù)m=。9、當(dāng)噴淋量一定時(shí)，填料塔單位高度填料層的壓降與空塔氣速的關(guān)系曲線上有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其中下轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為，上轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為。10、對于干球溫度為t，濕度為H的濕空氣，若降低溫度t，則其相應(yīng)的露點(diǎn)溫度td會(huì)，水蒸汽分壓pv會(huì)，濕球溫度tw會(huì)，相對濕度會(huì)（增加、減少、不變、不確定）。二、選擇題（每小題2分，共20分）1．如圖流體在傾斜變徑管中流動(dòng)，則U型壓差計(jì)的讀數(shù)R的大小反映情況。A.A、B兩截面間的動(dòng)能變化和位能變化之和B.A、B兩截面間的流動(dòng)阻力損失和動(dòng)能變化之和C.A、B兩截面間的壓差值D.A、B兩截面間的流動(dòng)阻力損失2.離心泵性能測定過程中，當(dāng)水的流量從小變大時(shí)，泵出口處的壓強(qiáng)。A．減小B．增大C．先增大后減小D．先減小后增大3.板框壓濾機(jī)洗滌速率為恒壓過濾最終速率的1/4，這一規(guī)律只有在_______時(shí)才成立。Ａ.過濾時(shí)的壓差與洗滌時(shí)的壓差相同；Ｂ.濾液的粘度與洗滌液的粘度相同；Ｃ.過濾壓差與洗滌壓差相同且濾液的粘度與洗滌液的粘度相同；Ｄ.過濾壓差與洗滌壓差相同，濾液的粘度與洗滌液的粘度相同，且過濾面積與洗滌面積相同。4.計(jì)算下列四種“數(shù)”時(shí)，其數(shù)值大小與單位制造選擇有關(guān)的是_______。Ａ.普蘭德準(zhǔn)數(shù)；Ｂ.傳熱單元數(shù)NTU；Ｃ.離心分離因數(shù)K；Ｄ.過濾常數(shù)K5.有兩臺(tái)同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。在氣、液流量及進(jìn)口溫度一定時(shí)，為使氣體溫度降到最底應(yīng)采用的流程為______。Ａ.氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作；Ｂ.氣體走管內(nèi)，氣體并聯(lián)逆流操作；Ｃ.氣體走管內(nèi)，氣體串聯(lián)逆流操作；Ｄ.氣體走管外，氣體串聯(lián)逆流操作。6.有人說：①“在穩(wěn)定的傳熱過程中，若傳熱壁面兩側(cè)的溫差越大，則表明壁面的傳熱阻力也越大”；②“根據(jù)克希荷夫定律，輻射能力越強(qiáng)的物體，其吸收能力也越大”。這兩種種說法。A.①對、②錯(cuò)；B.①、②都對；C.①錯(cuò)、②對；D.①、②都錯(cuò)。7.通常所討論的吸收操作中，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，_A.回收率趨向最高；B.吸收推動(dòng)力趨向最大；__。C.操作最為經(jīng)濟(jì)；D.填料層高度趨向無窮大.8.精餾分離α＝2.5的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔頂D=096，測得第三層塔板（精餾段）的下降液體濃度為0.4，第二層板下降液體濃度為0.45，則第三層塔板的氣相單板效率E為。A.22.2％B.68.5％C.44.1％D.107.5％9.采用多級逆流與單級萃取比較，如果溶劑比、萃取濃度均相同，則多級逆流萃取可使萃余分?jǐn)?shù)。A.增大B.減少C.基本不變D.變化趨勢不確定10.已知濕空氣的如下兩個(gè)參數(shù)，便何確定其它參數(shù)A.H，tB.H，tdC.H，PD.I，tas。三、計(jì)算題（共60分）1、（共13分）用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為35.4T/h，高位槽中液面比油池中液面高20m，管路總長(包括閥門及管件的當(dāng)量長度)300m，進(jìn)出口阻力不計(jì)。管徑為Φ108×4mm，若油在輸送溫度下的比重為960kg/m3，粘度為3400cP，求泵所需的實(shí)際功率，設(shè)泵的效率η=50%。2、（共13分）某列管換熱器由多根Φ25×2.5mm的鋼管組成，將流量為15×103kg/h苯由20℃加熱到55℃，苯在管中的流速為0.5m/s，加熱劑為130℃的飽和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潛熱為2178kJ/kg，苯的比熱容cp為1.76kJ/kg·K，密度ρ為858kg/m3，粘度μ為5.2×10-4Pa·s，導(dǎo)熱系數(shù)λ為0.148W/(m·K)，熱損失、管壁熱阻及污垢熱阻均忽略不計(jì)，蒸汽冷凝時(shí)的對流傳熱系數(shù)α為10×104W/(m2·K)。試求：(1）水蒸汽用量（kg/h）；(2）總傳熱系數(shù)K（以管外表面積為準(zhǔn)）；(3）換熱器所需管子根數(shù)n及單根管子長度L。3、（13分）分離苯和甲苯混合液，塔頂為全凝器，塔釜間歇蒸汽加熱。苯對甲苯的平均相對揮發(fā)度為2.47。已知為飽和蒸汽進(jìn)料，進(jìn)料流量為150Kmol/h，進(jìn)料組成為0.4（摩爾系數(shù)），操作回流比為4，餾出液中苯的回收率為0.97，塔釜采出液組成0.02。試求：(1)塔頂餾出液的組成；(2)精餾段及提餾段操作線方程。（3）回流比與最小回流比的比值。4、（共11分）今有連續(xù)式逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料氣中的甲醇。已知處理氣量為1000m3/h，原料氣中含甲醇100g/m3吸收后的說中含甲醇的量等于與進(jìn)料氣體相平衡時(shí)的濃度的67%。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下操作，吸收的平衡線取為，甲醇的回收率為98%，KY=0.5kmol/(m2·h)，塔內(nèi)填料的有效表面積為190m2/m3，塔內(nèi)氣體的空塔流速為0.5m/s。試求：（1）水的用量；（2）塔徑；（3）填料層高度。（甲醇的分子量為32）5、（共10分）某濕物料在常壓理想干燥器中進(jìn)行干燥，濕物料的流率為1kg/s，初始濕含量（濕基，下同）為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕含量為0.5%?？諝鉅顩r為：初始溫度為25℃、濕度為0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)干燥器的溫度為160℃，如果離開干燥器的溫度選定為60℃，試計(jì)算（1）需要的空氣消耗量及預(yù)熱器的傳熱量；（2）又若空氣在干燥器的后續(xù)設(shè)備中溫度下降了10℃，試分析物料是否返潮？已知50℃下水的飽和蒸汽壓為12.34kPa?；ぴ砜荚囋嚲?參考答案一、填空題1.1.2.572L/h；3.直線，拋物線，靜風(fēng)壓，動(dòng)風(fēng)壓，減少，下降，下降，下降。4.經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離后能被除下50％的顆粒直徑；在旋風(fēng)分離器中能被完全分離下來的最小粒徑，其大小是判斷旋風(fēng)分離器分離能力的重要依據(jù)。5.130，空氣滴狀冷凝，膜狀冷凝，泡核沸騰，膜狀沸騰。6.冷液、飽和液體、氣液混合物、飽和蒸汽、過熱蒸汽，5，飽和蒸汽進(jìn)料。7.不變，增加，增加，增加。8.浮閥塔，泡罩塔，篩板塔9.減小，減小。10.空氣通過干燥器時(shí)焓恒定二、選擇題1：C；2：D；3：A；4：B；5：C三、計(jì)算題1、（1）求溶液在管路的體積流量Vs為16m3/h（2）求2.32kgf/cm2（3）則所需實(shí)際功率為Np，（4）泵的允許安裝高度為：求泵的實(shí)際安裝高度Hg’在敞口槽液面與真空表處列柏努力方程：Hg’＝[（300×1.013×105/760）/900－(1+0.0228×50/0.06)×1.572/2]/gHg’＝2.02m<3.89m，所以不會(huì)發(fā)生氣蝕。2、所以適宜使用。3、1.用水量2.塔徑和塔高則3.可采取的措施：