中国石油大学(华东)化工原理题

《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⒈（25分）用离心泵将40℃的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和压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。

已知水的物性参数如下，密度ρ为992.7kg/m3 ，粘度μ为0.624cP，水的饱和蒸气压为55.32mmHg。

已知泵入口真空表读数为400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度为7.2m，输送管路为Φ108×4mm的钢管，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泵最大可能的安装高度；（8分）⑵泵的扬程；（6分）⑶泵出口处压力表的读数；（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的水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。

压滤机的过滤面积为20m2，某过滤压强下测得过滤常数K=2×10-2 m2/h。

试求：⑴在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得的滤液为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？（6分）⑵现改用一种较厚的滤布，其常数为q e=2×10-2m，过滤完毕后，洗《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的润滑油失效。

（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； 易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫； 流量小，粘度大的流体走壳程，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）m d i 100.0= s m d Q u i /299.202.03600654422=⨯⨯⨯==ππ[1分]5310657.310624.07.992299.21.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρdu[1分][2分]《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槽，已知水的密度为1000kg/m3 ，管道直径均为φ45×2.5mm，泵的进、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的水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m。

当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失为10J/kg，出水管道的全部阻力损失为40J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2。

泵的效率为70%。

（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失）。

试求：⑴泵扬程H，m ；（10分）⑵两液面高度差h，m ；（6分）⑶泵所需的轴功率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，滤框的空间尺寸为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。

卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。

试求：⑴该扳框压滤机的生产能力；（6分）⑵过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。

（9分）⒊（20分）一内管尺寸为φ25×2..5mm的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 ，饱和温度为80℃；冷却水入口温度为15℃，出口温度为45℃，忽略管壁及污垢热阻。

此时蒸汽侧的对流传热系数αo =104W/(m 2·K)，水侧的对流传热系数αi =4428.4 W/(m 2·K)；水的比热C P =4.174)K kg /(kJ ⋅，忽略热损失。

试求：⑴换热器的热负荷Q ，kW ；（3分）⑵冷凝水的用量W 2，kg/h ；（2分）⑶换热过程的对数平均温差Δt m ，℃ ；（6分）⑷换热过程的总传热系数K O ，)K m /(W 2⋅；(以内管的外表面积为基准)（5分）⑸若达到要求，换热器长度不短于几米？（4分）《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③对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，将炉墙看成一全反射面。

三、计算题：（共55分）⒈（20分）解：⑴在0-2间列柏努利方程：∑-+++=+++202222200022f e Hgu g P Z H g u g P Z ρρ（2分）P 0 = 0， P 2=2.5kgf/cm 2=2.452×105Pa（2分）u = 0，s m d V u /8842.004.03600/444222=⨯⨯==ππ（2分）m ghH f f 02.181.9102020===∑∑--;（2分）Z 0=0 Z 2=5 代入上式，计算：H= 31.06m所以：℃46.48)3565ln(3565)t t ln(t t t 2121m =-=∆∆∆-∆=∆（2分）⑷总传热系数K o ：W/K m 10823.310102.04.4428025.01d d K 1244o i i o O ⋅⨯=+⨯=α+α=-（3分）)K m /(W 97.2615K 2O ⋅=（2分） ⑸换热器长度L ：Ld m t K Q A o m O O π==⨯⨯=∆⋅=232958.046.4897.2615105.37（2分）m 766.3025.02958.0d A L o O =π=π=（2分）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成的最大变化量。

已知每层塔板的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)的AB二元混合液进行单级萃取，体系的溶解度曲线及辅助曲线如图所示，若要求萃余相中溶质A的含量为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的含量最高，试确定所需溶剂S的用量。

（7分）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⒍沟流，节涌⒎λ1﹥λ3﹥λ2 、 R2﹥ R3﹥ R18. 3.4829. 空气，饱和蒸汽10. 具有黑表面的物体ε=1 ，ρ=1二、分析简答题（共20分）⒈（本小题8分）答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。

提高加热炉热效率的措施有：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的入炉温度；选择合适的火嘴，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的润滑油失效。

（每项1分，共3分）⒊（本小题4分）《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⒊试述罗伯－伊万斯假定的基本内容。

三、计算题：（共55分）⒈（20分）如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，已知水的密度为1000kg/m3 ，管道直径均为φ45×2.5mm，泵的进、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的水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m。

当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失为10J/kg，出水管道的全部阻力损失为40J/kg，压力表的读数为 2.5kgf/cm2。

泵的效率为70%。

（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失）。

试求：⑴泵扬程H，m ；（10分）⑵两液面高度差h，m ；（6分）⑶泵所需的轴功率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，滤框的空间尺寸为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。

卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。

试求：⑴该扳框压滤机的生产能力；（6分）⑵过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。

（9分）⒊（20分）一内管尺寸为φ25×2..5mm 的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 ，饱和温度为80℃；冷却水入口温度为15℃，出口温度为45℃，忽略管壁及污垢热阻。

此时蒸汽侧的对流传热系数αo =104W/(m 2·K)，水侧的对流传热系数αi =4428.4 W/(m 2·K)；水的比热C P =4.174)K kg /(kJ ⋅，忽略热损失。

试求：⑴换热器的热负荷Q ，kW ；（3分）⑵冷凝水的用量W 2，kg/h ；（2分）⑶换热过程的对数平均温差Δt m ，℃ ；（6分）⑷换热过程的总传热系数K O ，)K m /(W 2⋅；(以内管的外表面积为基准)（5分）⑸若达到要求，换热器长度不短于几米？（4分）《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③增大传热温差△t m ：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的平均温度，即将炽热的烟气看成一发热面；②将管排看成一吸热面，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的热量等于其散热损失，将炉墙看成一全反射面。

三、计算题：（共55分）⒈（20分）解：⑴在0-2间列柏努利方程：∑-+++=+++202222200022f e Hgu g P Z H g u g P Z ρρ（2分）P 0 = 0， P 2=2.5kgf/cm 2=2.452×105Pa（2分）。