北京化工大学节能技术期末试卷

一、简单列举两种可再生资源和两种不可再生资源？（4 分）

二、试用龟山-吉田环境模型求H2 的标准化学用。（8 分）

三、用一逆流换热器对一股热流和一股冷流进行换热。热物流从100℃被冷却到80℃，冷物流从20℃被加热到40℃。热物流和冷物流的比热均为5.0kJ/（kg·℃），流量均为

100kg/min。求传热过程中热物流和冷物流的熵变及用损失。假设传热过程中没有散热损失，冷、热物流的比热容（Cp）为常数，物流温度变化小于2 时可用算术平均值代替对数

平均值。（8 分）

四、从能量用的角度分析，为什么冷热物流在高温换热时传热温差选取的较大，而在低温冷冻换热时传热温差选取的较小？对钛材和不锈钢换热系统，传热温差宜选取较大还是较小？（4 分）

五、在精馏过程中，分析采用如下措施分别对节能和分离效果的影响（保持其它操作条件不变，说明变化趋势）：（10 分）

a) 减小回流比；

b）降低塔板数或填料层高度；

c）多股进料；

d）冷夜进料；

e）蒸汽压缩机方式热泵精馏。

六、假设单效蒸发器和多效（以三效为例）蒸发器的总温差（t）相同，各效的传热面积（A）相等、传热系数（K）相同。试推导多效和单效蒸发的蒸发强度，比较大小。多效蒸发为什么比单效蒸发节能？（6 分）

七、精馏过程分离的依据是什么？当操作线靠近平衡线时，说明用损失和传质推动力的变化趋势。（4 分）

八、简述多效精馏的适用场合，以及采用多效精馏的优缺点。多效精馏为什么需要压力组合？（4 分）

九、为什么采用反应精馏能够节能？对于可逆反应，反应精馏为什么能够提高平衡反应的转化率？（4 分）

十、某一换热系统的工艺物流为两股热流和两股冷流，物流参数如下表所示。取冷热流体之间的最小传热温差为20℃。用问题表法确定该换热系统的夹点位置以及最小加热公用工程用量和最小冷却公用工程用量。（12 分）

十一、简单说明换热网络优化中夹点的意义是什么？如何判识夹点问题和阈值问题？（4 分）

十二、把100KPa、100℃的1kg 空气升热加压到400KPa、400℃，试求加热过程中的熵变，以及所加热量中的用和无。空气的平均定压比热容Cp=1.0kJ/(kg·K)。设环境大气温度为27℃。（8 分）

十三、在干燥过程中，采用换热器的余热回收，即在送入空气和排气之间设置换热器，回收排气中的热量。由于气-气换热的传热系数很小，可采取哪些措施提高传热系数？（4 分）

十四、精馏过程节能技术之一：增设中间再沸器和中间冷凝器，采取这种技术后，能量的数量和质量发生了什么变化？在其它条件不变的情况下，对分离效果是否有影响？在x-y

图上，用操作线和平衡线说明原因。（4 分）

十五、设计一个分离4 组分A、B、C、D（挥发度顺序为A>B>C>D）混合物的热偶精馏过程，包括一个主塔和2 个副塔。以此为例，说明采用热偶精馏，与常规分离塔序相比，为什么

能够降低设备费用和操作费用？热偶精馏的缺点是什么？（5 分）

十、某一换热系统的工艺物流为两股热流和两股冷流，物流参数如下表所示。取冷热流体

之间的最小传热温差为20℃。用问题表法确定该换热系统的夹点位置以及最小加热公用工

程用量和最小冷却公用工程用量。（12 分）

物流编号和类型热容流率 Cp（KW/℃）供应温度/℃目标温度/℃

1 热流 3.0 180 70

2 热流 1.5 160 50

3 冷流 2.0 30 130

4 冷流 4.0 50 140

十一、简单说明换热网络优化中夹点的意义是什么？如何判识夹点问题和阈值问题？（4 分）

十二、把100KPa、100℃的1kg 空气升热加压到400KPa、400℃，试求加热过程中的熵变，以及所加热量中的用和无。空气的平均定压比热容Cp=1.0kJ/(kg·K)。设环境大气温度为27℃。（8 分）

十三、在干燥过程中，采用换热器的余热回收，即在送入空气和排气之间设置换热器，回

收排气中的热量。由于气-气换热的传热系数很小，可采取哪些措施提高传热系数？（4 分）十四、精馏过程节能技术之一：增设中间再沸器和中间冷凝器，采取这种技术后，能量的

数量和质量发生了什么变化？在其它条件不变的情况下，对分离效果是否有影响？在x-y

图上，用操作线和平衡线说明原因。（4 分）

十五、设计一个分离4 组分A、B、C、D（挥发度顺序为A>B>C>D）混合物的热偶精馏过程，包括一个主塔和2 个副塔。以此为例，说明采用热偶精馏，与常规分离塔序相比，为什么

能够降低设备费用和操作费用？热偶精馏的缺点是什么？（5 分）

十六、如下几个蒸发节能技术中：多效蒸发、额外蒸汽的引出、二次蒸汽的机械压缩、二

次蒸汽的蒸汽动力压缩、冷凝水热量的利用等，选取一个印象最深、优先推荐的节能技术，从设备费、操作费和控制难易程度方面说明选择的原因。（5 分）

十七、下图系统中所示的各设备除了反应器以外，均保温良好。假设物流的动能和位能可

忽略，试分别做出整个系统的能量平衡方程和用平衡方程（标注各个符号所代表物理量的意义），并分析能量损失的原因。（6 分）

加热式搅拌反应器

蒸汽

冷却水

产品

原料

冷凝水

泵