化工原理习题

化工原理试卷

班级____________ 姓名______________ 学号____________ 成绩___________

一. 计算（69分）：

1（20分）. 每小时将2×104kg 、45℃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Ø76mm ×4mm 、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。45℃氯苯的密度为1075 kg ⋅m -3，粘度为

6.5×10-4 Pa·s 。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数

全开闸阀 ζ1 = 0.17

90℃标准弯头 ζ2 = 0.75

摩擦系数计算式 λ = 0.1( εd + 68

Re )0.23

2（16分）. 质量流量为7000kg ·h -1的常压

空气，要求将其由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1×10 4W·(m 2·K)-1，空气在平均温度下的物性数据如下：

比热容为1kJ·(kg·K)-1，导热系数为2.85×10 -2W(m·K)-1 粘度为1.98×10-5Pa·s ，普兰特准数为0.7 。

现有一单程列管式换热器，装有Ø25mm×2.5mm 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

A A X Y 5.1=*

。问：

⑴ 该工况下气相总传质单元高度H OG 为多少？

⑵ 因法定排放浓度Y A,2=0.002，计划将塔加高，若液气比不变，填料层需加高多少？

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

%40,,=F

n D n q q ，精馏段操作线方程为20.075.01+=+n n x y ，

1,100-⋅=h kmol q F n 求： ⑴ 提馏段操作线方程式；

⑵ 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E mV,1

二. 选择题（11分）：

1. 水以2m·s -1的流速在Ø35mm×

2.5mm 钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s ，密度为1000kg·m -3,其流动类型为（ ）。 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q V ，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（ ）。 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( )kPa 。 A. 150 B. 50 C. 75 4. 在精馏塔中每一块塔板上（ ）。

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Ø108×4mm 和Ø55×2.5mm 钢管组成，流体在环隙间流动，

其当量直径为（ ）mm 。

A. 53

B. 45

C. 50

D. 58

6. 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（ ）。

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t 1降至t 2，其相对湿度ϕ（ ），绝对湿度H （ ），露点t d （ ）。

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 w ，露点为t d 。现将该物料自含水量X 1=0.45 kg 水/kg 绝干物料，干

燥至X2= 0.1kg水/kg绝干物料,，则干燥物料表面温度θ（）。

A. θ﹥t w

B. θ = t

C. θ = t d

D. θ = t w

9. 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

（）。

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，则λA______λ B (填“﹥”

或“﹤”)，将______层材料放在里层时保温效果更好。

2. 化工生产中最常用的载热体（加热剂）

为，常用的冷却剂为____ 。

3. 采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T1/、加热蒸汽压力P不变，现冷体流量增加，则冷流体出口温度T2/_______，传热速率Φ______，总传热系数K_______ ,传热平均温度差△T m________。

4. 用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为Y A*=1.5X A，若进塔气体浓度为Y A,1=0.1，要求尾气浓度为Y A,2=0.01，拟用液气比q n,c/q n,B= 2，则出塔溶液浓度为X A,1= 。若改变液气比，溶液可能达到的最高浓度为。

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 = _________ 。

7. 将含3%（mol%,下同）CO2的空气与浓度为3.12⨯10-5 CO2 的水溶液接触，操作条件下的平衡关系为y*=1200x，那么将发生_______过程。

8. 已知某物料在25℃的平衡曲线。设含水量X=0.4kg水/(kg绝干) 的该物料与φ = 65% 的空气接触，其X* = 0.07kg水/（kg绝干）。当空气的φ = 100%时，X* = 0.27 kg水/（kg绝干）。则物料自由水分量为_______________，结合水分量为_______________，非结合水分量为___________________。

9. 某过滤机的滤布阻力可以忽略不计，在恒压下过滤τ 秒，得滤液Vm3；若在同一压强下继续过滤τ 秒，共得滤液________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1000m3·h-1，含尘量为10g·m-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 m3·h-1，降尘室除尘量_______ 。