武汉理工大学化工原理2007-2010年真题答案及解析

=
L V
=2⇒
X
i′ 1
=
0
.
0
0
9
此
时
N
i′ OG
=
0.02 − 0.002 0.02 − 0.009 × 1.5 − 0.004
= 3.496
In 0.02 − 0.009 × 1.5 0.004
⇒ h ' = 3.496 × 3.61 = 12.62 m
∴ ∆ h = h ' − h = 2.62 m 加 高 2.62m
18、B 19、C 20、改变阀门开度 旁路调节
二、问答题 1、鼓风机主要包括离心鼓风机、旋转鼓风机即亦为罗茨鼓风机；
其中离心鼓风机主要特点如下：送气量大，所产生的风压仍不太高，出口压强不超过 294 ×103Pa ，无需冷却装置，各级叶轮直径也相等。 罗茨鼓风机特点如下：结构简单、体积小，排气量连续均匀，适用于所需压强不高而流 量较大的情况。 选用原则：（1）根据实际情况算出 HT ，再换算成实验条件下风压；（2）根据输送气体 性质，风压范围，确定风机类型；（3）根据以风机进口状态的实际风量与实验条件下的 HT，从特征曲线或性能中选择合适的机号。 2、干燥过程机理： 恒速干燥阶段：湿物料内部的水分向表面传递的速率能够与水分自物料表面汽化的速率 相适应，使物料表面始终保持恒定状态，此阶段汽化的是非结合水，干燥速率取决于物料表 面水分的汽化速率，称为表面汽化控制阶段。 降速干燥阶段：水分自物料内部向表面迁移的速率赶不上物料表面水分汽化的速率，部 分表面变干；一部分热量用于汽化水分，另一部分用于加热物料，在物料表面汽化的是结合 水与非结合水，称为物料内部控制阶段。
3、 旋风分离器原理：在离心力作用下，气相中旋溶颗粒沿半径向外运动，到达壁面后，做 螺旋向下运动，而气体做内螺旋向上运动，实现两相分离的过程。 主要性能指标：临界粒径（理论上在旋风分离器被完全分离的最小的直径 ）；分离效率
（从气固两相中分离出的固相占入口固相的比率 ）；压强降（由进气管及主体器壁所引
2、全回流：指塔顶馏出液经全凝器冷凝后，全部回流至塔内的过程。
全回流特点：（1）无精馏、提馏段之分，亦无进料，塔顶、釜产品。
（2）该过程推动力最大，分离所需理论板数目最少。
（3）回流比 R 趋于无穷大。
实际意义：（1）精馏塔开工阶段 （2）塔板性能研究
3、(1) 冷液进料；特点：上升到精馏段的蒸汽量 V 比提馏段的 Vˊ要少；
武汉理工大学《化工原理》试卷——2008 年
1、 牛顿型（黏度的物理意义：促使流体产生单位速度梯度的剪应力）。
2、 黏度是否为零 是否有流体阻力项
3、 D 4、低于 气蚀 5、并流 6、A
7、D 8、C 9、C 10、不
变 增加 11、自由 平衡 12、气体 溶解度 13、液体 挥发度 14、液
体 溶解度 15、 1 1 16、填料有效表面积 液体再分布 17、B
1、为了提高离心泵经济指标 2、H—Q N—Q η—Q 转速 一定转速、常压下以
常温的清水为工质 3、1∕2 4、少 薄 小 少 5、0.03
6、先冷却后除尘
7、泵轴与轴承之间 泵轴与填料函之间 叶轮盖板外表面与液
体之间产生摩擦而引起的能力损失 8、= < 9、 c b a
10、增大 减小 减小 11、相对挥发度 板效率 操作弹性
(2)泡点进料；特点：Lˊ=L + F,Vˊ= V；
(3)气液混合物进料；特点：进料中液相部分成为 Lˊ的部分，而蒸汽部分则成为 V 的一
部分；
(4)饱和蒸汽进料；特点：L=Lˊ,V=Vˊ+F；
(5)、过热蒸汽进料；特点：下降到提馏塔的液体里 Lˊ将比精馏塔的 L 少。
三、解：
在截面1和截面2之间应用伯努利方程可得：
= 0.1
(2)Rmin
=
xD ye
− −
ye xe
泡点进料时：q=1
0.4× 2.5 ⇒ xe =x F = 0.4 ye = 1+1.5× 0.4 = 0.625
⇒ R = 1.5× 0.9 − 0.625 = 1.83 0.625 − 0.4
y
=
R R +1
x
+
1 R +1
xD
=
0.647 x
=
1.2× 20×10−3 × 25.8 1.98 ×10−5
=
3.127 ×104
⇒ αi
=
0.023 ×
2.85 ×10−2 20 ×10−3
× (3.127 ×104 )0.8 0.70.4
= 112.12w /
m2 .k
1 ⇒=
do
1 +=
1
+
2.5
ko α i di αo 104 20×112.12
50
1.2632 ×
ρ2
0.205 2
⇒ p 2 = −24.9kpa(表压) ⇒ 真空表读数为24.9kpa （3）1 —1′ 至3 —3' 可得：
∑ gz1+we = gz2 +
f
h总
50 1.2632 200 1.3272
⇒
we
=
9.81×
47
+
0.0231×
( 0.205
×
2
+× 0.18
2
∑ P1
ρ
+
v12 2
+
gz1
+
we
=
P2 ρ
三、思考题（20 分） 1、“气缚”现象产生原因：由于管内积存空气，导致泵运转时产生的惯性离心力较小，叶轮 入口处所形成的低压不足以将贮槽里的液体吸入管路的现象；“气蚀”现象产生原因：爱一 定温度下，液体饱和蒸汽压低于或等于叶轮初液体蒸汽压，将发生部分汽化，随着液体一起 流入叶轮处，在叶轮高压处，气泡发生冷凝，形成局部真空，后面液体填充真空。对叶轮泵 壳连续冲击的现象。 2、双组分理想物系的含义：指液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律即：P0A XA = PA 气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律 y A P = PA 3、传热：又称热传递，是由于温度差引起的热量转移；传质：是由于物质内溶质存在浓度 差而促使溶质向低浓度端运动的过程。二者的联系：两种方式一般是同时存在某一体系中。
武汉理工大学《化工原理》试卷——2007 年 一、选择题（30 分） 1、B 2、C 3、B 4、C 5、B 6、B 7、C B B 8、A 9、B 10、 B
二、填空题（20 分） 1、＜ 2、空气 水 3、 降低 不变 变小 增大 4、 0.045 0.067 5、65.78×10 3 6、0.35（mol%） 7、脱吸 8、0.33 Kg 水∕Kg 绝干 0.27Kg 水∕Kg 绝干 0.13 Kg 水∕Kg 绝干 9、√2 V 10 、减小
)
= 488.2J / kg ⇒ N = 488.2×1000×150 = 3.13×104 w 3600× 0.65
1.005× 7200× 40
(1)Q = cpMC∆t =
3600
= 80.4kw
(2) 1 = 1 + do =
1 +
25
= 39.8w / m2.℃
k αo diαi 8000 20× 50
600 ×1.01325 ×105
⇒ we =
760 ×103
+9.81×10+44
⇒ we =222.1J / kg
在 2—2／至 3—3／截面由伯努利方程可得：
P2 ρ
+
gz
2 +we
=
P3 ρ
+
gz 3
⇒
P3 ρ
=
300 ×1.01325×105
222.1 −
760 ×105
− 9.81× 0.1
起的摩擦阻力。流动时局部阻力以及气体旋转运动所产生的动能损失造成的压强降）。
三、解：
四、解：
150× 4 （1）v1 = 3600×π × 0.2052 = 1.263m / s
Re1
=
ρ dv µ
=
1.263×1000× 0.205 10−3
=
2.59×105 (湍流)
v2
=
150× 4 3600×π × 0.22
（2）E mv.1 =
y1 -y 2 y1* -y2
而y1=0.75× 0.8+0.2=0.8
其中：y
=
2.5x 1+1.5x
⇒
y1*
=
2.5× 0.7 1+1.5× 0.7
=0.854
⇒ y2 =0.175x1+0.20=0.725
⇒
E
mv.1
=
0.8 0.854
0.725 -0.725
=0.58
⇒ ko = 88.9w / m2.k ⇒ 提供Qi⋅ =KoSo △∆tm =
48.44×88.9× 3.14× 25×10−3 × 200× 2 = 135.22kw
而所需Q1 = 126.4kw ∴能完成上述所需任务
3、解：
N OG
=
Y1 − Y2 ∆Y m
其 中 ∆Ym
=
Y1 − m X 1 − Y2
(3)Q提 =kS∆tm
40 其中∆tm = In 112.9 =91.447 k
72.9
⇒
Q 提
=39.8
×
91.447
×
π
×
25
×10-3
×118
×
3w=101.14kw
而Q ≺＜Q提 ∴能完成生产任务
五、解：
（1）V= 1120 ×（1-5%）=47.5 kmol/h 22.4
5% Y1 = 95% = 0.5263
⇒ P3 = 181.22 ρ
⇒
P3
=
181.22 ×103 1.01325 ×105
× 760mmHg
= 1358.5mmHg
2、解：
∆tm = 48.44k
αi
=
λi di
× 0.023× Re0.8
Pr 0.4
其中v
=
π
r2
×
70000 200× 3600×1.2
=
25.8m
/
s
Re
=
ρdv µ
12、< 13、C 14、连续操作 < 间歇恒组成操作
15、t > tw >td
16、相同 不相等 相等 17、不变 不变 18、不变 减小 减小
19、③ 20、③
二、问答题。
1、物料干燥可以分为两个阶段。分为恒速干燥和降速干燥阶段。
恒速干燥：物料内部的水分向表面传递的速率能够与水分自物料表面汽化的速率相适应，
= 1.327m /
s
Re2
=
1.327 ×1000× 0.18 10−3
=
2.39×105 (湍流)
(2)在1—1′ 至2— 2′由伯努利方程可得：
∑ P1
ρ
+
v'2 1
2
+ gz1 + we
=
p2 ρ
+ v12 2
+ gz2
+
f
h
⇒ 0 = p 2 + v12 + 9.81× 2 + 0.0231×
使物料表面始终保持恒定状态，此阶段汽化的是非结合水，干燥速率取决于物料表面水分的
汽化速率，称为表面汽化控制阶段。
降速阶段：水分自物料内部向表面迁移的速率赶不上物料表面水分汽化的速率，部分表
面变干；一部分热量用于汽化水分，另一部分用于加热物料，在物料表面汽化的是结合水与
非结合水，称为物料内部控制阶段。
Y2
V
47.5
而H OG
=
KY aΩ
= 100 × π
× 0.42
=0.9455
m
⇒ Z=3.224 m
六、解：
（1）DxD =0.9 ⇒ D = 0.9 × 0.4 ×1000 =400kmol / h
Fx F
0.9
⇒ W = 6 = 00kmol / h
XW
=
0.1Fx F W
=
0.1×1000× 0.4 400
Y1 − m X 1
=
0.02 − 0.012 − 0.004
0 .0 0 8
=
0.00577
In Y2
In 0.004
0.02 − 0.004
⇒ N OG =
∆ Ym
= 2.773
∴ H OG
=
h N OG
= 3.61 m
( 2 )由 L = Y1 − Y 2 = 2
V
X1
且
Y1
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−
Y
i′ 2
X
i′ 1
Y2 = 0.05263
而 X1 Y1 − Y2
V =
L
=
1 ⇒
3
X1
=
1 (0.5263 − 0.05263)
3
=
0.15189
(2)Z =HOG NOG
且NOG
=
Y1 − Y2 ∆Ym
=
0.5263 − 0.05263 0.5263-1.5X1 − Y2
In 0.5263 −1.5X1
= 3.41
4、解：
（1）饱和蒸汽加料：q=1
L' W
y= x V'
L' x w
其中：L' =L + qF = RD + qF
=（3×17.5+100）kmol/h=152.5kmol/h
V ' = V = (R +1)D = 4×17.5 = 70kmol/h
而W=82.5kmol/h Xw =0.255 ⇒ y=2.18x - 0.138
四、计算(80 分) 1、解：选择参照体系，以入口贮槽水平面为 1—1／ ，以 P2 下面处水平导管为 2—2／，以 P3 下水平导管为 3—3／，以最高处贮槽水平面为 4—4／，在 1—1／至 4—4／由伯努利方程可得：
∑ P1
ρ
+
gz1
+
u12 2
+ we
=
p4 ρ
+ gz4
+ u42 2
+
h f总
+
0.318
(3)由y1=0.647xD +0.318=0.9012
而y1 = 2.5x1 / (1+1.5x1)
⇒
x1
=
y1 2.5 −1.5y1
=
0.785
⇒ y2 = 0.647x1 + 0.318 = 0.826
∴上升蒸汽组成为0.826
武汉理工大学《化工原理》试卷——2009 年
一、填空题和选择题。