2000化工原理真题.doc

2000 研究生入学考试福州大学化工原理试卷

一如图所示，一往复泵将某种液体（密度为1100Kg/m

3，黏度为100cP），由低位槽打入高位槽，往复泵用旁路阀调节流量。已知主管内径D=0.06m，旁路支

管内径d=0.032m，泵送至高位槽的流量为13.1m

3/h ，a-b-c-d-e-f 管线的阻力损失为80J/Kg，ΔZ=10m，试求：

（1）泵给液体的有效功We

（2）如果循环回路中主管（即 b 至 c 的主管）的阻力损失可以忽略不计支管（c-g-b ）的管长（包括局部阻力当量长度在内）为50m，求通过支管的流量以及由于循环使泵多消耗的功率（设泵的效率为75 ％）。

二如图所示，要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵送至高位槽，釜中真空度为500mmH（g其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地平面上吸入管路总阻力为0.87m液柱，液体的密度为968Kg/m

3，已知该泵的允许汽蚀余量Δh=4.2m，试问该泵的安装位置是否适宜？如不适合应

如何重新安排？

三某厂吸收塔填料层高4m，用水吸收混合气中的公害组分A，在此情况下，测得的浓度如图所示。

已知平衡关系为y=1.5x （式中及图中的组成均为摩尔分数），求：

（1）气相总传质单元高度；

（2）操作液气比为最小液气比的多少倍；

必须小于等于0.002，所以拟将填料层加高；若液气（3）由于法定排放浓度y

m

比不变填料层应加高多少？

（4）画出加高前后的吸收操作线示意图。

（5）除了加高填料层高度以外还有什么措施可以降低排放浓度？

四

用板式精馏塔在常压下分离苯- 甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加

热，平均相对挥发度为 2.47，

1 、进料量为150kmol/h ，组成为0.4（mol 分率）的饱和蒸汽，回流比为4，塔顶馏出液组成为0.928（摩尔分率），塔底采出液流量为87.3kmol/h ，求：（1）塔底采出液的组成和塔顶馏出液的量为多少kmol/h ？

（2）精馏段及提馏段的操作线方程；

（3）回流比与最小回流比的比值。

2、全回流操作时，塔顶第一块板的气液默弗里板效率为0.6 ，全凝器冷凝

组成为0.98（摩尔分率），求塔顶第二块板上升的气液组成。

五有一套管换热器，由Φ57× 3.5mm与Φ89× 4.5mm的钢管组成，甲醇在内管流动，流量为5000Kg/h，由60℃冷却到30℃，甲醇侧的对流传热膜系数α

2=1512W/(㎡·℃) ，冷却水在环隙中流动，其入口温度为20℃，出口温度拟定

为35℃，采取逆流操作，忽略热损失，污垢热阻，且已知甲醇的平均比热为

2.6KJ/(Kg. ℃) ，水的黏度为0.84cP，导热系数为0.61W/( ㎡·℃) ，比热为

4.174KJ/ ﹙㎏·℃﹚，密度取1000 ㎏/m

3，试求：

（1）冷却水的用量；

（2）所需套管长度（传热面积以内管外便面为基准）；

（3）在上述套管换热器中操作，将甲醇流量增加20％，其他条件不变，水和甲

醇的出口温度为多少？

2002化工原理真题

一如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽（均敞口，且页面保持不变），一

直两液面距离为20m管路全部阻力损失为5m水柱，泵出口管路直径为50mm，其上装有U型压差计，AB长为6m，压力计指示液为汞，其读数R为40mm，R′为1200mm，H为1m，设摩擦系数为0.02 ，求：

（1）泵所需外加功（J/kg ）；

（2）管路流速（m/s）；

（3）A截面压力（MPa）；

（4）泵出口阀门开度减小时，泵前后的压力表和真空表及压力计读书为R、R′如何变化。

二有一列管换热器，装有Φ25× 2.5mm 钢管300 根，管长2m，要将质量流量为8000kg/h 的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热。若水蒸汽冷

4W/(㎡·K)，管壁及两侧污垢热阻忽略不计，而且不计热损失，已知空

凝给热系数为1×10

-2W/(m ·K），μ=1.98×10-5Pa·s，气在平均温度下的物性常数为Cp=1kJ/(kg ·K)，λ=2.85×10

Pr=0.7。试求：

（1）空气在管内对流给热系数；

（2）求换热器总传热系数（以管子外表面为基准）；

（3）通过计算说明该换热器能否满足要求？

（4）计算说明管壁温度接近于哪一侧流体温度。

三设计一台常压操作逆流填料吸收塔，用清水吸收焦炉气中的氨。操作条件下平衡关系为

3，要求回收率为95％，y=1.2x ，气体流率为4480N·m3/(㎡·h)，入塔气体浓度为10g/N·m

3·h)。试求：

吸收剂用量为最小用量的 2.5 倍，气相体积总船只系数Kya=200kmol/(m

（1）水用量m3/(㎡·h)（取水密度为1000kg/m 3）；

3/(㎡·h)（取水密度为1000kg/m 3）；

（2）出塔溶液中氨的浓度（mol ％）；

（3）填料层高度（m）；

0.8（G 为摩尔流率），若回收率不变，塔内温度、压力均不变，在液流

（4）K y a 正比于G

量不变的情况下，气体流率增加一倍，填料层高度应变为多少？

五用精馏塔分离某种水溶液，组成为0.3，流率为100kmol/h 的料液由加料口入塔，其热

状况参数q 为1.1，塔顶设有全凝器，泡点回流，回流比为 2.5，饱和蒸汽直接入釜加热，馏

出液组成为0.85，试求：

（1）塔顶易挥发组分回收率为0.85，塔顶产品组成；

（2）若回流比及塔顶产品组成不变，饱和蒸汽用量增至多少时可使塔底产品组成为零；

（3）若进料状况x d、x w 及回流比不变，塔釜改用间接蒸汽加热时的提馏段操作线方程。

六某湿物料在常压气流干燥管中进行干燥，湿物料处理量为0.5kg/s，湿物料含水量为5%，干燥后物料的含水量不高于1%（均为湿基），空气的初始温度为20℃，湿含量为0.005，若将空气预热至150℃进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面汽化阶段除去，干燥管本身

保温良好，试求：

（1）当气体出口温度定为70℃，预热器所需提供的热量及热效率；

（2）当气体出口温度定为42℃，预热器所需提供的热量及热效率；

（3）若气体离开干燥管后，因在管道及除尘器设备中散热温度下降了10℃，试判断（1）和（2）两种情况是否发生返潮现象，

已知水在不同温度下的饱和蒸汽压如下表