合肥工业大学化工原理.docx

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合肥工业大学化工原理

合肥工业大学化工原理试卷〔一〕

一.填空题（20分）

1.（2分）

当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,那么该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg。

2.（2分）

米糠油在管中作层流流动，假设流量不变，管长不变,管径增加一倍，那么摩擦阻力损失为原来的______倍。

3.（2分）

离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。

4.（2分）

传导传热的傅立叶定律为＿＿＿＿＿＿＿其各项表示为＿＿＿＿＿＿＿,

＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。

5.（2分）

设降尘室的长、宽、高分别为、B、〔单位均为m〕,颗粒的沉降速度为u0（），气体的体积流量为qv,那么颗粒能在降尘室别离的条件是。

A．B．C．D．

6.（2分）

当吸收平衡线为斜率m的直线时，那么1/Kx＝1/kx＋_＿＿＿。

假设为液膜控制，那么Kx»＿＿＿。

7.（2分）

间壁换热器管壁温度tW接近α____________一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近__________________一侧的α值。

8.（3分）

蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：

（1）_________________________________；

（2）_________________________________；

（3）_________________________________。

9.（4分）

在ｔ＝50℃、P＝1atm时空气中水蒸汽分压，那么该空气的湿含量H＝＿＿＿＿；相对湿度j＝＿＿＿＿；〔50℃时,水的饱和蒸汽压为〕。

二.选择题（10分）

1.（2分）

流体在管内流动时，滞流内层的厚度随流速的增加而〔〕。

A.变小B.变大C.不变

2.（2分）

为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差〔ρ指-ρ〕的值〔〕。

A.偏大B.偏小C.越大越好

总3页第2页

3.（2分）

离心泵铭牌上标明的流量是指（）

A.效率最高时的流量B.泵的最大流量

C.扬程最大时的流量D.最小扬程时的流量

4.（2分）

精馏塔的进料状况为冷液进料时，那么提馏段的液体下降量L¢〔〕

A.＞L+F;B.＜L+FC.=L+F

〔注：

L一精馏段液体下降量；F一进料量〕

5.（2分）

在以下哪些线上露点温度相等（）

A.等相对湿度线；B.等热焓线；C.等湿度线；D.绝热冷却线

三.简答题〔10分〕

1.（4分）试列举三种别离均相物系的单元操作，并指出其别离依据。

2.（3分）刚从冰箱中拿出的奶瓶放在空气中，外壁常常会析出水珠，请解释原因。

3.（3分）用一般的蒸馏方法别离乙醇—水混合液，为何得不到无水乙醇？

四.计算题〔60分〕

1.（15分）

用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为吨/小时,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长（包括阀门及管件的当量长度）330m,进出口阻力不计。

管径为φ108×4mm,假设油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。

2.（15分）

用一传热面积为3m2由φ25×的管子组成的单程列管式换热器,用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内,油走管间。

水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h,其比热分别为·K和·K;水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/m2·K和250W/m2·K,两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。

（1）计算说明该换热器是否合用?

（2）夏天当水的初温到达30℃,而油的流量及冷却程度不变时,该换热器是否合用?

（假设传热系数不变）

3.（15分）

用常压精馏塔别离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50%，塔顶产品组成＝95％,产量D＝50kmol/h，回流比R=2Rmin，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。

相对挥发度α＝3。

求：

〔1〕Rmin（最小回流比）；〔2〕精馏段和提馏段上升蒸汽量；

〔3〕列出该情况下的精馏段操作线方程。

总3页第3页

4.（15分）

在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%〔体积％〕，吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为，取吸收剂用量为最小用量的倍，试求：

（1）水溶液的出塔浓度；

（2）假设气相总传质单元高度为，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用?

注：

计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。

合肥工业大学化工原理试题参考答案和评分标准〔一〕

一.填空题（20分）

1.答案：

850;-100（2分，每空1分）

2.答案：

1/16（2分）

3.答案：

气蚀（2分）

4.答案：

ｄQ＝－λA∂t/∂n,ｄQ表示单位时间传递的热量,－表示温度向降低方向传递,A表示传热面积,λ表示导然系数和∂t/∂n表示温度梯度。

或ｄQ/ｄτ＝－λAｄt/ｄδ,ｄQ/ｄτ表示单位时间传递的热量,－表示温度向降低方向传递,A表示传热面积,λ表示导然系数和ｄt/ｄδ表示温度梯度。

（2分）

5.答案：

B（2分）

6.答案：

1/〔mky〕；kx（2分，每空1分）

7.答案：

大热阻大或α值小（2分，每空1分）

8.答案：

〔1〕溶质的存在使蒸气压下降，沸点升高

〔2〕液柱静压强引起〔3〕管道流体阻力导致

（3分，每空1分）

9.答案：

湿分/Kg干空气，0.598（4分，每空2分）

二.选择题（10分）

1.答案：

A（2分）

2.答案：

B（2分）

3.答案：

A（2分）

4.答案：

A（2分）

5.答案：

C（2分）

三.简答题〔10分〕

1.（4分）答案：

〔1〕蒸发，别离溶液混合物。

溶质A是非挥发性的，而溶剂B是挥发性的。

〔2〕吸收，别离气体混合物。

组分A与组分B〔或几种惰性组分〕在吸收剂中的溶解度差异。

〔3〕蒸馏，别离溶液混合物。

A、B两组分挥发性不同。

2.（3分）答案：

刚从冰箱中拿出的奶瓶因温度较低会将周围空气冷凝到达饱和状态，故会析出水珠。

3.（3分）答案：

因乙醇—水体系为非理想物系，存在最低恒沸点，此时相平衡线与对角线相交，物系的相对挥发度α=1，因此不能用普通的蒸馏方法别离得到无水乙醇。

四.计算题〔60分〕

1.（15分）答案：

对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：

He=△Z+λ[（l+Σle）/d]（u2/2g）

△Z=20ml+Σle=330md=108-2×

u=ms

=38400/3600×0.785×0.12×960

（4分）

Re=duρ/μ××960/3430×10-3=39.6<2000（2分）

λ=64/Re=64/39.6=1.616（3分）

×（330/0.1）××9.81）=564.2m（3分）

N=Q·He·ρg/（3600×0.5×1000）

=118.1kw（3分）

2.（15分）答案：

（1）Q1=1200×2×（200-100）=240000kJ/h（2分）

Q2=Q1,

t2=t1+Q1/（ms2·Cp2）=10+240000/（1000×℃（2分）

△tm=（132.6-90）/ln（132.6/90）=110℃（2分）

1/K1=1/α1+d1/（α2·d2）=1/250+25/（2000×20）

K1=216.2W/m2·K（2分）

A1=Q1/（K1△tm）=240000××3600×110）

=2.8m2<3m2故适用（2分）

（2）t1=30℃时

t2=30+240000/（1000×℃

△tm=（112.6-70）/ln℃（3分）

A2=240000×103/（3600××216.2）=3.45m2>3m2

不适用（2分）

3.（15分）答案：

〔1〕y=αx/[1+（α-1）x]=3x/（1+2x）（2分）

泡点进料q=1,xe=xf=0.5,（2分）

ye=

Rmin/（

Rmin=4/5=0.8（4分）

〔2〕V=V′=（R+1）D=（2×0.8+1）×50=130kmol/h（3分）

〔3〕y=[R/（R+1）]x+xD/（R+1）=0.615x+0.365（4分）

4.（15分）答案：

①（L/G）min=（y1-y2）/xe1=（y1-y2）/（y1/m）=mη（2分）

L/G=1.2（L/G）min=（y1-y2）/x1

x1=y1/〔〕×2.5）=0.0267（3分）

②×m×ηη）

×0.98）=0.8503（3分）

y1/y2=y1/（y1（1-η））=1/（1-η）=1/0.02=50（2分）

NOG=1/（1-S）ln[（1-S）y1/y2+S]=14.2（3分）

h=HOG××14.2=8.50m>6m,所以不合用。

（2分）

化工原理试题

姓名_________班级_____________学号____得分_______

一.填空题〔共24分〕

1.（3分）当Re为时，流体在圆形直管内呈层流时的摩擦系数λ=__________，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。

2.（2分）某液体在套管环隙内流动，大管规格为φ56×3mm，小管规格为φ30×,液体粘度为1mPa.s.，密度为1000kg.m-3，流速为1m.s-1，那么该液体在套管环隙内流动的Re=_________。

3.〔7〕离心泵的叶轮有_______、_______和________三种类型，假设输送浆料或悬浮液宜选用_________。

离心泵在启动时应先将出口阀_______，目的是___________________。

往复泵在启动时，其出口阀必须___________.

4.〔2〕过滤速率是指______________________________________。

在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________。

5.〔2〕用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近____________的温度，而传热系数K值接近____________的对流传热系数。

6.〔2〕有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1?

第二种为λ2，假设作为换热器材料，应选用_________种；当作为保温材料时，应选用__________种。

7.〔3〕列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。

8.〔3〕假设维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，那么空气的湿球温度＿＿＿，露点＿＿＿，相对湿度＿＿＿（变大,变小,不变,不确定）。

二、选择题（共16分，每题2分）

1.枯燥是〔〕过程。

A.传质；B.传热；C.传热和传质。

2.介质阻力系数ζ=24/Re的适用范围是〔〕。

A.圆柱