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1、注册化工工程师专业考试案例分析考试上2011年注册化工工程师专业考试案例分析第二天上午1、1kgNaCl和KCl的混合物，用H2SO4处理后，回收了1.2kg K2SO4和Na2SO4，问在原混合物中NaCl和KCl的重量比是下列哪个数值？已知反应式：NaCl+KCl+ H2SO4Na2SO4+K 2SO4+HCl（A）0.2 （B）2.7 （C）0.5 （D）2.1解：设NaCl xmol,KCl ymol,NaCl分子量58.5;KCl分子量74.5;Na2SO4分子量142;K2SO4分子量174元素守恒得58.5x+74.5y=1000142x/2+174y/2=12000得x=12m

2、ol;y=4mol58.5x/74.5y=702/2982.3562、将200m3空气自水汽分压8.0kPa干燥至1.333kPa，进口空气温度为273.15，压力为101.3kPa，问所除去的水分量（kg）为下列哪个数值？（A）4.895 （B）5.812 （C）5.353 （D）10.717解：干燥前水汽体积分数为8/101.3=0.079干燥后 1.333/101.3=0.01316绝干气量V=200(1-0.079)=184.2m3干燥除去水量=2000.079-184.20.01316/(1-0.01316)=13.34m3体积标定m=13.3418/22.4=10.719kg3、含

3、有甲烷和乙烷的原料气，在反应器中与水蒸气反应生成含氢的混合气，反应后的气体组成（干基）为：组成CH4C2H6COCO2H2mol%4.62.518.64.669.7试问原料气中的CH4/ C2H6的重量比是下列哪个数值？（A）0.372 （B）0.698 （C）1.432 （D）2.690解：设原有CH4 xmol%;C2H6 ymol%则初态C元素为x+2y ;H元素为 4x+6y则终态C元素为4.6+2.52+18.6+4.6=32.8 O元素为18.6+4.62=27.8 H元素为4.64+2.56+69.72=172.8其中由H2O转化的为27.82=55.6则有x+2y=32.84x

4、+6y=172.8-55.6得x=18.8mol;y=7molM(CH4)/M(C2H6)=18.816/(730)=1.4324、利用渣油废热并流加热原油，已知渣油流量为360000kg/h，初温为300，终温为200，原油初温为25，终温为175。渣油比热为1.67kJ/(kgK),原油比热为1.48kJ/(kgK)，总传热系数K为350W/(m2K)，问换热器的面积（m2）是下列哪个数值？（A）318 （B）1651 （C）458 （D）406解t1=300-25=275t2=200-175=25tm=(t1-t2)/ln(t1/t2)=(275-25)/ln(275/25)=104.3

5、Q=KAtm=mcp(T2-T1)A=(360000/3600)1.67103(300-200)/(350104.3)=458（）5、在一连续干燥器中，处理湿物料1000kg/h，湿物料经干燥后含水量由8%降至2%（均为湿基）。温度为20、湿度为0.009kg水/kg绝干空气的新鲜空气经加热器预热后进入干燥器，离开干燥器时空气的湿度为0.022kg水/kg绝干空气，问水分蒸发量（kg/h）和新鲜空气消耗量（kg/h）是下列哪一组数值？（A）30.6，2375 （B）61.27，4713 （C）30.6，4713 （D）61.27，4755解：X1=0.08/(1-0.08)=0.08696 X

6、2=0.02/(1-0.02)=0.02041 Gs=1000(1-0.08)=920W=Gs(X1-X2)=920(0.08696-0.02041)=61.2361.27 (kg/h)Ls=W/(H2-H1)= 61.27/(0.022-0.009)=4713 L=Ls(1+H0)=4710(1+0.009)=4755 (kg/h)6、用精馏塔分离某二元混合物A和B，该塔塔顶设一分凝器和全凝器，分凝器的凝液作塔顶回流，气相作为产品在全凝器中冷凝。已知进料为饱和状态，进料量为100kmol/h，其中轻组分A的浓度为0.5（摩尔分率，下同），操作回流比为2.0，现要求塔顶产品中A组分浓度为0.9

7、5，塔底产品中B组分浓度为0.94，塔顶蒸汽的冷凝潜热为21800kJ/ kmol，塔釜液体汽化潜热为21900 kJ/ kmol，问分凝器热负荷（kJ/h）、再沸器热负荷（kJ/h）为下列哪组数值？（A）2.16106，3.25106 （B）2.23106，3.25106 （C）2.16106，2.25106 （D）3.23106，4.25106解：xW=1-0.94=0.06D/F=(xF-xW)/(xD-xW)=(0.5-0.06)/(0.95-0.06)=0.4944D=0.4944F=0.4944100=49.44L=RD=249.44=98.88Q1=rDL=2180098.88=

8、2.16106（kJ/h）q=1V=(R+1)D-(1-q)F=(2+1)49.44-0=148.3Q=rWV=21900148.3=3.25106（kJ/h）7、乙烷和纯氧反应生成CO2和水，如果12kg的乙烷和48kg的氧混合，且90mol%乙烷参加反应，问最终混合物重量（kg）和CO2的含量（wt%）是下列哪个数值？（A）60，52.8 （B）55，58.7 （C）50，43.6 （D）40，35.1解： 反应前后质量守恒：W=12+48=60 （kg）氧气过量; W(CO2)=120.9442/30=31.68（kg） W%=31.68/60=0.528=52.8%8、在冷凝器中用冷却

9、水冷凝饱和温度下的水蒸气，已知水蒸气传热膜系数1为10000 W/(m2K)，冷却水传热膜系数2为1000 W/(m2K)。若忽略管壁热阻，将冷却水流量增加一倍，问新工况与原有工况总传热系数的比值是下列哪个数值？（A）1.21 （B）1.63 （C）2.00 （D）2.79解：K=1/(1/1 +1/2)= 1/(1/10000 +1/1000)=909.1u0.8(说明：=0.023（/d）(du/)0.8Prn)21=2(u1/u)=100020.8=1741K1=1/(1/1 +1/21)= 1/(1/10000 +1/1741)=1483K/K=1483/909.1=1.639、某生产

10、工艺流程如图，气反应式为：N2+3H22NH3。已知进料(F1)组成为：N2=24.8mol%，H2=74.4mol%，惰性气体I= 0.8mol%，N2的单程转化率为30%，反应后(F2)生成液氨，液氨经分离器排出(F3)。放空气(F4)中不含NH3，忽略惰性气体在液氨中的溶解，问放空气中各组分的百分组成（mol%）是下列哪一组数值？（A）N2：25.23 H2：72.79 I：1.98 NH3：0（B）N2：20.39 H2：61.18 I：0.95 NH3：17.48（C）N2：24.72 H2：74.14 I：1.14 NH3：0（D）无法求解解：设F1为100 mol反应掉的气体量：

11、N2：24.80.3=7.44H2：7.443=22.32总气体量F4=100-7.44-22.32=70.24各气体的百分组成（mol/%）：N2：(24.8-7.44)/70.24=0.2472=24.72%H2：(74.4-22.32)/70.24=0.7414=74.14%惰性气体：0.8/70.24=0.0114=1.14%10、容积为0.35m3的空罐内为0.1kPa真空压力，迅速开启罐体上的阀门，使得大气中的空气被吸入罐内，最终罐内压力与大气压力相平衡。吸气过程始终保持罐体内与大气温度25相同。由空气表（温焓图）查得初始状态25，0.1kPa下空气的内能值为220kJ/kg；终止

12、状态25，101.325kPa下空气的焓值为300 kJ/kg，空气的分子量为28.97。在此空气吸入过程中，体系向环境的放热量（kJ）是下列哪个数值？提示：1.空气吸入过程为瞬间动态过程，按气体等温等熵过程考虑； 2.空罐内的空气质量按零考虑。（A）33 （B）91 （C）124 （D）395解：以吸入气体为体系进行分析气体经历吸入和膨胀两个环节第一个环节：等温等熵 Q1=0第二个环节（初始、终态一致）：U=0，因此Q2=WH2=0;W=(PV)=H-U=300-220=80KJ/kg已知V=0.35m3;P=101.325;T=298;M=28.97PV=RTm/M得m=0.4146kgQ

13、=Q1+Q2=-W=-0.414680=-33.168KJ11、精馏塔原操作工况为冷凝器热负荷50400 kJ/h，再沸器负荷为60000 kJ/h。节能改造后，采用热泵技术，直接将塔顶馏出气体引入压缩机增压，提高温度后送入塔釜再沸器冷凝，放出的潜热用以加热釜液气化。热泵系统所需压缩功为2kW，热泵制冷系数为=0.8，有效系数为=0.6。若不考虑热损失，再沸器需外部蒸汽补充的热量（kJ/h）是下列哪个数值？（A）2400 （B）15840 （C）25440 （D）32640解：热泵供热系数 =80.6=4.8又=Q/W故热泵提供的热量Q=W=236004.8=34560KJ再沸器需要热量Q0=

14、60000KJ/h故需补充热量60000-34560=25440KJ12、某湿法磷酸厂，将半水磷酸工艺改造为二水磷酸工艺，半水法磷酸萃取反应方程式为：2Ca5(PO4)3F(s)+10H2SO4(l)+5H2O(l)=10CaSO4H2O(s)+6H3PO4(l)+2HF(g)其标准反应热： =-638.26kJ二水法萃取反应方程式为：Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)+10H2O(l)=5Ca SO42H2O(s)+3H3PO4(l)+HF(g)已知：下列化合物标准生成热：CaSO4H2O(s) =-1576.3kJCaSO42H2O(s) =-2022.7kJH2O(l) =-

15、285.84kJ问二水法萃取反应方程的标准反应热数值（kJ/mol）是下列哪个数值？（A）-814.66 （B）-673.54 （C）-407.33 （D）-336.77解列方程2 CaSO4H2O+3 H2O=2 CaSO42H2OHm2=2（-2022.7）-2（-1576.3）-3（-285.84）=-35.28KJ/molHm=1/2+Hm25/2=-407.33KJ/mol13、压力为1.4MPa，干度为0.95的水蒸汽流经一直径为252.5mm的绝热管道，经阀绝热节流膨胀到0.1MPa，如图所示，要求节流前后的流速不变，问节流后管道的内径D2（mm）是下列哪个数值？提示：饱和水蒸汽

16、焓、熵查表得如下表数据：P绝对 MPaX 干度S熵 kJ/kgh焓 kJ/kgV比容 m3/kg1.40.956.2626800.140.10.957.0325501.40.10.967.0726801.60.10.836.2622941.2（A）63 （B）59 （C）68 （D）75解：qm=ACf/v 根据连续方程，各截面的质量流量相等则有qm=A1Cf1/v1= A2Cf2/v2A2/A1=d22/d12=v2/v1D2=（v2/v1）0.5d1=(1.4/0.14)0.520=63.2mm14、用泵将30的锅炉给水（密度为1000kg/m3）从0.1MPa加压至1.5MPa送入锅炉，

17、泵的实际效率相当于绝热可逆过程效率的60%。已知热力学基本关系式是dH=TdS+VdP，假设此稳流绝热可逆过程的动能和势能可以忽略不计，问泵的轴功率是下列哪个数值？（A）1400 （B）233 （C）1485 （D）2333解根据流体体系能量衡算H+gZ+u2/2=q+W(H表示焓)由题知可按绝热可逆过程60%处理且可忽略动能和势能则gZ=0; u2/2=0;q=0H=W= TS+VP已知绝热可逆，S=0，P=1.4MPa以1kg流体进行计算V=0.001m3; H=1400J/kg则泵消耗功率1400/0.6=233315、某低温甲醇洗涤装置的氮气汽提塔，塔底操作压力P1为0.24MPa（A

18、），操作温度为-42.5。现有塔底离心泵正常流量为248.5m3/h，最大流量为261m3/h。塔底正常液面距塔底离心泵吸入口中心线4.7m，操作时液面在正常液面上下0.3m之间波动，塔底介质的饱和蒸汽压Pv为240kPa，密度为852kg/m3，NPSHa的安全裕量为0.5m，泵吸入管系统的全部局部阻力损失P为0.1kg/cm2，则泵的NPSHr（m）为下列哪个数值？（注：泵流量安全系数K=Vmax/V正常）提示：（题错，第二个因为减号）（A）2.6 （B）3.6 （C）2.9 （D）3.1解： =（0.24-0.24）106/g+(4.7-0.3)-9.81103（261/248.5）2/

19、(9.81852)=3.1NPSHr=3.1-0.5=2.616、一离心式风机将有机尾气从气柜送到废气锅炉中燃烧，尾气管路总长为60m（已包括所有局部阻力的当量长度），管内径为400mm，阻力系数为0.02（尾气流动已进入阻力平方区）。已知气柜内压力为500Pa（G），废气锅炉燃烧器压力要求为1200 Pa（G），风机输送的尾气量为4m3/s，尾气密度为0.9kg/m3，则离心风机要求的压头（Pa）和理论功率（kW）是下列哪一组数值？（A）1243，4.97 （B）743，2.97 （C）705，2.82 （D）748，3.00解：u=44/(3.140.42)=31.83 (m/s)P=12

20、00-500=700 (Pa)HT=P+(L/d)( u2/2)=700+0.02600.931.832/(0.42)=2068 (Pa)N= HTQ=20684=8271 (W)=8.27 (kW)无答案选项17、某甲醇精馏塔，塔的操作压力为0.2 MPa（G）。现通过一离心泵将地上常压贮槽中的粗甲醇送到精馏塔中，已知塔的进料口与贮槽液面差40m，贮槽液面高出离心泵进口5m。操作温度下，粗甲醇的密度为781 kg/m3，管道系统阻力损失为10m，管内流速为1.2m/s。问离心泵的扬程（m）是下列哪个数值？（A）76.2 （B）66.2 （C）81.2 （D）91.1解：H=Z+P/g+u2/

21、2g+Hf=40+0.2106/(7819.81)+1.22/(29.81)+10=76.2 (m)18、用一台离心泵将密度为1200 kg/m3的液体从地面敞口池输送到高位密封储槽（其表压为9.81104Pa），两端液面的位差Z=10m，管路总长L=150m（包括所有局部阻力的当量长度），泵进出口管均为1084mm的钢管，摩擦因数=0.02。若离心泵的特性曲线方程为H=40-222Q2(式中，H为压头，单位为m；Q为流量，单位为m3/min)，该管路的输送量（m3/h）是下列哪个数值？（A）0.31 （B）1.76 （C）17.88 （D）18.48解：u=4Q/(3.140.1260)=2

22、.122Q (Q单位为m3/min）H=Z+P/g+Lu2/2dg=10+9.81104/(12009.81)+0.021502.1222Q2/(0.129.81)=18.33+6.885Q2H=40-222Q2解得：Q=0.3077 (m3/min)18.48 (m3/h) 19、流量为26 m3/h，温度为20的水，流经100m长的无缝钢管，允许8m水柱的压头损失。已知20水的物性参数为：密度=1000kg/m3，水的流动为湍流，=0.027，问该管道最适宜选择下列哪种规格（mm）？（A）764 （B）1084 （C）573 （D）3006解：u=4Q/3.14d2=426/(36003.

23、14d2)=9.19610-3d-2(L/d)u2/2g=8 (0.027100/d)(9.19610-3 d-2)2/(29.81)=8d=0.068 (m) 即76420、两台相同的离心泵，带台泵的特性曲线为H=60-8103Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当两台泵并联工作时，可将池水以6L/s的流量送到12m高的敞口高位槽中；当两台泵串联工作时，其输送量（m3/s）是下列哪个数值？（本题照片很不清晰，有些数据不一定准确）（A）7.12103 （B）6.63103 （C）3.93103 （D）6.29103解： H并联=60 -(8/4)105 0.0062=52.8 he=

24、A+BQ2=12+0.0062 H并联= he 得：B=1.133106 he=12+1.133106 Q2 H串联=260 -28105 Q2 得：Q=6.2910-3(m3/s)21、某平壁炉炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种材料组成，相邻材料之间接触密切，各层材料的热阻依次为R1=0.16(m2)/W，R2=0.90(m2)/W，R3=0.24(m2)/W，已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度t2=825，保温砖与建筑砖接触面上的温度t1=240，问通过炉壁的热流密度q (W /m2)及炉壁的导热总温差t（）是下列哪一组数值？（A）650，845 （B）650，585 （C）450，585

25、（D）450，742.5解：公式：q=t/Rq=(t2-t1)/R2=(825-240)/0.9=650 （W/m2） 650=(t1-t0)/R3=(240- t0)/0.24 t0=81 () 650=(t3-t2)/R1=(t3-825)/0.16 t3=929 () t=929-81=845 ()22、25的某油品以0.6m/s的流速在直径252.5mm、长3m的水平管内流动而被加热，管内壁平均温度为88。油品在进出口平均温度下的物性常数为=810kg/m3，=5.110-3Pas，Cp=2.01kJ/（kg），=0.15W/(m)；壁温油品粘度为w=3.110-3Pas，忽略热损失，

26、忽略自然对流的影响。油品出口温度（）是下列哪个数值？（A）20.74 （B）35.07 （C）25.1 （D）30.42解：Re=du/=0.020.6810/(5.1103)=19060.6用管内层流流动时的给热公式a=1.86(/di)Re(1/3)*Pr(1/3)*(di/L)(1/3)*( /uw)0.14=1.86（0.15/0.02）1906（1/3）68.34(1/3)（0.02/3）(1/3)（5.1/3.1）0.14=142.7Q=mCp(t2-t1)=Atm=0.7850.0220.68102.01103（t2-25）=142.73.140.02388-(25+t2)/2得

27、t2=30.29 23、某厂裂解气的油吸收装置中，热油贫吸收油和冷的富吸收油在列管换热器中逆流进行热交换。热油贫吸收油的流量为80000kg/h，平均温度下的比热为2.24 kJ/（kg），其入口温度是160，出口温度是62；冷的富吸收油的流量为82000kg/h，其入口温度是30，出口温度是122。已知换热器的传热系数K为257 W/( m2)，在考虑换热器富余量为15%后的换热面积（m2）是下列那个数值？（A）150 （B）624 （C）542 （D）350解：t1=160-122=38t2=62-30=32tm=(t1-t2)/ln(t1/t2)=(38-32)/ln(38/32)=34

28、.91m1C1(t1-t2)=KAtm(80000/3600)2.241000(160-62)=25734.91AA=543.6 ()A=543.61.15=625 ()624 ()24、有一单壳程双管程换热器，采用120饱和蒸汽在壳程冷凝来加热管程的压缩空气，管内空气的流速为15m/s，管径为382.5mm，总管数为200根。空气进口温度为26，要求出口温度为86，已知定性温度下压缩空气的比热容Cp=1.005kJ/（kgK），密度为=4.28kg/m3，空气侧的传热膜系数为60.0 W/( m2K)。如忽略热损失、污垢热阻和管壁热阻。该换热器的管长（m）是下列哪个数值？（A）3.5 （B）

29、4.5 （C）5.5 （D）6.5解： tm=(86-26)/ln(120-26)/(120-86)=59 K=idi/do=6033/38=52.11m=(3.14/4)(200/2)150.0332=1.283 mCp(t2-t1)=KAtm 5.4911.0051000(86-26)=52.1159A A=107.7 () L=107.7/(2003.140.038)=4.5 （m）25、某炼油厂有两台传热面积相同，传热系数均为K=350W/( m2)的列管式换热器串联使用，具体参数如下图所示：平均温度差校正因子FT与R和S的关系如下：RSFT2.420.330.923.060.150.983.060.2920.88则每台换热器的换热面积（m2）是下列那个数值？（A）43 （B）86 （C）113 （D）226解：tm=(208-133)/ln(208-133)/(113-102)=33.33S=(t2-t1)/(T1-t1)=(133-102)/(208-102)=0.292R=(T1-T2)/(t2-t1)=(208-113)/(113-102)=3.06取FT=0.88t=FTtm=0.8833.33=29.33mCp(T1-T2)=KA