1992年浙江大学考研化工原理真题及答案.doc

1992年（共五大题，十小题）一、（16分）20之水自一个大贮槽中流出,流经总长度为39m的水管后,排入大气。从贮槽流出的前15m管路的内径是50 mm,后24 m路的内径是75 mm。如果管路上的摩擦系数可按=4f=0.3164/Re0.25式子计算,其中为摩擦系数,f为范宁因子,Re=du/,d为管径, u为管内流体平均速度,和分别为流体的密度和粘度。试求当流量需为0.0028m3/s时,贮槽内的液面需高出管路的出口多少米。前小管上装有一个其阻力系数=6.0的全开的标准阀。已知20时水的粘度为1厘泊.)20,L=39mm,大气 前15m,50mm; 后 4m,75mm =4f=0.3164/Re0.25,Re=du/,=6.0,=1cp,求V0.0028m3/s时的=? (LeA=15m, LAB=24m)SOLU: V=0.0028m3/s,u=4V/d2 uOa=40.0028/(0.052)=1.426m/s uAB=40.0028/(0.0752)=0.634m/s在之间进行衡算，Et0= EtB+Wfeab H=(1LeA/deA+)(ueA2/2g)+ (2LAB/dAB )(uAB2/2g)+ uAB2/2g Re1=d1u1/=10000.051.426/(110-3)=71300, 1=0.3164/Re10.25=0.02Re2=d2u2/=10000.0750.634/(110-3)=47775, 2=0.3164/Re10.25=0.0214 =0.02(15/0.05)+61.4362/2g+0.0214(24/0.075)(0.6342/2g)+ 0.6342/2g =1.42m即贮槽内液面需高出管路约1.4m二、（16分）有一加热釜,内放质量为1000 kg,比热为4.18 kJ/kg的液体,现用一蛇管加热器加热,蛇管内通入120的饱和蒸汽,放出潜热后以饱和态的凝液离开蛇管,釜内的液体从40被加热到100。已知釜周围的环境温度为20,釜的外壁与环境间的对流-辐射联合传热系数为T=12W/m2。釜内液体的温度均匀。釜的外壁温度可认为与釜内液体温度相同。蛇管内的蒸汽与蛇管外的液体间的传热系数为K=1000 W/m2。蛇管的传热面积为1m2,釜的外壁散热面积为10m2。试计算:(1)加热釜内液体所需的时间;(2)釜内液体被加热可达到的最高温度。(假定金属器皿的热容量可以略去不计。)W=1000kg,Cp=4.18kJ/kg.,T=120, t1=40,t2=100 ,t=20, T=12w/m2,K=1000W/m2,A1=1m2 A2=10m2,求：所需加热时间；（）釜内加热最高温度。SOLU:dQ=KA1(T-t)d=WCpdt+TA2(t-t0)d, 解出=7510s=2.09h=t1t2dt/(a-bt)= - Ln(a-bt1)/ (a-bt2) /b, ( a - bt2 )/ ( a - bt1 ) = e-b = 0, t2 = a/b = 109.3所以 所需加热时间2.09h;釜内加热最高温度可达109.3三、（16分）有一个双元系溶液,其轻重组份间的相对挥发度可取等于2,两个组份的摩尔气化潜热相同。今用一精馏塔来分离这两个组份。进料为汽、液混合物,其汽、液摩尔数各占一半,其混合组成为含易挥发组份0.5摩尔分率。欲使馏出液中含易挥发组份0.9摩尔分率,釜液中含易挥发组份0.05摩尔分率。塔在常压下作连续操作。试计算:(1)最小回流比;(2)当操作回流比取最小回流比的1.2倍,冷凝器为全凝操作时,从由上向下数的第二块理论塔板下降液体的组成。 =2,q=1/2,xF=0.5,xD=0.9, xw=0.05,求：Rmin;(2)R = 1.2Rmin，全凝器，x2=?SOLU：平衡线 y=x/1+(-1) =2x/(1+x) -(1) 进料线 y=qx/(q-1)-xF/(q-1)=-x+1(1) Rmin=(xD-ye)/( ye- xe) 由上两根线求出 xe=0.414, ye=0.586 Rmin=(0.9-0.586)/(0.586-0.414)=1.83(2) R = 1.2Rmin=2.2 精馏线 y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=0.6875x+0.2813 -(2)y1=xD=0.9 (1) x1=0.82 (2) y2=0.8438 (1) x2=0.73即第二块理论塔板下降液组成为0.73.四、（16分）在总压为760 mmHg柱下,将相对湿度为80%,温度为20,含有10 kg绝对干燥空气的湿空气,通过一间壁式换热器加热到150。(1)试求预热该湿空气所需的热量,和预热后该湿空气的体积。(2)如将此预热后的湿空气使其沿绝热饱和过程正好达到饱和,试述求此绝热饱和温度及其湿含量的计算方法(时间不够时,第(2)小题可不必算出结果)。 已知干空气的平均定压比热为1010J/kgk 水汽的平均定压比热为1880J/kgk,0时水的汽化潜热为2492000J/kg水的平均比热为4180J/kgk水的蒸汽压可用Antoine方程计算ln(p)=18.3036-3816.44/(T-46.13)其中蒸汽压P以mmHg柱表示,温度T以K表示。假定湿空气可认为是理想气体。空气的摩尔质量取28.96kg/kmol。P=760mmHg, 0=0.8,t0=20,m干空气10kg,t1=150, 求：（）QP；（）沿绝热饱和过程达饱和，tas=?,X=?(Cp=1.01kJ/kg.K, CL=1.88kJ/kg.k,r0=2492kJ/kg,LnP=18.3036-3816.44/(T-46.13) PmmHg,T-K,M =28.96)SOLU: (1)将T0=20+273.15=293.15K代入公式得 P0=exp18.3036-3816.44/(293.15-46.13)=17.35mmHg P1= exp18.3036-3816.44/(150+273.15-46013)= 3572.26mmHg H0=0.622PW/(P-PW), PW=0 P0=0.817.35,H0=0.0116 0=(1.01+1.88H0)t0+2492H0 , 1=(1.01+1.88H1)t1+2492H1 H0=H1 QP（）L(1.01+1.88H0)(t1-t0) 10(1.01+1.880.0116)(150-20) 1341.35kJ/h湿比容：单位质量绝干空气体积及其所带