化学工程基础试题A及答案.pdf

学础试题学础试题 化工程基 化工程基 专业班级 装控专业 姓 名 学 号 开课系室 化学化工学院化学工程系 考试日期 题 号 一 二 三 总分 得 分 阅卷人 A 卷 1 一 填空与选择 每空一分 共一 填空与选择 每空一分 共 30 分 分 1 如图所示为间壁式换热器中冷 热流体稳态传热过程的温 度分布情况 该传热过程是由 串 联的热传递环节组成 由图分析可知 1 2 控制热阻 在 侧 如要强化传热过程应从 侧入手 2 一般来讲 的导热系数最大 的导热系数次之 的导热系数最小 A 固体 B 液体 C 气体 3 在导热传热过程中 热阻与 有关 4 一卧式虹吸式再沸器 用水蒸汽加热气化某种液体 则水蒸汽应走 被 加热液体应走 A 管程 B 壳程 5 在辐射换热计算中 常把吸收率等于 1 的物体称为 体 把反射率等于 1 的物 体称为 体 把透过率等于 1 的物体称为 体 6 如图 1 表面为半球面 2 表面为平面 两者构成一封闭体系 则角 系数 12 11 注 A1 2A2 7 蒸馏过程分离混合物的依据是 吸收过程分离混合物的依据是 8 已分析测得离开某精馏塔精馏段第 6 7 由塔顶数起 两块塔板的气液两相组成为 0 62 0 70 0 75 0 82 试确定以下组成 x6 y6 x7 y7 9 以清水吸收氨气的过程属于 控制 其传质阻力主要集中在 侧 总传质系数与分传质系数之间的关系为 KG kG A 气膜 B 液膜 C 双膜 D E F 10 对一定操作条件下的填料吸收塔 如填料层增高一些 则塔的 HOG将 NOG将 2 二 简答题 每小题 5 分 共 20 分 二 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 试列举常见列管换热器的名称及其应用特点 2 分析过剩空气系数对加热炉效率的影响 3 双膜理论的基本论点 4 恒摩尔流假定的内容及成立的条件 三 计算题 50 分 三 计算题 50 分 1 16 分 有一套管换热器内管为 54 2mm 套管为 116 4mm 的钢管 苯在内管中被 加热 进出口温度分别为 40 80 流量为 4000kg h 苯在定性温度下的物性 880kg m 3 Cp 1 86kJ kg 0 39 mPa s 0 134W m K 环隙为 133 3 的 饱和水蒸气冷凝 其汽化潜热为 2168 1kJ kg 冷凝给热膜系数 11630W m 2 管壁 及管外污垢热阻忽略不计 管内污垢热阻 Rsi 0 0002m 2 W 管内给热系数的计算公式 4 0 8 0 023 0 p i C du d 试计算 1 加热蒸汽耗量 kg h 2 管内给热系数 i W m 2 3 所需传热面积 以内管外表面积为基准 m 2 2 18 分 用连续精馏塔分离 A B 两种物质的混合物 理想物系 泡点进料 进料 量F 500kmol h 进料中含A组分50 摩尔分数 下同 要求塔顶产品中含A组分 90 塔底产品中含 A 组分 5 操作回流比是最小回流比的 1 5 倍 塔顶为全凝器 泡点回 流 物系的相对挥发度为 2 0 恒摩尔流假定成立 试求 1 塔顶 塔底产品摩尔流量 D W 2 最小回流比 Rmin 3 离开第二块塔板的气相组成 y2 3 16 分 在直径为 0 8m 的填料塔中 用 1200kg h 1的清水吸收空气和 SO 2混合气中 的 SO2 混合气量为 1000Nm 3 h 1 混合气含 SO 21 3 体积 要求回收率 99 5 操 作条件为 20 1atm 平衡关系为 y 0 75x 总体积传质系数 K ya 0 055kmol m 3 s 1 求液体出口浓度和填料高度 学础试题学础试题 化工程基 答案 化工程基 答案 专业班级 装控专业 姓 名 学 号 开课系室 化学化工学院化学工程系 考试日期 题 号 一 二 三 总分 得 分 阅卷人 A 卷 1 一 填空与选择 每空一分 共 30 分 一 填空与选择 每空一分 共 30 分 1 对流 导热 对流 1 2 烟气 侧 烟气 侧 2 固定管板 式 浮头 式和 U 型管式 膨胀节 浮头 和 U 型管 3 B A 4 黑 体 白 体 透明 体 5 12 0 5 11 0 5 6 混合液体中各组份挥发度的不同 混合气体中各组份在液体溶剂中溶解度的不同 7 x6 0 7 y6 0 82 x7 0 62 y7 0 75 8 A 控制 A 侧 KG F kG 9 HOG将 不变 NOG将 增大 二 简答题 每小题 5 分 共 20 分 二 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 答 1 固定管板式 管束固定在管板上 管板分别焊接在壳体的两端 结构简单 造价 便宜 但管外难以机械清洗 另外 当管壁和壳壁的温差较大时 由于两者的热 膨胀不同 会产生较大的热应力 会损坏换热器 应做温度补偿 2 分 2 U 型管式 管子制成 U 型 U 型管的进出口分别安装在同一管板的两侧 每根管 子皆可自由伸缩 而与外壳无关 管程也不易清洗 只适用于洁净而不易结垢的 流体 1 5 分 3 浮头式 两端的管板有一端可以沿轴向自由浮动 可完全消除热应力 且整个管 束可从壳体中抽出 便于清洗和检修 因此应用较多 但结构比较复杂 造价较 高 1 5 分 2 答 对加热炉热效率的影响 太小 O2供应不足 燃料燃烧不充分 热效率 太大 烟气量 烟气带走的热量 热损失 烟气中含氧量 炉管表面氧化 使用寿命 所以加热炉操作时应在确保燃料完全燃烧的前提下 尽量降低过剩空气系数 3 答 在汽液两流体相接触处有一稳定的相界面 在界面两侧各有一稳定的气膜和液 膜 膜内流体呈滞流状态 溶质以分子扩散的方式通过这两层膜 膜层以外的两相流体主体混合均匀 两相主体内浓度梯度皆为零 全部浓度变化 2 都集中在这两层膜内 无论气 液两相主体中溶质的浓度是否达到相平衡 在相界面处 溶质在气 液 两相中的浓度关系认为达到平衡 即界面无阻力 4 答 内容 恒摩尔气化 即精馏段 V1 V2 Vn V 提馏段 V 1 V 2 V m V 恒摩尔溢流 即精馏段 L1 L2 Ln L 提馏段 L 1 L 2 L m L 应用条件 各组分的摩尔汽化潜热相等 气液两相接触时因温度不同而交换的显热可以忽略 塔设备保温良好 热损失可以忽略 三 计算题 50 分 三 计算题 50 分 1 16 分 解 1 传热量 Q m2Cp2 t2 t1 4000 3600 1 86 80 40 82 67kW 2 分 加热蒸汽耗量 m1 Q r 82 67 2168 1 0 0381kg s 137 26 kg h 2 分 2 4 08 0 PrRe023 0 d i 已知 0 134W m K 管内径 d 0 05m sm d W A V u 643 0 05 0785 0 880 3600 4000 785 0 22 2 分 6 72543 1039 0 880643 005 0 Re 3 du 1分 413 5 134 0 1039 01086 1 Pr 33 p C 1 分 937413 56 72543 05 0 134 0 023 0PrRe023 0 24 08 04 08 0 KmW d i 1 分 3 m tKAQ 2 分 WKm d d R d d K i si ii 00145 0 50 54 0002 0 11630 1 50937 5411 20 0 0 0 K0 689 7W m2 K 2 分 3 C tT tT tt tm 4 71 803 133 403 133 ln 4080 ln 2 1 12 2 分 2 68 1 4 717 689 82670 m tK Q A m 1 分 2 18分 解 1 已知F 500 kmol h xF 0 5 xD 0 9 xW 0 05 由物料衡算 F D W FxF DxD WxW 2 分 即 500 D W 500 0 5 D 0 9 W 0 05 解得 W 235 3kmol h D 264 7 kmol h 2 分 2 泡点进料 q 1 xe xF 0 5 667 0 5 011 5 02 1 1 e e e x x y 3 分 395 1 5 0667 0 667 09 0 min ee eD xy yx R 3 分 3 R 1 5Rmin 1 5 1 395 2 093 1 分 精馏段操作线方程为 291 0677 0 093 3 9 0 093 3 093 2 1 1 1 1 nnDnn xxx R x R R y 2 分 已知第一块板上升气相组成为 y1 xD 0 9 1分 则第一块板下降液相组成为 818 0 9 02 9 0 1 1 1 1 y y x 2 分 所以第二块板上升气相组成为 845 0291 0818 0677 0291 0677 0 12 xy 2 分 3 解 已知 D 0 8m LS 1200kg h 1 G 1000Nm3 h 1 y1 0 013 0 995 x2 0 y 0 75x K ya 0 055kmol m 3 s 1 Ls 1200 3600 18 0 0185 kmol s 1分 4 G 1000 22 4 3600 0 0124kmol s 1分 为低浓度吸收 L G 0 0185 0 0124 1 49 x1 G L y1 y2 x2 0 013 0 000065 1 49 0 00868 2分 y2 y1 1 0 013 1 0 995 0 000065 2分 Z HOG NOG 1分 而NOG y1 y2 ym 1分 y1 y1 y1 0 013 0 75 0 00868 0 006