南京工业大学-化工原理期末试卷及答案

南京工业大学期末考试南京工业大学期末考试 A 卷卷 课程 课程 化工原理 上册 班级 班级 姓名 姓名 学号 学号 一 一 选择填空题 选择填空题 每题每题5 分 共分 共 20 分分 1 1 如图所示 若敞口罐液面恒定 罐上方压强为 Pa 忽略流动阻力损失 出水管 管径为 d 则出水管的出口速度 u 与 有关 A B C D E 水 Pa u H 2 有一并联管路 两段管路的流量 流速 管径 管长及流动阻力损失分别为 V1 1 d1 1 f1及 V2 2 2 2 f2 若 1 2 1 2 则 f1 f2 A B C D E 当两段管路中流体均作滞流流动时 V1 V2 A B C D E 3 转子流量计的主要特点是 A 恒截面 恒压差 B 变截面 变压差 C 恒流速 恒压差 D 变流速 恒压差 2 已知流体经过泵后 压力增大 P N m2 则单位重量流体压能的增加为 A P B P C P g D P 2g 离心泵的下列部分是用来将动能转变为压能 A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 3 1 过滤介质阻力忽略不计 滤饼不可压缩进行恒速过滤时 如滤液量增大一倍 则 操作压差增大至原来的 倍 操作压差增大至原来的 倍 操作压差增大至原来的 倍 操作压差保持不变 2 恒压过滤时 如介质阻力不计 过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 增大至原来的 倍 增大至原来的 倍 增大至原来的 倍 增大至原来的 倍 4 比较下列对流给热系数的大小 空气流速为 6m s 的 1 空气流速为 25m s 的 2 水流速为 1 2m s 的 3 水流速为 2 5m s 的 4 蒸汽膜状冷凝的 5 自大到小的顺序为 二 二 填空题 填空题 每题每题5 分 共分 共 20 分分 1 1atm kN m2 的流体称为理想流体 表压与绝对压力的关系是 2 离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 管路上 关小出口阀门后 真 空表的读数 压力表的读数 填增加 降低或不 变 管路特性曲线的一般表达式是 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 3 粒子沉降过程分 阶段和 阶段 沉降速度是指 时 相对于 的速度 4 冷 热气体在间壁换热器中换热 热气体进口温度 T1 400 出口温度 T2为 200 冷气体进口温度 t1 50 两股气体的质量流量相同 物性数据可视为相同 若不计热损 失时 冷气体出口温度为 若热损失为 5 时 冷气体出口温度为 三 三 计算题计算题 本题本题 15 分分 某液体密度 800kg m3 粘度 73cP 在连接两容器间的光滑管中流动 管径 300mm 总长 50m 包括局部当量长度 两容器液面差 3 2m 求 1 管内流量 2 若在连接 管口装一阀门 调节此阀的开度使流量碱为原来的一半 阀的局部阻力系数是多少 设 流体流动为湍流 摩擦系数符合柏拉修斯公式 0 3164 Re0 25 四 四 计算题计算题 本题本题 10 分分 用泵将石油从低位槽输送至高位槽 两槽液位恒定 液面差 15m 管子规格 89 4 5mm 管路总长度 包括所有局部阻力当量长度 为 200m 要求流量 21 m3 h 石 油的密度 920kg m3 粘度 0 5NS m2 求 1 雷诺数 Re 摩擦系数 流动阻力 hf 2 泵的有效功率 五 五 计算题计算题 本题本题 15 分分 用板框压滤机过滤悬浮液 已知过滤面积 10m2 操作压力 2kgf cm2 表压 过滤 15 分钟后 得滤液 2 91m3 若介质阻力可忽略不计 滤饼不可压缩 求 1 已知该板框压滤机的生产能力 4 8m3 h 计算洗涤时间和辅助时间之和 2 若过滤时间和滤液量均不变 操作压力降至 1kgf cm2 表压 需增加多少过 滤面积才能维持生产能力不变 六 六 计算题计算题 本题本题 20 分分 有一套管式换热器 内管 54 2mm 外管 116 4mm 的钢管 内管中苯由 50 加热至 80 流量 4000kg h 环隙为 2kgf cm2 绝 饱和蒸汽 蒸汽冷凝的传热系数 104W m2K 已知苯的 880kg m3 CP 0 1856kj kg 0 134 W mK 0 39cP 管内污 垢热阻 Rsi 0 0004 m2 K W 管壁热阻和管外污垢热阻可略 求 1 管内给热系数 i 以管内表面积计的总传热系数 Ki 2 套管的有效长度 3 若加热蒸汽压力增 至 3kgf cm2 绝 问苯的出口温度是多少 设 Ki不变 压强 kgf cm2 绝 1 0 2 0 3 0 温度 99 1 120 133 汽化潜热 KJ Kg 2259 2204 2163 选择填空题 选择填空题 1 A E C C 2 C C 3 C C 4 5 4 3 2 1 填空题填空题 1 1atm 101 3 kN m2 粘度为零 无流动阻力的流体称为理想流体 表压与绝对压力的关系是表压 绝对压力 大气压 2 离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 出口管路上 关小出口阀门后 真空表的读数 减小 压力表的读数 增大 填增大 减小或不变 t02a05002 管路特性曲线的一般表达式是 He H0 KV2 t02a05001 离心泵的安装高度超过允许安装高度时 离心泵会发生汽蚀现象 3 粒子沉降过程分 加速 阶段和 匀速 阶段 沉降速度是指 加速终了时 时 颗粒相对 于 流体的速度 4 冷 热气体在间壁换热器中换热 热气体进口温度 T1 400 出口温度 T2为 200 冷气体进口温度 t1 50 两股气体的质量流量相同 物性数据可视为相同 若不计热损 失时 冷气体出口温度为 250 若热损失为 5 时 冷气体出口温度为 240 三 三 解 p1 p2 u1 u2 gZ1 u12 2 p1 He gZ2 u22 2 p2 g hf gZ1 hf 0 3164 Re0 25 l d u2 2 u 3 513m s 2 gZ1 hf 0 3164 Re0 25 l d u2 2 14 3 四 解 u 21 3600 0 785 0 082 1 16m s Re du 170 8 层流 64 Re 0 374 hf l d u2 2 0 374 200 0 08 1 162 2 629 9J Kg 2 He g z hf 777J Kg Ne HeV g 4 17KW 五 解 1 Q V F W R 0 00133 2 91 900 W R W R 21 47min 2 V2 2k P A2 V2 2k P A 2 A 2 P A2 P 200 A 14 14m2 A 14 14 10 4 14 m2 六 解 1 Re du 4W d 4 4000 3600 3 14 0 05 0 39 10 3 7 259 104 Pr Cp 0 1856 103 0 39 10 3 0 134 5 4 i 0 023 di Re0 8Pr0 4 936 59W m2K Ki 1 1 i di 0d0 Rsi 641 W m2K 2 ts 120 tm 80 50 ln70 40 53 6 Q WCCPC t2 t1 4000 3600 0 1856 103 80 50 61864W Q Ki diL tm L 11 5m 3 ts 133 tm t2 50 ln 133 50 133 t2 Q Ki diL tm WCCPC t2 t1 641 0 05 11 5 t2 50 ln 133 50 133 t2 4000 3600 0 1856 103 t2 50 t2 84 5 南京工业大学期末考试南京工业大学期末考试 A 卷卷 课程 课程 化工原理 下册 班级班级 姓名姓名 学号学号 一一 选择题 选择题 正常操作下的逆流吸收塔 若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液 气比时 下列哪些情况将发生 出塔液体浓度 xb增加 回收率增加 出塔气体浓度增加 但 xb不变 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加 在塔下部将发生解吸现象 在填料塔中用清水吸收混合气中 3 当水泵发生故障上水量减少时 气相总传质单元 数 OG 增加 减少 不变 在吸收塔某处 气相主体浓度 y 0 025 液相主体浓度 x 0 01 气相传质分系数 ky 2kmol m2h 气相总传质系数 Ky 1 5kmol m2h 则该处气液界面上气相浓度 yi应为 平衡关系 y 0 5X 0 02 0 01 0 015 0 005 某精馏塔 精馏段理论板数为 1层 提馏段理论板数为 2层 现因设备改造 使精 馏段理论板数增加 提馏段理论板数不变 且 F 等均不变 则此时 D增加 W不变 D增加 W减小 D增加 W增加 D增加 W的变化视具体情况而定 连续精馏塔设计时 当采用塔顶全凝器 泡点回流方案时 为完成分离任务所需理论板 数为 T1 若采用塔顶分凝器 而回流比和前方案相同时 则完成同样分离任务所需理论 板数为 T2 比较 T2 T1 T2 T1 T2 T1 判断依据不足 1 绝热饱和温度 tas是大量的循环水与进入的空气接触时最后达到的稳态温度 它 等于循环水的温度 2 湿球温度 tw是湿球温度计所指示的平衡温度 但它并不等于湿纱布中水分的温度 对以上两种说法正确的判断是 两者都对 两者都不对 对 不对 对 不对 对于一定干球温度的空气 当其相对湿度愈低时 其湿球温度 愈高 愈低 不变 不一定 与其它因素有关 4 湿空气在预热过程中不变化的参数是 焓 相对湿度 露点温度 D 湿球温度 指出 相对湿度 绝热饱和温度 露点温度 湿球温度 中 哪一个参量与空气的温度 无关 相对湿度 湿球温度 露点温度 绝热饱和温度 二二 填空题 填空题 双膜理论的要点是 物理吸收操作属于 过程 是一组分通过另一静止组分的 扩 散 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为 的直线时 则 1 Ky 1 ky 1 kx 气体吸收计算中表示设备 填料 效能高低的一个参量是 而表示 传质任务难易程度的一个参量是 某精馏塔在操作时 加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料 且保持 F 不变 则此时 D W 填写 增加 不变 减少 两组份的相对挥发度越小 则表示分离该物系越 二元溶液连续精馏计算中 进料热状态的变化将引起平衡线 操作线与 线中哪几条线的变化 已知在常压及 25 下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为 相对湿度 100 时 平衡含水量 x 0 02kg 水 kg 绝干料 相对湿度 40 时 平衡含水量 x 0 007 kg 水 kg 绝干料 现该物料含水量为 0 23kg 水 kg 绝干料 令其与 25 40 的空气接触 则该物料的自由含水量为 kg 水 kg 绝干料 结合水含量为 kg 水 kg 绝干料 非结合水的含量为 kg 水 kg 绝干料 三三 在常压逆流操作的填料塔内 用纯溶剂 S 吸收混合气体中的可溶组分 B 入塔气体中 B 的摩尔分率为 0 03 要求吸收率为 95 已知操作条件下的解吸因数 1 A 为 0 8 物 系服从亨利定律 与入塔气体成平衡的液相浓度为 0 03 摩尔分率 试计算 操作液气比为最小液气比的倍数 出塔液体的浓度 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数 NOG 四四 常压操作连续精馏塔用以分离苯 甲苯溶液 y1 0 72 摩尔分率 下同 的塔顶蒸汽经分 凝器冷凝后液相作为塔顶回流液 气相经全冷凝器冷凝成塔顶产品 进料 为 100kmol h 进料浓度 F 0 44 泡点进料 塔顶与塔底产品 D W 50 kmol h 塔顶馏出液 浓度 D 0 83 取相对挥发度 2 5 塔釜液平均分子量取 M 91 4kg kmol 求 塔釜液浓度 XW 操作回流比 R 塔釜蒸发量 最小回流比 min F XF y1 D XD W XW yD X0 五五 在恒定干燥条件下进行干燥实验 已测得当 气体的质量 流速 2 5kg m2S 气体平行流过物料表面 水份只从物料上表面汽化 物料由湿含量 1变到 2 干燥处于恒速段 所需干燥的时间为 A 小时 如果干燥面积 A 汽化水 量 W 和传热系数 不变 且仍处于恒速段 只是空气改变为 不变 求所需干燥时间 B 注 水的汽化潜热可由下式计算 w 2491 27 2 30285tw w 汽化潜热 kJ kg tw 湿球温度 空气性质 t tw 43 7 48 3 六六 如图示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板所组成 只有提馏段 没有精馏段 料液 由塔顶加入 泡点进料 L F V D F 0 2 摩尔分率 下同 今测得塔顶易挥发组 分的回收率为 且 D 0 3 系统相对挥发度 3 0 设蒸馏釜可视为一个理论板 试求 残液组成 W 该层塔板的液相默夫里板效率 ML 提示 ML n 1 n n 1 n F 1 F 1 答案 选择题 选择题 1 C A B 2 B C 3 C B 4 C C 二二 填空题 填空题 双膜理论的要点是 界面上汽液平衡 阻力集中于有效膜内 物理吸收操作属于传质过程 是一组分通过另一静止组分的单向扩散 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为 的直线时 则 1 Ky 1 ky m1 kx 气体吸收计算中表示设备 填料 效能高低的一个量是传质单元高度 而表示传质任务 难易程度的一个量是传质单元数 某精馏塔在操作时 加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料 且保持 F 不变 则此时 D增加 W减少 不变 不变 两组份的相对挥发度越小 则表示分离该物系越 困难 二元溶液连续精馏计算中 进 料热状态的变化将引起平衡线 操作线与 线中哪几条线的变化操作线与 线 已知在常压及 25 下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为 相对湿度 100 时 平衡含水量 x 0 02Kg 水 Kg 绝干料 相对湿度 40 时 平衡含水量 x 0 007 Kg 水 Kg 绝干料 现该物料含水量为 0 23Kg 水 Kg 绝干料 令其与 25 40 的空气接触 则该物料的自由含水量为 0 233 Kg 水 Kg 绝干料 结合水含量为 0 02 Kg 水 Kg 绝干料 蒸馏釜 D XD F XF W XW V L 全凝器 yw y1 x1 1 非结合水的含量为 0 21 Kg 水 Kg 绝干料 三三 j06a10106 y1