中南民族大学-化材院-化工原理-考试卷-H

1、精品课程附件， 兰州大学化工原理试卷班级_ 姓名_ 学号_ 成绩_一. 计算（ 69 分）：1（20 分）. 每小时将 2104kg、45氯苯用泵从反应器 A 输送到高位槽 B（如图所示）， 管出口处距反应器液面的垂直高度为 15m ，反应器液面上方维持 26.7kP a 的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为 ?76m m 4m m 、长 26.6m 的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为 0.3m m 。管线上有两个全开的闸阀、 5 个 90标准弯头。 45氯苯的密度为 1075 kg m-3，-4粘度为 6.510Pas。泵的效率为 70% ，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数全开闸阀 1 = 0.

2、1790标准弯头 2 = 0.75摩擦系数计算式 = 0.1(+d68Re0.23)2（16 分）. 质量流量为 7000kgh-1 的常压空气，要求将其由 20加热到 85，选用 108的饱和蒸汽作加 热 介 质 。 若 水 蒸 气 的 对 流 传 热 系 数 为 1 104W(m2 -1，空气在平均温度下的物性数据如下：K)比 热容为 1kJ(kgK)-1 ，导 热系数为 2.85 10-2 -1 W (mK) -5粘度为 1.9810Pas，普兰特准数为 0.7 。现有一单程列管式换热器，装有 ?25m m 2.5m m钢管 200 根，长 2m ，此换热器能否完成上述传热任务？3（14

3、 分）. 某厂填料吸收塔，填料高 10m，用清水洗去尾气中有害组分。在正常情况下， 测得原料气中含有害组分 0.02( 比摩尔分数， 下同)，尾气中含有害组分 0.004 ，吸收液含有害组分 0.008 。在工作范围内相平衡关系为 YA 1.5X A 。问： 该工况下气相总传质单元高度 HOG为多少？ 因法定排放浓度 YA,2 =0.002 ，计划将塔加高，若液气比不变，填料层需加高多少？4（19 分）.某一常压连续精馏塔内对苯 -甲苯的混合液进行分离。原料液组成为 0.35qn,Dqn,F40%（m ol% ,下同），该物系的平均相对挥发度为 2.5, 饱和蒸汽进料。 塔顶采出率为 ，精馏段

4、操作线方程为 0.75 0.20yn x1 n程式；，1q, 100km olhn F 求： 提馏段操作线方 若塔顶第一块板下降的液相组成为 0.7 ，该板的气相默夫里效率 Em V,1二. 选择题（ 11分）： -1 的流速在 ?35m m 2.5m m 钢管中流动，水的粘度为 110-3Pas，密度为1. 水以 2ms -3,其流动类型为（ ）。1000kg mA. 层流 B. 湍流 C. 无法确定2.离心泵原来输送水时的流量为 qV，现改用输送密度为水的 1.2 倍的水溶液，其它物理性质可视为与水相同，管路状况不变，流量（ ）。A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定3 . 装

5、在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa,出口压力表的读数为 100kP a, 此设备进出口之间的绝对压强差为 ( )kP a 。A .150 B .50 C .751 （共 7 页）精品课程附件， 兰州大学4 . 在精馏塔中每一块塔板上（ ）。A. 只进行传质作用 B. 只进行传热作用 C. 同时进行传热传质作用5 . 某套管换热器由 ?1084m m 和 ?552.5m m 钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（ ）m m 。A .53 B .45 C .50 D .586. 如左 图 安 装 的 压 差 计 ， 当 拷 克缓 慢 打 开 时 ， 压 差计中的汞面将（ ）。A. 左低

6、右高 B. 等高 C. 左高右低D. 无法确定7.饱和空气在恒压下冷却，温度由 t1降至 t2，其相对湿度（ ），绝对湿度 H（ ），露点 td（ ）。A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定8.已知物料的临界含水量为 0.2kg 水/kg 绝干物料，空气的干球温度为 t，湿球温度为 tw，露点为 td 。现将该物料自含水量 X1=0.45 kg 水/kg 绝干物料，干燥至 X2= 0.1kg 水/kg绝干物料 ,，则干燥物料表面温度 （ ） 。A. tw B. = t C. = td D. = tw9.设颗粒在 stokes区沉降，当含尘气体温度升高后，降尘室的生产能力（ ）。A.

7、 增大 B. 减小 C. 不变三. 填空题（ 20 分）：1. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料 A 和 B，温度分布线如右上图（ b）中所示，则 A_B (填“”或 “” )，将_层材料放在里层时保温效果更好。2. 化工生产中最常用的载热体（加热剂）为 ，常用的冷却剂为 _ 。 3. 采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度/、加热蒸汽压力 P 不变，现冷体流量增加，则冷流体出口温度T1/T2 _，传热速率 _，总传热系数 K _ ,传热平均温度差 Tm _。4. 用纯水逆流吸收有害气体， 平衡关系为 YA*=1.5X A，若进塔气体浓度为 Y A,1=0.1，要求尾气浓度为

8、 Y A,2=0.01，拟用液气比 qn ,c/qn,B = 2，则出塔溶液浓度为 XA,1= 。若改变液气比，溶液可能达到的最高浓度为 。5. 在 96 时,苯-甲苯的相对挥发度为 2.44。在此温度下 ,纯苯的饱和蒸气压为 160.5kP a,则纯甲苯饱和蒸气压为 Pa。6. 某一全回流操作的精馏塔，已知相对挥发度为 2.45，若 x2 = 0.35(m ol% )，y3 =_ 。-57. 将含 3 （m ol,下同） CO 2的空气与浓度为 3.12 10*件下的平衡关系为 y=1200x，那么将发生 _过程。CO 2 的水溶液接触， 操作条8. 已知某物料在 25的平衡曲线。 设含水量

9、 X =0.4kg 水/(k g 绝干) 的该物料与 = 65%的空气接触，其 X*= 0.07kg 水/（kg 绝干）。当空气的 = 100% 时，X*= 0.27 kg 水/（kg 绝干）。则物料自由水分量为 _， 结合水分量为 _，非结合水分量为_。9. 某过滤机的滤布阻力可以忽略不计， 在恒压下过滤 秒，得滤液 Vm3下继续过滤 秒，共得滤液 _m。3；若在同一压强10. 从某矿石焙烧炉出口的含尘气体， 依次经过一个降尘室和一个旋风分离器进行除尘， 3 -1，含尘量为 10gm -3，此时总除尘效率为 90% ，其中 50% 由降尘室除气体流量为 1000m h3-1，降尘室除尘量 _

10、 。 (增加、减小、不变、不定 )。 去。现气体流量增加为 1100 mh11. 如图为一干燥速率曲线。在其它条件不变情况下，试在图中作出增大空气2 （共 7精品课程附件， 兰州大学相对湿度后的干燥速率曲线。化工原理试卷答案一、(2 0 分)计算题：1. 解：如图，取 1-1、2-2界面，以 1-1 截面为基准面p1gz12u12gH2p u2 2e z h 2e z hg 2gf,1 2（2 分）p1 = 26.7kP a（绝压），z1 = 0, u1 0 （1 分）p2 = 101.3kP a（绝压） z2 = 15m （1分）42 103 3 1qV 5.168 10 m s 1075

11、3600（1分）35.168 10u2 1.42m20.0684s1（1分）Re0.0681.426.51010754 1.6 105（1 分）H2p p u2 1 2e hz2 f,1g 2g2（1 分）hf, h h h 2h 5h1 2 ,直 ,直 ,进 ,闸 ,弯f f f f f（2 分）0.10.3(681.6685100.23)0.0293（1 分）hf,直ldu22g0.029326.60.06821.4229.81=1.178m （1 分）21.42h (0 .5 2 0.17 5 0.75)f,局2 9.81=0.4717m （2 分）32(101.326.7)101.42

12、21510759.819.81Ne = H eqV g = 23.83 5.168 10-3=23.83m （1 分）31075 9.81 = 1.30 10 W （2分）H 1.178 0.4717eNa =N31.30 10 3e 1.86 10 1.86 W kW0.7（2分）2. （16 分）解：700036001000 (85 20) 126389W（2 分）Tm(10820)108ln108(108 208585)= 48.44oC （2分）70002 1u 30.95kg m s3600420.02200（1 分）3 （共 7 页）精品课程附件， 兰州大学R edu0.021.9

13、830.9551031263（1分）空0.023 Rd0.8 0.4e pr（1 分）0.02322.85 100.020.8312630.70.4（1 分）2 1112 W m K （1 分）.11 d2 d 1 12 2dKd1 1ddm （1 分）2 1 1 211225.120111040.0113-2 -1K = 88.5W m K （1 分）A需K Tm12639888.5 48.4429.48m2（1 分） 2A 实 = n d 外l= 200 0.025 2 = 31.42m （2 分）AA实需1.0661.1 能完成上述传热任务。 （2分）qnqn,c,BYXA,1A,1YA

14、X,2A,20.020.00400.00823. （14 分）解：（1） （2分）NOG11m qn,Bqn,Cln(1m qn,Bqn,CY AA)Y,1,2m Xm XA,2A,2m qn,Bqn,C（2 分）11.512ln (11.5 2)0.020.004001.522.77（2分）-3或 Y A,1 = Y A,1 m X A,1 = 0.02 1.5 0.008 = 8 10（1 分）Y A,2 = Y A,2 m X A,2 = 0.004 （1分）YAY Y0.02 0.004A，1 A,2, 5.77 10 Y m Xm38 10A,1 A,1lnlnY m X 0.004

15、 0A,2 A,23（2 分）NOGYA,1YAY,mA,20.025.770.0043102.77（2分）HOG102.773.61（2 分）(2 ) 其他条件不变， YA,2 变，则 N OG 不变4 （共 7 页）精品课程附件， 兰州大学NOG11m qn,Bqn,Cln(1m qn,Bqn,CYA,1)/YA,2m Xm XA,2A,2m qn,Bqn,C（2分）11.512ln (11.5 2)0.020.002001.524.66（2 分） /H = H OG N OG = 3.61 4.66 = 16.82m （1 分）H = 16.82 10 = 6.82 m （1 分）R0.

16、754. （19分）解：（1） 1RR = 3 （2分）0.2Rxd xd1 31xd = 0.8 （2 分）qnqn,D,Fxfxdxwxw0.350.8xwxw0.4xw = 0.05 （2 分）qqn,D n,F40%-1qn,D = 0.4 100 = 40km olh -1qn,W = qn,F -qn,D = 100 40 = 60 km olh -1qn,V = (R + 1)q n,D = (3 + 1 ) 40 = 160 km olh（1 分）（1分）（1 分）qn,Vqn,L= 0 / -1 = qn,V -qn,F = 160 100 = 60 km olh/ -1 = qn,L = qn,V -qn,D = 160 40 = 120 km olh（1分）（1分）提馏段操作线方程：/q qn,L n,Wym x x1 m W/ /q qn,V n,V= 2xm 0.05 （2 分）2.5x2.5 0.7* 1y 0.857311 (2 .5 1)x1 (2 .5 1) 0.7(2 ) 1（2分）y2 = 0.75 0.7 + 0.2 = 0.725 （1分）y1 = 0.8 （1分）Em V,1y1*y1y2y20.80.72 50.72 50.85730.5669（2 分