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2X 104kg、45C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 26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为？76mm x 4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90标准弯头。45C氯苯的密度为1075 kg m-3，Z = 0.17全开闸阀90 C标准弯头摩擦系数计算式粘度为6.5 X0-4 Pas。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数Z = 0.75 6

2、8 0.23入=0.1(+) d Re 丿lS il2 （16分）.质量流量为7000kg h-1的常压空气， 要求将其由20 C加热到85 C，选用108 C的饱和蒸汽作 加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1 x 10 4W- （m2 K）-1，空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ （kg K）-1，导热系数为2.85 x 10 -2 -1W（m - K）粘度为1.98 x 10-5Pa s，普兰特准数为0.7。现有一单程列管式换热器，装有？25mrX 2.5mm钢管200根，长2m，此换热器能否完成上述传热任务？3 （14分）.某厂填料吸收塔，填料高10m,用清水洗去尾气中有害组

3、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 =1.5Xa。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0.35四二 40%（mol%,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，1精馏段操作线方程为 儿=0-75Xn 0.20，qF=100kmQl h求：提馏段操作线方 程式；若塔顶第一块板下降的液

4、相组成为0.7，该板的气相默夫里效率EmV,1二. 选择题（11分）：1. 水以2m -s-1的流速在 ？35mX 2.5mm钢管中流动，水的粘度为1X10-3Pa s，密度为1000kg m3,其流动类型为（）。A.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 .装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为100kPa,此设备进出口之间的绝对压强差为（）kPa 。A. 150 B. 50 C. 754 .在精馏塔中每一块塔板上

5、（）。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？108X4mm和？55X2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（）mm。A. 53B. 45C. 50D. 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（）。叫拷克nJA.左低右高 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ti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.无法确疋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Xi=0.4

6、5 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71 （）。A. . ! twB. d = tC. V = tdD. V = 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.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，贝U入a 入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T1/、加热蒸汽压力 P不变

7、，现冷体流量增加，则冷流体出口温度T，传热速率 ，总传热系数 K ,传热平均温度差厶 Tm。4. 用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为Ya*=1.5Xa，若进塔气体浓度为 Ya,1=0.1，要求尾气浓度为Ya,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 C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160.5kPa,则纯甲苯饱和蒸气压为 Pa。2.45，若 X2 = 0.35(mol%)， y -6. 某一全回流操作的精馏塔，已知相对挥发度为7. 将含3 （mol：,下同）CO?的空

8、气与浓度为 3.12 10-5 CO2的水溶液接触， 操作条件下的平衡关系为 y*=1200x，那么将发生 过程。8. 已知某物料在25C的平衡曲线。设含水量X=0.4kg水/（kg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 t秒，得滤液Vm3；若在同一压强下继续过滤t秒，共得滤液 m3。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，

9、气体流量为1000m3 h-1，含尘量为10g m-3,此时总除尘效率为90%，其中50%由降尘室除去。现气体流量增加为1100 m3 h-1，降尘室除尘量 。（增加、减小、不变、不定）。11. 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精品课程附件，兰州大学3 （共7页）相对湿度后的干燥速率曲线。化工原理试卷答案P1 屯2U1P2乙HeZ22g：g2U2 hf,2g（2 分）P1 =26.7kPa （绝压），Z1 = 0, U10（1分）P2 =101.3kPa （绝压）Z2 = 15m（1分）2 10433JqV5.168 10m s1075 3600（1 分）（2

10、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U2sRe 二5.168 10”兀20.06824二 1.42m（1 分）-A.6842 1075 十價_46.5 10P2 - p1g（1 分）（1 分）二.hf,1_2 =hf直 hf，直 =hf,进 2hf闸5hf，弯（2 分） =0.1 （0.3严=0.0293681.6汉102 2.l u26.61.420.0293 -d 2g0.068 9.81 =1.178m1 422 =（0.52 0.17 5 0.75）2汇9.81丸的仃口32（101.3 -26.7） 101.42151.1780.47172 9.815

11、.16810-3hf,局He1075 9.81N e = Heq V 丛 nNa =2.（ 16 分）解：爪 70001000 （85 -20） =126389W3600g = 23.831.30 1031075（1 分）（1 分）（2 分）=23.83m（ 1 分）39.81 = 1.3010 W （ 2 分）0.73= 1.86 10W=1.86kW（2 分）（2 分）（108-20） -（108-85）,108-20 In108-85=48.44oC（2 分）70003600 0.022 20042二 30.95kg m-1s（1 分）精品课程附件，兰州大学4 (共7页)3.Re =0.

12、02 30.951.98 10J= 312630.80.4二空=0.023 Re pr d2.85 汇10qi 80 4= 0.02331 2630.7 .0.022 1-112.1W m K1 d2、d21 d21- - -K:- 1d1dm :-2: 1d1:- 22514 = 0.0113112.1 20 1 104K = 88.5W-2 m-1Tm12639888.5 48.442=29.48mA 实=n d 外 I = 200A实-1.066（14分）解:(1):1.1qn,BN OG,mqn,B1 -qn,c20.0252 = 31.42m能完成上述传热任务。Ya,1 _Ya,2X

13、a,1 - X A,2二咤鸣20.008 - 0,-mqn,B Ya,1 mXA,2 x mqn,BIn (1 _)+qn,CYa,2 mXA,2 qn,C1.5、0.02-0)2 0.004-0=ln (12或 Y a,1 = Y a,1 _ mX a,1 = 0.02 -1.5Y a,2 = Y a,2 mXA,2 = 0.0040.020.0045.770.008 = 810-3Ya,1 -Ya,2,Ya,1 _mXA,1 ln,8 10 ln0.004 010Ya,1 -Ya,20.02-0.004 cN OG32.77W,m5.77 1010Hog3.612.77YA,2 _mXA,

14、2（2）其他条件不变，Ya,2变，则Nog不变（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（2 分）（2分）（2 分）（2 分）（2 分）（1分）（1分）（2分）（2分）（2分）精品课程附件，兰州大学5N OGmqn,Bln（1mqn,B）Ya,1 mXA,2 丄 mqn,Bq n,CYA,2 mXA,2 qn,Cqn,c（2 分）1 In （11上-2H/ = HogH = 16.82哇）.02- 152 0.002-0 2Nog = 3.614.66 = 16.82m-10 = 6.82 m=4.66（2 分）（1 分）（1分）4.（19 分）解：（1）Xd0.75 二R*1

15、R = 3（2 分）0.2 二R +1Xd31 Xd = 0.80.35 - xw 0.4qn,FXd -Xw0.8-Xwqn ,D Xf XwXw = 0.05（2 分）（2 分）观=40%qn,F100 = 40kmol h-1-140 = 160 kmol hqn,D = 0.4qn,w = qn,F - qn,D = 100 -40 = 60 kmolqn,V = （ R + 1） q n,D = （3 + 1 ）=0qn,v = q n,v - q n,F = 160 100 = 60 kmol h-1 h（1 分）（1分）（1分）-1/ -1 qn,L = qn,L = qn,v - qn,D = 160 -40 = 120 kmol h 提馏段操作线方程：/_qn ,L - qn,Wym 1 - Xm 一 /qn,Vqn,V（1 分）1 分）2.5x1XW=2Xm _0.052.5 0.7（2 分）y1y2 = 0.750.7 + 0.2 = 0.725y1 = 0.8Em,v,1匕 0.80.725 =0.5669y1 -y20.8570.7251 （2.5 -1）X1 = 1 （2.5 -1） 0.7 = 0.8573（2 分）（1分）（1