化工原理试题（附答案）

1、一、填空题（每小题2 分 共20分）1一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应 ，原因是 。2在对流传热过程中，用饱和水蒸汽加热直管内空气，则总传热系数接近于 的对流给热系数。3翅片管是从两方面实现对传热过程的强化作用的，一是增大了 ；二是 。4辐射是一种以 传递热量的方式。5和二式中的的区别为 。6 扩散适合于描述精馏过程； 扩散适合于描述吸收过程。7难溶气体的吸收过程属于 控制过程，提高吸收速率的有效措施是提高 相流体的流速和湍动程度。8吸收因素可表示为 它在x-y图的几何意义是 。9在吸收设计中， 的大小反映了吸收塔设备效能的高低； 反映了吸收过程的难易程度。 10吸收

2、剂用量增大，会使吸收操作线斜率 ，因而使完成同样吸收任务所需的填料层高度 。得分二、选择题（每小题2分 共10分）1换热器中任一截面上的对流传热速率=系数推动力，其中推动力是指 。 （a）两流体的温度差（b）冷流体进、出口温度差（c）热流体进、出口温度差（d）流体温度和壁面温度差2若管壁热阻和污垢热阻可忽略，当传热两侧的对流传热系数相差较大时，k值总是接近于 。（a）较大的值 （b）较小的值 （c）两侧的平均值 （d）不确定3吸收操作的依据是 。（a）气体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度的差异 （b）气体混合物中各组分挥发能力的差异 （c）气体混合物中各组分结晶能力的差异 （d）气体混合物中

3、各组分密度的差异4在逆流吸收塔中，进行低浓度吸收，若进塔气体流增加而其他条件不变，则对于气膜膜控制系统，其出塔气相组成将 。(a)基本不变 (b) 增加 (c)减少 (d) 不确定5吸收与传热过程的相似之处 。(a)总阻力为分阻力之和 (b) 推动力相同 (c)速率公式表达多样化 (d)传递方向上存在总体流动得分三、分析题（每小题12分，共24分）试分析对流传热过程的影响因素。2试从降低吸收过程总费用的角度分析吸收剂的选择。得分四、计算题（46分）1（10分）在外径为140mm的蒸汽管道外包扎一层保温材料，以减少热损失。蒸汽管外壁温度为180 c，保温层外表面温度不高于40 c。保温材料的导热

4、系数与温度t的关系为=0.1+0.0002t （w/(mc)）。若要求每米管长的热损失q/l不大于200 w/m，试求保温层的厚度和保温层中的温度分布。2（13分）某列管式换热器由多根25mm2.5mm的钢管组成，将流量为15吨/小时的苯由20加热到55，苯在管中流速为0.5 m/s，加热剂为130的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kj/kg，苯的比热容为1.76kj/（kgk），密度为858 kg /m3，粘度0.5210-3pas,导热系数为0.148w/(mk)，热损失、管壁及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝的对流传热系数为10kw/(m2k)试求： (1) 水蒸汽用量（kg/h）

5、；（4分）(2) 换热器的总传热系数（以管外表面积为基准）；（4分）(3) 换热器所需管数n及单根管长度l。（5分）3（10分）在总压为101.3kpa及25c下，co2分压为50.56kpa的co2-空气混合气体与浓度0.01kmol/m3的co2水溶液相溶液接触，试判断是发生吸收还是解吸？并计算以co2的体积摩尔浓度差表示的总传质推动力。 已知在操作条件下，亨利系数e=1.66105kn/m2，水溶液的密度可取1000kg/m3，水的相对分子质量为18。4（13分）在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/标准m3，混合气体的处理量为4500标准m3/h。氨的回收率为9

6、5%，吸收剂的用量为最小吸收剂用量的1.5倍。操作压强为101.33kpa、温度为30c，在操作条件下气液平衡关系为y=1.2x。气相体积吸收系数=0.06kmol/(m3s)，空塔气速为1.2m/s，试求：（1）清水的实际用量(kg/h)及出塔吸收液的饱和度；（6分）（2）塔径和塔高（m）。（7分）注：传质单元数可用下式计算：，式中：一、填空题（每小题2分，共20分）变差 水的导热系数比石棉泥大 2分空气 2分 翅片侧的对流传热面积 提高翅片侧的流体的湍动程度 2分电磁波 2分前者为流体进出口温差后者为传热推动力 2分等摩尔逆流扩散 单向扩散 2分液膜 液 2分 操作线与平衡线斜率之比 2分

7、传质单元高度 传质单元数 2分 变大 减小 2分二、（每小题2分，共10分） d b a c a 三、（每小题12分，共24分） 1（每条3分，共12分）（1）流动状况；（2）引起流动的原因；（3）流体的性质； （4）传热面的情况。 2. （12分）吸收剂对溶质的溶解性与吸收的操作费用和设备费用密切相关。吸收剂溶解度大，吸收剂对溶质的吸收能力强，相平衡常数小，当吸收处理气量和溶质含量一定时，采用相同的吸收剂用量，完成一定的吸收率，溶解度大的吸收剂所需吸收塔填料层高度低，故设备费用低；另一方面，若吸收设备一定，完成相同的吸收任务，其它条件相同，因，故溶解度大（相平衡常数小）的所需吸收剂最小用量少

8、，实际吸收剂用量也少，节省了吸收剂用量，同时也降低了流体输送的动力消耗，操作费用减低，也减少了解吸过程设备负荷。另外，要求吸收剂溶解度对温度大变化敏感，可降低解吸过程的能耗。四、计算题（46分）1. （10分）解由题意可知：， ） （2分）（1）保温层厚度由多层壁计算公式得： （2分）解得故保温层厚度 （2分）（2）保温层中温度分布设保温层半径r处，温度为t，代入公式可得：，解上式并整理得： （4分）2（13分）解（1）加热冷流体苯所需热量q为： 由热量衡算可得水蒸汽用量为（4分）（2）因10000介于0.7120之间（2分）故可用流体在圆形直管内强制湍流的传热系数的准数关联式计算: （2分）总传热系数为（2分）(3)管数根 （2分）平均温度差传热面积换热器管长 （3分）3（10分）解 于