南京工业大学-化工原理期末试卷及答案讲课稿

1、11 1 1 f1 2 2 2 2 f212 121 212345班级：南京工业大学期末考试(a)卷 课程： 化工原理 （上册） 姓名： 学号：一、 选择填空题： (每题5 分，共 20 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pauh(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v ， ，d ， ， 及 v ， ， ， ， 。若 ， ，则： （ ）f1 f2（a） （b） （c）； （d） （e）当两段管路中流体均作滞流流动时

2、，v v （ ）（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

3、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 ，空气流速为 25m/s 的 ，水流速为 1.2m/s 的 ，水流速为 2.5m/s 的 ，蒸汽膜状冷凝的 ，自大到小的顺序为： 二、 填空题： (每题 5 分，共 20 分)11atm=_kn/m2。2 _的流体称为理想流体。3 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

4、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。121fpsiiii5 4 3 2 1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 t 400，出口温度 t 为 200， 冷气体进口温度 t 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、计算题(本题 15 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

5、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、计算题(本题 10 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r 920kg /m3，粘度 0.5ns/m2，求：(1) 雷诺数 re，摩擦系数 ，流动阻力h(2) 泵的有效功率五、计算题(本题 15 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

6、，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、计算题(本题 20 分)有一套管式换热器，内管 542mm，外管 1164mm 的钢管， 内管中苯由 50加 热至 80，流量 4000kg/h，环隙为 2kgf/cm（2绝）饱和蒸汽，蒸汽冷凝的传热系数 104w/m2k， 已知苯的r 880kg /m3 ，c =0.1856kj/kg, =0.134 w/mk，=0.39cp, 管内污垢热

7、阻 r 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 ，以管内表面积计的总传热系数 k（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 k 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：1. a e c c 2. c c 3. c c 4. 填空题1. 1atm=_101.3_kn/m2。01211 2 1 21 1 12 2 21 f= (1 f= (fff w rw rw rp2iismc pc

8、2 1iimsm 22iim c pc 2 122222 粘度为零，无流动阻力的流体称为理想流体。3 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 t02a05001h +kv2。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 t 400，出口温度 t 为 200，

9、冷气体进口温度 t 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 。三解：p =-p u =ugz +u 2/2+p /+he=gz +u 2/2+p /g+h gz =h 0.3164/re0.25 )(l/d)(u2/2)u=3.513m/sf(2) gz =h 0.3164/re0.25+)(l/d)(u2 =14.3/2)四解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/sre= du/=170.8 层流64/re=0.374h =(l/d)(u2/2)=0.374*(200

10、/0.08)*(1.162/2)=629.9j/kg (2) he=gz+h =777j/kgne=hev g=4.17kw五解：(1)q=v/( + + )0.00133=2.91/(900+ + ) + =21.47min(2) v2=2kp a2v2=2kp a2 a2=p a2/p=200a=14.14m2a=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*104pr=c /=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4 =0.023(/d )re0.8pr0.4 =936

11、.59w/ m kki=1/(1/i+d /0d0+rsi)=641 w/ m2k(2)t =120 t =(80-50)/ln70/40=53.6 q=w c (t -t )=(4000/3600)*0.1856*103*(80-50)=61864wq=k d t l=11.5m(3) t =133 t =( t -50)/ln(133-50)/(133- t )q=k d t = w c (t -t )641*0.05*11.5*( t -50)/ln(133-50)/(133- t )=(4000/3600)*0.1856*103 t =84.5*( t -50)bbyyiasw南京工业

12、大学期末考试(a)卷 课程： 化工原理 （下册）班级:姓名 :学号 :一 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 x 增加，回收率增加；（） 出塔气体浓度增加，但 x 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 ，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元3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k =2kmol/m2h， 气相总传质系数

13、k =1.5kmol/ m2 （ ），平衡关系 y=0.5x。h ，则该处气液界面上气相浓度 y 应为（）0.02 （）0.01 （）0.015 （）0.005某精馏塔，精馏段理论板数为 层，提馏段理论板数为 层，现因设备改造，使精馏1 2段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且，等均不变，则此时（： ）f（） 增加， 不变d w（） 增加， 减小d w（） 增加， 增加d w（） 增加， 的变化视具体情况而定。d w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 。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t1为 。比较：（ ）

14、t2（） ； （） ；t2 t1 t2 t1（） ； （）判断依据不足。t2 t1（1）绝热饱和温度 t 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 t 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

15、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y yxog1fdw1dfdw二 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/k =1/k 1/k 。 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，

16、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

17、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；2 出塔液体的浓度；3 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数 n 。四常压操作连续精馏塔用以分离苯甲苯溶液，y =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 = 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 = 0.83， 取相对挥发度

18、=2.5，塔釜液平均分子量取 m = 91.4kg/kmol， 求：1 塔釜液浓度 x ；2 操作回流比 r； 塔釜蒸发量； 最小回流比min；yyf,xx0d,xw,x12awwwwwfdml n-1 n n-1 n f 1 f 11dfwwy yx11min 1 2 1五 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 变 到 ，干燥处于恒速段，所需干燥的时间为 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

19、计算： 2491.27 2.30285t -汽化潜热，kj/kg t -湿球温度，空气性质：t t43.748.3六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， 0.2（摩尔分率，下同），今测得塔顶易挥发组分 的回收率为，且 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： =( - )/ ( -* )=( - )/ ( -* )yd,xf,x全凝器1lvy答案 x1选择题： （1）c a bw,x蒸馏釜（2）b c（3）c b（4）c c二

20、填空题：1 双膜理论的要点是：（）界面上汽液平衡；（）阻力集中于有效膜内。2 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。2 当平衡线在所涉及的范围内是斜率为的直线时，则 1/k =1/k m1/k 。2 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 增加， 减少不变，不变。d w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

21、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, 非 结合水的含量为 0.21 kg 水kg 绝干料。三 j06a10106y =0.03 x =0.03 m=1(l/g) =(y -y )/(y /m)=0.95min1 1 2og1 2f d wwd d01 0dq fqmin d q q qa c 1 0 w w w wwwb