长江大学董盛富-84吸收过程的设计型计算54

1、北京理工大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题一、选择题(30分).假定某气体可近似看作理想气体，当通过一直径为 d的管路进行输送时，绝对压力由入口处的pi降到出口处的P2,温度和粘度都保持不变，已知 pi=1.2p2,则进口处的雷诺数 Ra与出口处的雷诺数 Re?的关 系为 D(A) Re1 =1.2 Re2(B) Re2=1.2Re1(C) Re2 =1.44Re1(D) Re1 =Re2因 Re=duP/N=dG/N=dms/AN ,两截面的 ms 和 A 相同，故 Re1 =Re2O.某液体在一垂直直管内向上稳定流动，测得相距 10m两截面之间的压降为120kPa,该液体的密度P

2、 =1000kg/m3,则流经此段管路的摩擦损失功为B J/kg。(A) 219(B) 21.9(C) 20( D) 110在两截面之间列机械能衡算式有：wf =_ip/ P g位=21.9J/kg.在离心泵的铭牌上一般都标有流量、扬程、效率等性能指标，下列为正确的解释的是C 。(A)所标流量是最大流量(B)所标扬程是最大扬程(C)所标效率是最高工作效率(D)所标扬程是最大流量时能达到的扬程.用离心泵把露天池内的液体送入高位槽，在正常工作时(有一定的流量)，泵入口处完好的真空表上的读数为零，这是因为A(A)此泵的安装高度在液位以下(B)输送的流量比较小(C)进水管比较光滑(D)被输送液体的粘度

3、较小在池液面与泵入口之间列机械能衡算式有：pe = (zs - ze) P g - P(u2/2+ wf入)=0即(Zs Ze) Pg = P(u2 /2+ Wf入)0 ,亦即 Zs Ze.下列各因素中C对液体在管内作强制湍流时的对流传热系数没有影响。(A)流速(B)导热系数(C)压强 (D)粘度根据因次分析，液体在圆管内作强制湍流时有：a = f (u,d, N,九,cp, P),与压强无关。.有一套管换热器，环隙内有120c饱和蒸汽冷凝为饱和液体，管内空气从20c被加热到50 C,金属间壁的温度应接近Bq=Bi(tw -tm)=o(Tm -Tw)(忽略污垢(A) 35 C (B) 120

4、c (C) 77.5 C (D) 50 C对于金属间壁Tw %tw (忽略管壁热组)，据牛顿冷却公式:热组)，且ao ai ,于是有:t-tw mq =1/ ：-iTm -TwTm - tw Tm - tm1/ 二 o1/ ：o 1/：i 1/：二 Tw ： tw =Tm =120C TOC o 1-5 h z .计算下列四种数”时，其数值大小与单位制选择有关的是C(A)努塞尔特准数(B)流体流动摩擦因子(C)导热系数(D)雷诺数对于准数，只要采用同一单位制系统，不会改变准数数值的大小，因此准数与所选用的单位制无关。.某吸收过程，其气相侧传质分系数kG =4M10“kmol/(m 2 s at

5、m),液相侧传质分系数 kL =8M10m/s,由此可知该过程为C o(A)液膜控制(B)气膜控制(C)判断依据不足 (D)气膜阻力和液膜阻力相差不大气膜阻力为1/kG,液膜阻力为1/HkL.若保持精储塔塔顶塔底产品量不变，进料组成与状态不变，并增大操作回流比，必导致A(A)塔内气、液流量均增加(B)塔内气流量增加，液流量不变(C)塔内液流量增加，气流量不变(D)塔底产品易挥发组分浓度增大D、W、xF、q均不变，F亦不变。V =(R+1)DL =RDV=V -(1 -q)FL=L +qFJ由全塔物料衡算知，当F、D、W、Xf、q均不变时，Xd、Xw有定值，故选(A).在精微塔稳定操作时，若进料

6、热状态参数q值增大，进料量不变，产量不变，达到新的稳定操作时A 。(A)跨越进料板的液流量比原来增大(B)跨越进料板的液流量比原来减少(C)跨越进料板的液流量无变化(D)提储段汽相流量比原来减少V =V -(1 -q)F J=L +qF二、填空题(30分)(1 )范宁公式是计算直管内流动摩擦损失的通用计算公式，适用于不可压缩 流体的稳定流动。(2)在转子流量计中作用于浮子顶端和底端的表面力由静压强乘以端面积得到，而所用到的两端面间的压差是由 力衡算 方程计算得到的。(3)在湍流范围内，管内流动摩擦系数随Re的增大和e /d的减小 而减小。 TOC o 1-5 h z (4)某一牛顿型流体的粘度

7、只与温度有关，而某一非牛顿型流体的表观粘度除了与温度有关外，还与J切速率的大小 或 剪切时间的长短 有关。(5)某离心泵原来用于输送 20 C的清水，若在体积流量和扬程相同的条件下用来输送相同温度下的乙醇，安装高度也可满足要求，其所需轴功率减小。(6)冷、热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90 C,出口温度为 50 C,冷水进口温度为15C,出口温度为53 C,冷热水的流量相同，则热损失占传热量的5%(冷、热水物性数据视为相同)。热损失 JT1 -T2)-(t2 -t1) =5%(Ti F)(7)通过问壁换热时，若冷、热两流体的进、出口温度保持不变，则逆流时的平均温度差比并流时的大。(8)

8、吸收溶解度很小的气体时，传质过程速率通常受液膜 控制。(9)由于吸收过程中气相中的溶质分压总是大于液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总是在平衡线的上方。(10 )精微过程数学描述中的 恒摩尔流”假定的基本依据是 各组分的摩尔汽化潜热相等；各板上汽液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；忽略塔设备的热损失。三、计算题(20分)一台清水泵的允许吸上高度为Hs=6m,现用来输送飞20c的乙醇，贮液罐与大气相通。已知20c的清水的密度和饱和蒸气压分别为1000kg/m3, 2.335kPa； 20c乙醇的密度和饱和蒸气压分别为800kg/m3, 5.85kPa。若泵进口处的流速为 u =2m/s ,

9、吸入管压头损失为 工hf =2m液柱(乙醇)，计算此泵 的允许安装高度。(20分)常压下的水在 L =4m ,内径d 25mm的垂直直管中向上流动，体积流量Q=36m3/h，假定摩擦因子Z =0.01 ,计算流过此段管路的总压降。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 解：管内流速：u =Q/A =（36 / 3600）/（0.785 0.0252 ）= 20.38m/s ,22摩擦损失： wf = =0.01 - =332.3J/kg HYPERLINK l bookmark4 o Current Document d

10、20.0252在两截面间列机械能衡算式有： -5-.p = ：（gL Wf） =1000（9.81 4 332.3）=3.72 10 Pa（20分）一传热面积为30m2的列管式换热器中，用120c的饱和蒸汽冷凝，将某气体从30c加热到80 Co 该气体走管内，流量为 5000m3/h,密度为1kg/m3 （均按入口状态计），比热为1.0 kJ/kg - K。（1 ）估算此换热器的传热系数（2）若被加热气体量减少50%,并可近似认为被加热气体的密度、比热等物性参数保持不变，估算在加热蒸汽压力和被加热气体入口温度不变的条件下，该气体出口温度变为多少？（20分）拟在常压吸收塔中用清水吸收空气中的氨，

11、已知入塔空气中氨气含量为1.3% （体积百分比），要求氨的回收率为 99%,已知塔内操作气流密度为 180kmol/（m 2，h）,实际用水量为最小用水量的 1.5倍, 操作条件下的气液平衡关系可表示为 y=1.2x,气相体积总传质系数 Kya=360kmol/（m3，h）。因为气、液 相浓度都很小，可近似认为气、液流密度kmol/（m 2 .h）均为常数，且 X =x, Y=y,计算填料层高度。（10分）在常压连续精微塔中分离某均相二元混合液，已知原料为含易挥发组分0.4 （摩尔分率，以下同）的饱和液体，进料量为 120 kmol/h,要求塔顶储出液中含易挥发组分0.96,釜液中不超过 0.

12、06,操作回流比为3,计算该塔塔顶塔底产品流量及精储段液相流量。（1 ）计 APl=Pl P2,AP2=P3P4,&P3=P5 P6,则。A. Pi=：P2=P3BP2： =Pl：=P3C：P3： -=Pl：-=P2DPl：-=P2 ： ” =P3（2）差压计读数R、R2、R3间关系为。北京理工大学2004年攻读硕士研究生入学考试试题一、选择题（30分）（请将答案标明题号写在答题纸上）.内径为27mm自来水管，其设计输水能力宜为 。A 0.2 m3/h;B 2 m3/h;C 20 m3/h;D 200 m3/h.如右图管中充满水，U形差压计的读数为零，则 。A管内流体肯定处于静止状态；B管内流

13、体肯定从 A流向B ;C管内流体肯定从 B流向A; D以上三种答案都不对。.如图三根等径管（其内径 d1 =d2 =d3 =d ）内的流量相同，二测压点间距 离也相同。AR1=R2=R3B R2R1R3CR3R1R2 DR1R2R3.用同一离心泵分别输送密度为R及P2的两种流体；已知二者体积流量相等，6=1.2户2,则。A扬程Hi =H2 ,轴功率Ni =1.2N2；B扬程Hi =1.2小，轴功率$ = $C 扬程 Hi =H2 ,轴功率 N1=N2；D 扬程 H2=1.2H1,轴功率 N2=1.2N1.随着流体流量的增大，流体通过下列哪种流量计时，其压降变化幅度最小A孔板流量计B文丘里流量计

14、C转子流量计.温度相差100c的灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10C,则此时的辐射传热与原来的相比将A不变 B变大 C变小D不确定。.如图，冷、热两流体在套管中进行换热（均无相变化） 现冷流体流量 m2减少，则 。A总热量Q减小，冷、热流体出口温度 t2、T2均上升B总热量Q不变，冷、热流体出口温度 t2、T2也不变C总热量Q增大，冷、热流体出口温度 t2、T2均下降.冷水与热水通过换热器换热，现冷水的流量增大，但保持其它进口条件不变，则传热平均推动力 Atm及传热速率Q的变化为。A Atm增大，Q增大 B &m变化趋势不定，Q增大C &m增大，Q不变 D Atm下降，Q

15、下降.气液平衡体系中，当气体的溶解度很小时，溶质在气液相的组成可近似地用 进行描述。A拉乌尔定律B亨利定律 C理想气体模型、填空题（30分）.如下图所示的输水系统，若将B阀关小，而保持 A阀、C阀开度不变，则总管流速 u,压力表读数。.两个不同的离心泵，其特性曲线方程分别为Hi =a1 -biQ2, H2=a2 -b2Q2。若将上述两泵并联，则并联泵组的扬程和流量分别为 。.某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液。现发现溶液的出口温度比原来低，检查溶液的初温和流量均 无变化，请列举二个可能导致上述现象的原因。.变截面流量计工作时，不管流量变大还是变小，浮子上、下的压差 。.精储塔进料的热状态参数q

16、0时，精储段的液相流量 提储段的液相流量；q=0时，精微段的液相流量 提储段的液相流量。.在汽液平衡体系中，相对挥发度较小的组分在汽相的组成 其在液相的组成。.拉乌尔定律和道尔顿分压定律描述了 中各组分在汽液两相平衡组成之间的关系。.气体吸收过程中的最小液气比，是在达到气相被吸收组分的回收率要求的前提下，时所需吸收液的量。实际操作的液气比应该 。.按照双膜传质理论，一般难溶性气体的吸收过程属于 控制过程。.干燥过程中的等速干燥阶段属于 控制过程；而在降速干燥阶段则主要是 控制。三、计算题1. （20分）如下图，流量为 0.5kg/s、温度为20c的水（Cp = 4.18 kJ/kg K）流过串

17、联的两台列管换热器，以 冷却流量为0.8kg/s、温度为120c的某溶液（, = 2.0 kJ/kg K）,测得该溶液的出口温度为65C。现因故使进口水温降到6C,问：若保持其它进口条件不变，则溶液的出口温度变为多少？水.“1溶液2. （10分）某敞口高位槽送水的管路如下图所示,所有管径均为50mm ,管长 Loc = 45m , Lcb = 15m（均包括所有局部阻力当量长度 ），当阀a全关， 的读数为 2.4 x 104pa。假设阻力系数入均为31000kg/m 。（1）试计算B管道（CB段）的流速；（2）若维持阀b的开度不变，逐渐打开阀b打开时，压力表 Pb0.03,水的密度为KC1JE

18、K：石士正:工；法二士15ina,直至ij CB、CD两管中E. D 通大包 XIDa流速相等，此时B管的流速又为多少？（20分）某厂采用一套管式换热器冷凝2000kg/h甲苯蒸汽，冷凝温度为110c的甲苯气化潜热为 363kJ/kg ,其冷凝传热膜系数为5600W/(m 2 K)。温度为20 C、流量为5000kg/h冷却水进入套管的内管(内管尺寸为 帕7 x3.5 )。水的物性可取为： 密度995kg/m3，比热4.174kJ/(kg K),导热系数 0.62 W/(m K),粘度8X10-4Pas,忽略管壁及污垢的热阻，且不计热损失。求：(1)冷却水的出口温度及套管的管长；(2)由于气候

19、变热，冷却水进口温度上升至30 C,在水流量不变的情况下，该冷凝器能冷凝多少甲苯蒸汽。(20分)在连续精储塔中，精储段的操作线方程y = 0.75x + 0.2075, q线方程为y = 0.5x+ 1.5xF。试求：回流比 R;储出液组成xD；进料液的q值；判断进料状态；当进料组成 xF =0.44时，精 储段操作线与提储段操作线交点处的xq值为多少？q(20分)导出逆流操作低浓度气体吸收的操作线方程(吸收塔内气液相流量看作常数)；若相平衡关系y =50 x ,并已知吸收液入塔时不含溶质，气相进出塔浓度分别为yb =0.005 , ya =0.001 ,计算最小液气比；选择操作液气比为最小液

20、气比的1.2倍，若气相流量为 G=0.02kmol/(m2 s),计算吸收液用量；计算填料层高度(已知 Kya =0.02kmol/(m 3 s)北京理工大学2005年攻读硕士研究生入学考试试题、选择题（30分）（请将答案标明题号写在答题纸上）.在接近常压的条件下输送天然气，流量为360m3/h,其管路内径宜选为 A 40mm； B 80mm； C 160mm； D 200mm.如右图管中充满水，U形差压计的读数为零，则 。A.管内流体肯定处于静止状态；B.管内流体可能从A流向B;C.管内流体可能从B流向A;D.以上B, C两种答案都对。.某液体在一倾斜直管内向上稳定流动，测得垂直距离相5m处

21、两截面之间的压降为60kPa,该液体的密度为1000kg/m3,则流经此段管路的摩擦损失应为A 11; B 110;C 1.1; D 0.011.用同一离心泵在露天条件下分别输送处于不同温度的清水，已知T1=20 C, T2=42 Co二者体积流量相等，Ah为汽蚀余量，则 。A.Ah1Ah2,轴功率 Ni N2 ; D.Ah1 Ah2,轴功率 N1c N2。.转子流量计的刻度都是对特定的流体在特定的温度下制作的。用于测量不同温度或不同种类的流体时， 必须作相应的修正。其依据是 。A.粘度的改变； B.截面的改变；C.雷诺数的改变；D.密度与雷诺数的改变.供热管路为减少热损失，要在外面包覆一定厚

22、度的保温层。在环境条件一定时，加大保温层的厚度A. 一定可以减少热损失；B.有利于减小外表面对流传热；C.有利于减小外表面辐射传热；D.热阻与外侧传热面积同时增大。.冷、热两流体在套管中进行逆流热交换（均无相变化）。进口温度 力、保持不变，若增大冷流体流量m2,忽略热容的变化，则。A.传热速率Q减小，冷、热流体出口温度 t2、T2均上升；B.传热速率Q不变，冷、热流体出口温度 t2、T2也不变C.传热速率Q增大，冷、热流体出口温度 t2、T2均下降D.总传热系数K增大，出口温度t2上升，T2下降.冷水与热水通过间壁换热器逆流稳定换热，热水进口处的温度差为At1 ,冷水进口处的温度差为 &2,冷

23、、热水的热容视为常数，热水的质量流量大于冷水的质量流量，则Ati与&t2之间的关系为 。A. 41&2； B. M 1时，进料的温度 。.在二元理想溶液汽液平衡体系中，饱和蒸汽压较高的组分具有 的相对挥发度。.二元精储和单组分吸收中的操作线方程分别描述了易挥发组分和溶质在两相之间的 .吸收过程中气相传质系数 ky和Ky的区别是对应的传质推动力不同， ky对应的是气相主体和相界面之间 的浓度差，Ky对应的是气相主体浓度和与液相中该组分的 时的气相浓度的差。.按照双膜传质理论，一般易溶性气体的吸收过程通过计算 传质单元数和传质单元高度确定吸收塔 的填料高度。.干燥过程中湿物料的临界含水量是指水 相等时湿物料的含水量。三、计算题（15分）流量为1kg/s、温度为20c的冷却介质（