化工原理试题及答案

1、化工原理试题及答案一、填空题（共 15 空，每空 2 分，共 30 分）1. 一容器真空表读数为 10 kpa ，当地大气压强为 100 kpa ，则此容器的绝对压强和表压强（以 kpa 计） 分别为：（90kpa）和（ -10kpa ）。2. 热传导只发生在固体和（ 静止）的或（滞）流动的流体中。3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小）4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（ 不挥发溶质 ）、液柱的（ 静压头）和管路（ 阻力）所引起的 沸点升高三部分组成。6. 一容器压力表读数为 10 kpa ，当地大气压强为 1

2、00 kpa ，则此容器的绝对压强（以 kpa 计）为： （90kpa）。7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比 时的（小）。（填大或小）8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小）9. 蒸发操作所用的设备称为（ 蒸发器）。10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发 ）和（多效蒸发）。二、选择题（共 5 题，每题 2 分，共 10 分）1. 对吸收操作有利的条件是：（ D ）A. 操作温度高、压强高；B. 操作温度高、压强低；C. 操作温度低、压强低；D. 操作温度低、压 强高2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（ A），液

3、相温度较下层塔板（ ）A. 高，低；B. 低，高；C. 高，高；D. 低，低3. （ D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。A. 板式塔的传质意图；B. 板式塔的设计过程；C. 板式塔的恒摩尔流要求；D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（ C ）及与物料的接触方式都不变。A. 温度、焓值、湿度；B. 流速、压强、湿度；C. 流速、温度、湿度；D. 温度、湿度、压强5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ）A. 平衡水一定是自由水；B. 平衡水一定是结合水；C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非 结合水6. 当

4、二组分液体混合物的相对挥发度为（ C ）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为 （ A ）时，可以采用精馏方法0 A. 3.0；B.2.0；C.1.0；D.4.0 7. 下述说法中错误的是（ B）。A . 板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；B. 精馏用板式塔，吸收用填料塔；C.精馏既 可以用板式塔，又可以用填料塔；D. 填料塔可以避免液泛8. 物料的平衡水分一定是（ C）A. 非结合水分；B. 自由水分；C.结合水分；D. 临界水分 9. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B）A. 平衡水一定是自由水；B. 平衡水一定是结合水；C. 自由水一定是结合水； D. 自由水

5、一定是非 结合水。三计算题1.在一列管换热器中将 15000kg/h 油品从 20 摄氏度加热到 90 摄氏度，油品走管内管外，加热介 质 为 130 摄 氏 度 的 水 蒸 气 ， 换 热 器 有 100 根 直 径 1.5*15mm ， 长 2m 的 钢 管 构 成 ， 管 内 =360 wi2/ m2*c，管外0=12000W/油品的比热容为 1.9KJ/kg*，操作条件下的汽化潜热为2205KJ/Kg，钢管的导热系数 45W/m*，若加热全部冷凝后在饱和温度下排出的，忽略热损失和管壁 的污垢热阻。（1）换热器的热负荷？（2）加热蒸汽的消耗量？（3）总转热系数？（4）该换热器能否满足生产

6、任务？解：（1）换热器的热负荷？Q W C (t t ) c PC 2 1=15000*1.9*(90-20)=1995000KJ/h=554.17KJ/s（2）加热蒸汽的消耗量？W Q / r 1995000 / 2205 904.8 Kg / h 0.251 Kg / sh（3）总转热系数？d 15mm * d 12 mm0 id ( d d ) / In ( d / d ) (15 12) / In(15/12) 13.44mmm 0 i 0 i1 1k k 278.3w / m 2 *Cd bd 1 15 0.0015*15 1( 0 0 ) ( )d kd 3600*12 45*13

7、.44 12000i i m 0D F（4）该换热器能否满足生产任务？S ndl 100*3.14*0.015*2 9.42 m2假设逆流传热t t (130 20) (130 90) t 2 1 m t 130 20In 2 Int 130 90 169.2CQ kst 278.3*9.42*69.2 1.814*10 5 w 181.4kwmQ 1995000kj / h 1995000*1000 / 3600 554160 j / s 554160 w 554.16kw因此换热器最大传热效率 Q 小于实际所需的传热效率 Q，所以此换热器不满足生产任务2在一连续精馏中分离苯、甲苯的混合，进

8、料量为 100kmol/h，原料液中苯 0.4，塔顶馏出液中 苯的回收率为 83.3%，塔底馏出液中含苯 0.1（以上均为摩尔分数），原料液为饱和液体进料，笨甲苯 的相对挥发度为 2.5，回流比为最小回流比的 3 倍，塔底为主凝器，。（1）馏出液及釜残夜量（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成解：（1）馏出液及釜残夜量F D W Fx Dx WxF D WDx D 0.838FxFDx 0.838 FxD F(0.162 Fx ) 0.162*100*0.4W F 64.8kmol / hx 0.1wD F W 100 64.8 35.2kmol / h

9、x 0.952D（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。Rmin( x y ) / ( y x ) D q q q当原料液位饱和液体进料时 q=1x xqFRminx D (1x ) / (1x ) / (1) xF=0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)/(2.5-1)=1.453R 3 Rminl / D R l RD 3 R D 3*1.453*35.2 153.4 kmol / hminV W L V L W L F W 153.4 100 64.8 188.6kmol / h（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成xD=0.952y x /1 (1)x y x

10、0.952 D=2.50.952=2.5x / (11.5 x )x=0.8883.一连续干燥器中，每小时处理湿物料 1000kg 经干燥后物料含水量有 8%降至 2%（均为湿基）湿 度为 0.009kg 水/kg，绝干气的新鲜空气经预热器预热后进入干燥器后空气湿度为 0.022kg 水/kg 绝干 气。（1）水分蒸发量（2）新鲜空气的消耗量。解：（1）水分蒸发量G G *(1 W )=1000*(1-0.08)=920kg/h1 1第一种解方法：G G (1W ) / (1W ) 920 / (10.2) 938.8 kg / h 2 1 1 2938.8=61.2kg/h=0.017kg/

11、s第二种解方法：X W / (1W ) X W / (1W ) W G ( x x ) 1 1 1 2 2 2 1 2代入数据解得 W=61.2kg/h（2）新鲜空气的消耗量。L W / ( H H ) 61.2*(0.022 0.009) 4707.7 kg / h2 1新鲜空气消耗量：L L (1H ) 4707.7*(1 0.009) 4750 kg / h1W G G 1 2=1000-4 每小时将 15000kg 含苯 40% （质量分数下同）和甲苯 60%的溶液，在连续精馏塔中进行分 离，要求釜残夜中含苯不高于 2%，塔顶馏出液中苯的回收率为 97.1%.（p17 1-4）（1）求

12、出馏出液和釜残液的流量及组成以及摩尔流量及摩尔分数表示。解：苯的摩尔质量为 78，甲苯的摩尔质量为 92进料组成x F40 / 78 40 / 78 60 / 920.44釜残液组成x W2 / 78 2 / 78 98 / 920.0235原料液的平均摩尔质量M 0.44*78 0.56*92 85.8 F依题意知DxD/ F 0.971xF所以DxD0.971*175*0.44全塔物料衡算D W F 175D WxDxWFxF或D 0.0235W 175*0.44 xD联立式 a、式 b、式 c，解得D 80.0kmol / h ，W 95.0kmol / h ， x 0.935D5 在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油，冷水在管内流动，进口温度为 15 ， 出口温度为 32，。热油在壳方流动，进口温度为 20，出口温度为 40，热油流量为 1.25kg/s，平 均比热容为 1.9KJ/（kg*）。若传热的总传热系数为 470W/（