2011级《化工原理》试题答案

2011级《化工原理》试题答案一、填空题（共20分）化工原理》课程的研究对象是单元操作。它们都是 物理 操作。水深10m处的表压为 98.07 kPa。(ρ水=1000kg/m3)。12知两流体的密度ρ1

=2ρ2

，粘度μ1

=2μ2

，则Re1

=1/2 Re2

;若两流体的流动状态皆为层流，则压力降Δ

= 1ΔP。f1 f2 离心泵启动前灌泵是为了防止 气缚 现象发生而限制离心泵的安装高度是了防止_气蚀 现象的发生。 某板框过滤机进行恒压过滤已知过滤常数K=4.4×10-3m2/介质阻力忽略不计过滤面积为则每平方米过滤面积上得到1.5m3滤液需时间 509 过滤完以3m3水进行置换洗涤，洗涤时间为 203.6 s。 某降尘室高和宽均为58_m3/s。 饱和蒸气K接近空气的对流传热系数。 对流传热阻力主要集中在冷热流体两侧的 滞流层 中，所以 增大流速 可强传热。 在单效蒸发中每小时将2000kg的某种水溶液从连续浓缩到水分的发量为 1333.3 kg/h。单向扩散和双向扩散分别是针对 吸收 模型和 精馏 模型的。吸收是利用混合气体中各组分 溶解度 的差异对其进行分离的而蒸馏是利各组分 挥发度 的不同来分离均相液体混合物的。在吸收操作中，若

–c，则该过程为 液膜控制 过程，被吸收气G体为 难溶气体 。

L i L精馏塔可分为精馏段和提馏段增加，温度逐渐降低。板式塔不正常的操作现象有液泛严重液沫夹带P（压力降）/u（空塔气速）曲线图上，有载液点和液泛点两个折点。对湿空气预热时其 湿度 不变而 相对湿度 下降因而干燥能力加强。二、选择填空题（每空1分，共10分）（D）1．滞流内层越薄，则以下结论正确的是A 近壁面处速度梯度越小 B流体湍动程度越低C 流动阻力越小 D流动阻力越大（ ABUR值反应A 、B两截面间的压强差BA、B两截面间的流动阻力C 、B两截面间的动压头变化D突然扩大、缩小局部阻力（B ）3．离心泵的效率随流量的变化情况是A Q增大，η增大 B Q增大，η先增大后减小C Q增大，η减小 D Q增大，η先减小后增大（D）4．在重力场中，与颗粒的自由沉降速度无关的因素为A粒子几何形状B粒子几何尺寸C粒子及流体密度D流体的流速（D）5．在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对对流传热系数α的影响是A. 会使其升高 B. 不确定C. 对其无影响 D. 会使其大大降低（C）6．两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系A.完全B.容易C.困难D.不完全（D）7．在精馏塔的图解计算中，若进料热状况q变化，将使平衡线发生变化 B. 平衡线和q线变化C. 平衡线和操作线变化 D. 操作线与q线变化（A ）8．吸收过程中，若减少吸收剂用量，将使吸收推动力A．变小B.不变C.变大D.不能确定（C）9．下列几种塔相比较，操作弹性最大的是筛板塔 B. 浮阀塔C. 泡罩塔 D. 舌片板塔（B φ=60%干球温度t（湿球温度、wt（露点）之间的关系为dt=t =tw d

t>t >tw dt<t <t D. t>t =tw d w d三、计算题（共70分）（15分）有一输液系统欲将地下储槽中密度为1200Kg/3的料液送至一高位反应器。10mμ＝1.0cp33.24/小时，反应器内真空度为Ф76×3mm20m，摩擦因数λ=0.02。管路中各个管件阀门的局部阻力系数之和∑ζ=12.65,ξ进=0.5ξ =1.0，泵的效率为80%(1)试求泵所需要的功率2）核算3B19B泵是否合口 出口(3B19BQ=34.2m3/hH=12Hs=5.0m)（3）如果该泵合用，估计最大安装高度是多高？（1选液面与反应器进口外侧为1-12-21-1为基准面列柏努利方程：gz+u/2+p/ρ+w=gz+u/2+p/ρ+w1 1 e 1 1 fz=0u=u=0p=0p=-26658p1 1 2 1 2 au=v/a= 33240 /3600

=2m/ss 12000.0072w=(λρ/d+Σρ)×u2=(0.02×20/0.07+12.65+1.5)×u2=39.73J/kgf 2 2w=115.58J/kgem=9.23kg/ssn=m×w/η=1.333kwe s e(2)v=33.24×1000/1200=27.7m3/h<34.2m3/hsh=115.58/9.807=11.78m<12me所以泵可以用（3）由Hg

u2Hs 2gH

hfo1

知最大的安装高度是5m分一列管换热器装有Ф25×2.5mm3001208000kg/h。用108℃饱和蒸气在壳程作为加热介质，水蒸气的冷凝传热膜系数α为×104W（m2·℃。热损失、管壁热阻及两侧Pr为0.7Re为41空气导热系数为2.85×10－2W（m·℃，比热为1kJ/（kg·℃1）空气在管α内的对流传热系数（2）换热器的总传热系数（）通过计算说明该换热器能否满α2足要求。（1）R840e

0.6<p=0.7<160 l/d=100>50rα=0.023×(λ/d)(Re)0.8(Pr)0.4=90.22w/(m2.0C)（2）1

1 d1

1 25k a ad1 2 2

110

90.2220得K=71.66（3）热负荷Q=v c（t-t）=144.44KW1 ms冷 p冷 2 1Δt=m

t t1 1Int1t2

=(10820)(10885)In1082010820

=48.44℃Q=KAΔt=163.49KwmA=ndl=47.1m2Q>Q1

所以能满足要求3.(15 分)一逆流操作的吸收塔中，用清水吸收空气中 的少量NH3

气。混合气体流量为0.025kmol/（s·m2

）,入塔气含NH3

2％，出塔气含NH3

0.1％(均为摩尔分率)，操作压力为1atm。在操作范围内，氨水系统的平衡方程为y=1.2x,气相体积总传质系数α＝0.0522kmol/(s·3)，实际液汽比为最小液汽比的1.3）（）吸收剂用量及液体在塔底的浓度3）所需填料高度（注：对此低浓度气体，可忽略摩尔分率和摩尔比的差别）L解（1）( s)G bL

Y Y=B A=X*XB L

=0.020.0010.021.2

=1.14（2）( sGb

)=1.3( sGb

)min

=1.482G=G(1-yb b

)=0.025(1-0.02)=0.0245kmol/m2.sbL=1.482×G=0.0363kmol/m2.ss b由G(Y-Y)=Ls(X-X) 得

=0.0128b b a b a b（3）Ho= GG K a

=0.0250.522

=0.4789myΔy=m

yay

0.021.20.01280.001 0.021.20.0128

0.002372In bya

ln0.001y yN b OG ym

0.020.010.002372

8.01h H N 3.8o OG OG4.（15分）F100kmol/hx为FD0.4（摩尔分率，下同，饱和液体进料。溜出液组成D

为0.90，釜液组成x

为0.10。W2物系的平均相对挥发度α为2.0。塔顶用全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸气加热。回流比为最小回流比的1.5倍，试求（1）2）精提馏两段的汽液相流量、’L和’（3）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成x。W2解：（1）

min

yx b xy xe

0.900.5710.5710.4

1.924泡点进料q=1,x=xe

=0.4,F

2xye 1(21)xy

0.571D

x xF x xD

100

0.40.10.900.10

37.5kmol/hR=1.5Rmin=2.886V=(R+1)D=145.7kmol/hV’=V-(1-q)F=145.7kmol/hL=RD=108.2kmol/hh=L+qF=208.2kmol/hy R x x

0.743x0.232R1axy

R1 2x1(a1)x 1xy x1 D

0.90x1

0.801y2

0.840x2

0.724分）以绝干物料计）某板状物料在恒定干燥条件下进行干燥。干燥面积A为55m2其初始含水量X为0.15Kg水/ Kg绝干物料最终含水量X为0.025Kg1 2水/（Kg绝干物料Uc3.6Χ10-4Kg水/m2·s，临Xc=0.125Kg水绝干物料X*=0.005Kg水绝干物料（）（）干燥时间。（1）W=G（X

）=1000×（0.15-0.025）=125kgC 1 2X>X>X 所以分恒速，降速干燥两个阶段1 C 2（2）1

Gc (xAUc

1000x)c 553.6104