化工原理模拟试题-考试题(二)

化工原理模拟试题（一）

一、选择题（20分，每小题2分）

1离心泵的调节阀开大时，

A吸入管路阻力损失不变B泵出口的压力减小

C泵入口的真空度减小D泵工作点的扬程升高

2在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数九数值

A与光滑管一样B只取决于ReC取决于相对粗糙度D与粗

3已知SO2水溶液在三种温度5t2、t3下的亨利系数分别为Ei=0.0035atm、E2=0.011atm,

E3=0.00625atm,贝!]___

At[〈t2Bt3>t?Ct[>t2D13Vti

4精储中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，

最恰当的说法是o

A液相中易挥发组分进入汽相：

B汽相中难挥发组分进入液相：

C液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；

D液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。

5实际生产中沸腾传热过程应维持在_______区操作。

A自然对流B强制对流

C膜状沸腾D泡状沸腾

6吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力，传

质单元数，传质单元高度，所需填料层高度_______o

A增大B减小C不变D不能判断

7已知湿空气的下列参数，利用H-I图可以查得其它未知参数。

A（p,H）B（td,t）CD（I,tw）

8精微的操作线是直线，主要基于以下原因—o

A恒摩尔流假定B理想物系

C塔顶泡点回流D理论板假定

9离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生_______o

A汽化现象B汽蚀现象C气缚现象D气浮现象

10对于一定的干球温度的空气，当其相对湿度愈低时.，则其湿球温度。

A愈高B愈低C不变D不一定

二填空题（20分）

1在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗

粒直径的一次方成正比。

2相对挥发度a勺，表示不能用分离，但能用

分离。

3流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平

均流速的倍，摩擦系数九与Re的关系为。

4离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生现象

5导热系数的单位为,对流传热系数的单位为，总传热系数的单位

为o

6精储操作的依据是，实现精微操作的必要条件包括

和0

7恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段

和阶段。

8流体流动的连续性方程是；适用于圆形直管的不可压缩流体流

动的连续性方程为o

9对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数

（增大、减小、不变），传质推动力（增大、减小、不变），亨利系数（增

大、减小、不变）。

10在latm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，相对湿度,露点

_o（增高、降低、不变）

三计算题（60分）

1（15分）用一精微塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h,易挥发组分刈=0.5,泡点进

料，得塔顶产品XD=0.9,塔底釜液XW=0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61,该物系平

均相对挥发度a=2.25,塔顶为金凝器，求：

（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；

（2）第一块塔板下降的液体组成xi为多少；

（3）写出提储段操作线数值方程；

（4）最小回流比。

2（15分）在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110

在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃,使用一年后，由

于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38

力,试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水

加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（ou»a空"）

（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？

3（15分）如图所示，用泵将水从贮槽--------

送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变,

输送管路尺寸为帼3X3.5mm,泵的进出

口管道上分别安装有真空表和压力表，

真空表安装位置离贮槽的水面高度H,

为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面

高度H2为5m。当输水量为36m3/h时，

进水管道全部阻力损失为L96J/kg,出水

管道全部阻力损失为4.9J/kg,压力表读

数为2.452Xl（）5pa,泵的效率为70%,

水的密度p为1000kg/n?,试求：

（1）两槽液面的高度差H为多少？

（2）泵所需的实际功率为多少kW?

（3）真空表的读数为多少kgf/cn??

4（15分）某填料吸收塔用含溶质=00002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采

用液气比L/V=3,气体入口质量分数%=0.01回收率可达77=0.90。已知物系的平衡关系

为y=2xo

今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至只=0.00035,试求:

(1)可溶组分的回收率下降至多少？

(2)液相出塔摩尔分数x；升高至多少？

化工原理模拟试题（二）

一、填空题（20分，每空1分）

1流体流动的连续性方程是:适用于圆形直管的不可压缩流

体流动的连续性方程是O

2山多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数越大，则该壁面的热阻愈

,其两侧的温差愈。

3一个工程大气压等于Pa；等于mmEO柱。

4当地大气压为745mmHg,侧得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为

mmHg；侧得另一容器内的表压强为1360mmHg,则其绝对压强为

___________mmHgo

5离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。

6流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的倍；

如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的倍。

7气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是，而表示传

质任务难易程度的•个量是。

8恒定干燥条件下的干燥速率曲线般包括和o

9一般来说，两组分的等分子反向扩散体现在单元操作中，而A组份通过B组

份的单相扩散体现在操作中。

10间壁换热器管壁温度tw接近;总传热系数K的数值接近

二、选择题（20分，每题2分）

1流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的项。

A位能B静压能C总机械能D动能

2已知q=l.l,则加料液中液体量与总加料量之比为o

A0,1:1B1.1:1C1:1.1D1:1

3某二元混合物，a=3,全回流条件下xf0.3,则y”一产_______。

A0.9B0.3C0.854D0.794

4某液体在内经为do的水平管路中稳定流动，其平均流速为uo,当它以相同的体积流量通

过等长的内径为d2（d2=do/2）的管子时，其流速为原来的倍。

A2B4C8D16

5离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生—。

A气缚现象B汽化现象C气浮现象D汽蚀现象

6傅立叶定律是的基本定律。

A对流传热B热传导C总传热D冷凝

7已知湿空气的下列参数，利用H-I图可以查得其它未知参数。

A（k,t）B（I,tw）C（p,H）D（td,H）

8为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用流程。

A平流加料B并流加料

C逆流加料D双效三体并流加料

9在恒压过滤时，如介质阻力不计,过滤压差增大一倍时同一时刻所得滤液量

A增大至原来的2倍B增大至原来的4倍

C增大至原来的血倍D增大至原来的1.5倍

10一定流量的液体在一①25x2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数aLlOOOW/n?-

℃；如流量与物性都不变，改用一-①19x2mm的直管，则其a将变为。

A1259B1496C1585D1678

三、计算题（60分，每题15分）

1在一常压精微塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为

lOOOkmol/h,含苯0.4,要求塔顶谯出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不

低于90%,泡点进料，泡点回流。已知a=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。求：（1）

塔顶产品量D、塔底残液量W及组成Xw：（2）最小回流比；（3）精屈段操作线方程；（4）

从与塔釜相邻的塔扳上下降的液相组成为多少？

2在一单程列管式换热器中，欲用水将15000kg/h的煤油从140C冷却到40C,水的进、出

口温度分别为30℃和40℃,两流体逆流流动。煤油的平均比热容为2.3kJ/（kg・℃）,水

的平均比热容为4.187kJ/（kg・℃）。若换热器的总传热系数为300W/（m2・℃）,试求：⑴

冷却水的流量；（2）换热器的对数平均温度差△[;（3）换热器的传热面积S。

3在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气一氨混合气中的氨，已知混合

气量为2826m3/h（标准状况），气体空塔速度为lm/s,平衡关系为Y=1.2X,以摩尔比为

推动力的气相体积总传质系数KYa=180kmol/mLh,吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要

求吸收率为98%,试求：（1）溶液的出口浓度Xi（摩尔比）；（2）气相总传质单元高度

HOG；（3）气相总传质单元数NOG；

4用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本

题附图所示。管路的直径均为①76mmx2.5mm,在操作条件下，泵入口处真空表的读数为

24.66xlO3Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按2/与

X"/,2=IO/计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷

头连接处的压强为98.07*l（）3pa（表压）。试求：（1）水在管内的流速u；（2）泵的有效功

率；

（3）已知泵的效率为60%,求操作条件下泵的轴功率。

化工原理模拟试题（三）

一、选择题（20分，每小题2分）

1用一气蚀余量为3m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻

力为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须—o

A高于塔底液面4.5m的上方B高于塔底液面1.5m的上方

C低于塔底液面4.5m的下方D低于塔底液面3.0m的下方

2过滤基本方程式是基于推导出来的。

A滤液在介质中呈湍流流动B滤液在滤渣中呈层流流动

C滤液在滤渣中呈湍流流动D滤液在介质中呈层流流动

3在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数人数值________。

A只取决于ReB与光滑管一样

C取决于相对粗糙度D与粗糙度无关

4对流传热系数关联式中普兰特准数是表示的准数。

A物性影响B流动状态

C对流传热D自然对流影响

5实际生产中沸腾传热过程应维持在________区操作。

A自然对流B强制对流

C膜状沸腾I）泡状沸腾

6已知S02水溶液在三种温度3.t2、匕下的亨利系数分别为EFO.00625atln、E2=0.011atm,

Es=O.0035atm,则。

At3>t2Btl<t2Ctl>t2Dt3>tl

7已知湿空气的下列参数，利用H-I图可以查得其它未知参数。

A（p,II）B（t,i,t）C（t«,t）D（I,t»）

8精储的操作线是直线，主要基于以下原因—。

A恒摩尔流假定B理想物系

C塔顶泡点回流I）理论板假定

9离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生________o

A汽化现象B汽蚀现象C气缚现象D气浮现象

10对于一定的干球温度的空气，当其相对湿度愈低时;则其湿球温度o

A愈高B愈低C不变D不•定

二填空题（20分，每空1分）

1在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗

粒直径的一次方成正比。

2对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，在吸收操作中温度不变，压力增加，可使相

平衡常数,传质推动力。（增大、减小、不变）

3离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。

4水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的一倍；

管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的一倍。（设条件改变后

仍在湍流范围）

5厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3,导热系数入2

<在稳定传热过程中，各层的热阻各层导热速率。

6分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，进料的q值最大，分离

所需的总理论板数。

7恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括阶段

和阶段。

8流体流动的连续性方程是；适用于圆形直管的不可压缩流体流

动的连续性方程为»

9流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的一倍；如

果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的一倍。

10在latm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，相对湿度,露点____

—o（增高、降低、不变）

三计算题（60分）

1（15分）在一常压精储塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平

均相对挥发度为2.47,饱和蒸汽进料。一知进料量为200kmol/h,进料组成为0.4（摩尔

分率），回流比为6,塔顶储出液中苯的回收率为0.97,塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95。

试求：（1）塔顶储出液及塔釜采出液组成；（2）精微段操作线方程；（3）回流比与最小回

流的比值；（4）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为0.6,全凝器液

相组成为0.98,求由塔顶第二块板上升的气相组成？

2（15分）一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为6m,直径为4>25X2mm。冷却水在管内流过,

并从17℃被加热到37℃»流量为1.25kg/s,温度为72°C的烽饱和蒸汽在管外冷凝成同

温度的液体，烧蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg。已测得：蒸汽冷凝传热系数a°=800w/（m3。

C）,管内侧热阻为外侧热阻的40的污垢热阻为管内侧热阻的70%。计算时可忽略管壁热

阻及热损失。水的比热为4.18KJ/（Kg-℃）o试计算：（1）冷却水用量；（2）换热管的

总根数。（传热面积以外表面为基准）。

3（15分）在如图所示的输水系统中，已知

管路总长度（包括所有当量长度，下同）为

100m,其中压力表之后的管路长度为80m,

管路摩擦系数为0.03,管路内径为0.05m,

水的密度为1000Kg/m3,泵的效率为0.85,

输水量为ISm'/h。求：

（1）整个管路的阻

力损失，J/Kg：

（2）泵轴功率,Kw；

（3）压力表的读数，Pa。

4（15分）-填料塔用清水逆流吸收混合气中的

有害组分A.已知操作条件下气相总传质单元

高度为1.5m,进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0066,

出塔水溶液浓度为0.0134,操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液

气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度

降至0.0033,求出此时填料层高度？

化工原理模拟试题（四）

一、选择题（20分，每题2分）

1流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的项。

A位能B静压能C总机械能D动能

2离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生。

A气缚现象B汽化现象C气浮现象D汽蚀现象

3某液体在内经为心的水平管路中稳定流动，其平均流速为uo,当它以相同的体积流量通

过等长的内径为d2（d2=do⑵的管子时，其流速为原来的倍。

A2B4C8D16

4过滤基本方程式是基于推导出来的。

A滤液在介质中呈湍流流动B滤液在滤渣中呈湍流流动

C滤液在介质中呈层流流动D滤液在滤渣中呈层流流动

5在蒸气一空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的在工程上可行。

A提高蒸气流速B提高空气流速

C采用过热蒸气以提高蒸气温度

D在蒸气•侧管壁加装翅片，增加冷凝面积

6已知q=l.l,则加料液中液体量与总加料量之比为。

A0.1:1B1.1:1C1:1.1D1:1

7精微的操作线是直线，主要基于以下原因—。

A理论板假定B理想物系

C恒摩尔流假定D塔顶泡点回流

8物料的平衡水分一定是。

A非结合水分B自由水分C结合水分D临界水分

9傅立叶定律是的基本定律。

A对流传热B热传导C总传热D冷凝

10精微中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高,

最恰当的方法是o

A液相中易挥发组分进入汽相

B汽相中难挥发组分进入液相

C液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但易挥发组分较多

D液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生

二填空题（20分，每空1分）

1在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗

粒直径的一次方成正比。

2相对挥发度《二1,表示不能用分离，但能用

分离。

3流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数九随和而变。完全

湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于O

4水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的一倍；

管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的一倍。（设条件改变后

仍在湍流范围）

5导热系数的单位为,对流传热系数的单位为，总传热系数的单位

为.

6分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，进料的q值最大，分离

所需的总理论板数。

7恒定干燥条件下的干燥速率曲线--般包括阶段

和阶段。

8流体流动的连续性方程是；适用于圆形直管的不可压缩流体流

动的连续性方程为。

9易溶气体溶液上方的分压___________,难溶气体溶液上方的分压，只要组份

在气相中的分压______________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。

10在latm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，相对湿度,露点

（增高、降低、不变）

三计算题（60分）

1（15分）一精微塔，原料液组成为0.5（摩尔分率），饱和蒸气进料，原料处理量为lOOkmol/h,

塔顶、塔底产品量各为50kmol/h。已知精微段操作线程为y=O.833x+O」5,塔釜用间接蒸气

加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：

（1）塔顶、塔底产品组成；

（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量；

（3）蒸储釜中每小时产生蒸气量

（4）若全塔平均a=3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率Eml=0.6,求离开塔顶第二块塔板的

气相组成。

2（15分）有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数%为1100卬/机2.。。，管外有某种

液体沸腾，沸点为50℃,膜系数a2为5800卬/62.。。。试求以下两种情况下的壁温：（1）

管壁清洁无垢；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005加2.。。/卬

3（15分）如本题附图所示，用泵2

将储槽1中密度为1200kg/m3的溶

液送到蒸发器3内，储槽内液面维

持恒定，其上方压强为101.33X

103Pa«蒸发器上部的蒸发室内操作

压强为200mmHg（真空度）。蒸发

器进料口高于储槽内的液面15m,

输送管道的宜径为©GgmmXdmm,

送料量为20m3/h,溶液流经全部管

道的能量损失为120J/kg,试求：（1）

泵的出口管路中流体的流速；（2）泵的有效功率；（3）若泵的效率为65%,求泵的轴功

率。

4（15分）有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa,用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的

氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔％填料塔直径为0.8m,填料层体积为3m

平衡关系为Y=L4X,已知Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%

时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%,该塔能否使用？

（注：在此条件下不会发生液泛）

化工原理模拟试题（五）

（16分）选择题（每题只许选一个答案）

（1）孔板流量计的孔流系数Co当R。增大时，其值______。

A总在增大B先减小，后保持为定值C总在减小D不定

（2）某液体在内径为do的水平管路中稳定流动，其平均流速为uo,当它以相同的体积流量

通过等长的内径为d2（d2=d，2）的管子时，若流体为层流，则压降却为原来的倍。

A4B8C16D32

（3）一定流量的液体在一©25X2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数

arlOOOW/m2•℃；如流量与物性都不变，改用一©19X2mm的直管，则其a将变为。

A1259B1496C1585D1678

（4）某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成XA=0.6,相应的泡点为“与之相平

衡的汽相组成yA=0.7,相应的露点为t2,则

At|=t2Bt|<t2Ct[>t2D不确定

（5）精储操作时，若F、D、XF、q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回

流，则塔顶产品组成XD变化为

A变小B变大C不变D不确定

（6）已知SO2水溶液在三种温度力、t2、t3下的亨利系数分别为E|=0.0035atm、E2=0.011atm,

E3=O.OO625atm,贝ij

At,<t2Bt3>t2Ct1>t2D13cti

（7）逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时、气液两相将在达到平

衡。

A塔顶B塔底C塔中部D不确定

（8）已知湿空气的下列参数，利用H-I图可查得其他未知参数。

A（tw，t）B（td，H）C（p,H）D（I,tw）

二.（14分）填空题

（1）精镭设计中，当回流比增大时所需理论板数,同时蒸储釜中所需加热蒸汽消耗

量，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量,所需塔径。

（2）精微操作的依据是，实现精偲操作的必要条件包括

和O

（3）吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数,传质推动力。

（4）一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在单元操作中，而A组份通过B组份

的单相扩散体现在操作中。

（5）在latm下，不饱和湿空气温度为295K,当加热到375K时，绝对湿度,相对

湿度，湿球温度，露点。

（6）区分可除水份与不可除水份的分界点是o

（7）流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数九随和而变。

（8）有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程

为,各项单位为。

（9）离心泵的流量调节阀安装在离心泵的管路上，开大该阀门后，真空表读

数，压力表读数，泵的扬程将,轴功率将。

（10）在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于侧的对流传热系

数，而壁温接近于侧流体的a值。

三.计算题（70分）

1.（15分）如图所示，用泵将水从贮槽

送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变,

输送管路尺寸为帼3X3.5mm,泵的进出

口管道上分别安装有真空表和压力表，

真空表安装位置离贮槽的水面高度H）

为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面

高度H2为5m。当输水量为36m加时，

进水管道全部阻力损失为1.96J/kg,出水

管道全部阻力损失为4.9J/kg,压力表读

数为2.452Xl（）5pa,泵的效率为70%,

水的密度p为1000kg/m\试求：

（1）两槽液面的高度差H为多少？

（2）泵所需的实际功率为多少kW?

（3）真空表的读数为多少kgi7cm2?

2.（15分）在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110

在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃,使用一年后，由

于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38

°C，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水

加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（a铲〉⑥叭）

（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？

3.（20分）某填料吸收塔进塔混合气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。吸收

塔操作压强为780mmHg,温度为25℃,进塔混合气体流量为1000m3/h,苯回收率为95%。

吸收剂为不含苯的煤油，煤油耗用量为最小用量的1.5倍。气液逆流流动，系统平衡关系为

Y=0.14X（式中Y、X均为摩尔比），气相体积总传质系数为K”=125kmol/m3・h,煤油的平

均分子量为170kg/kmol,塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量为多少kg/h?（2）煤油出

塔浓度X1为多少？（3）填料层高度为多少m?（4）吸收塔每小时回收多少kmol苯？（5）

欲提高回收率可采用哪些措施？并说明理由。

4.（20分）在一常压精馈塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。

进料量为1000kmol/h,含苯0.4,要求塔顶储出液中含苯0.9（以匕均为摩尔分率），苯的回

收率不低于90%,泡点进料，泡点回流。已知a=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。试

求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成xw；（2）最小回流比；（3）精馈段操作线方

程；（4）提微段操作线方程；（5）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理

论板数为多少

化工原理传热部分模拟试题及答案

一填空

(1)在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热

系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。

⑵热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大

(大、小)一侧的a值。间壁换热器管壁温度t,接近于。值_^(大、小)一侧的流体温度。由

多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大(大、小),

其两侧的温差愈大(大、小)。

(3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈

小_，其两侧的温差愈小。

(4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞离层内(或热边界层内)，减

少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。

(5)消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加膨胀节、采用浮头

式或U管式结构；翅片管换热器安装翅片的目的是增加而枳，增强流体的湍动程

度以提高传热系数。

(6)厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知匕电＞也，导热系数储

在稳定传热过程中，各层的热阻K＞比＞R：”各层导热速率Qi=Q?=Q"

(7)物体辐射能力的大小与黑度成正比,还与温度的四次方成正比。

(8)写出三种循环型蒸发器的名称中央循环管式、悬筐式、外加热式。

(9)在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括自然对流、泡核沸腾和膜状沸腾

三个阶段。实际操作应控制在泡核沸腾。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增

加而增加。

(10)传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。热传导的基本定律是傅立叶定律

其表达式为dQ=-Ads—。

—dn一

(11)水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的

1.74倍:管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的3.48

倍。(设条件改变后仍在湍流范围)

(12)导热系数的单位为W/(m：C),对流传热系数的单位为W/(,

总传热系数的单位为W/(m2.℃)。

二、选择

1已知当温度为T时;耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度_D_耐火病

的黑度。

A大于B等于C不能确定D小于

2某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气(空气在管内作湍流流动)，使空气温

度由20℃升至80C,现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则

此时的传热温差应为原来的A倍。

A1.149B1.74C2D不定

3•定流量的液体在一(t»25X2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数aklOOOW/m?•℃；

如流量与物性都不变，改用一＜|)19X2mm的直管，则其a将变为D。

A1259B1496C1585D1678

4对流传热系数关联式中普兰特准数是表示C的准数。

A对流传热B流动状态C物性影响D自然对流影响

5在蒸气一空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的_B_在工程上可行。

A提高蒸气流速B提高空气流速C采用过热蒸气以提高蒸气温度D在蒸气一

侧管壁加装翅片，增加冷凝面积

6在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50℃,现因某种原因，两者的温度各升高

100℃,则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该_B_。

A减小B增大C不变

7在单效蒸发器中，将某水溶液从14%连续浓缩至30%,原料液沸点进料，加热蒸汽的温

度为96.2C,有效传热温差为11.2C,二次蒸气的温度为75.4C,则溶液的沸点升高为D

A11.2B20.8C85D9.6

8为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用_B_流程。

A并流加料B逆流加料C平流加料D双效三体并流加料

三、计算

1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。已知：&,—球体半径，m；Tn

球体表面的恒定温度，℃；q.每单位球体体积在单位时间内所产生热量，//（团3/）；

4,球体材料的导热系数，J/（m-h-°C）。

解：球体积V=-勿球表面积A=4m-

3

根据傅立叶热传导公式：

生=一44加2生

3-1OOd»rOd7r

所以rdr-

qo

积分上式得：（rdr=二2fdt

Jq,,A

彳1（R7i,）=—32）

2q。

T=，+毒⑻—〃）

2一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m,直径为（|）25X2mm。水以0.7m/s的流速在管内

流过，并从17℃被加热到37℃。流量为1.25kg/s、温度为72℃燃的饱和蒸气在管外冷凝成

同温度的液体。烧蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得:蒸气冷凝传热系数a°=800W/（m2•℃）,

管内侧热阻为外侧的40%,污垢热阻又为管内侧热阻的70%,试核算：（1）换热器每程提供

的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。［计算时可忽略

管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/（kg・℃）］

解：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），Si;

由题意知，水以0.7m/s的流速在管内流过，欲求S”需先知道每程的管子数，每程的

管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。

两流体交换的热量为：

Q=Whrh=1.25x315=394碗

又。=叱。(2-6)，Cpc=4.1SkJ/kg-℃

Q394/

则wc=--------------=------------------=4.713kg/s

G")4.18(37-17)

单管内水的流量为：匕।=？2〃=0.785x0.02Yx0.7x1000=0.2423Ag/s

W4713

每程所需管子数为：/=—=——=19.5

%0.2423

取每程管子数为20,则每程所能提供的传热外表面积为：

S[=出。In[=0.025x20x3x=4.71m2

(2)换热管的总根数；

由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

Q=K.SM”

k»=y\11

/(+0.4x+0.7x0.4)

/%,a。a。

"

由题给数据，yiii

/(+0.4x+0.7x0.4x)

/800800800

=476.2W/机2.℃

M,==(72-12”：-37)=4425℃

m,Ar.,72-17

In-LIn——

Z?72-37

则任务所需的传热外表面积为:

CQ3942

Sc===18.7m

°KM0.4762x44.25

S°=M°ln

S〃18.7”(

换热管总根数为：n=----=-----------=79.4

7idol乃x0.025x3

取〃=80

(2)换热器的管程数。

由题意管程数为：N,=—=4

%

3在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在

换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45c和40℃,使用一年后，由于污垢

热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃,试

求：(1)空气出口温度为多少？(2)总传热系数为原来的多少倍？(3)若使冷却水加大一

倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？(aQ>awQ(4)冷

却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？

解：使用初期使用一年后

110℃*40℃110℃-----aT；

45℃<------20℃38"O«-----20℃

(1)空气出口温度

题意可得：使用初期Q=WcCl,e(t2-r,)=WhCph(T,-T2)=KSMm(1)

使用一年后Q'=2W,C~(t；-t,)=WhCl)h(T「T；)=KS\t'm(2)

两式相比⑵/⑴，得”/o一40)=*一2%5_20)

贝IJ：7；=59.6℃

(2)总传热系数K'/K

(T,-r)-(T-f,)65-20

2234.2℃

T2Tl20