石油大学华东化工原理题

石油大学华东化工原理题A卷《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系考试日期⒈牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时，现保持流量不变，管直径变为原来的二分之一，则管路摩擦阻力系数是原来的倍，产生的摩擦阻力为原来的倍。⒉某设备入口真空表上读数为120mmHg，当地大气压，则入口处绝压为Pa。出口阀门开度则离心泵扬程确定；如关小离心泵，轴功率。⒋固体颗粒在流体中呈层流自由沉降时，如温度降低，则固体颗粒在气体中的沉降速度；固体颗粒在液体中的沉降速度。度⒌对于连续转筒真空过滤机的操作，当转速提高时，过滤机的生产能力、滤饼层厚度。⒍对于聚式固体流态化，常出现的不正常操作现象有有⒎面积和厚度相同的三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导231导热平壁的导热系数大小顺序为、各层导热平壁的导热热阻大小顺序为。8.液体在圆直管内作强制湍流对流传热时，如液体的流量和定性温度不变，管直径减小为原来的二分之一，则对流传热系数(给热系数)变为原来的倍。9.在铜质套管换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于的对流传热系数(给热系数)，传热壁面温度接近于的温度。10.黑体的定义为，透明体的定义为。为二、分析简答题(共20分)⒈(本小题8分)试分析影响加热炉热效率的因素有哪些提出提高加热炉热效率的措施。⒉(本小题8分)画出往复式压缩机工作循环的P-V图，标出每一过程的名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩⒊(本小题4分)试说明冷、热两流体在管壳式换热器中换热时，安排流体流程(管程或壳程)的基本原则。(每项1分)三、计算题(共60分)：⒈(25分)用离心泵将40℃的水从敞口储水池送入一敞口高位槽(当地气压为1atm)。泵进出口分别安装真空表和压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。已知和蒸气压为。已知泵入口真空表读数为400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度为7.2m，输送管路为Φ108×4mm的钢管，总长度(包括当量长度)为40m，其中吸入管路为6m(包括当量长度)，储m量为65m3/h。试问：⑴泵最大可能的安装高度；(8分)⑵泵的扬程；(6分)⑶泵出口处压力表的读数；(6分)⑷设摩擦阻力系数不随流量改变而改变，写出管路特性方程中。(5分)⒉(15分)用一板框过滤机过滤CaCO的水悬浮液，滤饼可视为3不可压缩。压滤机的过滤面积为20m2，某过滤压强下测得过滤常试求：⑴在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得的滤液为2m3，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为⑵现改用一种较厚的滤布，其常数为q=2×10-2m，过滤完毕e后，洗涤、拆装等辅助时间共为30分钟，问此时的生产能力为多少(5分)⑶如①，设CaCO的水悬浮液的浓度(以m3滤饼/m3滤液计)3提高一倍，此时所需的过滤时间为多少(4分)⒊(20分)一单管程、单壳程列管换热器，有多根Φ25×2.5mm的钢管组成管束。管程走有机溶剂，流量为×104kg/h，流速为0.5m/s；壳程通入130℃的饱和蒸汽，将有机溶剂从20℃加热至50℃。已知在定性温度下有机溶剂的物性参数为：密度=；蒸汽的冷凝对流传热系数为104W/(m2·K)；钢的导热系数取求：⑴管内的对流传热系数α，W/(m2·K)；(6分)⑵换热器的总传热系数(以管束外表面积为基准)K，W/(m2·K)；(2分)⑶管子的根数和长度；(7分)⑷在有机溶剂的初始温度和流量不变的前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器的传热速率提高10%，则加热蒸汽温度应为多少(5分)注：蒸汽冷凝对流传热系数和有机溶剂的物性参数可看作常数。《化工原理下》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期231二、分析简答题(共20分)答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。提高加热炉热效率的措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当的入炉温度；选择合适的火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全。压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致的润滑油失效。 答：有腐蚀性、高温及高压流体走管程，降低对壳体材质要求；有毒、易燃流体走管程，降低泄露；易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫；流量小，粘度大的流体走壳程，便于达到湍流；需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热；蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。三、计算题(共60分)：iiRe0.624103H'=[H(10.33a)(vsssspgpgp'fd2gH=H'uH=6.742.320.324=6.15mgs2gf2*9.81 (2)在两槽之间列柏努利方程，得：fd2gP+pgz+pu+He=P+pgz+pu+H112222ff(3)在两表之间列柏努利方程，忽略位差：P+pgz+pu+He=P+pgz+pu+H112222f0P22.16992.79.807133.21.624105Pa2760(4)g(4)g2d5gee解：(1)恒压过滤：Ve=0V2=KA2tV4t0.5hKA22102400Q1.67m3/h0.70.5(3)滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍，K=K'=0.5KALCV2Vt==0.25hKA2⒊(20分)解：(1)=0.8cPPp=9.846Pp=9.8460一3Nu=0.023(Re)0.8(Pr)0.4=0.023(1.105104)0.8(9.846)0.4=98.58=adii入i(2)计算过程中不计热损失，忽略管壁导热热阻及污垢热阻omiiP212Q2根105oA4.519LoK'KA'AooQKAtomP12《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名 开课系室化学工程系 考试日期分，共30分)⒈(表压)＝kPa＝mmHg。⒉连续性方程是，柏努利方程是。A、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式D、过程速率式⒊空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动，则沿流动方向其雷诺准数将(变大，变小，不变)；若沿流动方向空气温度升高，其雷诺准数将(变大，变小，不变)。⒋减小阀门开度，管中流体流量减小，这是因为。和四个阶段。⒍降沉室内颗粒沉降下来的条件是。是⒎固体流态化可分为流化和聚式流化两种，聚式流化常出现的不正常操作有和两种。⒐列管式换热器按照热补偿方式的不同可以分、和。和⒑在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器中，传热壁面的温度流传热系数，传热过程的热阻主要集中在__侧。⒒管式加热炉的结构包括⒒管式加热炉的结构包括、对流室、、和余热回收系统。⒓过剩空气系数α的定义是；α越高，出炉烟气温度越(高、低)；α过高，炉子热效率η(升高、降低)。气缚现象有什么区别。⒉简述强化换热器传热的途径，举出若干具体措施。三、计算题：(共55分)⒈(20分)如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，已知水的密度为1000kg/m3，管道直径均为φ45×2.5mm，泵的进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。真空表安装位置距贮水池的水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m。当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失为10J/kg，出水管道的全部阻力损失为40J/kg，压力表的读数为cm2。泵的效率为70%。(忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失)。试求：⑴泵扬程H，m；(10分)⑵两液面高度差h，m；(6分)⑶泵所需的轴功率N，kW。(4分)⒉(15分)某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的理、组装等辅助时间为，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试求：⑴该扳框压滤机的生产能力；(6分)⑵过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。(9分)⒊(20分)一内管尺寸为φ25×2..5mm的套管换热器作为精馏塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量kghkJkg80℃；冷却水入口温度为15℃，出口温度为45℃，忽略管壁及污垢热阻。此时蒸汽侧的对流传热系数oiP试求：⑴换热器的热负荷Q，kW；(3分)⑵冷凝水的用量W，kg/h；(2分)2⑶换热过程的对数平均温差Δt，℃；(6分)mO⑸若达到要求，换热器长度不短于几米(4分)《化工原理上》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程 开课系室化学工程系 考试日期分，共30分)g小涌⒐固定管板式、浮头式和U型管式降低⒈答：气蚀是指由于泵的安装高度太高而使泵吸入口的压力小于液体的饱和蒸气压而引起的不正常操作；气缚是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而引起的不正⒉答：①增大总传热系数K：采用多管程或多壳程；在壳程设置②增大传热面积A：增大换热器单位体积的传热面积，如采③增大传热温差△t：尽可能逆流操作，或使温差校正系数m⒊答：①炉膛内烟气充分混合，各处烟气组成与温度均相同且等于出辐射室烟气的平均温度，即将炽热的烟气看成一发热面；②将管排看成一吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上③对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，将炉墙看三、计算题：(共55分)Z+P0+u+H=Z+P2+u+H0pg2ge2pg2gf02(2分)02(2分)u=4V=44/3600=0.8842m/su0=0，2d20.042(2分)Hhf2=10=1.02mf0一2g9.81;(2分)Z0=0Z2=5代入上式，计算：H=31.06m(2分)Z+0+0pg2ge(2分)P=P=0,u=u0303(2分)h=25.96m(2分)⑶4Ne=HQpg=31.06=Z+P3+u+H3pg2gf0一3,,30g9.81(2分)(2分)⒉(15分)dVKA2⑵过滤终了速率：d2V采用横穿洗涤的洗涤速率是过滤终了速率的1/4，即d4d8VWVW8V1VV22hWdVKA28KA2dW(2O(2Oiio(3分)⒊(20分)11(3分)W=Q=1.35105=1078.1kg/h2C.(tt)4.174(4515)P221ttmln(t1ttmln(t1)2(221122(2分)t352t352(2分)o(2分)A==OK.tm(2分)=0.2958m2=几dLooLo(2分)《化工原理下》期末试卷学学姓号名 专业班级化学工程与工艺、环境工程 开课系室化学工程系考试日期⒈漂流因子可表示为，它反映。单向扩散中漂流因子1，等分子反向扩散中漂流因子吸收的依据是baabab⒋当气体溶解度很大时，吸收过程受相中，此时可以认为气相总传质系数KG膜控制，此时传质阻力大部分集中在k(填>，<或=)。G内容包括是、是，、；其成立的条件⒍完成某分离任务需理论板数为N=7(包括再沸器)，若E=50%，则塔内需实际板T数为⒎某两组分物系的精馏过程，其相对挥发度α＝3，对第n、n-1两层理论板，在全回nn-1条)。、、、⒑写出三种常见的填料名称、⒒塔板负荷性能图由五条线组成，分别是：气相负荷上限线、线和线。(写出三、安定区和无效FD底产品浓度x将如何变化试作定性分析。W⒊在板式塔中若减少塔板的开孔率，分析说明塔板负荷性能图中漏液线如何移动三、计算题(共55分)：⒈(20分)某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分。气体入塔浓度为(摩尔分率，下同)，回收率为。平衡关系为Y=2X，且知L/V=(L/V)，气相传minOG试求：⑴操作液气比L/V；(7分)⑵所需塔的填料层高度Z，m；(7分)⑶若该塔操作时，因解吸不良导致入塔溶剂组成x’=，其他入塔条件不变，a则回收率又为多少(6分)⒉(20分)在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物，已知原料液进料量为100kmol/h，轻组分含量为(摩尔分率，下同)，泡点进料，塔顶馏出液量为50kmol/h，要求塔顶产品中含轻组分，已知物系的相对挥发度为，操作回流比是最小回流比的倍，塔顶为全凝器，泡点回流，恒摩尔流假定成立。试求：⑴塔釜残液组成；(3分)⑵最小回流比R；(5分)min⑶离开第二块塔板的气相组成x；(7分)2⑷若经过精馏段第n块实际板的液相组成变化(xn1xn)为，求经过该板的气相组成的最大变化量。已知每层塔板的气相默弗里板效率为。(5分)B行单级萃取，体系的溶解度曲线及辅助曲线如图所示，若要求萃余相中溶质A的含量为，试求：⑴萃取剂用量及萃取液、萃余液组成；(8分)⑵若要使萃取液中溶质A的含量最高，试确定所需溶剂S的用量。(7分)《化工原理下》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程 开课系室化学工程系 考试日期231二、分析简答题(共20分)答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。提高加热炉热效率的措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当的入炉温度；选择合适的火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全。压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致的润滑油失效。(每项1分，共3分)答：有腐蚀性、高温及高压流体走管程，降低对壳体材质要求；有毒、易燃流体走管程，降低泄露；易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫；流量小，粘度大的流体走壳程，便于达到湍流；需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热；蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。三、计算题(共60分)：iiP'P'pH'=[H一(10.33一a)一(v一0.24)]=6.74msspgpgp'fd2gH=H'uH=6.742.320.324=6.15mgs2gf2*9.81 (2)在两槽之间列柏努利方程，得：fd2gP+pgz+pu+He=P+pgz+pu+H112222ff(3)在两表之间列柏努利方程，忽略位差：P+pgz+pu+He=P+pgz+pu+H112222f00P=22.16992.79.807133.2=1.624105Pa2760HeZQ2200.51103 (4)g2d5gee解：(1)恒压过滤：Ve=0V2=KA2tV4t0.5hKA22102400Q1.67m3/h0.70.5(3)滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍，C'2CKALK'=0.5KK'=0.5KV2Vt==0.25hKA2⒊(20分)解：(1)=0.8cPPp==9.846Pp==9.8460.8103Nu=0.023(Re)0.8(Pr)0.4=0.023(1.105104)0.8(9.846)0.4=98.58=adii入i(2)计算过程中不计热损失，忽略管壁导热热阻及污垢热阻omiiP212=94.2C (80)Q2人105oA4.519Lo=1.918moAAAAomP12《化工原理上》期末试卷 专业班级化学工程与工艺、环境工程 学号姓名 开课系室化学工程系 考试日期分，共30分)⒈(表压)＝kPa＝mmHg。⒉连续性方程是，柏努利方程是。A、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式D、过程速率式⒊空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动，则沿流动方向其雷诺准数将(变大，变小，不变)；若沿流动方向空气温度升高，其雷诺准数将(变大，变小，不变)。⒋减小阀门开度，管中流体流量减小，这是因为。和四个阶段。⒍降沉室内颗粒沉降下来的条件是流化和聚式流化两种，聚式流化常出现的不正常操作有和两种。⒐列管式换热器按照热补偿方式的不同可以分和、⒑在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器中，传热壁面的温度接近于__的温度，总传热系数K接近于_____的对流传热系数，传热过程的热阻主要集中在__侧。⒒管式加热炉的结构包括、对流室、、和余热回收系统。⒓过剩空气系数α的定义是；α越高，出炉烟气温度越(高、低)；α过高，炉子热效率η(升高、降低)。气缚现象有什么区别。⒉简述强化换热器传热的途径，举出若干具体措施。三、计算题：(共55分)⒈(20分)如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，已知水的密度为1000kg/m3，管道直径均为φ45×2.5mm，泵的进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。真空表安装位置距贮水池的水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池的水面高度时，进水管道的全部阻力损失为10J/kg，出水管道的全部阻力损失为40J/kg，压力表的读数为cm2。泵的效率为70%。(忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失)。试求：⑴泵扬程H，m；(10分)⑵两液面高度差h，m；(6分)⑶泵所需的轴功率N，kW。(4分)⒉(15分)某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的理、组装等辅助时间为，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试求：⑴该扳框压滤机的生产能力；(6分)⑵过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。(9分)⒊(20分)一内管尺寸为φ25×2..5mm的套管换热器作为精馏塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量kghkJkg80℃；冷却水入蒸汽侧的对流传热系数oiKP试求：⑴换热器的热负荷Q，kW；(3分)⑵冷凝水的用量W，kg/h；(2分)2mO⑸若达到要求，换热器长度不短于几米(4分)《化工原理上》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期分，共30分)g小⒍L/u≥H/ut涌⒐固定管板式、浮头式和U型管式降低⒈答：气蚀是指由于泵的安装高度太高而使泵吸入口的压力小于液体的饱和蒸气压而引起的不正常操作；气缚是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而引起的不正⒉答：①增大总传热系数K：采用多管程或多壳程；在壳程设置折流挡板；提高流体流速；及时清除污垢等；采用相变、λ较大②增大传热面积A：增大换热器单位体积的传热面积，如采③增大传热温差△t：尽可能逆流操作，或使温差校正系数m⒊答：①炉膛内烟气充分混合，各处烟气组成与温度均相同且等于出辐射室烟气的平均温度，即将炽热的烟气