中国石油大学材化专业化工原理期末考试试卷汇总

Ａ卷《化工原理》期末试卷专业班级 学 号姓 名开课系室 考试日期一、填空题〔301分〕争论单元过程的四个根本工具包括物料衡算、、和过程速率。某台设备在负压下操作，指示其内部压力的真空表读数为则设备内部确实定压力为 kPa。一般状况下，温度上升时，气体的粘度 ，液体的粘度 。液体离开离心泵的叶轮进入蜗壳后由于蜗壳流道渐渐液体流速不断 ，液体压力上升。降尘室中颗粒能被分离出来的必要条件是 。在管内空气对流传热系数测定的试验中，在套管换热器内用饱和水蒸气加热空气，传热壁面的温度应接近于的温度，总传热系数接近于侧的对流传热系数。500K力气为W/m2。流、和 。并流加料、和 。浓度为20%〔质量分数的硝酸钠水溶液以2023kg/h的流率进料，在单效蒸发器中浓缩，假设水分蒸发量为 500kg/h，则完成液浓度为 。某泡点进料的连续精馏塔，其操作线方程分别为y=0.75x+0.24和y=1.2x-0.02,则回流比R= ,馏出液组成x= ,D釜液组成x= 。W 一块完整的溢流式塔板可以分为、 、 、安定区和边缘区五个区域。 中水分可以除去，水分不行以除去。 某湿空气的总压为一个大气压，某温度下水蒸气的饱和蒸10kPa，50%，则其确定湿度应为kg/kg 50%〔湿基，以下同，枯燥完成时物料含水量20%，则物料失去的水分为kg/h。 由枯燥速率曲线可将枯燥过程分为三段，即物料。与吸附剂间作用力类型的不同，可将吸附分为两类，即和 。二、简答题〔205〕1、如以下图，左侧水槽中液面高度H保持不变，假设阀门开度减小，则阀门前后两根测压管中水〔不变〕2、简述恒压过滤试验中测定过滤常数的原理。3、画出板式塔气液负荷性能图并标明各线的名称。4、画出枯燥平衡曲线，并在图中标明结合水、非结合水、自由水和平衡水的含量。三、计算题〔50分〕1〔20分〔如附图所示150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分

3 345mA别为2m和45m。泵吸入管与排出管分别 2 22m1 1量长度，管内摩擦系数，水的密度1000kg/m3，粘度1.0×10-3Pa·s65%。类型？〔4〕(2)泵吸入口处A点的真空表读数？〔6分〕？〔6〕(4)泵的轴功率是多少？〔4分〕2〔15分〕在某厂一套管换热器中，将某溶液与冷却水进展逆流换热，Φ25×2.5mm1000kg/h，比热为3.35kJ/(kg·K)，对流传热系数为1163W/(m2·℃)，从150℃冷却到80℃；15℃65℃，定性温度下水的物理性质如下：4.174kJ/(kg·K)0.6338W/(m·K0.656mPa·s，992.2kg/m3。求：(1)冷却水用量；〔2分〕〔5分〕假设无视管壁热阻，求以传热外外表为基准的总传热系数；〔2分〕60℃，〔6分〕3〔15分〕0.4〔摩尔分率，以下同〕的甲醇水溶液，在常压500kmol/h，饱和液体进料，操作回流1.293%进入塔顶馏出液中，要求馏出液中甲醇摩0.934.0。试求：(1〔4分〕操作回流比是最小回流比的几倍？〔6分〕由其次块塔板〔从塔顶向下数〕上升的汽相组成y2〔5分〕专业班级 材料化学开课系室 考试日期一、填空题〔301〕17. 能量衡算、 系统的平衡关系18. 72增大， 减小扩大，下降H/ut L/u水蒸气，空气23. 3543.75核状沸腾和 膜状沸腾逆流加料和 平流加料26. 26.67%27.R=3 ,xD

= 0.96,xW

=0.1降液管区、受液盘区、有效传质区(鼓泡开孔区)自由 ， 平衡30. 0.032331. 75032. 恒速枯燥阶段 和 降速枯燥阶段物理吸附和化学吸附二、简答题〔205〕1、答：以管路中心线为高度基准，水槽液面为1-1截面，管路出口处2-2柏努利方程：u2 p

u2 p z 1 1z 2 2 H1 2g g 2 2g g f，u1=0,p1=p2=0(表压),1z1z2=0，上式变为

u2H2H2g f当阀门开度减小时，流体流淌阻力增大，即∑Hf增大，由上式可知u2减小。(1分)以阀门左边测压管下端垂直于水平管路的截面为3-3截面，列1-1截面u2 p z 2 3 H3-3截面间的柏努利方程：

1 2g

由于u2Hf,1-3也下降，所以p3上升，测压管中水面上升。(2分)4-42-2截面间的柏努利方程：p4p2 Hg g

f,42p2=0(表压)u2下降，∑Hf,4-2p4减小，测压管中水2、答：恒压过滤根本方程为q2

2qq Kte

，t1q2q，上(2

式 可 变 形 为

q K K e由此可知，t/qq成直线关系，在直角坐标纸上，假设用纵坐标表t/qq1/KKe所求得的K、qe和te即为恒压过滤操作条件下的过滤常数。 (3分)e3、答：1、过量液沫夹带线2、过量漏液线3、液泛线4、液相负荷下限线5、液相负荷上限线(3分,2分)(3分,2分)三、计算题〔50分〕 3 31〔1〕qV=150m3/h=0.0417m3/s泵吸入管内水的流速：

45mA2 22m1 1qu V 0.0417 1.264m/sq1 0.785d2 0.7850.20521泵排出管内水的流速：qu Vq2 0.785d22

0.0417 1.640m/s0.7850.182 (2分)泵吸入管内：Re

du11

0.2051.2641000

2.59110540001 1.0103

，为湍流Re

du2 2

0.1801.6401000

2.952105

4000泵排出管内：2

1.0103 ，湍流 (2分)以水池液面为高度基准面，列1－1面到真空表处的柏努利方程：u2 p

u2 p z 1 1z 2 2 H1 2g g 2 2g g f(1分)，z1=0,u1=0,p1=0〔表压〕,z2=2m,u2=1.264m/s,eH l e

501.2642

0.497mf d 2g 29.810.205(2分)p2

p 1

g(z u2 H )22 2g f2(3分)

010009.81(2

1.264229.81

0.497)25294.4Pa真空表读数为25294.4Pa1－13－3面间的柏努利方程：u2 p

u2 p gz 1 1h gz 3 3 h1 2 e 3 2 f(1分)，z1=0,u1=0,p1=0〔表压〕z3=47m,u3=0，p3=0〔表压〕e11uh l u2l e11ue2 2f d 2 d 21 20.025501.26420.0252001.642

42.23J/kg(3分)

20.205 20.18将以上数据代入柏努利方程，得：3h gz 3e 3 2

h 9.814742.23503.3J/kgf(2分)4〕Ne=heqm=503.30.04171000＝21kW(2分)轴(2分)

功 率 为 N=Ne/η=21/0.65=32.3kWh2=1163W/(m2·℃),1T=80℃,t=15℃,t=65℃,12 1 2定性温度下水的性质为：Cp2=4.174kJ/(kg·K), μ=0.656mPa·s,ρ=992.2kg/m3由 热 量 衡 算 ， 得 ：WCW 1

(Tp1

T)2

10003.35(15080)

1123.6kg/h2 C (tp2 2

t)1

4.1746515) (2分)Wu 2W

1123.6/36000.7850.022992.2

1.0m/s管内冷却水流速为：

d24 1(2分)

Re

du1

0.021.0992.2

30250Pr

0.6561034.1741030.6561030.6338

4.32冷却水的对流传热系数为：h 0.0231 d1(3分)

Re0.8Pr0.40.023

0.63380.02

(30250)0.8(4.32)0.45028.3W/(m2K)总传热系数为(无视管壁热阻)1 d 1 25 1 2 0.001108m2K/WK hd h2 1 1 ∴

5028.320 1163K2=902.2 W//(m2·K)(2分)因有水垢生成，出口水温降为60℃由热量衡算W2Cp2(t2

”t1

1

(Tp1

T”)2(1分)

”1502

1123.64.174(6015)10003.35

87Ctm原状态下

ln150658015

74.56C使用 6 个月后

t m

8715

80.67C(2分)

Q WC (6515)K At2 2 p2 2 mQ”WC (6015)K ”At ”2 2 p2 2 mQ2

50902.274.56(1分)

Q” 45 K2

”80.67K”750.5W/(m2K)21 d 1 d 2 R 2K” hd h2 11

s1d1d 1 1 d 20 1 1 25R 1( 2) ( )0.000179(m2K)/Ws1 d2

K” h hd2 2 1

25750.5 1163 5028.320(2分)3〔15分解〔F=500kmol/z=0.4, x=0.93, Dx/FzF=0.93∴ D=200 kmol/h, W=F-D=300 kmol/h(2分)由物料衡算：FzF=DxD+WxW得(2分)

： xW=0.0467〔2〕饱和液体进料，则：q=1，xd=zF=0.4x

d40.4d代入相平衡方程：

yd1(1)xd

0.727130.4(2分)R xDyd

0.930.7270.621〔2分〕

min y xd

0.7270.4R/Rmin=1.2/0.621=1.932(2分)精馏段操作线方程为：R 1 1.2 0.93(1分)

y n1

R1xn

xR1

x2.2

0.545x2.2

0.423y1x1为：(2分)

x(1)y1y111y1

0.93 0.769430.93(2分)

y 0.545x2

0.4230.5450.7690.4230.842《化工原理》期末试卷专业班级 学 号姓 名开课系室 考试日期一、填空与选择〔共301〕化学工程中的“三传一反”指的是质量传递、 和反响工程。流体在管内流动时会引起机械能损失，这是由于 。一般状况下，温度上升时，气体的粘度 ，液体的粘度 。离心泵启动前灌泵是为了防止现象；离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生现象。而使用的公式为 。降尘室中颗粒能被分别出来的必要条件是 。时，当洗涤液粘度与滤液粘度全都，并承受横穿洗法时，板框过滤机洗涤速率为过滤终了速率的 。1000K射力气为W/m2。增加一倍，则总传热系数约增加倍。90%，4000kg/hkg/h。单效蒸发过程中的温度差损失包括三局部，分别是 和二次蒸汽的流淌阻力损失引起的温度差损失。精馏得以进展的三个必要条件分别是 和 。y=0.667x+0.32和y=1.5x-0.05,则回流比R= ,馏出液组成xD

= ,釜液组成x= 。W写出三种常见散装填料的名称： 、 、 。 枯燥系统热量衡算说明，供给的热量主要、和设备热损失。 某温度下水蒸气的饱和蒸气压为5kPa，假设此温度下该湿空气的相对湿度为60%，则其确定湿度应为kg/kg某枯燥器湿物料进料量为1000kg/h，物料的初始含水量为30%〔湿基，以下同，枯燥完成时物料含水量15%，则物料失去的水为 kg/h。 和二次成核。二、简答题〔205〕1、什么是离心泵的工作点？单泵操作时常用的流量调整手段有哪些？2、画出枯燥速率曲线，并标明曲线中各段对应的枯燥阶段。3、简述板式塔的不正常操作现象中漏液的缘由及危害4、画出水的大容积饱和沸腾曲线，并在图中标明各种沸腾状态所在区域。三、计算题〔50分〕1〔15 分〕如图，用一离心泵从露天贮水罐向一设备输送密度为〔包括全部当量长度〕300m，摩擦系数λ=0.025可视为常数，V接一倒装UH=32.94-2.202×106q2〔式V中：H为扬程，m；qV为流量，m3/s试求：(1)管路内水的流量；〔7分〕(2〔4分〕(3)假设管路中截止阀的局部阻力系数ζ=6.4，试求压差计的读数R〔4分〕2〔15分〕2,000kg/h的甲苯蒸气，冷凝温度为110℃，甲苯的汽化潜热为363kJ/kg，冷凝传热膜系数为10,000W//(m2·K)。冷却水于16℃及5,000kg/h的流量进入套管内管(内管尺寸为Ф57×3.5mm)作湍流流淌，对流传热系数为2400W//(m2·K)。水的比4.19kJ/(kg·℃)，管壁热阻可无视。试求：(1〔3分〕〔6分〕25℃，试计算该换热器在kg〔6分〕)100kmol/h，进料中蒸汽量占一半，塔顶承受全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的2.5。；〔4〕(2)Rmin；〔5〕塔内由下往上数塔釜以上第一块理论板上升气相的组成〔8分〕相组成为多少？〔3分〕专业班级 材料化学开课系室 考试日期一、填空与选择〔共301〕热量传递、动量传递流体具有粘性而形成内摩擦力增大， 减小气缚， 气蚀t1q2qq K K etH/u L/ut57. 1/458. 5670059. 1.7460. 800溶液沸点上升引起的温度差损失、液柱静压头引起的温度差损失α≠1 、 有汽相和液相回流 和 有汽液两相接触的场所63.R=2.0 ,x= 0.96,x=0.1D W(或弧鞍形填料、矩鞍形填料等)加热产品、随废气放空0.0190 kg/kg67. 176.5 kg/h68. 初级均相成核 、初级非均相成核二、简答题〔205〕工作点。(2分)轮直径。(3分)BC段：恒速枯燥阶段。CD段：降速枯燥阶段。(32分)3、答：漏液：局部液体不是横向流过漏下。(1分)层的重力；气体在塔板上的不均匀分布也是造成漏液的重要缘由。(2分)根本功能。(2分)4、答：(32分)三、计算题〔50分〕1〔1〕以地面为高度基准面，水罐液面为1－12-21-12-2截面间的柏努利方程：u2 p

u2 p z 1 1Hez 2 2 H1 2g g 2 2g g f(2分)压z2=11u2=0m/s管路中流体流速与流量的关系为：qu Vq0.785d2

Vq0.7850.052q

509.6qVeH l e

0.025

300(509.6q )2V

1.985106q2f d 2g 29.810.05 V(2分)代入柏努利方程得到管路特性曲线方程：Hez

z p2H

6 0.1106 1.985106q216.191.985106q22 1 g

f 10009.81 V VV将上式与泵的特性曲线方程联立：H=32.27-2.202×106q2V解(3分)

得 ： qV=0.00196 m3/s管内平均流速为：qu V 0.00196 1.0m/sq(1分)

0.785d2 0.7850.0521He16.191.985106q2V

16.191.985106.000196223.82m(1分)(2分)

N Hqe e

g23.820.0019610009.81458.0W截止阀处的阻力损失为：h u26.41.02

3.2J/kgf 2 2(2分)h

pf

R()g0

Rg3.2J/kg又∵f ∴

R=3.2/9.81=0.326m(2分)12〔11

Wr2023363726000kJ/h1冷 却 水 吸 收 热 量 ：Q Q2 1

WCp(t2

t)50004.19(t1

16)726000kJ/h(3分)

t 50.65C2tm

Tt 1ln

Tt212

) 50.6516 11016 75.35Cln传热平均温差为(2分)

Tt2

11050.65总 传 热 系 数 ：1 d 1 57 1 2 5.75104m2K/WK hd h2 1 1 ∴

240050 10000K2=1739.1 W//(m2·K)(2分)A∴传热面积2

Q/Kt2

726000103 1.539m236001739.175.35∴(2分)

套管长度为 l=A/πd2=1.539/(π ×0.057)=8.6m冷却水入口温度上升后，总传热系数未变，传热量变为QWc

”)KA

t”t”2 12 p2 2 15000

2 2 Tt”ln 1Tt”