化工原理模拟试卷.doc

化工原理期末模拟试卷
一． 判断题（每题1分,共10分）
（ ）1、层流与湍流的本质区别是湍流流速>层流流速。
（ ）2、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2倍。
（ ）3、离心泵启动时,为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。
（ ）4、离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。
（ ）5、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热。
（ ）6、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等。
（ ）7、对某一吸收系统，如果，则为气膜控制; ，则为液膜控制。
（ ）8、加压和降温对吸收操作有利，升温和减压有利于脱吸过程。
（ ）9、理论板图解时与下列参数:F，xF，q，R，α，xD，xW无关。
（ ）10、精馏设计和操作时，若回流比R增加并不意味塔顶产品量D减小。

二． 单项选择题（每题2分,共16分）
（1）孔板流量计的孔流系数C0，当Re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d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降Dp为原来的 倍。
A 4 B 8 C 16 D 32
（3）一定流量的液体在一f25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一f19×2mm的直管，则其a将变为 。
A 1259 B 1496 C 1585 D 1678
（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t1，与之相平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则______
A t1=t2 B t1<t2 C t1>t2 D 不确定
（5）精馏操作时，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t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则______
A t1<t2 B t3>t2 C t1>t2 D t3<t1
（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）如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：he＝Dz＋Dp/rg＋D(u2/2g)＋Shf,1-2 ，则 Dhf,1-2为
A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和； B 泵的容积损失与水力损失之和；
C 泵的水力损失； D测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失。

三．填空题（每空1分,共14分）
（1）精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数______，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量______。减小，增大
（2）精馏操作的依据是______________________________，实现精馏操作的必要条件包括__________________和塔底有上升气流。 混合液中各组分挥发度的差异； 塔顶有液相回流、
（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______。减小，增大
（4）流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数l随 和 而变。雷诺数、管子的相对粗糙度
（5）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 。、Pa（N/m2）
（6）离心泵的流量调节阀安装在离心泵的出口管路上，开大该阀门后，真空表读数 ，泵的扬程将 。增大，减小
H
H1
H2

（7）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。空气 饱和水蒸汽

四．计算题（60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f83×3.5mm，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H1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1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452×105Pa，泵的效率为70%，水的密度r为1000kg/m3，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/cm2？

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℃，
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水>>a空气）
（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）常压下，用煤油从苯蒸汽与空气的混合物中吸收苯，要求吸收率为99%。混合气量为53Kmol/h。入塔气中含苯2%(体积)，入塔煤油中含苯0.02%(摩尔分率)。溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50℃下，相平衡关系为y=0.36x，总传质系数Kya=0.015Kmol/m3.s。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。

4．（15分）在一常压精馏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，要求塔顶馏出液中含苯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。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）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（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？

化工原理期末模拟试卷答案
一． 判断题（每题1分,共10分）
1、× ；2、√；3、√；4、√；5、×； 6、×； 7、×；8、√；9、×；10、√。
二． 单项选择题（每题2分,共16分）
1、B ；2、C；3、D；4、A；5、B； 6、A； 7、B；8、D。
三．（14分）填空题
1、减小、增大；2、混合液中各组分挥发度的差异、 塔顶有液相回流；3、减小，增大； 4、雷诺数、相对粗糙度；5、、Pa（N/m2）；6、增大，减小；7、空气 饱和水蒸汽。
四．计算题（60分）
1．（15分）
解：（1）两槽液面的高度差H
在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：

其中， , u3=0, p3=0,
p2=2.452×105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s
代入上式得：
（2）泵所需的实际功率
在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：

其中， , u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0， H=29.4m
代入方程求得： We=298.64J/kg，
故 ， η=70%，
（3）真空表的读数
在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：

其中， , H0=0， u0=0, p0=0, H1=4.8m, u1=2.205m/s
代入上式得，
2．（15分）
解： 使用初期 使用一年后
110℃ 40℃ 110℃
45℃ 20℃ 38℃ 20℃
（1）空气出口温度
题意可得：使用初期 （1）
使用一年后 （2）
两式相比（2）/（1），得
则：=59.6℃
（2）总传热系数

方程(2)式/(1)式，得： 故
（3）冷热流体的出口温度
一年后 （3）
（4）
方程（4）式/（3），得：

整理前半式的方程 （5）
又因 ，， 故
由等比定理
则
整理得， （6）
联立（5）和（6），可得： ，
（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？

则
3．（15分）
解：
(5分)
(2分)

(3分)

(5分)

4．（15分）在一常压精馏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，要求塔顶馏出液中含苯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。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）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（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？
解：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成xw；
由 ，得：
W=F- D=1000-400=600kmol/h
又由物料衡算
得
（2）最小回流比；
泡点进料，q=1,

(3) 精馏段操作线方程；

(4) 提馏段操作线方程；

则
（5）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数又为多少。
饱和蒸气进料， q=0，
由 得

因 ， 故