中国石油大学(华东)化工原理题.doc

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 一、填空（每空1分,共0分)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,管直径变为原来得二分之一,则管路摩擦阻力系数就是原来得 倍，产生得摩擦阻力为原来得 倍。某设备入口真空表上读数为10mmHg,当地大气压0、98tm，则入口处绝压为 Pa;出口压力表读数为、8k/m，则其绝对压力为 Pa。离心泵得工作点由 确定;如关小离心泵出口阀门开度则离心泵扬程 ,轴功率 。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得沉降速度 ;固体颗粒在液体中得沉降速度 。对于连续转筒真空过滤机得操作,当转速提高时，过滤机得生产能力 、滤饼层厚度 。对于聚式固体流态化，常出现得不正常操作现象有 ， 。面积与厚度相同得三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导热平壁两侧得温度差大小顺序为2大于t3大于t1，则各层导热平壁得导热系数大小顺序为 、各层导热平壁得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，如液体得流量与定性温度不变，管直径减小为原来得二分之一，则对流传热系数（给热系数）变为原来得 倍。、在铜质套管换热器中,用饱与蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于 得对流传热系数(给热系数)，传热壁面温度接近于 得温度。 0、黑体得定义为 ,透明体得定义为 。二、分析简答题(共0分） (本小题8分）试分析影响加热炉热效率得因素有哪些？提出提高加热炉热效率得措施。(本小题分)画出往复式压缩机工作循环得-图,标出每一过程得名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩？（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）得基本原则.(每项1分)三、计算题（共6分)：(5分）用离心泵将4得水从敞口储水池送入一敞口高位槽(当地气压为tm）。泵进出口分别安装真空表与压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。已知水得物性参数如下，密度为9927kg/m3 ,粘度为0、624cP,水得饱与蒸气压为55、32mmH。已知泵入口真空表读数为400mmHg，铭牌上泵得允许吸上真空度为。2，输送管路为1084m得钢管，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)，储水池与高位槽高度差为20m,管路摩擦阻力系数为0、2，流量为653/.试问:泵最大可能得安装高度；(8分)泵得扬程；（6分）泵出口处压力表得读数；(6分）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。(分)(1分）用一板框过滤机过滤CaO3得水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。压滤机得过滤面积为20m2，某过滤压强下测得过滤常数K=210-2 2/h。试求：在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得得滤液为2m，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为多少小时？（分)现改用一种较厚得滤布，其常数为qe=10-2m,过滤完毕后，洗涤、拆装等辅助时间共为30分钟，问此时得生产能力为多少？（5分）如，设CaO3得水悬浮液得浓度(以m3滤饼/3滤液计)提高一倍,此时所需得过滤时间为多少?(4分)（分)一单管程、单壳程列管换热器，有多根252。5mm得钢管组成管束。管程走有机溶剂，流量为、5104 kg/h,流速为.5m/s;壳程通入10得饱与蒸汽,将有机溶剂从20加热至50。已知在定性温度下有机溶剂得物性参数为:密度=4.2kg/3,比热p1、7k/(kgK）,导热系数=0、14W/(mK)，粘度0、8cP;蒸汽得冷凝对流传热系数为10W/(m2);钢得导热系数取45 W/(mK)；污垢热阻可以忽略不计。求：管内得对流传热系数,W/(mK);（分)换热器得总传热系数（以管束外表面积为基准)K，W/（K）;(2分)管子得根数与长度；(分）在有机溶剂得初始温度与流量不变得前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器得传热速率提高1%,则加热蒸汽温度应为多少？(5分)注：蒸汽冷凝对流传热系数与有机溶剂得物性参数可瞧作常数.A卷化工原理 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 一、填空(每空1分，共2分） 1/2 倍， 、33104 a； 、758105 a 泵得特性曲线与管路特性曲线 ； 增大 ， 减小 增大 ; 下降 增大 、 减小 沟流 ， 节涌 2 、 R R3 R1 8、 3、82 9、 空气 ， 饱与蒸汽 1、 具有黑表面得物体=1 , 二、分析简答题（共2分）(本小题8分)答：影响加热炉效率得因素有:炉墙损失得热量，烟气带走得热量,燃料燃烧情况及空气得入炉温度、过剩空气系数等。 提高加热炉热效率得措施有：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得入炉温度；选择合适得火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全.(本小题8分）答:12压缩; 23 排气; 34 余隙膨胀；41吸气；（图1分，每步1分） 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得润滑油失效。(每项1分，共3分）（本小题4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；易于结垢得流体走易清洗一侧，便于清扫;流量小,粘度大得流体走壳程,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）：(25分)解:（1） 分 分 2分 2分 2分(2）在两槽之间列柏努利方程，得： 2分 2分 2分(3）在两表之间列柏努利方程,忽略位差: 3分 分（4） 分(1分）解：（1)恒压过滤：Ve=0 V2=KA2t 分 分（2） 2分 1 1分 分(3）滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍， 1分 1分 分 分(20分）解：(1) 1分 1分被加热:n=0、4 2分 2分(2)计算过程中不计热损失,忽略管壁导热热阻及污垢热阻 分(3) 2分 1分 2分 1分 分() ; 分 2分；; 2分B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 一、填空与选择题(每空1分，共30分)0、atm（表压) kPa= mmg.连续性方程就是 ，柏努利方程就是 . 、物料衡算式 B、能量衡算式 C、相平衡式 D、过程速率式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）。减小阀门开度，管中流体流量减小，这就是因为 。 A、减小了阻力系数； B、增加了当量直径；C、增加了当量长度; D、增加了流体动能。一台压缩机得工作循环包括 、 、 与 四个阶段。降沉室内颗粒沉降下来得条件就是 。固体流态化可分为 流化与聚式流化两种,聚式流化常出现得不正常操作有 与 两种.传热方式主要有 、 、 三种.列管式换热器按照热补偿方式得不同可以分为: 、 与 。在饱与水蒸汽冷凝加热空气得套管换热器中，传热壁面得温度接近于_ 得温度,总传热系数K接近于_ 得对流传热系数,传热过程得热阻主要集中在 _侧。管式加热炉得结构包括 、对流室、 、 与余热回收系统。过剩空气系数得定义就是 ；越高,出炉烟气温度越 （高、低)；过高，炉子热效率 (升高、降低)。二、简答题(每题5分,共5分）指出离心泵得气蚀与气缚现象有什么区别。简述强化换热器传热得途径,举出若干具体措施.试述罗伯伊万斯假定得基本内容。三、计算题:(共55分）（2分)如图所示输水系统，用泵将水池中得水输送到敞口高位水槽，已知水得密度为00k/m3 ，管道直径均为452.5mm，泵得进、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得水面高为48m，压力表安装位置距贮水池得水面高度为m。当输入量为3/h时,进水管道得全部阻力损失为10J/k,出水管道得全部阻力损失为40J/kg,压力表得读数为、5kgfm2.泵得效率为。(忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表得阻力损失）。试求:泵扬程H,m;（0分) 两液面高度差h，m ；(6分)泵所需得轴功率,W.(分)(15分)某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液,滤框得空间尺寸为00l000mm，有2个滤框,经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1。4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为、2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试求：该扳框压滤机得生产能力；(6分)过滤后用l/8滤液体积得洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时得生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近）.(9分)(20分）一内管尺寸为52、5mm得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。已知塔顶蒸汽流量为50kg/h，汽化潜热为27k/kg,饱与温度为80;冷却水入口温度为1,出口温度为45,忽略管壁及污垢热阻。此时蒸汽侧得对流传热系数o104W/（m2K)，水侧得对流传热系数=4428、4 /（m2K）;水得比热CP=4、174，忽略热损失。试求：换热器得热负荷Q，kW ；(3分)冷凝水得用量W2，k/h ；（2分)换热过程得对数平均温差t, ;(分）换热过程得总传热系数KO，；(以内管得外表面积为基准）（5分）若达到要求,换热器长度不短于几米?（分)B卷化工原理 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 一、填空与选择题（每空分,共30分) 50、66 kP 30 mHg A ， B 不变 变小 C 压缩 、 排气 、 余隙膨胀 与 吸气 LuH/ 散式 ， 沟流 与 节涌 传导 ， 对流 , 辐射 固定管板式 、 浮头式 与 U型管式 _水蒸汽_， _空气_，_空气_侧 辐射室 、 燃烧器 、 通风系统 入炉空气量与理论空气量得比值 ； 低 ； 降低 二、简答题（每题分,共15分）答：气蚀就是指由于泵得安装高度太高而使泵吸入口得压力小于液体得饱与蒸气压而引起得不正常操作；气缚就是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而引起得不正常操作。答: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、较大得流体等；增大传热面积A:增大换热器单位体积得传热面积，如采用波纹管、翅片管等；增大传热温差m：尽可能逆流操作，或使温差校正系数、8。答：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得平均温度，即将炽热得烟气瞧成一发热面；将管排瞧成一吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50;对流给未敷设炉管炉墙得热量等于其散热损失,将炉墙瞧成一全反射面.三、计算题:(共55分）（20分)解:在02间列柏努利方程: （2分)0 = , P2=2、5kgfm2=2、4521 （2分） =， (分） ; （2分）Z00 Z2=5 代入上式，计算：H=3106m (分）在间列柏努利方程: (2分） P0=3=0 , ， Z3-h, (2分） = 31、06、09=2596m （分） （2分） (2分)（分）解：过滤面积 （分） （3分) 过滤终了速率： (2分） 采用横穿洗涤得洗涤速率就是过滤终了速率得1，即 (2分） （分) （分）（0分)解:换热器得热负荷： Q=W1=0027=1、3510kJ/h=37、5W （3分)冷却水用量: （2分)传热过程得对数平均温差: （2分)其中： (分）所以： (2分)总传热系数K: （3分） （2分）换热器长度L: (分) (2分)A卷化工原理 下期末试卷专业班级 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 一、填空选择题（每空1分，共30分）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 1。(、=）蒸馏得依据就是 ;吸收得依据就是 。气体吸收时,吸收因数为A，塔底、塔顶得传质推动力分别为（y)b与（y)a,则：A=时，()a （）b ;时，（y)a (y)b 。（、=）当气体溶解度很大时,吸收过程受 膜控制，此时传质阻力大部分集中在 相中,此时可以认为气相总传质系数KG kG( 填 ,或 = ）。恒摩尔流假定得内容包括 , ;其成立得条件就是 、 、 .完成某分离任务需理论板数为N7（包括再沸器），若ET= 50%,则塔内需实际板数为 层。某两组分物系得精馏过程,其相对挥发度=，对第n、n-两层理论板,在全回流条件下,已知x=0、3,则yn1 .萃取操作选择萃取剂得原则为： ； ； (写出三条)。一块完整得塔盘可以分为 、 、 、安定区与无效区五个区域。写出三种常见得填料名称 、 与 。塔板负荷性能图由五条线组成，分别就是：气相负荷上限线、 、过量漏液线、 线与 线。二、问答题(每题5分，共15分)操作中得精馏塔，保持F、xF、D不变,而使减小，此时塔顶产品浓度xD、塔底产品浓度xW将如何变化?试作定性分析。萃取中分配系数k及选择性系数得定义就是什么?k1及=1两种情况下萃取操作能否进行?在板式塔中若减少塔板得开孔率,分析说明塔板负荷性能图中漏液线如何移动?三、计算题(共5分）：(20分）某逆流吸收塔,用纯溶剂吸收混合气体中得可溶组分。气体入塔浓度为0、0(摩尔分率，下同)，回收率为0、。平衡关系为 X,且知L/V 1、2 (L/）min，气相传质单元高度OG 0.9m。试求：操作液气比L/V；（7分)所需塔得填料层高度,m;（7分）若该塔操作时，因解吸不良导致入塔溶剂组成xa = 0、05，其她入塔条件不变，则回收率又为多少？(6分）(2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10kmol/，轻组分含量为0、（摩尔分率，下同），泡点进料,塔顶馏出液量为5kmol，要求塔顶产品中含轻组分0、96，已知物系得相对挥发度为2、1，操作回流比就是最小回流比得1、5倍，塔顶为全凝器，泡点回流,恒摩尔流假定成立。试求：塔釜残液组成；（分)最小回流比Rin;(5分）离开第二块塔板得气相组成;（7分)若经过精馏段第n块实际板得液相组成变化(）为、1,求经过该板得气相组成得最大变化量。已知每层塔板得气相默弗里板效率为0、.(5分)（1分）用纯萃取剂S对0g溶质A含量为0、(质量分率，下同)得二元混合液进行单级萃取，体系得溶解度曲线及辅助曲线如图所示，若要求萃余相中溶质A得含量为0、1，试求：萃取剂用量及萃取液、萃余液组成；（8分）若要使萃取液中溶质得含量最高，试确定所需溶剂S得用量。（分)A卷化工原理 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 一、填空(每空1分，共20分） 1 倍, 1 8、33204 Pa； 、58105 泵得特性曲线与管路特性曲线 ; 增大 ， 减小 增大 ; 下降 增大 、 减小 沟流 ， 节涌 132 、 R2 R3 1 8、 、42 9、 空气 , 饱与蒸汽 10、 具有黑表面得物体=1 , = 二、分析简答题(共20分)（本小题8分)答：影响加热炉效率得因素有：炉墙损失得热量，烟气带走得热量，燃料燃烧情况及空气得入炉温度、过剩空气系数等。 提高加热炉热效率得措施有：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得入炉温度；选择合适得火嘴，改进燃烧状况,使燃料燃烧完全.（本小题8分）答：1-2压缩; 23 排气； 34 余隙膨胀；4 吸气;(图分，每步1分) 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得润滑油失效.（每项1分,共分)（本小题4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；易于结垢得流体走易清洗一侧,便于清扫;流量小，粘度大得流体走壳程，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）:(25分)解:(1) 1分 1分 2分 2分 2分(2)在两槽之间列柏努利方程，得： 分 2分 2分(）在两表之间列柏努利方程，忽略位差： 分 3分（4） 1分（15分）解：(1)恒压过滤：Ve=0 V2=2t 3分 3分（2） 2分 1 1分 2分（）滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍， 分 1分 分 1分（20分）解:（1) 1分 分被加热：n、4 2分 2分（2)计算过程中不计热损失，忽略管壁导热热阻及污垢热阻 2分(3） 分 1分 2分 1分 分（） ; 1分 2分； 2分B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 一、填空与选择题（每空1分，共3分)、atm（表压) kPa= mHg。连续性方程就是 ,柏努利方程就是 。 A、物料衡算式 B、能量衡算式 C、相平衡式 D、过程速率式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）。减小阀门开度,管中流体流量减小,这就是因为 。 A、减小了阻力系数； B、增加了当量直径；C、增加了当量长度； 、增加了流体动能。一台压缩机得工作循环包括 、 、 与 四个阶段。降沉室内颗粒沉降下来得条件就是 。固体流态化可分为 流化与聚式流化两种，聚式流化常出现得不正常操作有 与 两种。传热方式主要有 、 、 三种.列管式换热器按照热补偿方式得不同可以分为： 、 与 .在饱与水蒸汽冷凝加热空气得套管换热器中，传热壁面得温度接近于_ 得温度,总传热系数接近于_ _得对流传热系数，传热过程得热阻主要集中在_ _侧.管式加热炉得结构包括 、对流室、 、 与余热回收系统。过剩空气系数得定义就是 ;越高，出炉烟气温度越 （高、低）；过高，炉子热效率 （升高、降低)。二、简答题（每题分,共5分)指出离心泵得气蚀与气缚现象有什么区别。简述强化换热器传热得途径，举出若干具体措施。试述罗伯伊万斯假定得基本内容。三、计算题:（共5分）（20分)如图所示输水系统，用泵将水池中得水输送到敞口高位水槽，已知水得密度为100kg/ ，管道直径均为4525mm,泵得进、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得水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池得水面高度为5。当输入量为3/h时,进水管道得全部阻力损失为0J/k，出水管道得全部阻力损失为0J/kg,压力表得读数为、5kfm2。泵得效率为70%.（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表得阻力损失）。试求：泵扬程H，m；(10分) 两液面高度差， ；(6分)泵所需得轴功率N，kW。（4分)（15分)某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液,滤框得空间尺寸为100 00040mm,有2个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液14m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为、2h，忽略过滤介质阻力,滤饼未洗涤。试求：该扳框压滤机得生产能力;（6分）过滤后用8滤液体积得洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时得生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。（9分)（20分）一内管尺寸为22、5mm得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.已知塔顶蒸汽流量为500kg/h,汽化潜热为7Jkg，饱与温度为0；冷却水入口温度为5，出口温度为5，忽略管壁及污垢热阻。此时蒸汽侧得对流传热系数o104/（m2），水侧得对流传热系数=428、4(m2K)；水得比热CP=4、7,忽略热损失。试求：换热器得热负荷Q，k ；(3分)冷凝水得用量W，k/h ；(分）换热过程得对数平均温差tm， ;(6分)换热过程得总传热系数KO,；（以内管得外表面积为基准)(5分）若达到要求，换热器长度不短于几米？(4分)B卷化工原理 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 一、填空与选择题(每空1分，共30分） 0、6kPa= 38mmH A , 不变