四川大学化工原理模拟考题(附答案).docx

四 川 大 学 化 工 原 理 模 拟 考 题
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一、 客观题
01．牛顿黏性定律的数学表达式是_____________________________，服从此定律的流体称为 _______________________________________。
02．实际流体与理想流体的主要区别在于 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于 。
03．液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是 。
A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面；
C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。
04．离心泵在启动前应　　　　　　　　，否则会发生________现象；离心泵的安装高度应________允许安装高度,　否则会发生________现象。
05．进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_____________________操作。
06．冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是
A.　提高小的h值； B. 提高大的h值；
C.　两个都同等程度提高； D. 提高大的h值，同时降低小的h值。
07．蒸汽冷凝时的热阻 。
A.　决定于汽膜厚度； B.　决定于液膜厚度；
C.　决定于汽膜和液膜厚度； D.　主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响。
08．在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用　　 方法来提高传热速率最合理。
A. 提高蒸汽速度； B. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；
C. 提高空气流速； D. 将蒸汽流速和空气流速都提高。
09．沉降室的生产能力与　 　有关。
A.　颗粒沉降速度和沉降室高度； B.　沉降面积；
C.　沉降面积和颗粒沉降速度； D.　沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。
10．恒速过滤时，过滤速率　　　　　　　　　　　　，过滤压差随滤饼厚度的增加而　　　　　；恒压过滤时，过滤压差　　　　　　　　　　　　，过滤速率随滤饼厚度的增加而　　　　　。
11．对流干燥过程按干燥速率一般分为：
（1）_______段，该段中空气温度_______，物料温度______，除去的是________水份；
（2）_______段，该段中空气温度_______，物料温度______，除去的是________水份；
12．用对流干燥除去湿物料中的水份时，当干燥介质一定，湿物料中_________水份可以除去， _____________水份不可以除去。
二、计算题
1．用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m和45m。泵吸入管与排出管分别为内径205mm和内径180mm的钢管。吸入管管长50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m（包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm，水的密度1000 kg/m3，粘度1.0×10-3 Pa﹒s，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：

试求：
（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？
（2）泵吸入口处A点的真空表读数？
（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？

2．在由118根f25´2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg×℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m2×℃)，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2×℃)假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求：
（1）加热空气需要的热量Q为多少？
（2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？
（3）此换热器能否完成生产任务？

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一、填空与选择：
（1）吸收操作一般用于分离___________混合物，其原理是利用气体中各组分在吸收剂中___________的差异来达到分离的目的。
（2）精馏操作一般用于分离___________混合物，其原理是利用原料中各组分的___________差异来达到分离的目的。
（3）萃取操作一般用于分离___________混合物，其原理是利用原料液中各组分在萃取剂中________的差异来达到分离的目的。
（4） 全回流（R = ¥）时，精馏段操作线的斜率为___________，提馏段操作线的斜率为____________， 对相同的xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数_____________。
（5）气液两相在填料塔内逆流接触时，__________________是气液两相的主要传质面积。为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好的_____________装置。
（6）写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A)_________________________；(B)______________ ______________；(C)_
（7）两组分的相对挥发度 a 越小，则表示分离该物系越__________。
A. 容易； B. 困难； C. 完全； D. 不完全。
（8）二元溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化：_________。
A. 平衡线； B. 操作线与q线； C. 平衡线与操作线； D. 平衡线与q线。
（9）物料的平衡水份一定是____________。
A. 非结合水份； B. 自由水份； C. 结合水份； D. 临界水份。
（10）某三元混合液组成为xA=0.2，xB=0.5，xS=0.3。试在三角形相图中表示出该点的坐标位置。

二、在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。入塔气体流量为1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X，液气比L/V=3，体积传质系数KYa = 100 kmol/m2×h(DY)，塔径为0.8m。试求
（1）出塔液体浓度X1；
（2）所需填料层高度Z。
三、有苯和甲苯混合物，含苯0.4，流量1000 kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，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，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度a = 2.5。试求
（1）塔顶产品量D；塔底残液量W及组成xW；
（2）回流比R及精馏段操作线方程；
（3）由第二块理论板（从上往下数）上升蒸汽的组成。
四川大学化工原理模拟考题参考答案
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二、 客观题
01．牛顿黏性定律的数学表达式是 ，服从此定律的流体称为 牛顿流体 。
02．实际流体与理想流体的主要区别在于 实际流体具有黏性 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于 实际流体柏努利方程中有阻力损失项 。
03．液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是 D 。
A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面；
C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。
04．离心泵在启动前应　灌泵　，否则会发生__气缚__现象；离心泵的安装高度应 小于 允许安装高度,　否则会发生 汽蚀 现象。
05．进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用 并流 操作。
06．冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是 A
A.　提高小的h值； B. 提高大的h值；
C.　两个都同等程度提高； D. 提高大的h值，同时降低小的h值。
07．蒸汽冷凝时的热阻 B 。
A.　决定于汽膜厚度； B.　决定于液膜厚度；
C.　决定于汽膜和液膜厚度； D.　主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响。
08．在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用　C 方法来提高传热速率最合理。
A. 提高蒸汽速度； B. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；
C. 提高空气流速； D. 将蒸汽流速和空气流速都提高。
09．沉降室的生产能力与　B　有关。
A.　颗粒沉降速度和沉降室高度； B.　沉降面积；
C.　沉降面积和颗粒沉降速度； D.　沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。
10．恒速过滤时，过滤速率　不变　，过滤压差随滤饼厚度的增加而　增加　；恒压过滤时，过滤压差　不变　，过滤速率随滤饼厚度的增加而　减小　。
11．对流干燥过程按干燥速率一般分为：
（1） 恒速 段，该段中空气温度 下降 ，物料温度 不变 ，除去的是 非结合 水份；
（2） 降速 段，该段中空气温度 下降 ，物料温度 上升 ，除去的是 结合 水份。
12．用对流干燥除去湿物料中的水份时，当干燥介质一定，湿物料中 自由 水份可以除去， 平衡 水份不可以除去。

二、计算题
1．用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m和45m。泵吸入管与排出管分别为内径205mm和内径180mm的钢管。吸入管管长50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m（包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm，水的密度1000 kg/m3，粘度1.0×10-3 Pa﹒s，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：

试求：
（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？
（2）泵吸入口处A点的真空表读数？
（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？
解：（1）吸入管内流速 m/s，
，属于湍流；
排出管内流速 m/s，
，属于湍流；
（2）在1－1与2－2间列柏努利方程

Pa
(3) 在1－1与3－3间列柏努利方程

J/kg
W

2．在由118根f25´2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg×℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m2×℃)，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2×℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求：
（1）加热空气需要的热量Q为多少？
（2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？
（3）此换热器能否完成生产任务？
解：（1） kJ/s
(2) W/(m2×℃)
(3) m2
℃
kJ/s，能够完成生产任务。
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一、填空与选择：
（1）吸收操作一般用于分离 气体 混合物，其原理是利用气体中各组分在吸收剂中 溶解度 的差异来达到分离的目的。
（2）精馏操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料中各组分的 挥发度 差异来达到分离的目的。
（3）萃取操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料液中各组分在萃取剂中 溶解度 的差异来达到分离的目的。
（4） 全回流（R = ¥）时，精馏段操作线的斜率为 1 ，提馏段操作线的斜率为 1 ，对相同的xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数 多 。
（5）气液两相在填料塔内逆流接触时， 填料表面 是气液两相的主要传质面积。为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好的 液体分布 装置。
（6）写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A) 漏液 ；(B) 液泛 ；(C) 雾沫、气泡夹带 。
（7）两组分的相对挥发度 a 越小，则表示分离该物系越 B 。
A. 容易； B. 困难； C. 完全； D. 不完全。
（8）二元溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化： B 。
A. 平衡线； B. 操作线与q线； C. 平衡线与操作线； D. 平衡线与q线。
（9）物料的平衡水份一定是 C 。
A. 非结合水份； B. 自由水份； C. 结合水份； D. 临界水份。
（10）某三元混合液组成为xA=0.2，xB=0.5，xS=0.3。试在三角形相图中表示出该点的坐标位置。

二、在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。入塔气体流量为1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X，液气比L/V=3，体积传质系数KYa = 100 kmol/m2×h(DY)，塔径为0.8m。试求
（1）出塔液体浓度X1；
（2）所需填料层高度Z。
解：（1）进塔惰性气体量 kmol/h

（2）

m
m
三、有苯和甲苯混合物，含苯0.4，流量1000 kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，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，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度a = 2.5。试求
（1）塔顶产品量D；塔底残液量W及组成xW；
（2）回流比R及精馏段操作线方程；
（3）由第二块理论板（从上往下数）上升蒸汽的组成。
解：（1）

（2） q线方程：
平衡线方程：
联立求得：

精馏段操作线：
（3） 由平衡线方程可得：
由精馏段操作线：