化工原理模拟试题（五）
一． （16分）选择题（每题只许选一个答案）
（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?p为原来的 倍。 A 4 B 8 C 16 D 32
（3）一定流量的液体在一?25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数?i=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一?19×2mm的直管，则其?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
（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 （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） 已知湿空气的下列??????参数，利用H-I图可查得其他未知参数。 A (tW，t) B (td，H) C (p，H) D (I，tW) 二．（14分）填空题 （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??????，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量??????，所需塔径??????。 （2）精馏操作的依据是??????????????????????????????，实现精馏操作的必要条件包括??????????????????和??????????????????。 （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??????。 （4）一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在??????单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在??????操作中。 （5）在1atm下，不饱和湿空气温度为295K，当加热到375K时，绝对湿度??????，相对湿度??????，湿球温度??????，露点??????。 （6）区分可除水份与不可除水份的分界点是??????。 （7）流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数?随 和 而变。 （8）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 。 11 （9）离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 管路上，开大该阀门后，真空表读数 ，压力表读数 ，泵的扬程将 ，轴功率将 。 （10）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?值。 三．计算题（70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?83×3.5mm，泵的进出 H 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 H2 为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面 H1 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?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？（?水>>?空 （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？ 气）3．（20分）某填料吸收塔进塔混合气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。吸收塔操作压强为780mmHg，温度为25℃，进塔混合气体流量为1000m3/h，苯回收率为95%。吸收剂为不含苯的煤油，煤油耗用量为最小用量的1.5倍。气液逆流流动，系统平衡关系为Y=0.14X（式中Y、X均为摩尔比），气相体积总传质系数为Kya=125kmol/m3·h，煤油的平均分子量为170kg/kmol，塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量为多少kg/h？（2）煤油出塔浓度X1为多少？（3）填料层高度为多少m？（4）吸收塔每小时回收多少kmol苯？（5）欲提高回收率可采用哪些措施？并说明理由。 4．（20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?=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 12 化工原理传热部分模拟试题及答案 一填空 (1) 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 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 (2) 热传导的基本定律是 傅立叶定律 。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的?值。间壁换热器管壁温度tW接近于?值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 (3)由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈 小 ，其两侧的温差愈 小 。 (4)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 滞离层内（或热边界层内） ，减少热阻的最有效措施是 提高流体湍动程度 。 (5) 消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加 膨胀节 、 采用浮头式 或 U管式结构 ；翅片管换热器安装翅片的目的是 增加面积，增强流体的湍动程度以提高传热系数 。 (6) 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数?1 R2 > R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。 (7) 物体辐射能力的大小与 黑度 成正比，还与 温度的四次方 成正比。 (8) 写出三种循环型蒸发器的名称 中央循环管式 、 悬筐式 、 外加热式 。 (9) 在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括 自然对流 、 泡核沸腾 和 膜状沸腾 三个阶段。实际操作应控制在 泡核沸腾 。在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而 增加 。 (10) 传热的基本方式有 传导 、 对流 和 辐射 三种。热传导的基本定律是???傅立叶定律?其表达式为???dQ= -?ds?t???。 ?n(11) 水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 1.74 倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的 3.48 倍。（设条件改变后仍在湍流范围） 2 (12) 导热系数的单位为 W/（m·℃） ，对流传热系数的单位为 W/（m·℃） ， 2 总传热系数的单位为 W/（m·℃） 。 二、选择 1 已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度＿D＿耐火砖的黑度。 A 大于 B 等于 C 不能确定 D 小于 2 某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃升至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的 A 倍。 A 1.149 B 1.74 C 2 D 不定 2 3 一定流量的液体在一?25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数?i=1000W/m·℃；如流量与物性都不变，改用一?19×2mm的直管，则其?将变为 D 。 A 1259 B 1496 C 1585 D 1678 4 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示 C 的准数。 A 对流传热 B 流动状态 C 物性影响 D 自然对流影响 13 5 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿B＿在工程上可行。 A 提高蒸气流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸气以提高蒸气温度 D 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积 6 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该＿B＿。 A 减小 B 增大 C 不变 7 在单效蒸发器中，将某水溶液从14%连续浓缩至30%，原料液沸点进料，加热蒸汽的温度为96.2℃，有效传热温差为11.2℃，二次蒸气的温度为75.4℃，则溶液的沸点升高为 D ℃。 A 11.2 B 20.8 C 85 D 9.6 8 为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用＿B＿流程。 A 并流加料 B 逆流加料 C 平流加料 D 双效三体并流加料 三、计算 1试推导出表示具有内部热源的实心球体的温度分布公式。已知：Ro 球体半径，m；To qo 每单位球体体积在单位时间内所产生热量，J/(m?h)；球体表面的恒定温度，℃； 3?o 球体材料的导热系数，J/(m?h??C)。 解： 球体积 V?根据傅立叶热传导公式： 43?r， 球表面积 A?4?r2 343dtdt?rqo???oA???o4?r2 3drdr3?odt qordr??3?oqo所以 rdr??积分上式得： ?Ror?ToTdt 3?12(Ro?r2)?o(T?To) 2qoqo(Ro2?r2) 6?o T?To? 2 一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为3m，直径为?25×2mm。水以0.7m/s的流速在管内流过，并从17℃被加热到37℃。流量为1.25kg/s、温度为72℃烃的饱和蒸气在管外冷凝成 2 同温度的液体。烃蒸气的冷凝潜热为315kJ/kg。已测得：蒸气冷凝传热系数?0=800W/(m·℃)，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准）；（2）换热管的总根数；（3）换热器的管程数。[计算时可忽略管壁热阻及热损失，水的比热为4.18kJ/(kg·℃)] 解： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S1； 由题意知，水以0.7m/s的流速在管内流过，欲求S1，需先知道每程的管子数，每程的 14 管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。 两流体交换的热量为： Q?Whrh?1.25?315?394kw 又 Q?WcCpc(t2?t1)， Cpc?4.18kJ/kg??C， 则 Wc?QC(t?t?39418(37?17)?4.713kg/s pc21)4.单管内水的流量为：W?c1?4d2u?0.785?0.0212?0.7?1000?0.2423kg/s每程所需管子数为：nWc4.7131?W??19.5 c10.2423取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为： S21??doln1?0.025?20?3???4.71m (2) 换热管的总根数； 由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。 Q?KoSo?tm Ko?1(1??0.4?17?0.41o??0.o?)o由题给数据， ?1(1 800?0.4?1800?0.7?0.4?1800)?476.2W/m2??C ?t?t1??t2?(72?17)?(72?37)m??44ln?t.25?C 172?17?tln272?37则任务所需的传热外表面积为： So?QK?394?18.7m2 o?tm0.4762?44.25 So??doln 换热管总根数为： n?So?d?18.7?0.025?3?79.4 ol?取 n?80 (2) 换热器的管程数。 15 百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库化工原理模拟试题(3)在线全文阅读。
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