合肥工業(yè)大學(xué)化工原理.docx

《合肥工業(yè)大學(xué)化工原理.docx》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《合肥工業(yè)大學(xué)化工原理.docx（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、合肥工業(yè)大學(xué)化工原理試卷（一） 一.填空題(20分) 1.(2分) 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg時(shí), 測(cè)得某體系的表壓為100mmHg, 則該體系的絕對(duì)壓強(qiáng)為_(kāi)________mmHg,真空度為_(kāi)______mmHg。 2.(2分) 米糠油在管中作層流流動(dòng)，若流量不變，管長(zhǎng)不變, 管徑增加一倍，則摩擦阻力損失為原來(lái)的______倍。 3.(2分) 離心泵的安裝高度超過(guò)允許安裝高度時(shí)，離心泵會(huì)發(fā)生＿＿＿＿現(xiàn)象。 4.(2分) 傳導(dǎo)傳熱的傅立葉定律為＿＿＿＿＿＿＿其各項(xiàng)表示為＿＿＿＿＿＿＿, ＿

2、＿＿＿＿＿＿, ＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿ 和＿＿＿＿＿＿＿。 5.(2分) 設(shè)降塵室的長(zhǎng)、寬、高分別為 、B、 （單位均為m）, 顆粒的沉降速度為 u0 ( )，氣體的體積流量為qv, 則顆粒能在降塵室分離的條件是 。 A． B． C． D． 6. (2分) 當(dāng)吸收平衡線(xiàn)為斜率m的直線(xiàn)時(shí)，則1/Kx＝1/kx＋_＿＿＿。若為液膜控制，則Kx ＿＿＿。 7.(2分) 間壁換熱器管壁溫度 tW接近α____________一側(cè)的流體溫度；總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近__________________一側(cè)的α值。 8.

3、(3分) 蒸發(fā)操作中，造成溫度差損失的原因有： (1)_________________________________； (2)_________________________________； (3)_________________________________。 9.(4分) 已知在ｔ＝50℃、P＝1atm時(shí)空氣中水蒸汽分壓Pw =55.3mmHg，則該空氣的濕含量H＝＿＿＿＿；相對(duì)濕度j＝＿＿＿＿；（50℃時(shí),水的飽和蒸汽壓為92.51mmHg）。 二.選擇題(10分) 1.(2分)

4、流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，滯流內(nèi)層的厚度隨流速的增加而（ ）。 A. 變小 B. 變大 C. 不變 2.(2分) 為使U形壓差計(jì)的靈敏度較高，選擇指示液時(shí)，應(yīng)使指示液和被測(cè)流體的密度差（ρ指 - ρ）的值（ ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 總 3 頁(yè) 第 2 頁(yè) 3.(2分) 離心泵銘牌上標(biāo)明的流量是指( ) A. 效率最高時(shí)的

5、流量 B. 泵的最大流量 C. 揚(yáng)程最大時(shí)的流量 D. 最小揚(yáng)程時(shí)的流量 4.(2分) 精餾塔的進(jìn)料狀況為冷液進(jìn)料時(shí)，則提餾段的液體下降量L（ ） A. ＞L+F; B. ＜L+F C. =L+F （注：L一精餾段液體下降量；F一進(jìn)料量） 5.(2分) 在下列哪些線(xiàn)上露點(diǎn)溫度相等( ) A. 等相對(duì)濕度線(xiàn)； B. 等熱焓線(xiàn)； C. 等濕度線(xiàn)； D. 絕熱冷卻線(xiàn) 三.簡(jiǎn)答題（10分） 1. (4分) 試列舉三種分離均相

6、物系的單元操作，并指出其分離依據(jù)。 2. (3分) 剛從冰箱中拿出的奶瓶放在空氣中，外壁常常會(huì)析出水珠，請(qǐng)解釋原因。 3. (3分) 用一般的蒸餾方法分離乙醇—水混合液，為何得不到無(wú)水乙醇？ 四.計(jì)算題（60分） 1.(15分) 用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為38.4噸/小時(shí),高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路總長(zhǎng)(包括閥門(mén)及管件的當(dāng)量長(zhǎng)度) 330m,進(jìn)出口阻力不計(jì)。管徑為φ1084mm,若油在輸送溫度下的比重為0.96, 粘度為3430cP,求泵所需的實(shí)際功率,設(shè)泵的效率η=50%。 2.(15分)

7、 用一傳熱面積為3m2由φ252.5mm的管子組成的單程列管式換熱器,用初溫為 10℃的水將機(jī)油由200℃ 冷卻至100℃ ,水走管內(nèi),油走管間。已知水和機(jī)油的質(zhì)量流量分別為1000kg/h和1200kg/h,其比熱分別為4.18kJ/kgK和2.0kJ/kgK;水側(cè)和油側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為2000 W/m2K和250 W/m2K,兩流體呈逆流流動(dòng),忽略管壁和污垢熱阻。 (1)計(jì)算說(shuō)明該換熱器是否合用? (2)夏天當(dāng)水的初溫達(dá)到30℃,而油的流量及冷卻程度不變時(shí),該換熱器是否合用?(假設(shè)傳熱系數(shù)不變) 3.(15分) 用常壓精餾塔分離雙組分

8、理想混合物，泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料量100kmol/h， 加料組成為50%，塔頂產(chǎn)品組成 ＝95％,產(chǎn)量 D＝50kmol/h，回流比R=2Rmin，設(shè)全塔均為理論板，以上組成均為摩爾分率。相對(duì)揮發(fā)度α＝3。求： （1）Rmin(最小回流比)； （2）精餾段和提餾段上升蒸汽量； （3）列出該情況下的精餾段操作線(xiàn)方程。 總 3 頁(yè) 第 3 頁(yè) 4.(15分) 在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某溶質(zhì)A，進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)A 的含量為8%（體積％），吸收率為98%，操作條件下的平衡關(guān)系為y=2.5x， 取吸收劑用量為

9、最小用量的1.2倍，試求： (1)水溶液的出塔濃度； (2)若氣相總傳質(zhì)單元高度為0.6m，現(xiàn)有一填料層高為6m的塔，問(wèn)該塔是否合用? 注：計(jì)算中可用摩爾分率代替摩爾比，用混合氣體量代替惰性氣體量，用溶液量代替溶劑量。 合肥工業(yè)大學(xué)化工原理試題參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（一） 一.填空題(20分) 1. 答案： 850; -100 (2分， 每空1分) 2. 答案： 1/16 (2分) 3. 答案：

10、氣蝕 (2分) 4. 答案：ｄQ＝－λA?t/?n,ｄQ表示單位時(shí)間傳遞的熱量,－表示溫度向降低方向傳遞,A表示傳熱面積,λ表示導(dǎo)然系數(shù)和?t/?n表示溫度梯度。 或ｄQ/ｄτ＝－λAｄt/ｄδ,ｄQ/ｄτ表示單位時(shí)間傳遞的熱量,－表示溫度向降低方向傳遞,A表示傳熱面積,λ表示導(dǎo)然系數(shù)和ｄt/ｄδ表示溫度梯度。 (2分) 5. 答案：B (2分) 6. 答案：1/（mky）；

11、 kx (2分，每空1分) 7. 答案：大 熱阻大或α值小 (2分，每空1分) 8. 答案：（1）溶質(zhì)的存在使蒸氣壓下降，沸點(diǎn)升高 （2）液柱靜壓強(qiáng)引起 （3）管道流體阻力導(dǎo)致 (3分， 每空1分) 9. 答案：0.0488Kg濕分/Kg干空氣， 0.598 (4分， 每空2分) 二.選擇題(10分) 1. 答案：A (2分) 2. 答案：B (2分) 3. 答案：A (2分)

12、 4. 答案：A (2分) 5. 答案：C (2分) 三.簡(jiǎn)答題（10分） 1. (4分) 答案： （1） 蒸發(fā)，分離溶液混合物。溶質(zhì)A是非揮發(fā)性的，而溶劑B是揮發(fā)性的。 （2） 吸收，分離氣體混合物。組分A與組分B（或幾種惰性組分）在吸收劑中的溶解度差別。 （3） 蒸餾，分離溶液混合物。A、 B兩組分揮發(fā)性不同。 2. (3分) 答案： 剛從冰箱中拿出的奶瓶因溫度較低會(huì)將周?chē)諝饫淠_(dá)到飽和狀態(tài)，故會(huì)析出水珠。 3. (3分) 答案： 因乙醇—水體系為非理想物系，存在最低恒沸點(diǎn)，此時(shí)相

13、平衡線(xiàn)與對(duì)角線(xiàn)相交，物系的相對(duì)揮發(fā)度α=1，因此不能用普通的蒸餾方法分離得到無(wú)水乙醇。 四.計(jì)算題（60分） 1.(15分) 答案： 對(duì)貯油池液面至高位槽液面列柏努利方程： He=△Z+λ[(l+Σle )/d](u2/2g) △Z=20m l+Σle =330m d=108-24=100mm=0.1m u=ms/0.785d2r =38400/36000.7850.12960 =1.415m/s (4分) Re=d

14、uρ/μ=0.11.415960/343010-3=39.6<2000 (2分) λ=64/Re=64/39.6=1.616 (3分) He=20+1.616(330/0.1)(1.4152/29.81)=564.2m (3分) N=QHeρg/η=38400564.29.81/(36000.51000) =118.1kw (3分) 2.(15分) 答案：

15、 (1) Q1=12002(200-100)=240000kJ/h (2分) Q2=Q1, t2=t1+Q1/(ms2Cp2)=10+240000/(10004.18)=67.4℃ (2分) △tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110℃ (2分) 1/K1=1/α1+d1/(α2d2)=1/250+25/(200020) K1=216.2 W/m2K

16、 (2分) A1=Q1/(K1△tm) =240000103/(216.23600110) =2.8 m2<3m2 故適用 (2分) (2) t1=30℃時(shí) t2=30+240000/(10004.18)=87.4℃ △tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6℃ (3分) A2=240000103/(360089.6216.2)=3.45m2>3m2 不適用

17、 (2分) 3.(15分) 答案： （1）y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x) (2分) 泡點(diǎn)進(jìn)料q=1, xe=xf=0.5, (2分) ye=30.5/(1+20.5)=1.5/2=0.75 Rmin/(Rmin+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9 Rmin=4/5

18、=0.8 (4分) （2）V=V′=(R+1)D=(20.8+1)50=130kmol/h (3分) （3）y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=0.615x+0.365 (4分) 4.(15分) 答案： ①(L/G)min=(y1-y2)/xe1=(y1-y2)/(y1/m)=mη (2分) L/G=1.2(L/G) min =(y1-y

19、2)/x1 x1=y1/（1.2m）=0.08/(1.22.5)=0.0267 (3分) ②S=m/(L/G)=m/(1.2mη)=1/(1.2η) =1/(1.20.98)=0.8503 (3分) y1/y2=y1/(y1 (1-η))=1/(1-η)=1/0.02=50 (2分) NOG=1/(1-S)ln [(1-S)y1/y2+S]=14.2 (3分)

20、 h=HOGNOG=0.614.2=8.50 m>6 m ,所以不合用。 (2分) 化 工 原 理 試 題 姓名_________ 班級(jí)_____________ 學(xué)號(hào)____ 得分_______ 一.填空題（共24分） 1.(3分) 當(dāng)Re 為已知時(shí)，流體在圓形直管內(nèi)呈層流時(shí)的摩擦系數(shù)λ=__________，在管內(nèi)呈湍流時(shí)，摩擦系數(shù)λ與____________、_____________有關(guān)。 2.(2分) 某液體在套管環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)，大管規(guī)格為φ563mm，小管規(guī)格為φ302.5mm,液體粘度為1mPa.s.，密度為1000kg.m-3，

21、流速為1m.s-1，則該液體在套管環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)的Re=_________。 3.（7） 離心泵的葉輪有_______、_______和________三種類(lèi)型，若輸送漿料或懸浮液宜選用_________。離心泵在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)先將出口閥_______，目的是___________________。往復(fù)泵在啟動(dòng)時(shí)，其出口閥必須___________. 4.（2）過(guò)濾速率是指______________________________________ 。在恒壓過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾速率將隨操作的進(jìn)行而逐漸__________ 。 5.（2） 用飽和水蒸汽加熱空氣時(shí)，換熱管的壁溫接近____________的溫

22、度，而傳熱系數(shù)K值接近____________的對(duì)流傳熱系數(shù)。 6.（2）有兩種不同的固體材料，它們的導(dǎo)熱系數(shù)第一種為λ1》第二種為 λ2，若作為換熱器材料，應(yīng)選用_________種；當(dāng)作為保溫材料時(shí)，應(yīng)選用__________種。 7.（3）列管式換熱器的殼程內(nèi)設(shè)置折流擋板的作用在于___________________，折流擋板的形狀有____________________，____________________等。 8.（3）若維持不飽和空氣的濕度H不變，提高空氣的干球溫度，則空氣的濕球溫度＿＿＿，露點(diǎn)＿＿＿，相對(duì)濕度＿＿＿(變大,變小,不變,不確定)。 二、選擇題(共

23、16分，每題2分) 1.干燥是（ ）過(guò)程。 A. 傳質(zhì)； B. 傳熱； C. 傳熱和傳質(zhì)。 2.介質(zhì)阻力系數(shù)ζ=24/Re的適用范圍是（ ）。 A. 圓柱形微粒； B. 球形微粒； C. 方形微粒； D. 層流區(qū)； E. 過(guò)渡區(qū)； F. 湍流區(qū) 3.在下面幾種換熱器中，傳熱系數(shù)較大的是（ ）；能適用于高溫高壓場(chǎng)合的是（ ）；單位傳熱面積的金屬耗量較大的是（ ）。 A. 套管式 B. 列管式 C. 板式 4.在穩(wěn)定變溫傳熱中，流體的流向選擇（ ）時(shí)傳熱平均溫度差最大。 A. 并流 B. 逆流 C. 錯(cuò)流 5.離心泵的揚(yáng)程是指泵給予（ ）液體的有效能量。 A. 1kg

24、 B. 1N C. 1m 6.現(xiàn)要輸送45m3.h-1的水，若管內(nèi)水的流速約取2.5m.s-1，則可選（ ）鋼管。 A. φ763mm B. φ88.54mm C. φ1084mm 7.將管路上的閥門(mén)關(guān)小時(shí)，其阻力系數(shù)（ ）。 A. 變小 B. 變大 C. 不變 8.在等速干燥階段中，在給定的空氣條件下，對(duì)干燥速率正確的判斷是：( ) A. 干燥速率隨物料種類(lèi)不同而有極大的差異； B. 干燥速率隨物料種類(lèi)不同而有較大的差異； C. 各種不同物料的干燥速率實(shí)質(zhì)上是相同的； D. 不一定。 五.計(jì)算題（共60分） 1.（15分）現(xiàn)某廠(chǎng)準(zhǔn)備選用一臺(tái)換熱器用19.61

25、kN.m-2(表壓)的飽和水蒸汽供牛奶消毒用，牛奶在管內(nèi)流動(dòng)，從10℃加熱到85℃，其平均比熱為3.9kJ.kg-1.K-1，處理量為3t.h-1。飽和水蒸汽在管外冷凝，冷凝水在飽和溫度下排出，換熱器的傳熱系數(shù)K=1400W.m-2.K-1（以外表面積計(jì)）,換熱器的散熱損失為飽和蒸汽放出熱量的5%，試求： （1）飽和水蒸汽的消耗量為多少kg.h-1? （2）要選用多大換熱面積的換熱器？ 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.07kN.m-2 附：飽和蒸汽性質(zhì)表 壓力 溫度 焓/kJ.kg-1 汽化熱/ kN.m-2 ℃ 液體 蒸汽 kJ.kg-1 19.61 53.6 224

26、2594 2370 98.07 99.1 415 2676 2261 117.7 104.2 437 2684 2247 2.（10分）已知空氣的t=30℃, tw=20℃,試算出該空氣的H和φ值。（空氣總壓=101.3kPa)水的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)如下： 溫度t (℃) 15 20 25 30 35 蒸汽壓P(kN.m-2) 1.71 2.33 3.17 4.25 5.62 3.（15分）如圖所示水以一定流速自下向上流動(dòng)，在U形壓差計(jì)中測(cè)得讀數(shù)h＝100mm，二測(cè)壓孔間距為

27、1m，求： （1）流體由2-2截面流至1-1截面的能量損失為多少m水柱？ （2）2-2與1-1截面間靜壓差ΔP為多少m水柱？ 4.(20分) 如圖所示的輸水系統(tǒng)，輸水量為36m3.h-1，輸水管均為φ802mm的鋼管，已知水泵吸入管路的阻力損失為0.2m水柱，壓出管路的阻力損失為0.5m水柱, 壓力表的讀數(shù)為2.5kgf.cm-2，試求： （1）水泵的揚(yáng)程； （2）若水泵的效率η＝70％，水泵的軸功率（kW）； （3）水泵吸入管路上真空表的讀數(shù)。注：當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg 。 化工原理參考答案 一. 填空題 1.(3分)

28、 64/Re; Re; ε/d 2.(2分) 200003. 3.(7分) 閉式、 半開(kāi)式和開(kāi)式； 半開(kāi)式或開(kāi)式； 關(guān)閉； 減少啟動(dòng)功率，保護(hù)電機(jī)； 打開(kāi) 4.(2分) 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的濾液體積； 變慢 5.(2分) 飽和水蒸汽； 空氣 6.(2分) 第一 第二 7.(3分) 提高殼程流體的流速, 使殼程對(duì)流傳熱系數(shù)提高, 園缺形 （弓形）,園盤(pán)和環(huán)形 8.(3分) ↑， 不變； ↓； 二. 選擇題 1.(2分) C 2.(2分) B D 3.(3分) C, B, A 4.(2分) B 5.(2分) B 6.(2分) B 7.(2分) B 8

29、.(2分) C 五.計(jì)算題 1.(15分) (1) Q=msCp(t2-t1) =310003.9(85-10)/3600 =243.7kW Q熱=Q＋5%Q熱 Q熱=Q/0.95==243.7/0.95=256.58kW D=Q/r=256.583600/2247=411.1kg/h (2) △t1=104.2-10=94.2℃;△t2=104.2-85=19.2℃ △tm=(△t1-△t2)/ln(△t1 /△t2) =(94.2-19.2)/ln(94.2/19.2) =47.14℃ A=Q/(K△tm)=2.437105/(140047.14) =

30、3.693 m2 2.(10分) 依tw=20℃查出 pw=ps=2.33kN.m-2 代入下式： H=Hw=0.622pw /(P-pw)=0.6222.33/(101.3-2.33) =0.01464 kg水汽/kg干空氣。 依t=30℃查得：ps=4.25kN.m-2,φ=2.33/4.25=0.548 或依入H=0.622φ.ps /(P-ψps)得： 0.01464=0.624.25φ/(101.3-4.25φ)→φ=0.548 3.(15分) （1）列2-2與1-1截面柏努利方程式得： P2/ρｇ＝P1/ρｇ＋ｌ＋hf,2-1 即（P2－P1

31、）/ρｇ＝h f,2-1＋ｌ ……① 列0－0等壓面靜力學(xué)方程式得： （P2－P1）/ρｇ＝ｈ（ρ0－ρ）/ρ＋ｌ……② 比較式①與式②得： ｈf,2-1＝ｈ（ρ0－ρ）/ρ＝0.112.6＝1.26mH2O （2）（P2－P1）/ρｇ＝ｈf,2-1＋ｌ＝1.26＋1＝2.26mH2O （3）若反向流動(dòng)，采用類(lèi)似方法可得 （P1－P2）/ρｇ＝h f,1-2－ｌ……③ （P1－P2）/ρｇ＝h1（ρ0－ρ）/ρ－ｌ……④ 即ｈf,1-2＝h（ρ0-ρ）/ρ ∵ｈf,21＝ｈf,1-2 ∴h1＝ｈ＝100mm 4.(20分) u＝36/3600/

32、(0.7850.0762)≈2.2 m/s （3）在低位槽液面1－1與泵入口截面2－2間列柏努利方程，得 0＝Z2＋P2 /ρｇ＋u2/2ｇ＋Hf,1  P＝-Z2ρｇ－u2ρ/2－Hfρｇ ＝－（4.810009.8+2.22/21000+0.21 0009.81） ＝-51.4103N. m-2 ＝-51.4103/(1.01325100000)760 ＝-386mmHg(表) 負(fù)表壓即真空度 ∴吸入管路上真空表讀數(shù)為386mm Hg柱 （1）在泵入口截面2－2與泵出口截面3－3截面列柏努利方程． Z2＋P2/ρg＋u22/2g＋He＝Z3＋P3/ρg＋u32/2g＋Hf ∵u2＝u3，不計(jì)Hf,2-3  ∴He＝（Z3－Z2）＋（P2＋P3）/ρｇ ＝0.2 + (2.59.81104+51.4103)/(10009.81) ＝30.5mH2O柱 （2）Ne＝HQρｇ/η＝30.50.0110009.81/0.7＝4.27 kw