长江大学董盛富-8.4吸收过程的设计型计算(54)

1北京理工大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题一、选择题（30分）1.假定某气体可近似看作理想气体，当通过一直径为d的管路进行输送时，绝对压力由入口处的p1降到出口处的p2，温度和粘度都保持不变，已知p1=1.2p2，则进口处的雷诺数Re1与出口处的雷诺数Re2的关系为D（A）21Re2.1Re（B）12Re2.1Re（C）12Re44.1Re（D）21ReRe因AdmdGdus///Re，两截面的sm和A相同，故21ReRe。2.某液体在一垂直直管内向上稳定流动，测得相距10m两截面之间的压降为120kPa，该液体的密度30kg/m100，则流经此段管路的摩擦损失功为BJ/kg。（A）219（B）21.9（C）20（D）110在两截面之间列机械能衡算式有：J/kg9.21/zgpwf3.在离心泵的铭牌上一般都标有流量、扬程、效率等性能指标，下列为正确的解释的是C。（A）所标流量是最大流量（B）所标扬程是最大扬程（C）所标效率是最高工作效率（D）所标扬程是最大流量时能达到的扬程4.用离心泵把露天池内的液体送入高位槽，在正常工作时（有一定的流量），泵入口处完好的真空表上的读数为零，这是因为A（A）此泵的安装高度在液位以下（B）输送的流量比较小（C）进水管比较光滑（D）被输送液体的粘度较小在池液面与泵入口之间列机械能衡算式有：0)2/()(2入feesewugzzp即0)2/()(2入feeswugzz，亦即eszz5.下列各因素中C对液体在管内作强制湍流时的对流传热系数没有影响。（A）流速（B）导热系数（C）压强（D）粘度根据因次分析，液体在圆管内作强制湍流时有：),,,,,(pcduf，与压强无关。6.有一套管换热器，环隙内有120℃饱和蒸汽冷凝为饱和液体，管内空气从20℃被加热到50℃，金属间壁的温度应接近B（A）35℃（B）120℃（C）77.5℃（D）50℃对于金属间壁wwtT（忽略管壁热组），据牛顿冷却公式：)()(WmomwiTTttq（忽略污垢热组），且io，于是有：C012/1/1/1/1/1/1mwwimmoimmowmowmimwTtTtTtTtTTTttq7.计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是C。（A）努塞尔特准数（B）流体流动摩擦因子（C）导热系数（D）雷诺数对于准数，只要采用同一单位制系统，不会改变准数数值的大小，因此准数与所选用的单位制无关。8.某吸收过程，其气相侧传质分系数atm)skmol/(m10424Gk，液相侧传质分系数m/s1082Lk，由此可知该过程为C。（A）液膜控制（B）气膜控制（C）判断依据不足（D）气膜阻力和液膜阻力相差不大气膜阻力为Gk/1，液膜阻力为LHk/19.若保持精馏塔塔顶塔底产品量不变，进料组成与状态不变，并增大操作回流比，必导致A（A）塔内气、液流量均增加（B）塔内气流量增加，液流量不变2（C）塔内液流量增加，气流量不变（D）塔底产品易挥发组分浓度增大D、W、Fx、q均不变，F亦不变。RDLDRVR)1(，qFLLFqVV)1(由全塔物料衡算知，当F、D、W、Fx、q均不变时，WDxx、有定值，故选（A）10.在精馏塔稳定操作时，若进料热状态参数q值增大，进料量不变，产量不变，达到新的稳定操作时A。（A）跨越进料板的液流量比原来增大（B）跨越进料板的液流量比原来减少（C）跨越进料板的液流量无变化（D）提馏段汽相流量比原来减少qFLLFqVVq)1(二、填空题（30分）（1）范宁公式是计算直管内流动摩擦损失的通用计算公式，适用于不可压缩流体的稳定流动。（2）在转子流量计中作用于浮子顶端和底端的表面力由静压强乘以端面积得到，而所用到的两端面间的压差是由力衡算方程计算得到的。（3）在湍流范围内，管内流动摩擦系数随Re的增大和ε/d的减小而减小。（4）某一牛顿型流体的粘度只与温度有关，而某一非牛顿型流体的表观粘度除了与温度有关外，还与剪切速率的大小或剪切时间的长短有关。（5）某离心泵原来用于输送20℃的清水，若在体积流量和扬程相同的条件下用来输送相同温度下的乙醇，安装高度也可满足要求，其所需轴功率减小。（6）冷、热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃，出口温度为53℃，冷热水的流量相同，则热损失占传热量的5%（冷、热水物性数据视为相同）。热损失%%5)()()(211221TTttTT（7）通过问壁换热时，若冷、热两流体的进、出口温度保持不变，则逆流时的平均温度差比并流时的大。（8）吸收溶解度很小的气体时，传质过程速率通常受液膜控制。（9）由于吸收过程中气相中的溶质分压总是大于液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的上方。（10）精馏过程数学描述中的“恒摩尔流”假定的基本依据是①各组分的摩尔汽化潜热相等；②各板上汽液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；③忽略塔设备的热损失。三、计算题1.（20分）一台清水泵的允许吸上高度为6msH，现用来输送飞20℃的乙醇，贮液罐与大气相通。已知20℃的清水的密度和饱和蒸气压分别为1000kg/m3，2.335kPa；20℃乙醇的密度和饱和蒸气压分别为800kg/m3，5.85kPa。若泵进口处的流速为m/s2u，吸入管压头损失为2mfh液柱(乙醇)，计算此泵的允许安装高度。2.（20分）常压下的水在m4L，内径5mm2d的垂直直管中向上流动，体积流量/hm363Q，假定摩擦因子01.0，计算流过此段管路的总压降。3解：管内流速：m/s38.20)025.0785.0/()3600/36(/2AQu摩擦损失：3J/kg.332238.20025.0401.0222udlwf在两截面间列机械能衡算式有：Pa1072.3)3.332481.9(1000)(5fwgLp3.（20分）一传热面积为30m2的列管式换热器中，用120℃的饱和蒸汽冷凝，将某气体从30℃加热到80℃。该气体走管内，流量为5000m3/h，密度为1kg/m3（均按入口状态计），比热为1.0kJ／kg·K。（1）估算此换热器的传热系数（2）若被加热气体量减少50％，并可近似认为被加热气体的密度、比热等物性参数保持不变，估算在加热蒸汽压力和被加热气体入口温度不变的条件下，该气体出口温度变为多少?4.（20分）拟在常压吸收塔中用清水吸收空气中的氨，已知入塔空气中氨气含量为1.3％（体积百分比），要求氨的回收率为99％，已知塔内操作气流密度为h)80kmol/(m12，实际用水量为最小用水量的1.5倍，操作条件下的气液平衡关系可表示为xy2.1，气相体积总传质系数h)0kmol/(m363aKy。因为气、液相浓度都很小，可近似认为气、液流密度h)kmol/(m2均为常数，且yYxX，，计算填料层高度。5.（10分）在常压连续精馏塔中分离某均相二元混合液，已知原料为含易挥发组分0.4（摩尔分率，以下同）的饱和液体，进料量为120kmol／h，要求塔顶馏出液中含易挥发组分0.96，釜液中不超过0.06，操作回流比为3，计算该塔塔顶塔底产品流量及精馏段液相流量。4北京理工大学2004年攻读硕士研究生入学考试试题一、选择题（30分）（请将答案标明题号写在答题纸上）1.内径为27mm自来水管，其设计输水能力宜为。A0.2m3/h；B2m3/h；C20m3/h；D200m3/h2.如右图管中充满水，U形差压计的读数为零，则。A管内流体肯定处于静止状态；B管内流体肯定从A流向B；C管内流体肯定从B流向A；D以上三种答案都不对。3.如图三根等径管（其内径dddd321）内的流量相同，二测压点间距离也相同。（1）计211ppp，432ppp，653ppp，则。A321pppB312pppC213pppD321ppp（2）差压计读数1R、2R、3R间关系为。A321RRRB312RRRC213RRRD321RRR4.用同一离心泵分别输送密度为1及2的两种流体；已知二者体积流量相等，212.1，则。A扬程21HH，轴功率212.1NN；B扬程212.1HH，轴功率21NNC扬程21HH，轴功率21NN；D扬程122.1HH，轴功率122.1NN5.随着流体流量的增大，流体通过下列哪种流量计时，其压降变化幅度最小A孔板流量计B文丘里流量计C转子流量计6.温度相差100℃的灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10℃，则此时的辐射传热与原来的相比将A不变B变大C变小D不确定。7．如图，冷、热两流体在套管中进行换热（均无相变化）。现冷流体流量m2减少，则。A总热量Q减小，冷、热流体出口温度t2、T2均上升B总热量Q不变，冷、热流体出口温度t2、T2也不变C总热量Q增大，冷、热流体出口温度t2、T2均下降8.冷水与热水通过换热器换热，现冷水的流量增大，但保持其它进口条件不变，则传热平均推动力mt及传热速率Q的变化为。Amt增大，Q增大Bmt变化趋势不定，Q增大Cmt增大，Q不变Dmt下降，Q下降9.气液平衡体系中，当气体的溶解度很小时，溶质在气液相的组成可近似地用进行描述。A拉乌尔定律B亨利定律C理想气体模型5二、填空题（30分）1.如下图所示的输水系统，若将B阀关小，而保持A阀、C阀开度不变，则总管流速u，压力表读数。2.两个不同的离心泵，其特性曲线方程分别为22222111QbaHQbaH，。若将上述两泵并联，则并联泵组的扬程和流量分别为。3.某换热器中用饱和水蒸汽加热有机溶液。现发现溶液的出口温度比原来低，检查溶液的初温和流量均无变化，请列举二个可能导致上述现象的原因。4.变截面流量计工作时，不管流量变大还是变小，浮子上、下的压差。5.精馏塔进料的热状态参数q0时，精馏段的液相流量提馏段的液相流量；q=0时，精馏段的液相流量提馏段的液相流量。6.在汽液平衡体系中，相对挥发度较小的组分在汽相的组成其在液相的组成。7.拉乌尔定律和道尔顿分压定律描述了中各组分在汽液两相平衡组成之间的关系。8.气体吸收过程中的最小液气比，是在达到气相被吸收组分的回收率要求的前提下，时所需吸收液的量。实际操作的液气比应该。9.按照双膜传质理论，一般难溶性气体的吸收过程属于控制过程。10.干燥过程中的等速干燥阶段属于控制过程；而在降速干燥阶段则主要是控制。三、计算题1.（20分）如下图，流量为0.5kg/s、温度为20℃的水(cp=4.18kJ/kg·K)流过串联的两台列管换热器，以冷却流量为0.8kg/s、温度为120℃的某溶液(cp=2.0kJ/kg·K)，测得该溶液的出口温度为65℃。现因故使进口水温降到6℃，问：若保持其它进口条件不变，则溶液的出口温度变为多少?2.（10分）某敞口高位槽送水的管路如下图所示，所有管径均为50mm，管长LOC=45m，LCB=15m(均包括所有局部阻力当量长度)，当阀a全关，阀b打开时，压力表PB的读数为2.4×104Pa。假设阻力系数入均为0.03，水的密度为1000kg/m3。(1)试计算B管道(CB段)的流速；(2)若维持阀b的开度不变，逐渐打开阀a，直到CB、CD两管中流速相等，此时B管的流速又为多少?3.（20分）某厂采用一套管式换热器冷凝2000kg/h甲苯蒸汽，冷凝温度为110℃的甲苯气化潜热为363kJ/kg，6其冷凝传热膜系数为5600W/(m2·K)。温度为20℃、流量为5000kg/h冷却水进入套管的内管（内管尺寸为5.357）。水的物性可取为：密度995kg/m3，比热4.174kJ/(kg·K)，导