化工原理模拟题(带答案和解)汇总

1一、化工原理传热部分模拟试题及答案一、填空题(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,其表达式为dQ=-dsnt。(3)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）。(4)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。(5)在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞流层内（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。(6)厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1b2b3，导热系数123，在稳定传热过程中，各层的热阻R1R2R3，各层导热速率Q1=Q2=Q3。(7)传热的基本方式有传导、对流和辐射三种。(8)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）(9)导热系数的单位为W/（m·℃），对流传热系数的单位为W/（m2·℃），总传热系数的单位为W/（m2·℃）。二、选择1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。A1.149B1.74C2D不定2一定流量的液体在一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D。A1259B1496C1585D16783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24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，增加冷凝面积三、计算1有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数1为1100Cmw2/，管外有某种液体沸腾，沸点为50℃，膜系数2为5800Cmw2/。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢；（2）外侧有污垢产生，污垢热阻为0.005wCm/2解：忽略管壁热阻，并假设壁温为wT（1）当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：2111tTTTww58001501100190wwTT则CTw4.56（2）同理02111RtTTTww005.058001501100190wwTT则CTw84由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。2一废热锅炉，由25×2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227℃，管内走合成转化气，温度由575℃下降到472℃。已知转化气一侧i=300W/m2·K，水侧o=10000W/m2·K，钢的导热系数为45W/m·K，若忽略污垢热阻，试求：(1)以内壁面为基准的总传热系数Ki;(2)单位面积上的热负荷q(W/m2);(3)管内壁温度TW及管外壁温度Ti;解：（1）Ki025.010000021.0023.045021.0002.03001ddddb1K100imiii所以KmWKi2/2.289（2）qmiitSKQ35.2932.289227472227575ln)227472()227575(2.289mitKq22/9.84/2.84880mkWmW（3）管内壁温度TW及管外壁温度Ti因为00122712472575STSbTTSTimiWiiW251000012272345002.02130012472575iiWWTTTT由上述方程可解出CTW8.237，CTi2.2343现有一逆流冷却器，用冷水冷却油，使油温从420K降到370K，水进口温度为285K，出口温度为310K。设油和水的流率、进口温度保持不变，将冷却器长度增加一倍（其它尺寸不变），求油及水的出口温度。解：420K370K5.972)285370()301420(mt310K285K对体系进行热量恒算，mpwwpootKSCWCW)285310()370420(所以，popopomoCKSCKSCtKSW95.1505.97)370420(（1）pwpwwCKSCKSW9.3)285310(5.97（2）冷却器长度增加一倍后，420KT2t2285K假设：213522221tTtttm则mpwwpootKStCWTCW2)285()420(224所以，)420()135()420(22222ttTCKSTCtKSWpopomo（3）)285()350()285(22222ttTCKStCtKSWpwpwmw（4）（1）=（3）1.95=222420)135(TtT（5）（2）=（4）3.9=285)135(222ttT（6）解（5）和（6）方程，得：T2=341.74Kt2=324.13K87.9513.3244201t74.5628574.3412t21tt2，则mt用算术平均值合适。4热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为mmmm5.225钢管，导热系数KmW/45。冷水在管内湍流流动，给热系数KmW21/2000，热气在环隙中湍流流动，给热系数KmW22/50。不计垢层热阻，试求：（1）管壁热阻占总热阻的百分数；（2）内管中冷水流速提高一倍，总传热系数K有何变化？（3）环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数K有何变化？解：（1）11122121]1ln21[dddddK=1]50102.0025.0ln452025.002.0025.020001[=KmW2/3.48总热阻/021.012mKW管壁热阻02.0025.0ln452025.0ln2122ddd=WKm/102.625管壁热阻分率为%3.0103021.0102.6355（2）8.0uKmW238.018.01/1048.3200022KmWK253/0.49]501102.602.0025.01048.31[增加%3.13.483.4849KKK（3）KmW28.028.02/1.875022KmWK25/1.82]1.871102.602.0025.020001[增加%6.693.483.481.82KKK由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K值，强化传热，应在小处着手。二、化工原理吸收部分模拟试题及答案一、填空1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。2如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生漏液、泡沫夹带及液泛等不正常现象，使塔无法工作。3在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数NOG增加。4一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在精馏单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在吸收操作中。5板式塔的类型有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。6易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大，只要组份在气相中的分压大于液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。7压力减小,温度升高,将有利于解吸的进行。8某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,则及气膜阻力占总阻力的百分数分别约为100%；该气体为易溶气体，该吸收过程为气膜控制。二、选择1根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数B。6A大于液相传质分系数B近似等于液相传质分系数C小于气相传质分系数D近似等于气相传质分系数2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At1t2Bt3t2Ct1t2Dt3t13吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力A，传质单元数B，传质单元高度C，所需填料层高度B。A增大B减小C不变D不能判断三、计算1有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3m3，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）解：（1）05263.005.0105.01Y0004.00004.010004.02Y惰性气体流量hkmolV/69.7)05.01(3012734.222000376.04.105263.011mYX0301.080.011XXhkmolXXYYVL/34.1300301.0)0004.005263.0(69.7)(212101046.00301.04.105263.0111mXYY0004.022YY00308.0ln2121YYYYYmmYKYYVZmYa74.600308.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221该塔现有填料层高度mZ68.0785.032因为ZZ所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时7hkmolL/67.1434.131.1hkmolXXXYYVL/67.140)0004.005263.0(69.7)(121210274.01X01424.00274.04.105263.0111XmYY0004.022YY00387.00004.001424.0ln0004.001424.0mYmYKYYVZmYa36.500387.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221因为ZZ所以该塔适合。2一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为若干米？解：（1）液气比为最小液气比的多少倍?0417.004.0104.01Y00533.00053.010053.02Y01297.000128.0100128.01X804.2001297.000533.00417.0/2121XXYYVL18.25.2/0417.000533.00417.0/)/(1212121