合肥工业大学化工原理

合肥工业大学化工原理试卷（一）一.填空题(20分)1.(2分)当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg。2.(2分)米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变,管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。3.(2分)离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。4.(2分)传导传热的傅立叶定律为＿＿＿＿＿＿＿其各项表示为＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。5.(2分)设降尘室的长、宽、高分别为、B、（单位均为m）,颗粒的沉降速度为u0()，气体的体积流量为qv,则颗粒能在降尘室分离的条件是。A．B．C．D．6.(2分)当吸收平衡线为斜率m的直线时，则1/Kx＝1/kx＋_＿＿＿。若为液膜控制，则Kx»＿＿＿。7.(2分)间壁换热器管壁温度tW接近α____________一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近__________________一侧的α值。8.(3分)蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：(1)_________________________________；(2)_________________________________；(3)_________________________________。9.(4分)已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时空气中水蒸汽分压Pw=55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝＿＿＿＿；相对湿度j＝＿＿＿＿；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg）。二.选择题(10分)1.(2分)流体在管内流动时，滞流内层的厚度随流速的增加而（）。A.变小B.变大C.不变2.(2分)为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ指-ρ）的值（）。A.偏大B.偏小C.越大越好总3页第2页3.(2分)离心泵铭牌上标明的流量是指()A.效率最高时的流量B.泵的最大流量C.扬程最大时的流量D.最小扬程时的流量4.(2分)精馏塔的进料状况为冷液进料时，则提馏段的液体下降量L¢（）A.＞L+F;B.＜L+FC.=L+F（注：L一精馏段液体下降量；F一进料量）5.(2分)在下列哪些线上露点温度相等()A.等相对湿度线；B.等热焓线；C.等湿度线；D.绝热冷却线三.简答题（10分）1.(4分)试列举三种分离均相物系的单元操作，并指出其分离依据。2.(3分)刚从冰箱中拿出的奶瓶放在空气中，外壁常常会析出水珠，请解释原因。3.(3分)用一般的蒸馏方法分离乙醇—水混合液，为何得不到无水乙醇？四.计算题（60分）1.(15分)用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4吨/小时,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)330m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。2.(15分)用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器,用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内,油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h,其比热分别为4.18kJ/kg·K和2.0kJ/kg·K;水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/m2·K250W/m2·K,两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。(1)计算说明该换热器是否合用?(2)夏天当水的初温达到30℃,而油的流量及冷却程度不变时,该换热器是否合用?(假设传热系数不变)3.(15分)用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50%，塔顶产品组成＝95％,产量D＝50kmol/h，回流比R=2Rmin，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α＝3。求：（1）Rmin(最小回流比)；（2）精馏段和提馏段上升蒸汽量；（3）列出该情况下的精馏段操作线方程。总3页第3页4.(15分)在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积％），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：(1)水溶液的出塔浓度；(2)若气相总传质单元高度为0.6m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用?注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。合肥工业大学化工原理试题参考答案和评分标准（一）一.填空题(20分)1.答案：850;-100(2分，每空1分)2.答案：1/16(2分)3.答案：气蚀(2分)4.答案：ｄQ＝－λA∂t/∂n,ｄQ表示单位时间传递的热量,－表示温度向降低方向传递,A表示传热面积,λ表示导然系数和∂t/∂n表示温度梯度。或ｄQ/ｄτ＝－λAｄt/ｄδ,ｄQ/ｄτ表示单位时间传递的热量,－表示温度向降低方向传递,A表示传热面积,λ表示导然系数和ｄt/ｄδ表示温度梯度。(2分)5.答案：B(2分)6.答案：1/（mky）；kx(2分，每空1分)7.答案：大热阻大或α值小(2分，每空1分)8.答案：（1）溶质的存在使蒸气压下降，沸点升高（2）液柱静压强引起（3）管道流体阻力导致(3分，每空1分)9.答案：0.0488Kg湿分/Kg干空气，0.598(4分，每空2分)二.选择题(10分)1.答案：A(2分)2.答案：B(2分)3.答案：A(2分)4.答案：A(2分)5.答案：C(2分)三.简答题（10分）1.(4分)答案：（1）蒸发，分离溶液混合物。溶质A是非挥发性的，而溶剂B是挥发性的。（2）吸收，分离气体混合物。组分A与组分B（或几种惰性组分）在吸收剂中的溶解度差别。（3）蒸馏，分离溶液混合物。A、B两组分挥发性不同。2.(3分)答案：刚从冰箱中拿出的奶瓶因温度较低会将周围空气冷凝达到饱和状态，故会析出水珠。3.(3分)答案：因乙醇—水体系为非理想物系，存在最低恒沸点，此时相平衡线与对角线相交，物系的相对挥发度α=1，因此不能用普通的蒸馏方法分离得到无水乙醇。四.计算题（60分）1.(15分)答案：对贮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=20ml+Σle=330md=108-2×4=100mm=0.1mu=ms/0.785d2r=38400/3600×0.785×0.12×960=1.415m/s(4分)Re=duρ/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3=39.62000(2分)λ=64/Re=64/39.6=1.616(3分)He=20+1.616×(330/0.1)×(1.4152/2×9.81)=564.2m(3分)N=Q·He·ρg/η=38400×564.2×9.81/(3600×0.5×1000)=118.1kw(3分)2.(15分)答案：(1)Q1=1200×2×(200-100)=240000kJ/h(2分)Q2=Q1,t2=t1+Q1/(ms2·Cp2)=10+240000/(1000×4.18)=67.4℃(2分)△tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110℃(2分)1/K1=1/α1+d1/(α2·d2)=1/250+25/(2000×20)K1=216.2W/m2·K(2分)A1=Q1/(K1△tm)=240000×103/(216.2×3600×110)=2.8m23m2故适用(2分)(2)t1=30℃时t2=30+240000/(1000×4.18)=87.4℃△tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6℃(3分)A2=240000×103/(3600×89.6×216.2)=3.45m23m2不适用(2分)3.(15分)答案：（1）y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)(2分)泡点进料q=1,xe=xf=0.5,(2分)ye=3×0.5/(1+2×0.5)=1.5/2=0.75Rmin/(Rmin+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9Rmin=4/5=0.8(4分)（2）V=V′=(R+1)D=(2×0.8+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-y2)/x1x1=y1/（1.2m）=0.08/(1.2×2.5)=0.0267(3分)②S=m/(L/G)=m/(1.2×m×η)=1/(1.2η)=1/(1.2×0.98)=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)h=HOG×NOG=0.6×14.2=8.50m6m,所以不合用。(2分)化工原理试题姓名_________班级_____________学号____得分_______一.填空题（共24分）1.(3分)当Re为已知时，流体在圆形直管内呈层流时的摩擦系数λ=__________，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。2.(2分)某液体在套管环隙内流动，大管规格为φ56×3mm，小管规格为φ30×2.5mm,液体粘度为1mPa.s.，密度为1000kg.m-3，流速为1m.s-1，则该液体在套管环隙内流动的Re=_________。3.（7）离心泵的叶轮有_______、_______和________三种类型，若输送浆料或悬浮液宜选用_________。离心泵在启动时应先将出口阀_______，目的是___________________。往复泵在启动时，其出口阀必须___________.4.（2）过滤速率是指______________________________________。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________。5.（2）用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近____________的温度，而传热系数K值接近____________的对流传热系数。6.（2）有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1》第二种为λ2，若作为换热器材料，应选用_________种；当作为保温材料时，应选用__________种。7.（3）列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________，折流挡板的形状有____________________，____________________等。8.（3）若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度＿＿＿，露点＿＿＿，相对湿度＿＿＿(变大,变小,不变,不确定)。二、选择题(共16分，每题2分)1.干燥是（）过程。A.传质；B.传热；C.传热和传质。2.介质阻力系数ζ=24/Re的适用范围是（）。A.圆柱形微粒；B.球形微粒；C.方形微粒；D.层流区；E.过渡区；F.湍流区3.在下面几种换热器中，传热系数较大的是（）；能适用于高温高压场合的是（）；单位传热面积的金属耗量较大的是（）。A.套管式B.列管式C.板式4.在稳定变温传热中，流体的流向选择（）时传热平均温度差最大。A.并流B.逆流C.错流5.离心泵的扬程是指泵给予（）液体的有效能量。A.1kgB.1NC.1m6.现要输送45m3.h-1的水，若管内水的流速约取2.5m.s-1，则可选（）钢管。A.φ76×3mmB.φ88.5×4mmC.φ108×4mm7.将管路上的阀门关小时，其阻力系数（）。A.变小B.变大C.不变8.在等速干燥阶段中，在给定的空气条件下，对干燥速率正确的判断是：()A