南京工业大学-化工原理期末试卷及答案

南京工业大学期末考试(A)卷课程：«化工原理»（上册）班级：姓名：学号：一、选择填空题：(每题5分，共20分)1．(1)如图所示，若敞口罐液面恒定，罐上方压强为Pa，忽略流动阻力损失，出水管管径为d，则出水管的出口速度u与有关。（A）Ｈ（B）Ｈ、ｄ（C）ｄ（D）Ｐａ（E）Ｈ、ｄ、Ｐａ水PauH(2)有一并联管路，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V1，ｕ1，d1，ｌ1，ｈf1及V2，ｕ2，ｄ2，ｌ2，ｈf2。若ｄ1＝２ｄ2，ｌ1＝２ｌ2，则：①ｈf1／ｈf2＝（）（A）２（B）４（C）１／２；（D）１／４（E）１②当两段管路中流体均作滞流流动时，V1／V2＝（）（A）２（B）４（C）８（D）１／２（E）１(3)转子流量计的主要特点是（）（A）恒截面、恒压差（B）变截面、变压差（C）恒流速、恒压差（D）变流速、恒压差2．⑴已知流体经过泵后，压力增大∆PN/m2，则单位重量流体压能的增加为（）（A）∆P（B）∆P/ρ（C）∆P/ρg（D）∆P/2g⑵离心泵的下列部分是用来将动能转变为压能（）（A）泵壳和叶轮（B）叶轮（C）泵壳（D）叶轮和导轮3．（1）过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则___（Ａ）操作压差增大至原来的√２倍（Ｂ）操作压差增大至原来的４倍（Ｃ）操作压差增大至原来的２倍（Ｄ）操作压差保持不变（2）恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___（Ａ）增大至原来的２倍（Ｂ）增大至原来的４倍（Ｃ）增大至原来的√２倍（Ｄ）增大至原来的１．５倍4．比较下列对流给热系数的大小空气流速为6m/s的α1，空气流速为25m/s的α2，水流速为1.2m/s的α3，水流速为2.5m/s的α4，蒸汽膜状冷凝的α5，自大到小的顺序为：二、填空题：(每题5分，共20分)1．①1atm=__________kN/m2②____________________的流体称为理想流体。③表压与绝对压力的关系是____________________。2．①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的管路上，关小出口阀门后，真空表的读数，压力表的读数。（填增加、降低或不变）②管路特性曲线的一般表达式是。③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。3.粒子沉降过程分阶段和阶段。沉降速度是指时，相对于的速度。4．冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为℃。三、计算题(本题15分)某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长50m（包括局部当量长度），两容器液面差3.2m，求（1）管内流量（2）若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量碱为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？（设流体流动为湍流，摩擦系数符合柏拉修斯公式λ＝0.3164/Re0.25）四、计算题(本题10分)用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m，管子规格Φ89×4.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为200m，要求流量21m3/h，石油的密度＝920kg/m3，，粘度0.5NS/m2，求：(1)雷诺数Re，摩擦系数λ，流动阻力∑hf(2)泵的有效功率五、计算题(本题15分)用板框压滤机过滤悬浮液，已知过滤面积10m2，操作压力2kgf/cm2（表压），过滤15分钟后，得滤液2.91m3，若介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩，求：（1）已知该板框压滤机的生产能力4.8m3/h，计算洗涤时间和辅助时间之和（2）若过滤时间和滤液量均不变，操作压力降至1kgf/cm2（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？六、计算题(本题20分)有一套管式换热器，内管Φ54×2mm，外管Φ116×4mm的钢管，内管中苯由50℃加热至80℃，流量4000kg/h，环隙为2kgf/cm2（绝）饱和蒸汽，蒸汽冷凝的传热系数104W/m2K，已知苯的＝880kg/m3，CP=0.1856kj/kg,λ=0.134W/mK，μ=0.39cP,管内污垢热阻Rsi＝0.0004m2K/W，管壁热阻和管外污垢热阻可略，求：（1）管内给热系数αi，以管内表面积计的总传热系数Ki（2）套管的有效长度（3）若加热蒸汽压力增至3kgf/cm2（绝），问苯的出口温度是多少？（设Ki不变）压强，kgf/cm2（绝）1.02.03.0温度，℃99.1120133汽化潜热，KJ/Kg225922042163选择填空题：1.AECC2.CC3.CC4.α5α4α3α2α1填空题1.①1atm=_101.3___kN/m2②粘度为零，无流动阻力的流体称为理想流体。③表压与绝对压力的关系是表压＝绝对压力－大气压。2．①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数减小，压力表的读数增大。（填增大、减小或不变）t02a05002②管路特性曲线的一般表达式是He‘＝H0+KV2。t02a05001③离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀现象。3.粒子沉降过程分加速阶段和匀速阶段。沉降速度是指加速终了时时，颗粒相对于流体的速度。4．冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为250℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为240℃。三．解：p1=-p2u1=u2gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑hfgZ1=∑hf=(0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2)∴u=3.513m/s(2)gZ1=∑hf=(0.3164/Re0.25+ζ)(l/d)(u2/2)∴ζ=14.3四．解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/sRe=duρ/μ=170.8层流λ＝64/Re=0.374∑hf=λ(l/d)(u2/2)==0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=629.9J/Kg(2)He=g∆z+∑hf=777J/KgNe=HeVg=4.17KW五．解：(1)Q=V/(τF+τW+τR)0.00133=2.91/(900+τW+τR)τW+τR=21.47min(2)V2=2k∆PA2τV2=2k∆P’A’2τA’2=∆PA2/∆P’=200A’=14.14m2∆A=14.14-10=4.14m2六．解（1）Re=duρ/μ=4W/πdμ=4*4000/(3600*3.14*0.05*0.39*10-3)=7.259*104Pr=Cpμ/λ=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4=936.59W/m2KKi=1/(1/αi+di/α0d0+Rsi)=641W/m2K(2)ts=120℃△tm=(80-50)/ln70/40=53.6℃Q=WCCPC(t2-t1)=(4000/3600)*0.1856*103*(80-50)=61864WQ=KiπdiL△tmL=11.5m(3)ts=133℃△tm=(t2-50)/ln(133-50)/(133-t2)Q=KiπdiL△tm=WCCPC(t2-t1)641π*0.05*11.5*(t2-50)/ln(133-50)/(133-t2)=(4000/3600)*0.1856*103*(t2-50)t2=84.5℃南京工业大学期末考试(A)卷课程：«化工原理»（下册）班级:姓名:学号:[一]选择题：⑴①正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生()（Ａ）出塔液体浓度xb增加，回收率增加；（Ｂ）出塔气体浓度增加，但xb不变；（Ｃ）出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加；（Ｄ）在塔下部将发生解吸现象。②在填料塔中用清水吸收混合气中ＮＨ3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数ＮOG（）（Ａ）增加；（Ｂ）减少；（Ｃ）不变。③在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2h，气相总传质系数Ky=1.5kmol/m2h，则该处气液界面上气相浓度yi应为（），平衡关系y=0.5X。（Ａ）0.02（Ｂ）0.01（Ｃ）0.015（Ｄ）0.005⑵①某精馏塔，精馏段理论板数为Ｎ1层，提馏段理论板数为Ｎ2层，现因设备改造，使精馏段理论板数增加，提馏段理论板数不变，且Ｆ，ｘF，ｑ，Ｒ，Ｖ等均不变，则此时：（）（Ａ）ｘD增加，ｘW不变（Ｂ）ｘD增加，ｘW减小（Ｃ）ｘD增加，ｘW增加（Ｄ）ｘD增加，ｘW的变化视具体情况而定。②连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为ＮT1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为ＮT2。比较：（）（Ａ）ＮT2＞ＮT1；（Ｂ）ＮT2＝ＮT1；（Ｃ）ＮT2＜ＮT1；（Ｄ）判断依据不足。⑶①（1）绝热饱和温度tas是大量的循环水与进入的空气接触时最后达到的稳态温度，它等于循环水的温度。（2）湿球温度tw是湿球温度计所指示的平衡温度，但它并不等于湿纱布中水分的温度。对以上两种说法正确的判断是：()。(Ａ)．两者都对；(Ｂ)两者都不对；(Ｃ)⑴对⑵不对；(Ｄ)⑵对⑴不对。②对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度：()。(Ａ)愈高；(Ｂ)愈低；(Ｃ)不变；(Ｄ)不一定，与其它因素有关。(4)①湿空气在预热过程中不变化的参数是()(Ａ)焓；(Ｂ)相对湿度；(Ｃ)露点温度；(D)湿球温度。②指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关()。(Ａ)相对湿度(Ｂ)湿球温度(Ｃ)露点温度(Ｄ)绝热饱和温度[二]填空题：⑴双膜理论的要点是：（１）；（２）。⑵①物理吸收操作属于过程，是一组分通过另一静止组分的扩散。②当平衡线在所涉及的范围内是斜率为ｍ的直线时，则1/Ky=1/ky＋×1/kx。③气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个参量是，而表示传质任务难易程度的一个参量是。⑶①某精馏塔在操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持Ｆ，ｘF，Ｒ，Ｄ不变，则此时ｘD，ｘWＶ，Ｌ／Ｖ。（填写：增加，不变，减少）②两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越。二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起平衡线、操作线与ｑ线中哪几条线的变化？______________⑷已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100%时，平衡含水量x*=0.02kg水／kg绝干料；相对湿度φ=40%时,平衡含水量x*=0.007kg水／kg绝干料。现该物料含水量为0.23kg水／kg绝干料,令其与25℃,φ=40%的空气接触,则该物料的自由含水量为kg水／kg绝干料,结合水含量为kg水／kg绝干料,非结合水的含量为kg水／kg绝干料。[三]在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分B。入塔气体中B的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数(1/A)为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。试计算：①操作液气比为最小液气比的倍数；②出塔液体的浓度；③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。[四]常压操作连续精馏塔用以分离苯－甲苯溶液，y1=0.72(摩尔分率，下同)的塔顶蒸汽经分凝器冷凝后液相作为塔顶回流液，气相经全冷凝器冷凝成塔顶产品，进料Ｆ为100kmol/h，进料浓度ｘF=0.44，泡点进料，塔顶与塔底产品D=W=50kmol/h，塔顶馏出液浓度ｘD=0.83，取相对挥发度α=2.5