化工原理模拟题(开卷)

中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试第1页（共6页）《化工原理》模拟题（开卷）一.填空题1.进行单位换算：压强为1atm=101330Pa=760mmHg=1033mH2O。2.当塔内液相符合过大会造成过大液面落差现象，当塔内汽相符合过大会造成过大板压降现象。3.一精馏塔，若进料量、进料状态、塔板数均不变，回流比增大，则塔顶产品浓度xD提高，精馏段操作线斜率增大，塔低产品浓度xW增大。（填变大、变小或不变）。4.聚式流化床不正常操作现象有沟流和节涌。5.流体在圆形直管内流动时，当雷诺准数Re2000时为层流；当雷诺准数Re2000~4000时为过渡流；当雷诺准数Re4000时为湍流。6.在气膜控制的传质过程中气相传质阻力＞＞液相传质阻力，总传质阻力接近于气相传质阻力，此时总传质系数Ky与气相分传质系数ky近似相等。7.在一定压力条件下，苯的沸点为T1，甲苯的沸点为T2，苯—甲苯混合物的泡点为T3、露点为T4。这四个温度大小顺序为T2＞T4＞T3＞T1。8.当温度升高时，固体颗粒在气体中的沉降速度降低，在液体中的沉降速度增加。9.理论板是指不平衡的汽液两相经过在该板上传热与传质后，离开该板的汽液两相的温度相等、汽液两相的组成呈相平衡。10.含尘气体在旋风分离其中的分离效率有总效率和粒级效率两种。11.一般情况下，液体和固体形成的流化床成为散式流化床，气体和固体形成的流化床成为聚式流化床。12.工业上常用的三种间壁式换热器的名称为夹套式、套管式、管壳式。13.水在圆形直管中作稳态的层流流动，保持流体流速不变的情况下，将管道直径减小为原来的二分之一，则摩擦阻力系数变为原来的2倍，摩擦阻力损失变为原来的4倍。14.某精馏塔的进料流量为F、组成为xF，塔顶产品流量为D，组成为xD，塔顶产品流量为W，组成为xW。则全塔物料衡算方程式为F=D+W，轻组分物料衡算方程式为F·xF=D·xD+W·xW。15.分子扩散是指当混合流体中存在浓度差时，由于分子扩散而引起的物质传递过程。中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试第2页（共6页）16.当塔内液相负荷过大会造成过大液面落差现象，当塔内汽相负荷过大会造成过大雾沫夹带或单板压降现象。二.分析简答题1．本题附图中敞口高位槽水面维持稳定，管路中安装有一阀门，在阀门前后A、B两处各安装一压力表。水经过阀门调节放入大气中。流动过程中液体温度可以看作不变。问：（1）分析说明当关小阀门开度时，管路中水的流量如何变化？（2）分析说明当关小阀门开度时，阀门前后A、B两处的压力大小如何变化？答：当关小阀门开度时，管路中水的流量将减小，当关小阀门开度时，由于高位槽到阀门A管路中的流量减小，阻力降低，而液面的总比能不变，所以阀门A处的总比能增加，其中动能减小，位能不变，所以所在位置静压能增加，阀门前A处的压力将升高；当关小阀门开度时，由于阀门B到管路出口管路中的流量减小，阻力降低，而管路出口的总比能不变，所以阀门B处的总比能降低，所以所在位置静压能降低，阀门后B处的压力将降低。2．试述气液两相传质的“双膜理论”模型的理论要点。答：①气、液相间有稳定的相界面；②在相界面上气液两相成相平衡；③传质阻力主要存在于气膜、液膜内，气液相主体内无传质阻力。3．在离心泵操作中，如关小离心泵出口阀门的开度，试分析离心泵的流量、扬程、轴功率、效率会如何变化？答：在离心泵操作中，如关小离心泵出口阀门的开度，离心泵的流量减小、扬程增大、轴功率减小、如果泵的工作点在额定点左侧则效率会增加，反之效率将减小。4．画出典型塔板适宜工作区的负荷性能图，并写出各条线的流体力学限制条件。答：①过量雾沫夹带线（气相负荷上限线）。雾沫夹带量不超过0.1kg(气体)/kg(液体)。②漏液线（气相负荷下限线）。阀孔动能因数等于5—6。12345OLV中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试第3页（共6页）③液相负荷下限线。堰上液层高度等于6mm。④降液管超负荷线（液相负荷上限线）降液管液体停留时间等于3—5s。⑤液泛线。按液泛发生的条件计算气液相负荷。三.计算题1．如图所示，用泵将某液体由储液池输至高位槽，储液池和高位槽均通大气，输液管出口与储液池液面距离为15米，输液量为20m3/h，管子规格为φ108×4mm，总长（包括全部当量长度在内）为500m，液体密度为750kg/m3，粘度为50cP。试求：⑴液体在管内流速u，m/s；⑵泵的扬程He，m；⑶若泵的效率为0.6求泵的轴功率N,kW。解：⑴液体在管内流速u，m/s；hmudAuQ/20432smdQu/1768.001.036002042⑵泵的扬程He，m；26505.07501768.01.0Redu2413.026564Re64mggudlHf923.121768.01.05002413.022221以储液池液面所在水平面为基准水平面，在储液池液面1～高位槽液面2截面之间列柏努利方程得：21f2222e1211HgPg2uzHgPg2uz其中：u1=u2=0，z1=0，z2=15m，p1=p2=0，mHf923.121中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试第4页（共6页）mmgHgPPguuzzHfe923.16923.110807.900200)015(2)(32112212212⑶若泵的效率为0.6求泵的轴功率N,kW。kWWggQHN152.111526.03600750923.16202．有一内管尺寸为φ25×2.5mm的套管换热器作为精馏塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量为500kg/h，汽化潜热为270kJ/kg，饱和温度为80℃；冷却水入口温度为15℃，出口温度为45℃，忽略管壁及污垢热阻。蒸汽侧的对流传热系数为α=104)Km/(W2，水的物性参数：CP=4.174)Kkg/(kJ，ρ=995.7kg/m3，λ=0.618)Km/(W，μ=0.801cP。试求：①换热器的热负荷Q，kW；②冷凝水的用量W2，kg/h；③换热过程的对数平均温差Δtm，℃；④换热过程的总传热系数KO，)Km/(W2；(以内管的外表面积为基准)；⑤换热的传热面积AO，m2(以内管的外表面积为基准)；解：①换热器的热负荷：Q=W1r1=500×270=1.35×105kJ/h=37.5kW②冷却水用量：h/kg1.1078)1545(174.41035.1)tt(CQW5122P2③传热过程的对数平均温差：)ttln(ttt2121m其中：℃℃；354580tTt651580tTt2211所以：℃46.48)3565ln(3565)ttln(ttt2121m④总传热系数Ko：中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试第5页（共6页）冷却水的体积流量V2：s/m10008.37.99536001.1078WV3422冷却水的流速为u2：s/m9574.002.010008.34AVu2422雷诺准：为湍流443e1010380.210801.07.9959574.002.0duR普朗克准数Pr：）（＝＝＝—160,7.0410.5618.010801.04174CP3Pr因为冷却水被加热所以：n=0.431.143410.510380.2023.0PR023.0dN4.08.044.0r8.0eiu＝）（＝＝＝)Km/(W4.442802.0618.031.143dN2iui＝＝＝W/Km10823.310102.04.4428025.01ddK1244oiioO)Km/(W97.2615K2O⑤换热器长度L：Ldm2958.046.4897.2615105.37tKQAo23mOOm766.3025.02958.0dALoO3.如图所示，用一水泵将20℃的清水从敞口水池送至常压高位水槽中，当地大气压为700mmHg，已知泵的流量与扬程的关系式为H=30－0.2Q2(Q:l/s),摩擦因数λ=0.02，泵进出口管线为Φ58×4mm的不锈钢管组成，管线总当量长度为100m（包括所有局部阻力，下同）。已知R=100mmHg，AB段当量长度为10m，试求：（1）管线中水的流速；中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试第6页（共6页）（2）高位槽液面高度Z。（3）已知所用离心泵的允许吸上真空度为6.0m，离心泵吸入段的当量长度为5m，则离心泵的允许安装高度为多少？解：（1）管线中水的流速；gRudlo221；则smgldgRuo/486.210001002.005.01.0)100013600(221（2）高位槽液面高度Z。slsmudQ/881.4/10881.4486.205.0443322m24.250.2Q-30H2mgudlHf6.12807.92486.25.010002.0222以0-0截面所在水平面为基准水平面，在0-0～3-3截面之间列柏努利方程得：30f3233e0200HgPg2uzHgPg2uz其中：z0=0,P0=0Pa=P3,u1=u3＝0mHgPguzHzfe64.126.1224.25)2(302303（3）mHs19.5)6.137.033.10(6'mgudlHf23.0807.92486.25.0502.0222mHguHHfsg24.481.92486.205.0502.081.92486.219.52222