Ａ卷Ａ卷《化工原理》期末試卷專業(yè)班級材料化學(xué)學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空題（共30分，每空1分）研究單元過程的四個基本工具包括物料衡算、、和過程速率。某臺設(shè)備在負壓下操作，指示其內(nèi)部壓力的真空表讀數(shù)為220mmHg，若當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?60mmHg，則設(shè)備內(nèi)部的絕對壓力為kPa。一般情況下，溫度升高時，氣體的粘度，液體的粘度。液體離開離心泵的葉輪進入蝸殼后，由于蝸殼流道逐漸，液體流速不斷，液體壓力上升。降塵室中顆粒能被分離出來的必要條件是。在管內(nèi)空氣對流傳熱系數(shù)測定的實驗中，在套管換熱器內(nèi)用飽和水蒸氣加熱空氣，傳熱壁面的溫度應(yīng)接近于的溫度，總傳熱系數(shù)接近于側(cè)的對流傳熱系數(shù)。根據(jù)黑體輻射的斯蒂芬－波耳茲曼定律，溫度為500K的黑體的輻射能力為W/m2。大容積飽和沸騰隨溫差的變化出現(xiàn)三種不同的沸騰狀態(tài)，即自然對流、和。根據(jù)溶液與蒸汽流向的相對關(guān)系，多效蒸發(fā)常見以下三種操作流程：并流加料、和。濃度為20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的硝酸鈉水溶液，以2000kg/h的流率進料，在單效蒸發(fā)器中濃縮，若水分蒸發(fā)量為500kg/h，則完成液濃度為。某泡點進料的連續(xù)精餾塔，已知其操作線方程分別為y=0.75x+0.24和y=1.2x-0.02,則回流比R=,餾出液組成xD=,釜液組成xW=。一塊完整的溢流式塔板可以分為、、、安定區(qū)和邊緣區(qū)五個區(qū)域。用對流干燥除去濕物料中的水分時，當(dāng)干燥介質(zhì)一定，濕物料中水分可以除去，水分不可以除去。已知某濕空氣的總壓為一個大氣壓，某溫度下水蒸氣的飽和蒸氣壓為10kPa，若此溫度下該濕空氣的相對濕度為50%，則其絕對濕度應(yīng)為kg水/kg絕干空氣。已知濕物料進料量為2000kg/h，物料的初始含水量為50%（濕基，以下同），干燥完成時物料含水量20%，則物料失去的水分為kg/h。由干燥速率曲線可將干燥過程分為三段，即物料預(yù)熱階段、和。17．根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑間作用力類型的不同，可將吸附分為兩類，即和。二、簡答題（共20分，每題5分）1、如圖所示，左側(cè)水槽中液面高度H保持不變，若閥門開度減小，則閥門前后兩根測壓管中水面如何變化？為什么？（假設(shè)此時摩擦系數(shù)λ不變）2、簡述恒壓過濾實驗中測定過濾常數(shù)的原理。3、畫出板式塔氣液負荷性能圖并標(biāo)明各線的名稱。4、畫出干燥平衡曲線，并在圖中標(biāo)明結(jié)合水、非結(jié)合水、自由水和平衡水的含量。三、計算題（50分）1、（20分）用水泵向高位水箱供水（如附圖所示），管路流量為150m3/h，泵軸中心線距水池液面和水箱液面的垂直距離分別為2m和45m。泵吸入管與排出管分別為內(nèi)徑205mm和內(nèi)徑180mm的鋼管。吸入管管長50m（包括吸入管路局部阻力的當(dāng)量長度），排出管管長200m（包括排出管路局部阻力的當(dāng)量長度），管內(nèi)摩擦系數(shù)λ=0.025，水的密度1000kg/m3，粘度1.0×10-3Pa·s，泵的效率為65%。試求：(1)吸入管和排出管內(nèi)的流速、雷諾數(shù)各為多少？各屬于哪種流動類型？（4分）(2)泵吸入口處A點的真空表讀數(shù)？（6分）(3)泵向單位質(zhì)量流體所作的功為多少？（6分）(4)泵的軸功率是多少？（4分）2、（15分）在某廠一套管換熱器中，將某溶液與冷卻水進行逆流換熱，已知內(nèi)管尺寸為Φ25×2.5mm，溶液走管外，流量為1000kg/h，比熱為3.35kJ/(kg·K)，對流傳熱系數(shù)為1163W/(m2·℃)，從150℃冷卻到80℃；冷卻水走管內(nèi)，從15℃加熱到65℃，定性溫度下水的物理性質(zhì)如下：比熱為4.174kJ/(kg·K)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.6338W/(m·K)，粘度為0.656mPa·s，密度為992.2kg/m3。求：(1)冷卻水用量；（2分）(2)冷卻水的對流傳熱系數(shù)；（5分）(3)如果忽略管壁熱阻，求以傳熱外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)；（2分）(4)該換熱器使用6個月后，由于水側(cè)管壁生垢，使傳熱能力下降，若冷卻水流量不變，則水的出口溫度為60℃，求污垢熱阻。（6分）3、（15分）含甲醇0.4（摩爾分率，以下同）的甲醇水溶液，在常壓連續(xù)精餾塔中分離，進料速率為500kmol/h，飽和液體進料，操作回流比為1.2，進料中甲醇的93%進入塔頂餾出液中，要求餾出液中甲醇摩爾分率為0.93，全塔平均相對揮發(fā)度為4.0。試求：(1)塔頂、塔底的產(chǎn)品量及塔釜殘液中甲醇含量；（4分）(2)操作回流比是最小回流比的幾倍？（6分）(3)由第二塊塔板（從塔頂向下數(shù)）上升的汽相組成y2。（5分）Ａ卷Ａ卷《化工原理》期末試題答案專業(yè)班級材料化學(xué)開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空題（共30分，每空1分）能量衡算、系統(tǒng)的平衡關(guān)系72增大，減小擴大，下降水蒸氣，空氣3543.75核狀沸騰和膜狀沸騰逆流加料和平流加料26.67%R=3,xD=0.96,xW=0.1降液管區(qū)、受液盤區(qū)、有效傳質(zhì)區(qū)(鼓泡開孔區(qū))自由，平衡0.0323750恒速干燥階段和降速干燥階段17．物理吸附和化學(xué)吸附二、簡答題（共20分，每題5分）1、答：以管路中心線為高度基準(zhǔn)，水槽液面為1-1截面，管路出口處為2-2截面，列兩截面間的柏努利方程：已知，u1=0,p1=p2=0(表壓),z2=0，上式變?yōu)楫?dāng)閥門開度減小時，流體流動阻力增大，即∑Hf增大，由上式可知u2減小。(1分)以閥門左邊測壓管下端垂直于水平管路的截面為3-3截面，列1-1截面至3-3截面間的柏努利方程：由于u2下降，∑Hf,1-3也下降，所以p3上升，測壓管中水面上升。(2分)以閥門右邊測壓管下端為4-4截面，列4-4截面至2-2截面間的柏努利方程：p2=0(表壓)，由于u2下降，∑Hf,4-2也下降，所以p4減小，測壓管中水面下降。(2分)2、答：恒壓過濾基本方程為，上式可變形為：(2分)由此可知，t/q與q成直線關(guān)系，在直角坐標(biāo)紙上，若用縱坐標(biāo)表示t/q，橫坐標(biāo)表示q做圖得一條直線。直線的斜率為1/K，截距為2qe/K，由此可以求出K，qe，進而求得te＝qe2/K，所求得的K、qe和te即為恒壓過濾操作條件下的過濾常數(shù)。(3分)3、答：1、過量液沫夾帶線2、過量漏液線3、液泛線4、液相負荷下限線5、液相負荷上限線(畫出圖給3分,標(biāo)明各線名稱給2分)4、答：(畫出圖給3分,標(biāo)明各種水的的含量給2分)三、計算題（50分）1、解：（1）已知水流量qV=150m3/h=0.0417m3/s泵吸入管內(nèi)水的流速：泵排出管內(nèi)水的流速：(2分)泵吸入管內(nèi)：，為湍流泵排出管內(nèi)：，湍流(2分)（2）以水池液面為高度基準(zhǔn)面，列1－1面到真空表處的柏努利方程：(1分)已知，z1=0,u1=0,p1=0（表壓）,z2=2m,u2=1.264m/s,(2分)(3分)真空表讀數(shù)為25294.4Pa（3）列1－1面和3－3面間的柏努利方程：(1分)已知，z1=0,u1=0,p1=0（表壓）,z3=47m,u3=0，p3=0（表壓）(3分)將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程，得：(2分)（4）泵的有效功率Ne=heqm=503.3×0.0417×1000＝21kW(2分)軸功率為N=Ne/η=21/0.65=32.3kW(2分)2、解：(1)已知：d1=0.02m,d2=0.025m,W1=1000kg/h,Cp1=3.35kJ/(kg·K),h2=1163W/(m2·℃),T1=150℃,T2=80℃,t1=15℃,t2=65℃,定性溫度下水的性質(zhì)為：Cp2=4.174kJ/(kg·K),λ=0.6338W/(m·K),μ=0.656mPa·s,ρ=992.2kg/m3由熱量衡算，得：(2分)(2)管內(nèi)冷卻水流速為：(2分)冷卻水的對流傳熱系數(shù)為：(3分)(3)總傳熱系數(shù)為(忽略管壁熱阻)∴K2=902.2W//(m2·K)(2分)(4)因有水垢生成，出口水溫降為60℃由熱量衡算(1分)原狀態(tài)下使用6個月后(2分)(1分)(2分)3、（15分）解：（1）已知F=500kmol/h，zF=0.4,xD=0.93,DxD/FzF=0.93∴D=200kmol/h,W=F-D=300kmol/h(2分)由物料衡算：FzF=DxD+WxW得：xW=0.0467(2分)（2）飽和液體進料，則：q=1，xd=zF=0.4代入相平衡方程：(2分)（2分）R/Rmin=1.2/0.621=1.932(2分)(3)精餾段操作線方程為：(1分)已知y1=xD=0.93，則與y1成平衡的x1為：(2分)(2分)B卷B卷中國石油大學(xué)（華東）《化工原理上》期末試卷專業(yè)班級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空選擇題（每空１分，共30分）⒈1.5kgf/cm2=Pa=mmHg。⒉長100米、內(nèi)徑為100mm的光滑管路在常溫下輸水時，水的適宜流速取為2.0m/s，則其壓降大約為kPa，摩擦阻力系數(shù)λ取為。⒊當(dāng)喉徑與孔徑相同時，文丘里流量計的孔流系數(shù)Cv比孔板流量計的孔流系數(shù)CO，文丘里流量計的永久壓降比孔板流量計的永久壓降，它們都可用來測量流體的流速。⒋在輸送機械的流量調(diào)節(jié)中，旁路閥門的調(diào)節(jié)方法通常用于類型的輸送機械。⒌在離心泵工作時，用于將動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能的部件是。⒍離心泵的工作點是和的交點；泵的最高效率點對應(yīng)的各參數(shù)稱為離心泵的參數(shù)。⒎離心分離因數(shù)KC=。⒏降塵室與沉降槽均為流固兩相分離設(shè)備，它們的生產(chǎn)能力與設(shè)備的有關(guān)，而與設(shè)備的無關(guān)。⒐流化床按其性狀不同，可以分為流化和流化。⒑在流化床階段，可能不變的參數(shù)是。A、床層壓降B、單位高度的床層壓降C、空隙率D、表觀流速⒒一逆流換熱器，已知油的入口溫度為180℃，出口溫度為100℃，冷卻水的進口溫度為25℃，出口溫度為45℃，其傳熱效率ε=。⒓如圖，為間壁式換熱器中冷、熱流體穩(wěn)態(tài)傳熱過程的溫度分布曲線。由圖分析可知α1α2，控制熱阻在側(cè)，如要強化傳熱過程應(yīng)首先從側(cè)入手。⒔根據(jù)列管換熱器流程選擇的一般原則，下列流體應(yīng)該走管程還是走殼程？①有腐蝕性高溫的流體，；②流量小粘度大的流體，。⒕大容器內(nèi)的液體沸騰現(xiàn)象可分為和兩種，工業(yè)上大多在下操作。⒖強化傳熱的途徑有、、。三、（20分）如圖所示輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位水槽，已知水的密度為1000kg/m3，管道直徑均為φ45×2.5mm，泵的進、出口管路上分別安裝有真空表及壓力表。真空表安裝位置距貯水池的水面高為4.8m，壓力表安裝位置距貯水池的水面高度為5m。當(dāng)輸入量為４m3/h時，進水管道的全部阻力損失為10J/kg，出水管道的全部阻力損失為40J/kg，壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm2。泵的效率為70%，忽略真空表到泵入口，泵出口到壓力表的阻力損失。試求：⑴泵揚程H，m；（9分）⑵兩液面高度差h，m；（6分）⑶泵所需的軸功率N，kW。（5分）四、（15分）含塵氣體在一多層沉降室中沉降，沉降室的長度為4.1m，寬度為2.8m，總高為4.2m。氣體的流量為0.9m3/s（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），操作溫度為427℃，操作壓力為1atm。已知氣體粘度為0.034cP，密度為0.5kg/m3，塵粒的密度為2200kg/m3。今要求直徑大于10μm的塵粒在通過沉降室時能沉降下來。試求：⑴操作條件下氣體的體積流量V，m3/h；（4分）⑵該塵粒的沉降速度ut，m/s；（6分）⑶試確定此多層沉降室中各層隔板的距離h及層數(shù)n。（5分）五、（20分）一套管換熱器（管長為1.75m，內(nèi)管采用Φ25×2.5mm、外管采用Φ60×3.5mm的鋼管）,用飽和水蒸汽來加熱空氣。空氣走內(nèi)管，管間為蒸汽冷凝，蒸汽側(cè)對流傳熱系數(shù)為104W/(m2·K)。已知空氣的進出口溫度分別為20℃和80℃，流量為18kg/h。忽略間壁兩側(cè)污垢熱阻及管壁熱阻，忽略熱損失。試求：⑴換熱器的熱負荷Q，kW；（3分）⑵空氣側(cè)對流給熱系數(shù)αi，W/(m2·K)；（9分）⑶以內(nèi)管外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ko，W/(m2·K)；（4分）⑷試求傳熱的平均溫差Δtm，℃。（4分）已知：空氣的物性可以視為常數(shù)，取值如下：密度1.128kg/m3比熱1.005kJ/(kg·K)，導(dǎo)熱系數(shù)0.0276W/(m·K)粘度19.6×10-6Pa·s。B卷B卷《化工原理上》期末試題答案專業(yè)班級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空選擇題（每空１分，共30分）⒈1.47×105Pa=1103.4mmHg⒉30kPa，0.015⒊大，小，平均流速⒋正位移（往復(fù)式）⒌泵殼⒍泵性能曲線和管路特性曲線；最佳工況參數(shù)⒎KC=ac/g=uT2/gr。⒏底面積，高度⒐散式流化和聚式流化⒑A⒒ε=0.516。⒓α1＜α2，煙氣側(cè)，煙氣⒔①管程；②殼程⒕核（泡）狀沸騰和膜狀沸騰兩種，核狀沸騰⒖增大總傳熱系數(shù)K、增大傳熱面積A、增大傳熱溫差△tm。三、（20分）解：⑴在0-2間列柏努利方程：（2分）P0=0（表壓）P2=2.5kgf/cm2=2.452×105Pa（表壓）（2分）=0（2分）；（1分）Z0=0Z2=5代入上式，計算得：（2分）⑵在0-3間列柏努利方程：P0=P3=0（表壓）,,Z3-Z0=h,（2分）（2分）（2分）⑶（3分）（2分）四、（15分）解：⑴（4分）⑵假設(shè)為層流，則：（3分）檢驗：<２（3分）所以假設(shè)成立：ut=0.00353m/s⑶設(shè)隔板層數(shù)為n，距離為h，則：V=(n+1)Ａut(1分)n=V/Ａut－1=8304.9/3600/(4.1×2.8×0.00353)-1=55.9≈56層（2分）h=4.2/56=0.075m=7.5cm（2分）五、（20分）解：⑴（3分）⑵（2分），湍流（2分）（2分）（1分）（2分）⑶（4分）⑷（2分）（2分）Ａ卷Ａ卷《化工原理下》期末試卷專業(yè)班級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空選擇題（本題總分30分，每空1分）⒈請在以下各項后面括弧中選填各項類型：①（）②操作線方程式（）③杠桿定律（）④亨利定律（）A.物料衡算式B.能量衡算式C.系統(tǒng)平衡關(guān)系D.過程速率方程式⒉寫出漂流因子的定義表達式：，它反映了對傳質(zhì)過程的影響。⒊以下各種傳質(zhì)過程分別屬于何種擴散方式：①稀釋劑與溶劑完全不互溶的萃取過程（）②惰性組分不溶解，吸收劑不揮發(fā)的吸收過程（）③恒摩爾流假定成立的精餾過程（）A.等分子反向擴散B.單向擴散⒋如上圖所示的三角形相圖中的M點對應(yīng)的混合物中萃取劑與稀釋劑量的比值=。A.B.C.D.⒌氧氣在氮氣中擴散系數(shù)的影響因素包括：、等。⒍已知一傳質(zhì)過程中，，則該過程的；該過程屬于控制過程。⒎某二元精餾塔，塔頂采用全凝器，泡點回流；則塔頂?shù)?塊板的溫度可由xD根據(jù)方程求得，而塔底溫度可由xW根據(jù)方程求得。全回流（R=￥）時，精餾段操作線的斜率為。對相同的分離要求，部分回流操作比全回流操作所需的理論板數(shù)。⒏一般情況下，當(dāng)汽液兩相達到相平衡時，汽相溫度液相溫度，汽相壓力液相平衡壓力，汽相中輕組分組成液相中輕組分的組成。⒐萃取的依據(jù)是；吸收的依據(jù)是；蒸餾的依據(jù)是。⒑請寫出三種常見填料名稱：、、；請寫出三種常見塔板名稱：、、。三、（20分）用精餾塔分離某二元液相混合物，已知進料量為F=120kmol·h-1，進料熱狀態(tài)參數(shù)為q=1，進料中輕組分的摩爾分率為xF=0.65（下同）。要求在塔頂獲得輕組分組成為0.95的產(chǎn)品，在塔底獲得輕組分組成為0.05的產(chǎn)品；且物系的相對揮發(fā)度為α=2；操作回流比為最小回流比的1.5倍。該塔操作時塔頂采用全凝器，泡點回流。假定該系統(tǒng)恒摩爾流假定成立。試求：⑴塔頂產(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W，kmol·h-1；（3分）⑵精餾段、提餾段操作線方程；（12分）⑶假定該塔再沸器具有一塊理論板的分離能力，提餾段最下面一塊塔板（標(biāo)號為N）的氣相默弗里板效率為EMV=75%，試求塔內(nèi)離開該板的實際氣相組成yN。（5分）四、（20分）用某新鮮吸收劑(S)吸收含溶質(zhì)(A)5%（體積分率）的某混合氣體F(A+B)中的溶質(zhì)(A)。要求吸收率為90%。吸收劑用量為最小吸收劑用量的1.5倍。已知混和氣的體積流量為4480m3·h-1（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），塔徑為1m，操作條件下該系統(tǒng)的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)KYa=0.06kmol·m-3·s-1，相平衡關(guān)系可以用下式描述：Y*=3X。試求：⑴該體系的最小吸收劑用量Lmin，kmol·h-1；（7分）⑵操作條件下的吸收劑用量L，kmol·h-1；（1分）⑶氣相總傳質(zhì)單元高度HOG，m；（3分）⑷氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG；（7分）⑸填料層高度Z，m。（2分）Ａ卷Ａ卷《化工原理下》期末試題答案專業(yè)班級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空選擇題（本題總分30分，每空1分）⒈①（D）②（A）③（A）④（C）⒉P/PBM，總體流動⒊①（B）②（B）③（A）⒋D⒌T、P⒍9.030×10-3；液膜控制⒎露點方程，泡點方程。斜率為1；多⒏=，=，〉⒐液體混合物對某種溶劑溶解度的差異；氣體混合物對某種溶劑溶解度的差異；液體混合物相對揮發(fā)度的差異。⒑鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、階梯環(huán)；泡罩型，篩板型，浮閥型三、（20分）解：⑴由全塔物料衡算：得：（1分）（1分）（1分）⑵精餾段、提餾段操作線方程：最小回流比的計算：（2分）（2分）（1分）（1分）所以精餾段操作線方程為：（2分）精餾段內(nèi)氣液相負荷分別為：（1分）提餾段內(nèi)氣液相負荷分別為：（1分）所以提餾段操作線方程為：（2分）⑶塔內(nèi)離開該板的氣相組成yN：設(shè)離開再沸器的氣相組成為yW，離開再沸器的液相組成就是塔底產(chǎn)品組成xW；由題意知二者達到相平衡，即：（1分）離開再沸器的氣相組成yW與離開塔底第一塊塔板的液相組成xN符合提餾段操作線方程。由提餾段操作線方程得：（1分）則與xN成平衡的氣相yN*組成為：（1分）由默弗里塔板效率的定義得：（2分）四、（20分）解：⑴；（2分）（1分）（1分）（1分）（2分）⑵操作條件下的吸收劑用量L：（1分）⑶氣相總傳質(zhì)單元高度HOG：（1分）（2分）⑷氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG：平均推動力法：（2分）（4分）（1分）或：（解吸因數(shù)法：（2分）（5分））⑸填料層高度Z：（2分）B卷B卷《化工原理下》期末試卷專業(yè)班級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空題（每空1分，共30分）1.漂流因數(shù)反映，混合氣體中被吸收組分的濃度越高，PBm的值越，漂流因數(shù)的值越。2.亨利定律三種形式，，。其中各式中與溫度壓力都有關(guān)系的系數(shù)是，此值越小表示溶質(zhì)越（難，易）溶解于溶劑，此時吸收過程最可能為（氣膜、液膜）控制，傳質(zhì)阻力主要集中在（氣膜、液膜）中。3.理想物系指的是，此時平衡常數(shù)kA=，相對揮發(fā)度α=。4.二元精餾塔全凝器第1塊板的溫度可由xD根據(jù)方程求得，塔底溫度可由xW根據(jù)方程求得。若進料（F,xF,q）、塔頂及塔底產(chǎn)品量保持不變，當(dāng)回流比增加時，塔內(nèi)氣相負荷，液相負荷，完成相同分離要求所需要的理論板數(shù)，塔底再沸器負荷。全回流（R=￥）時，精餾段操作線的斜率為，提餾段操作線的斜率為。對相同的分離要求，部分回流操作比全回流操作所需的理論板數(shù)。5.在萃取操作中臨界混溶點為1；完全不互溶物系萃取操作中，萃取相由組成，萃余相由組成。6.常用板式塔塔板類型主要有塔板，塔板，塔板，塔板。三、（25分）某二元連續(xù)精餾塔，泡點進料；塔頂為全凝器，泡點回流；其兩段操作線方程分別為：y=0.723x+0.263①y=1.25x-0.0187②相對揮發(fā)度為2.5。試問：⑴提餾段操作線方程；（3分）⑵該塔的回流比；（3分）⑶塔頂與塔底的組成；（8分）⑷從上往下數(shù)第2塊理論板上升的蒸汽組成；（6分）⑸進料組成及最小回流比。（5分）四、（20分）在常壓下逆流操作的填料吸收塔中，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的溶質(zhì)組分。入塔氣體流量為1120m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況），入塔氣體中溶質(zhì)的濃度為5%（體積），吸收率為90%，操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y*=1.5X，液氣比L/V=3，體積傳質(zhì)系數(shù)KYa=100kmol/m2×h(ΔY)，塔徑為0.8m。試求：⑴出塔液體濃度Xb；（10分）⑵所需填料層高度Z。（10分）B卷B卷《化工原理下》期末試題答案專業(yè)班級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空題（1空1分，共30分）1.總體流動對分子擴散過程的影響，小，大2.pA*=cA/H，y*A=Ex，y*=mx。m，易，氣膜，氣膜3.氣體是理想的，液體是理想的，kA=PA0/P，α=PA0/PB04.露點，泡點。增加，增加，降低，增大。1，1。多5.β為1；A+S，A+B6.泡罩型，篩板型，浮閥型，噴射型三、（25分）解：⑴②（3分）⑵R/R+1=0.723→R=2.61（3分）⑶xD/(R+1)=0.263→xD=0.95（3分）由②：y=1.25x-0.0187→xW=0.0748（5分）⑷xD=0.95=y1，由相平衡方程→x1=0.883，由操作線方程→y2=0.9011（6分）⑸泡點進料：q=1，①②聯(lián)解→xF=xq=0.5345，yq=0.7417→Rmin=1（5分）四、（20分）解：⑴進塔惰性氣體量：kmol/h（2分）（4分）（4分）⑵（2分）（4分）m（2分）m（2分）Ａ卷Ａ卷《化工原理》期末試卷專業(yè)班級材料化學(xué)學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期Ａ卷Ａ卷《化工原理》期末試題答案專業(yè)班級材料化學(xué)開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空題（共30分，每空1分）能量衡算、系統(tǒng)的平衡關(guān)系72增大，減小擴大，下降水蒸氣，空氣3543.75核狀沸騰和膜狀沸騰逆流加料和平流加料26.67%R=3,xD=0.96,xW=0.1降液管區(qū)、受液盤區(qū)、有效傳質(zhì)區(qū)(鼓泡開孔區(qū))自由，平衡0.0323750恒速干燥階段和降速干燥階段17．物理吸附和化學(xué)吸附B卷B卷《化工原理》期末試卷專業(yè)班級材料化學(xué)學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空與選擇（共30分，每空1分）化學(xué)工程中的“三傳一反”指的是質(zhì)量傳遞、、和反應(yīng)工程。流體在管內(nèi)流動時會引起機械能損失，這是由于。一般情況下，溫度升高時，氣體的粘度，液體的粘度。離心泵啟動前灌泵是為了防止現(xiàn)象；離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時，離心泵會發(fā)生現(xiàn)象。在恒壓過濾實驗中，為求得過濾常數(shù)而使用的公式為。降塵室中顆粒能被分離出來的必要條件是。恒壓過濾時，當(dāng)洗滌液粘度與濾液粘度一致，并采用橫穿洗法時，板框過濾機洗滌速率為過濾終了速率的。根據(jù)黑體輻射的斯蒂芬－波耳茲曼定律，溫度為1000K的黑體的輻射能力為W/m2。在套管換熱器中，水蒸汽冷凝加熱內(nèi)管中流動的空氣，現(xiàn)空氣流速增加一倍，則總傳熱系數(shù)約增加倍。將72%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的硝酸氨水溶液在單效蒸發(fā)器中濃縮至90%，溶液的進料流率為4000kg/h，則需蒸發(fā)出的水分量為kg/h。單效蒸發(fā)過程中的溫度差損失包括三部分，分別是、和二次蒸汽的流動阻力損失引起的溫度差損失。精餾得以進行的三個必要條件分別是、和。某泡點進料的連續(xù)精餾塔，已知其操作線方程分別為y=0.667x+0.32和y=1.5x-0.05,則回流比R=,餾出液組成xD=,釜液組成xW=。寫出三種常見散裝填料的名稱：、、。干燥系統(tǒng)熱量衡算表明，提供的熱量主要用于四個方面：即汽化濕分、、和設(shè)備熱損失。已知某濕空氣的總壓為101.3kPa，某溫度下水蒸氣的飽和蒸氣壓為5kPa，若此溫度下該濕空氣的相對濕度為60%，則其絕對濕度應(yīng)為kg水/kg絕干空氣。已知某干燥器濕物料進料量為1000kg/h，物料的初始含水量為30%（濕基，以下同），干燥完成時物料含水量15%，則物料失去的水分為kg/h。結(jié)晶單元操作中，晶核的生成機理主要有三種，即、和二次成核。三、計算題（50分）1、（15分）如圖，用一離心泵從露天貯水罐向一設(shè)備輸送密度為1000kg/m3的水，設(shè)備內(nèi)液面上方壓力為0.1atm（表），輸送管線規(guī)格均為φ57×3.5mm鋼管，管路總長（包括所有當(dāng)量長度）為300m，摩擦系數(shù)λ=0.025可視為常數(shù)，管路中有一截止閥，閥兩側(cè)接一倒裝U形管壓差計，已知泵的特性曲線為：H=32.94-2.202×106qV2（式中：H為揚程，m；qV為流量，m3/s）。試求：(1)管路內(nèi)水的流量；（7分）(2)泵的揚程和泵的有效功率；（4分）(3)若管路中截止閥的局部阻力系數(shù)ζ=6.4，試求壓差計的讀數(shù)R。（4分）2、（15分）某廠用一套管換熱器冷凝2,000kg/h的甲苯蒸氣，冷凝溫度為110℃，甲苯的汽化潛熱為363kJ/kg，冷凝傳熱膜系數(shù)為10,000W//(m2·K)。冷卻水于16℃及5,000kg/h的流量進入套管內(nèi)管(內(nèi)管尺寸為Ф57×3.5mm)作湍流流動，對流傳熱系數(shù)為2400W//(m2·K)。水的比熱為4.19kJ/(kg·℃)，管壁熱阻可忽略。試求：(1)試計算冷卻水的出口溫度；（3分）(2)計算套管長度；（6分）(3)由于氣候變化，冷卻水溫度升高到25℃，試計算該換熱器在此情況下每小時可冷凝多少kg的甲苯。（6分）3、（20分）在一連續(xù)精餾塔內(nèi)分離某甲苯-苯二元混合物。已知進料中含甲苯40%(摩爾分率，以下同)，進料速率為100kmol/h，進料中蒸汽量占一半，塔頂采用全凝器，泡點回流，操作回流比為最小回流比的1.8倍；進料中甲苯的96%進入餾出液，要求塔頂組成為xD=0.93；塔內(nèi)的平均相對揮發(fā)度為2.5。試計算：(1)塔頂、塔底產(chǎn)品量和塔釜殘液組成；（4分）(2)最小回流比Rmin；（5分）(3)塔內(nèi)由下往上數(shù)塔釜以上第一塊理論板上升氣相的組成；（8分）(4)若該板的氣相默弗里效率EmV=0.52，則該板上升的實際氣相組成為多少？（3分）B卷B卷《化工原理》期末試題答案專業(yè)班級材料化學(xué)開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空與選擇（共30分，每空1分）熱量傳遞、動量傳遞流體具有粘性而形成內(nèi)摩擦力增大，減小氣縛，氣蝕1/4567001.74800溶液沸點升高引起的溫度差損失、液柱靜壓頭引起的溫度差損失α≠1、有汽相和液相回流和有汽液兩相接觸的場所R=2.0,xD=0.96,xW=0.1拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)(或弧鞍形填料、矩鞍形填料等)加熱產(chǎn)品、隨廢氣放空0.0190kg水/kg絕干空氣176.5kg/h初級均相成核、初級非均相成核三、計算題（50分）1、解：（1）以地面為高度基準(zhǔn)面，水罐液面為1－1截面，設(shè)備內(nèi)液面為2-2截面，列1-1截面到2-2截面間的柏努利方程：(2分)已知：z1=5，u1=0,p1=0（表壓），z2=11m，p2=0.1MPa，u2=0m/s管路中流體流速與流量的關(guān)系為：(2分)代入柏努利方程得到管路特性曲線方程：將上式與泵的特性曲線方程聯(lián)立：H=32.27-2.202×106qV2解得：qV=0.00196m3/s(3分)(2)管內(nèi)平均流速為：(1分)(1分)(2分)(3)截止閥處的阻力損失為：(2分)又∵∴R=3.2/9.81=0.326m(2分)2、解：（1）甲苯蒸氣冷凝放熱量為：冷卻水吸收熱量：(3分)(2)傳熱平均溫差為(2分)總傳熱系數(shù)：∴K2=1739.1W//(m2·K)(2分)∴傳熱面積∴套管長度為l=A/πd2=1.539/(π×0.057)=8.6m(2分)(3)冷卻水入口溫度升高后，總傳熱系數(shù)未變，傳熱量變?yōu)榧矗航獾茫簍2’=56.34℃(4分)∴(2分)3、解：（1）已知F=100kmol/h，zF=0.4,xD=0.93,DxD/FzF=0.96∴D=41.29kmol/h∴W=F-D=58.71kmol/h(2分)由物料衡算：FzF=DxD+WxW得：xW=0.0273(2分)（2）進料中蒸汽量占一半q=0.5,q線方程為：相平衡方程為：(2分)上兩式聯(lián)立，解得：xe=0.292,ye=0.508(3分)（3）R=1.8Rmin=1.8×1.954=3.517(2分)L’=L+qF=RD+qF=3.517×41.29+0.5×100=195.2kmol/h∴提餾段操作線方程為：(3分)∵yW=0.0656代入上式，得：x1=0.0541∴倒數(shù)第一塊板上升氣相的組成為(3分)若為實際板，則y1*=0.125(1分)由∴y1=0.52×(0.125-0.0656)+0.0656=0.0965(2分)Ａ卷Ａ卷《化工原理上》期末試卷專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空（每空1分，共20分）⒈牛頓型流體在圓直管道中作穩(wěn)態(tài)層流流動時，現(xiàn)保持流量不變，管直徑變?yōu)樵瓉淼亩种唬瑒t管路摩擦阻力系數(shù)是原來的倍，產(chǎn)生的摩擦阻力為原來的倍。⒉某設(shè)備入口真空表上讀數(shù)為120mmHg，當(dāng)?shù)卮髿鈮?.98atm，則入口處絕壓為Pa；出口壓力表讀數(shù)為1.8kgf/cm2，則其絕對壓力為Pa。⒊離心泵的工作點由確定；如關(guān)小離心泵出口閥門開度則離心泵揚程，軸功率。⒋固體顆粒在流體中呈層流自由沉降時，如溫度降低，則固體顆粒在氣體中的沉降速度；固體顆粒在液體中的沉降速度。⒌對于連續(xù)轉(zhuǎn)筒真空過濾機的操作，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時，過濾機的生產(chǎn)能力、濾餅層厚度。⒍對于聚式固體流態(tài)化，常出現(xiàn)的不正常操作現(xiàn)象有，。⒎面積和厚度相同的三層導(dǎo)熱平壁，測得一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時各層導(dǎo)熱平壁兩側(cè)的溫度差大小順序為Δt2大于Δt3大于Δt1，則各層導(dǎo)熱平壁的導(dǎo)熱系數(shù)大小順序為、各層導(dǎo)熱平壁的導(dǎo)熱熱阻大小順序為。8.液體在圓直管內(nèi)作強制湍流對流傳熱時，如液體的流量和定性溫度不變，管直徑減小為原來的二分之一，則對流傳熱系數(shù)（給熱系數(shù)）變?yōu)樵瓉淼谋丁?.在銅質(zhì)套管換熱器中，用飽和蒸汽冷凝加熱空氣，總傳熱系數(shù)應(yīng)接近于的對流傳熱系數(shù)（給熱系數(shù)），傳熱壁面溫度接近于的溫度。10.黑體的定義為，透明體的定義為。三、計算題（共60分）：⒈（25分）用離心泵將40℃的水從敞口儲水池送入一敞口高位槽（當(dāng)?shù)貧鈮簽?atm）。泵進出口分別安裝真空表和壓力表，兩表間垂直距離可以忽略不計。已知水的物性參數(shù)如下，密度ρ為992.7kg/m3，粘度μ為0.624cP，水的飽和蒸氣壓為55.32mmHg。已知泵入口真空表讀數(shù)為400mmHg，銘牌上泵的允許吸上真空度為7.2m，輸送管路為Φ108×4mm的鋼管，總長度（包括當(dāng)量長度）為40m，其中吸入管路為6m（包括當(dāng)量長度），儲水池與高位槽高度差為20m，管路摩擦阻力系數(shù)λ為0.02，流量為65m3/h。試問：⑴泵最大可能的安裝高度；（8分）⑵泵的揚程；（6分）⑶泵出口處壓力表的讀數(shù)；（6分）⑷設(shè)摩擦阻力系數(shù)不隨流量改變而改變，寫出管路特性方程中。（5分）⒉（15分）用一板框過濾機過濾CaCO3的水懸浮液，濾餅可視為不可壓縮。壓濾機的過濾面積為20m2，某過濾壓強下測得過濾常數(shù)K=2×10-2m2/h。試求：⑴在此壓強下將過濾進行至濾餅充滿全部濾框時，所獲得的濾液為2m3，濾布阻力可以忽略不計，問此時所需過濾時間為多少小時？（6分）⑵現(xiàn)改用一種較厚的濾布，其常數(shù)為qe=2×10-2m，過濾完畢后，洗滌、拆裝等輔助時間共為30分鐘，問此時的生產(chǎn)能力為多少？（5分）⑶如①，設(shè)CaCO3的水懸浮液的濃度（以m3濾餅/m3濾液計）提高一倍，此時所需的過濾時間為多少？（4分）⒊（20分）一單管程、單殼程列管換熱器，有多根Φ25×2.5mm的鋼管組成管束。管程走有機溶劑，流量為1.5×104kg/h，流速為0.5m/s；殼程通入130℃的飽和蒸汽，將有機溶劑從20℃加熱至50℃。已知在定性溫度下有機溶劑的物性參數(shù)為：密度=884.2kg/m3，比熱Cp=1.76kJ/(kg·K)，導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.143W/(m·K)，粘度μ=0.8cP；蒸汽的冷凝對流傳熱系數(shù)為104W/(m2·K)；鋼的導(dǎo)熱系數(shù)取45W/(m·K)；污垢熱阻可以忽略不計。求：⑴管內(nèi)的對流傳熱系數(shù)α，W/(m2·K)；（6分）⑵換熱器的總傳熱系數(shù)（以管束外表面積為基準(zhǔn)）K，W/(m2·K)；（2分）⑶管子的根數(shù)和長度；（7分）⑷在有機溶劑的初始溫度和流量不變的前提下，若通過提高加熱蒸汽溫度將上述換熱器的傳熱速率提高10%，則加熱蒸汽溫度應(yīng)為多少？（5分）注：蒸汽冷凝對流傳熱系數(shù)和有機溶劑的物性參數(shù)可看作常數(shù)。A卷A卷《化工原理下》期末試題答案專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空（每空1分，共20分）⒈1/2倍，1⒉8.332×104Pa；2.758×105Pa⒊泵的特性曲線和管路特性曲線；增大，減小⒋增大；下降⒌增大、減小⒍溝流，節(jié)涌⒎λ1﹥λ3﹥λ2、R2﹥R3﹥R18.3.4829.空氣，飽和蒸汽10.具有黑表面的物體ε=1，ρ=1三、計算題（共60分）：⒈（25分）解：（1）[1分][1分][2分][2分][2分]（2）在兩槽之間列柏努利方程，得：[2分][2分][2分]（3）在兩表之間列柏努利方程，忽略位差：[3分][3分]（4）[1分]⒉（15分）解：（1）恒壓過濾：Ve=0V2=KA2t[3分][3分](2)[2分][1][1分][2分](3)濾餅結(jié)構(gòu)不變，比阻不變，懸浮液濃度加倍，餅液比加倍，[1分][1分][1分][1分]⒊（20分）解：（1）[1分][1分]被加熱：n=0.4[2分][2分]（2）計算過程中不計熱損失，忽略管壁導(dǎo)熱熱阻及污垢熱阻[2分]（3）[2分][1分][2分][1分][2分](4)；[1分][2分]；；[2分]B卷B卷《化工原理上》期末試卷專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空和選擇題（每空1分，共30分）⒈0.5atm(表壓)＝kPa＝mmHg。⒉連續(xù)性方程是，柏努利方程是。 A、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式D、過程速率式⒊空氣在一等徑水平圓直管中作等溫、穩(wěn)定流動，則沿流動方向其雷諾準(zhǔn)數(shù)將（變大，變小，不變）；若沿流動方向空氣溫度升高，其雷諾準(zhǔn)數(shù)將（變大，變小，不變）。⒋減小閥門開度，管中流體流量減小，這是因為。A、減小了阻力系數(shù)；B、增加了當(dāng)量直徑；C、增加了當(dāng)量長度；D、增加了流體動能。⒌一臺壓縮機的工作循環(huán)包括、、和四個階段。⒍降沉室內(nèi)顆粒沉降下來的條件是。⒎固體流態(tài)化可分為流化和聚式流化兩種，聚式流化常出現(xiàn)的不正常操作有和兩種。⒏傳熱方式主要有、、三種。⒐列管式換熱器按照熱補償方式的不同可以分為：、和。⒑在飽和水蒸汽冷凝加熱空氣的套管換熱器中，傳熱壁面的溫度接近于__的溫度，總傳熱系數(shù)K接近于_____的對流傳熱系數(shù)，傳熱過程的熱阻主要集中在__側(cè)。⒒管式加熱爐的結(jié)構(gòu)包括、對流室、、和余熱回收系統(tǒng)。⒓過剩空氣系數(shù)α的定義是；α越高，出爐煙氣溫度越（高、低）；α過高，爐子熱效率η（升高、降低）。三、計算題：（共55分）⒈（20分）如圖所示輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位水槽，已知水的密度為1000kg/m3，管道直徑均為φ45×2.5mm，泵的進、出口管路上分別安裝有真空表及壓力表。真空表安裝位置距貯水池的水面高為4.8m，壓力表安裝位置距貯水池的水面高度為5m。當(dāng)輸入量為4m3/h時，進水管道的全部阻力損失為10J/kg，出水管道的全部阻力損失為40J/kg，壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm2。泵的效率為70%。（忽略真空表到泵入口、泵出口到壓力表的阻力損失）。試求：⑴泵揚程H，m；（10分）⑵兩液面高度差h，m；（6分）⑶泵所需的軸功率N，kW。（4分）⒉（15分）某廠用板框壓濾機在恒壓下過濾一種懸浮液，濾框的空間尺寸為1000×l000×40mm，有20個濾框，經(jīng)過2h過濾，濾框完全充滿濾餅，且每m2過濾面積得到濾液1.4m3。卸餅、清理、組裝等輔助時間為1.2h，忽略過濾介質(zhì)阻力，濾餅未洗滌。試求：⑴該扳框壓濾機的生產(chǎn)能力；（6分）⑵過濾后用l/8濾液體積的洗滌水在同樣壓力差下進行橫穿洗滌濾餅時的生產(chǎn)能力(設(shè)洗滌水與濾液粘度相近)。（9分）⒊（20分）一內(nèi)管尺寸為φ25..5mm的套管換熱器作為精餾塔頂全凝器，冷卻水走管程，塔頂蒸汽走殼程。已知塔頂蒸汽流量為500kg/h，汽化潛熱為270kJ/kg，飽和溫度為80℃；冷卻水入口溫度為15℃，出口溫度為45℃，忽略管壁及污垢熱阻。此時蒸汽側(cè)的對流傳熱系數(shù)αo=104W/(m2·K)，水側(cè)的對流傳熱系數(shù)αi=4428.4W/(m2·K)；水的比熱CP=4.174，忽略熱損失。試求：⑴換熱器的熱負荷Q，kW；（3分）⑵冷凝水的用量W2，kg/h；（2分）⑶換熱過程的對數(shù)平均溫差Δtm，℃；（6分）⑷換熱過程的總傳熱系數(shù)KO，；(以內(nèi)管的外表面積為基準(zhǔn))（5分）⑸若達到要求，換熱器長度不短于幾米？（4分）B卷B卷《化工原理上》期末試題答案專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空和選擇題（每空1分，共30分）⒈50.66kPa＝380mmHg⒉A，B ⒊不變變小⒋C⒌壓縮、排氣、余隙膨脹和吸氣⒍L/u≥H/ut⒎散式，溝流和節(jié)涌⒏傳導(dǎo)，對流，輻射⒐固定管板式、浮頭式和Ｕ型管式⒑__水蒸汽_，___空氣_，__空氣_側(cè)⒒輻射室、燃燒器、通風(fēng)系統(tǒng)⒓入爐空氣量與理論空氣量的比值；低；降低三、計算題：（共55分）⒈（20分）解：⑴在0-2間列柏努利方程：（2分）P0=0，P2=2.5kgf/cm2=2.452×105Pa（2分）=0，（2分）;（2分）Z0=0Z2=5代入上式，計算：H=31.06m（2分）⑵在0-3間列柏努利方程：（2分）P0=P3=0,,Z3-Z0=h,（2分）h=31.06-5.098=25.96m（2分）⑶（2分）（2分）⒉（15分）解：⑴過濾面積（3分）（3分）⑵過濾終了速率：（2分）采用橫穿洗滌的洗滌速率是過濾終了速率的1/4，即（2分）（3分）（2分）⒊（20分）解：⑴換熱器的熱負荷：Q=W1r1=500×270=1.35×105kJ/h=37.5kW（3分）⑵冷卻水用量：（2分）⑶傳熱過程的對數(shù)平均溫差：（2分）其中：（2分）所以：（2分）⑷總傳熱系數(shù)Ko：（3分）（2分）⑸換熱器長度L：（2分）（2分）A卷A卷《化工原理下》期末試卷專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程學(xué)號姓名開課系室化學(xué)工程系考試日期一、填空選擇題（每空1分，共30分）⒈漂流因子可表示為，它反映。單向擴散中漂流因子1，等分子反向擴散中漂流因子1。(>、<、=)⒉蒸餾的依據(jù)是；吸收的依據(jù)是。⒊氣體吸收時，吸收因數(shù)為A，塔底、塔頂?shù)膫髻|(zhì)推動力分別為(Δy)b和(Δy)a，則：A=1時，(Δy)a(Δy)b；A>1時，(Δy)a(Δy)b。(>、<、=)⒋當(dāng)氣體溶解度很大時，吸收過程受膜控制，此時傳質(zhì)阻力大部分集中在相中，此時可以認為氣相總傳質(zhì)系數(shù)KGkG（填>，<或=）。⒌恒摩爾流假定的內(nèi)容包括，；其成立的條件是、、。⒍完成某分離任務(wù)需理論板數(shù)為N=7（包括再沸器），若ET=50%，則塔內(nèi)需實際板數(shù)為層。⒎某兩組分物系的精餾過程，其相對揮發(fā)度α＝3，對第n、n-1兩層理論板，在全回流條件下，已知xn＝0.3，則yn-1＝。⒏萃取操作選擇萃取劑的原則為：；；（寫出三條）。⒐一塊完整的塔盤可以分為、、、安定區(qū)和無效區(qū)五個區(qū)域。⒑寫出三種常見的填料名稱、和。⒒塔板負荷性能圖由五條線組成，分別是：氣相負荷上限線、、過量漏液線、線和