化工原理模拟题

1、、化工原理传热部分模拟试题及答案、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,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=-dstn(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

2、内(或热边界层内)的最有效措施是提高流体湍动程度bl>b2>b3,导热系数1<2<3,在稳定(6)厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知传热过程中，各层的热阻R>R2>R3,各层导热速率Q=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;倍。(设条件改变后仍管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的3.48在湍流范围)(9)导热系数的单位为W/(mC),对流传热系数的单位为W/(m2C)传热系数的单位为W/(m2C)二、选择1某一套管换

3、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20C升至80C，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。A1.149B1.74不定2一定流量的液体在一25X2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2-C；如流量与物性都不变，改用一19X2mmi勺直管，则其将变为D1259B1496C1585D1678对流传热系数关联式中普兰特准数是表示C的准数。对流传热B流动状态C物性影响D自然对流影响B在工程上可行。4在蒸气一空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的A提高蒸气流速B提高空气流速C采用过热蒸气

4、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21有一换热器，管内通90C的热流体，膜系数1为1100w/mC,管外有某种液体沸腾，沸点为50C,膜系数2为5800w/m2C。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0.005m2C/w解：忽略管壁热阻，并假设壁温为Tw(1)当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得:TTwTwt90TwTw50则Tw56.4C11(2)同理121110015800TTwTwt90TwTw5011R0110.005则Tw184C211005800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

5、，由25X2锅炉钢管组成，管外为水沸腾，温度为227C,管内走合成转化气，温度22由575C下降到472C。已知转化气一侧i=300W/mK,水侧o=10000W/mK,钢的导热系数为45W/mK,若忽略污垢热阻，试求：(1)以内壁面为基准的总传热系数K;(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)K11bdidi10.0020.0210.021所以(2)Kiidm0d0300450.023100000.025Ki289.2W/m2KqQKiSitmqKjtm289.2(575227)(472227)289.2293.5.575227In472227

6、_2284880.2W/m84.9kW/m3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(3)管内壁温度Tw及管外壁温度Ti因为5754722TwTwTiTi2271b1iSiSm0S0575472T2lwT：WTiT22710.0021300214523100002(由上述方程可解出Tw237.8C,Ti234.2C310K。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。tm解：420K370K310K285K对体系进行热量恒算，(420301)(370285)97.52所以，WoKStmKS97

7、.550KS1.95CpoCpo(420370)CpoWw增加一倍后,KS97.5c八KS冷却器长度:C=pw.(310285)C=pw420K-T2假设：t2tmt1285Kt2135T2t222WoCpo(420370)WwCpw(310285)KS扁则WoCpo(420T2)WwCpw(t2285)2KStm(1)(2)所以,Wo2KStmCpo(420T2)KSCZ(135T2t2)(420t2)(1)=(3)(2)=(4)解（5）和（6）Ww2KStmCpw(t2285)1.95=(135T2t2)420T200-(135T2t2)3.9=方程，得:t2285T2=341.74Kt1

8、420tjt2<2,KSC=pw(350T2t2)(t2285)t2=324.13K(4)(5)(6)324.1395.87t2341.74285则tm用算术平均值合适。4热气体在套管换热器中用冷水冷却,内管为冷水在管内湍流流动，给热系数56.7425mm2.5mm钢管，导热系数45W/mK。212000W/mK,热气在环隙中湍流流动，给热系数2250W/mK。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倍，总传热系数K有何变化？解：（1）1d2KEd2d1111=0.0250.020.0驾n些_145

9、0.02501.一2=48.3W/m,1总热阻-K0.021m2管壁热阻d2d0.025245ln0.0250.02=6.2105m2K/W6.2官壁热阻分率为0.0213_一100.3%0.8(2)120.8120820003.48103W/m2KK1一300256.210549.0W/m2K3.481030.0250增加口494&31.3%K48.3(3)2208220.85087.1W/m2KK00256.210582.1W/m2K20000.0287.1增加J82148.369.6%K48.3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

10、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馋单元操作中,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J£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

11、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=2x10-4kmol/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%;该气体为必溶气体，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。A大于液相传质分系数近似等于液相传质分系数C小于气相传质分系数近似等于气相传质分系数2已知SO水溶液在三种温度11、t2、t3下的亨利系数分别为2、Ei=0.0035atm、巳

12、=0.011atm、E3=0.00625atm,则At1<t2Bt3>t21>t2Dt3<t13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，则传质推动力传质单元数B,传质单元高度CA增大B减小C不变不能判断200ni/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由三、计算1有一填料吸收塔，在28C及101.3kPa,用清水吸收5嘛低到0.04%（均为摩尔为。填料塔直径为0.8m,填料层体积为3R3,平衡关系为Y=1.4X,已知（注：在此条件下不会发生液泛）Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%寸，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件

13、下，将吸收剂用量增大10%该塔能否使用?解：（1）惰性气体流量0°0.052630.05竺竺(10.05)22.4301丫20.00040.000410.00047.69kmol/hX1Yl0.05263m1.40.0376X10.80X10.0301LV(Y1丫2)7.69(O.05263O.0004)1334kmol/hX1X20.03010mX10.052631.40.03010.01046Y2Y20.0004YmY*InE0.00308V(YY2)7.69(0.052630.0004)674mKYaYm38.50.7850.820.00308该塔现有填料层高度Z0.7850.

14、826m因为ZZ所以该塔不适合。1.113.3414.67kmol/hL师丫2)乙69(0.°5263°.0004)14.67kmol/hX1X2X10X10.0274Y1YmX10.052631.40.02740.01424Y2Y20.0004Ym0.014240.0004,0.01424In0.00040.00387V(YY2)7.69(0.052630.0004)l”55.36mKYaYm38.50.7850.820.00387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

15、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YiXi0.0410.040.0417Y20.005310.00530.00533L/V0.0012810.001280.01297YiY2X1X20.04170.005330.0129702.804(L/V)minYiY2XiX2YiY20.04170.00533°“2.18Y1/m0.04

16、17/2.5(L/V).(L/V)min2.8041.2862.18（2）所需填料层局度?ZHogNogSmV/L2.5/2.8040.8921NogZ11ln(110.8925.11YmX2S)2Y2mX20.041700.892)0.8920.005330S故ZHogNog7m(3) 此条件下的填料层高度。丫20.00330.0033110.0033Nog1ln(11S1ln(110.8927.52丫1mX2丫2_mxi0.041700.892)0.8920.003310SZHOGNOG1.57.5211.28m3某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔

17、填料层总高度为9m,平衡关系Y=1.4X,测得气体进、出口浓度丫1=0.03,丫2=0.002，液体出口浓度X=0.015(均为摩尔比)。试求:操作液气比L/V;(2)气相总传质单元高度Hog(3)如果限定气体出口浓度丫2=0.0015,为此拟增加填料层高度，在保持液气比不变的条件下应增加多少？解：(1)操作液气比L/V;L/V丫1丫2X1X20.030.0021.870.0150(2)气相总传质单元高度HdgZHOGNOGSmV/L1.4/1.870.749HOG1NogM(11ln(110.7496.004Z/Nog9/6S)YmX2Y2mX20.0300.749)0.7490.00201

18、.5S新情况下的传质单元数为:1NogZ11ln(110.7496.98YmX2S)2Y2mX20.0300.749)0.7490.00150SZHogNog1.56.9810.47mZZ10.4791.47m4某厂吸收塔填料层高度为4用水吸收尾气中的有害组分A,已知平衡关系为Y=1.5X,塔顶又=0,Y2=0.004，塔底Xi=0.008,Y=0.02,求：(1) 气相总传质单元高度；(2) 操作液气比为最小液气比的多少倍；(3) 由于法定排放浓度丫2必须小于0.002,所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？解：(1)气相总传质单元高度丫1.

19、5X11.50.0080.012Y20Ym(YY)(*Y2)(0.020.012)0.004inJY2Y2,0.020.012in0.0040.005770.020.0040.005772.77HogZ/Nog4/2.771.44m操作液气比为最小液气比的多少倍因为X2=0,故L/VY1Y2X1X20.020.0040.008(L/V)minY1Y20.020.004.°1.2X1X2Y|/m0.021.5(L/V)(L/V)min21.21.67(1) ZZ?Y20.002Y0.02X20则L/VYiY20.020.004XiX2XiX10.009所以丫1.5X11.50.0090

20、.0135Ym(YiYi)(Y2Y2)(0.020.0i35)0.002Y2Y2ln0.020.0i350.0020.00382OGHOGNOG0.020.0024.7i0.00382i.444.7i6.78m所以ZZ6.7842.78m三、化工原理流体流动和流体输送机械部分模拟试题及答案一、填空(i)流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的旦倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的型倍。离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、可-Q和N-Q曲线,这些曲线表示在一定转速下,输送某种特定的液体时泵的性能。处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连

21、通着的、回一种连续的液体。(2) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：2单位质量流体的机械能衡算式为Ezg虹P常数；22单位重量流体的机械能衡算式为Ez土卫常数-2gg2单位体积流体的机械能衡算式为Ezgp常数；y2有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为zipg+(ui2P/2)+Pi_+Wso=Z20g+(U22。/2)+P2+p"hf_,各项单位为Pa(N/m2)。(3) 气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度随温度升高而降低。(4) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。流体流动的连续性方程是uiAp1=wAp2=uAp;适用于圆形直管的

22、不可压缩流体流动的连续性方程为uidi2=u2d22=ud2。当地大气压为745mmH剜得一容器内的绝对压强为350mmHg则真空度为395mmHg。测得另一容器内的表压强为1360mmHg则其绝对压强为2105mmHg(10)测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。二选择1流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用A流量计测量。A皮托管B孔板流量计C文丘里流量计D转子流量计2离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生A。A气缚现象B汽蚀现象C汽化现象D气浮现象3离心泵的调节阀开大时，BA吸入管路阻力损失不变B泵出口的压力减

23、小C泵入口的真空度减小D泵工作点的扬程升高4流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的C项。A动能B位能C静压能D总机械能6在完全湍流时(阻力平方区)，粗糙管的摩擦系数数值CA与光滑管一样B只取决于ReC取决于相对粗糙度D与粗糙度无关7已知列管换热器外壳内径为600mm壳内装有269根25x2.5mm的换热管，每小时有5X104kg的溶液在管束外侧流过，溶液密度为810kg/m3,粘度为1.91x103Pas,则溶液在管束外流过时的流型为AA层流B湍流C过渡流D无法确定8某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应A停泵，向泵内灌液BC检查进口管路是否有泄漏现象DC。降低泵的安装高度检查出口管路

24、阻力是否过大三计算1如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为83x3.5mm,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度Hi为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36nf/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg,压力表读数为2.452x105Pa,泵的效率为70%水的密度为1000kg/m3,试求:(1) 两槽液面的高度差H为多少?(2) 泵所需的实际功率为多少kW(3) 真空表的读数为多少kgf/cm2?解：(1)两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2

25、9;与高位槽液面3-3'间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得:其中,gH22U222PlgH也史hf,23代入上式得:hf,24.9J/kg,u3=0,p3=0,52=2.452X10Pa,H2=5m,u2=Vs/A=2.205m/s2.20522.4521054.9529.8110009.819.8129.74m(2)泵所需的实际功率在贮槽液面0-0'与高位槽液面3-3'间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面，有:其中,2u0p0gH0-0WegH22U3P32hf,03hf,036.864.9J/kg,U2=U3=0,p2=p3=0,H0=0,H=29.4m代

26、入方程求得：W=298.64J/kg,WsVs故NeWsWe2986.4W,=70%363600100010kg/s4.27kw(3)真空表的读数在贮槽液面0-0'与真空表截面1-1'间列柏努利方程，有:其中,代入上式得,gH02U02hf,0iPiP0gHi1.96J/kg,2Ui2Pihf,0iH)=0,U0=0,p0=0,Hi=4.8m,ui=2.205m/si000(9.8i4.822.2052i.96)5.i5i04Pa一.20.525kgf/cm2如图所示输水系统，已知管路总长度(包括所有当量长度，下同)为i00m压力表之后管路长度为80m,管路摩擦系数为0.03，

27、管路内径为0.05m,水的密度为i000kg/m3,泵的效率为0.8，输水量为i5n3/h。求:整个管路的阻力损失，J/kg;(2)泵轴功率，kw;(3)压力表的读数，Pa。解：(i)整个管路的阻力损失，J/kg;由题意知,uVs入i52.i2m/s(36000.052-)则hf_史d2i000.030.052.i22i35.iJ/kg2(2) 泵轴功率，kw;在贮槽液面0-0'与高位槽液面i-i'间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有:gH。2u0p0-0WegH222UiPihf,0i其中，hfi35.iJ/kg,U0=ui=0,pi=p°=0(表压)，H0=

28、0,H=20m代入方程得：WegHhf9.8i20i35.i33i.3J/kg4.i7kg/si5WsVsi0003600故NeWsWei38i.5w,可=80%NNei727wi.727kw四、化工原理蒸储部分模拟试题及答案一、填空1精储过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精储设计中，回流比越上，所需理论板越少。2精储设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸储釜中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小（增大、减小），所需塔径增大（增大、减小）。3分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中，冷液体进料的q值最大，提储段操作线与平

29、衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。4相对挥发度a=1,表示不能用普通精储分离分离，但能用萃取精储或恒沸精储分离分离。5某二元混合物，进料量为100kmol/h,xf=0.6，要求得到塔顶xd不小于0.9，则塔顶最大产量为66.7kmol/h。6精储操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精储操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底上升蒸气。7写出相对挥发度的几种表达式,pa/xayA/yB°,oPb/XbXa/Xb=va/vb=:=:=Pa/Pb。二、选择1已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为C。A1.1:1B1:1.1C1:1D0.1:12精储中引入回流，下降

30、的液相与上升的汽相发生传质，使上升的汽相中易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是D。A液相中易挥发组分进入汽相；B汽相中难挥发组分进入液相；C液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；D液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。3某二元混合物，进料量为100kmol/h,xf=0.6，要求得到塔顶xd不小于0.9,则塔顶最大产量为B。A60kmol/hB66.7kmol/hC90kmol/hD不能定4某二元混合物，=3,全回流条件下Xn=0.3，则yn-1=_D（由塔顶往下数）。A0.9B0.3C0.854D0.7945精储的操作线是直线，主要基于以下原

31、因理想物系恒摩尔流假设A理论板假定C塔顶泡点回流6某筛板精储塔在操作一段时间后，分离效率降低，且全塔压降增加，其原因及应采取的措施是塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作塔板脱落，理论板数减少，应停工检修降液管折断，气体短路，需更换降液管7板式塔中操作弹性最大的是BA筛板塔B浮阀塔泡罩塔D蛇形塔8下列命题中不正确的为AA上升气速过大会引起漏液上升气速过大会引起液泛C上升气速过大会使塔板效率下降上升气速过大会造成过量的液沫夹带9二元溶液连续精储计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化A平衡线B操作线与q线C平衡线与操作线D平

32、衡线与q线三、计算1用一精储塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h，易挥发组分xf=0.5，泡点进料，得塔顶产品xd=0.9，塔底釜液xw=0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度a=2.25,塔顶为全凝器，求:塔顶和塔底的产品量（kmol/h）;第一块塔板下降的液体组成Xi为多少;写出提僭段操作线数值方程;最小回流比。解:（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h);F=D+W=100D0.9W0.05Fxf1000.550(2)上述两式联立求解得W=47.06kmol/hD=52.94kmol/h（2）第一块塔板下降的液体组成Xi为多少;因塔顶为全凝器,X1xdy1(1)X1Xiyi(1)50.90.80（3）写出提僭段操作线数值方程;V(R1)D2.6152.94138.17LLqFRDF1.6152.94100185.23LWxW185.2347.060.05则ym1VXmV138.17Xm138.171.34xm0.017(2) 最小回流比。泡点进料，q=1,xqxF0.5yqxqr(2.250.511