南京工业大学-化工原理期末试卷及答案.doc
《南京工业大学-化工原理期末试卷及答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南京工业大学-化工原理期末试卷及答案.doc（7页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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
Pa
u
H
（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）１
②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/2g
⑵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/m2。
②____________________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r＝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r＝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.α5>α4>α3>α2>α1
填空题
1.①1atm=_101.3___kN/m2。
②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）
t02a05002
②管路特性曲线的一般表达式是He‘＝H0+KV2。
t02a05001
③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=u2
gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑hf
gZ1=∑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/s
Re=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/Kg
Ne=HeVrg=4.17KW
五．解：
（1）Q=V/（τF+τW+τR）
0.00133=2.91/（900+τW+τR）
τW+τR=21.47min
（2）V2=2k∆PA2τ
V2=2k∆P’A’2τ
A’2=∆PA2/∆P’=200
A’=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*104
Pr=Cpμ/λ=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4
αi=0.023（λ/di）Re0.8Pr0.4=936.59W/m2K
Ki=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）=61864W
Q=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）0.005
⑵①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，塔釜液平均分子量取M=91.4kg/kmol，求：
⑴塔釜液浓度XW；
⑵操作回流比R；
⑶塔釜蒸发量Ｖ’ｋｇ／ｈ；
⑷最小回流比Ｒmin；
F,XF
y1
D,XD
W,XW
yD
X0
[五]在恒定干燥条件下进行干燥实验，已测得当ｔ＝５０℃，φ＝７０％，气体的质量流速Ｌ＝2.5kg/m2S，气体平行流过物料表面，水份只从物料上表面汽化，物料由湿含量Ｘ1变到Ｘ2，干燥处于恒速段，所需干燥的时间为τA＝１小时。
如果干燥面积A、汽化水量W和传热系数α不变，且仍处于恒速段，只是空气改变为ｔ＝８０℃，φ＝２０％（Ｌ不变），求所需干燥时间τB。
注：
水的汽化潜热可由下式计算：
ｒw＝2491.27－2.30285tw
ｒw----汽化潜热，kJ/kgtw----湿球温度，℃
空气性质：
t
φ
tw
５０℃
７０％
43.7℃
８０℃
２０％
48.3℃
[六]如图示的精馏塔由一只蒸馏釜及一层实际板所组成，只有提馏段，没有精馏段。
料液由塔顶加入，泡点进料，L’=F，V’=D，ｘF＝0.2（摩尔分率，下同），今测得塔顶易挥发组分的回收率为８０％，且ｘD＝0.3，系统相对挥发度α＝3.0。
设蒸馏釜可视为一个理论板。
试求：
（１）残液组成ｘW；
（２）该层塔板的液相默夫里板效率ＥML。
提示：
ＥML=（ｘn-1-ｘn）/（ｘn-1-ｘ*n）=（ｘF-ｘ1）/（ｘF-ｘ*1）
蒸馏釜
D,XD
F,XF
W,XW
V’
L’
全凝器
yw
y1
x1
1
答案
选择题：
（1）CAB
（2）BC（3）CB（4）CC
[二]填空题：
⑴双膜理论的要点是：
（１）界面上汽液平衡；（２）阻力集中于有效膜内。
⑵①物理吸收操作属于传质过程，是一组分通过另一静止组分的单向扩散。
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/k
升级会员 