石油化学工程原理真题精选.docx

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石油化学工程原理真题精选

　　[填空题]1用常压连续精馏塔分离含苯为

　　0.4的苯-甲苯混合物。

进料为气相量占1/3（摩尔分率）的气液两相混合物。

要求塔顶馏出液中含苯为

　　0.95（以上均为质量分率）。

相对挥发度为

　　2.5。

试求最小回流比。

　　[填空题]2拟设计一连续精馏塔处理某二元混合物。

原料为气液相摩尔数相等的气液两相混合物，进料组成为

　　0.500（轻组分摩尔分率，下同），相对挥发度为2。

试计算以下两种情况下的最小回流比。

馏出液组成为

　　0.758。

　　[填空题]3氢和氮混合气体中，氢的体积分率为

　　0.75。

求此混合气体在400K和5MN/m2的密度。

　　[填空题]4拟设计一连续精馏塔处理某二元混合物。

原料为气液相摩尔数相等的气液两相混合物，进料组成为

　　0.500（轻组分摩尔分率，下同），相对挥发度为2。

试计算以下两种情况下的最小回流比。

馏出液组成为

　　0.930。

　　[填空题]5为了放大所测气体压差的读数采用如图所示的斜管压差计，α=200。

若压差计内装密度为840kg/m3的95%乙醇溶液，压差计读数R’为29mm。

试计算压力P1−P2，分别用SI单位和工程单位表示。

　　[填空题]6某精馏塔内有两块理论板，塔顶装有全凝器，塔底装有再沸器（如图所示）。

原料为氨和水蒸气的混合物，其中氨的浓度为

　　0.001（摩尔分率），原料在两块理论板中间进入塔内，塔顶气相在全凝器中冷凝至饱和液体，其中一部分作为塔顶产品，一部分作为塔顶回流。

塔底液体在再沸器中部分气化，其中气相返回塔底，液相则作为塔底残液从再沸器抽出。

已知：

进料为饱和气相，塔底回流量L=

　　1.3F，由再沸器返回塔底的气相量V’=

　　0.6F，相平衡关系为y=

　　12.6x。

　　试求从每块理论板流下的液体量。

　　[填空题]7如题图所示，从容器A用泵B将密度为890kg/m3油品输送到塔C顶部。

容器内与塔顶的表压力如题图所示。

管子规格为φ114×4mm。

油品的输送量为

　　5.4×104kg/h，输送管路的全部能量损失为122J/kg，试求泵的有效功率。

　　[填空题]8在一连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程为y=

　　0.75x+

　　0.2075，q线方程为：

y=−

　　0.5x+

　　1.5xF。

进料热状况q值为多少？

（组成均为摩尔分率）

　　[填空题]9如图所示，一油水分离器中的油水分界面借助于Π形管来维持和调节，有关尺寸如附图所示。

油的密度为780kg/m3，水的密度为996kg/m3。

　　如阀1和阀2均全关闭时，油水分界面高度H为多少米？

（忽略Π形管中的阻力损失）[填空题]10在一连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程为y=

　　0.75x+

　　0.2075，q线方程为：

y=−

　　0.5x+

　　1.5xF。

试求馏出液组成xD。

　　[填空题]1125℃的水以4L/s的流量在直径为φ57×

　　3.5mm的钢管中流动，试判断其流动型态。

如换成密度为880kg/m3、粘度为387cP的油品以同样的流量流动，试判断其流动型态。

　　[填空题]12在一连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程为y=

　　0.75x+

　　0.2075，q线方程为：

y=−

　　0.5x+

　　1.5xF。

试求回流比。

　　[填空题]13有一热交换器，外壳内径为300mm，内装有60根直径为φ25×2mm的光滑管组成的管束。

空气以3000m3/h的流量在管外平行流过，空气的平均温度为30℃，换热器长度为4m。

试估算空气通过换热器时的压力降，以mmH2O和N/m2表示。

　　[填空题]14每小时将15000kg含苯40%的苯-甲苯溶液，在连续精馏塔中进行分离。

操作压力为

　　101.3kPa，要求馏出液回收原料中

　　97.1%的苯，釜液中含苯不超过2%（以上均为质量%）。

苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。

若回流比为

　　2.12，试求精馏段操作线方程，并指出斜率及截距各为多少？

　　[填空题]15如题图所示为一输油管路。

已知管路为φ89×

　　4.5mm的钢管，

　　A、B间的直管长度为40m，其间有6个90°标准弯头，油的密度和粘度分别为820kg/m3和121cP。

在A和B点的压力表读数分别为15kgf/cm2和

　　14.6kgf/cm2。

其他数据

　　如附图所示。

试计算管路中油的流量。

　　[填空题]16每小时将15000kg含苯40%的苯-甲苯溶液，在连续精馏塔中进行分离。

操作压力为

　　101.3kPa，要求馏出液回收原料中

　　97.1%的苯，釜液中含苯不超过2%（以上均为质量%）。

苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。

试求馏出液和釜液的流量及组成，用kmol/h及摩尔分率表示。

　　[填空题]17有一水平输送原油的管路，管径为φ299×12mm，总长度为42km。

原油的流量为

　　62.5m3/h，密度和粘度分别为910kg/m3和300cP，管路两端压差保持不变，试问：

欲使原油流量增加50%，需并联多长的管子？

　　[填空题]18在

　　101.3kPa下，使含苯y=

　　0.7（摩尔分率）的苯-甲苯混合气相，在一部分冷凝器中将气相量的1/3冷凝为饱和液相。

试求气、液相的组成是多少？

定性说明若冷凝量增加时，气、液相组成将如何变化？

　　[填空题]19在直径φ108×4mm的输送轻油管路上，安装了一个标准孔板流量计以测量轻油的流量。

已知孔板孔径为60mm，在操作温度下轻油的密度为770kg/m3，运动粘度为1cSt。

当U形管压差计读数为1250mmH2O时，轻油的体积流量和质量流量各为多少？

　　[填空题]20在

　　101.3kPa下对含苯x1=

　　0.1（摩尔分率）的苯-甲苯溶液进行简单蒸馏，求馏出总量的1/3时的釜液及馏出液组成为多少？

又如将上述溶液以闪蒸的方式汽化总量的1/3时，其气、液相组成各是多少？

并作比较。

　　[填空题]21转子流量计出厂时是以20℃和1atm条件下的空气进行标定的，现用来测定密度为

　　0.96kg/m3的裂解气的流量，当读数为40m3/h时，裂解气的流量为多少m3/h？

　　更多内容请访问《睦霖题库》微信公众号[填空题]22在总压为

　　13.33kPa时，乙苯-苯乙烯物系的相平衡数据（摩尔分率）如下表：

　　试计算各温度下的相对挥发度及在题中给定温度范围的平均相对挥发度，并写出以相对挥发度表示的相平衡关系式。

　　[填空题]23原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3的水溶液，水溶液的其它性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个敞口容器的液面间的高度不变。

试问：

泵的压头有无变化。

　　[填空题]24已知某精馏塔塔顶气相的温度为82℃，使用全凝器时，其馏出液的摩尔组成为含苯

　　0.95及甲苯

　　0.05，试求该塔塔顶的操作压力。

苯及甲苯的饱和蒸汽压

　　可按下述安托万公式计算，即：

　　式中t----系统的温

　　度，℃；

　　p°----饱和蒸汽压，mmHg；

　　A、B、C----物系的安托万常数，无因

　　次。

苯及甲苯的安托万常数如下表：

　　[填空题]25在海拔1000m的高原上，使用一离心清水泵吸水，已知该泵吸入管路中的全部压头损失与速度头之和为6m水柱。

今拟将该泵安装于水源水面之上3m处，问此泵能否正常操作？

该处夏季水温为20℃，泵的允许吸上真空度为

　　6.5m。

　　[填空题]26已知燃料气的组成如下，试求其低发热值及理论空气用量。

　　[填空题]27在某一车间，要求用离心泵将冷却水由凉水塔下的水池经换热器返回凉水塔，入凉水塔的管口比水池液面高10m，管口通大气，管路总长（包括当量长

　　度）为400m，管子直径均为φ76×3mm，换热器的压头损失为

　　在上述条件下摩擦系数取

　　0.03，离心泵的特性参数如下表所示。

　　试求泵的工作点及其相应流量和压头。

　　[填空题]28某燃料油比重d204=

　　0.97，含硫

　　1.4%（质量），试求其低发热值和理论空气用量。

　　[填空题]29有下列输送任务，试分别提出合适类型的泵。

输送带有粒状结晶的饱和盐溶液至过滤机。

　　开式叶轮的耐腐蚀泵。

　　[填空题]30用热电偶测量管道中热空气流的温度，热电偶的读数为200℃，管道内壁温度为100℃，热电偶热端的黑度为

　　0.8。

已知由空气至热电偶热端的对流传热膜系数为

　　46.52W（m2⋅K），试求由于热电偶与管壁之间的辐射传热而引起的测量误差，空气流的真实温度。

并讨论减少误差的途径。

　　[填空题]31有下列输送任务，试分别提出合适类型的泵。

配合pH控制器，将碱液按控制的流量加进参与化学反应的物流中。

　　计量泵。

　　[填空题]32两块平行放置的平板，表面1，2的温度分别为527℃及27℃，板的黑度均为

　　0.8，板间距离远小于板的宽度和高度。

试求两板间单位面积上的辐射换热量。

　　[填空题]33某单动往复泵活塞的直径为160mm，冲程为200mm，现拟用该泵将密度为930kg/m3的某种液体从敞口贮槽输送到某设备内，要求的流量为

　　25.8m3/h，设备的液体入口处较贮槽液面高

　　19.5m，设备内压力为

　　3.2kgf/cm223.2kgfcm（表压），外界大气压力为736mmHg，管路的总压头损失为

　　10.3m。

当有15%的液体漏损和泵的总效率为72%时，试分别计算该泵的活塞每分钟往复次数与轴功率（忽略速度头）。

　　[填空题]34两块平行放置的平板，表面1，2的温度分别为527℃及27℃，板的黑度均为

　　0.8，板间距离远小于板的宽度和高度。

试求各板的本身辐射。

　　[填空题]35要向某设备输送40℃的空气，所需风量为16000m3/h，已估计出按40℃空气计所需的全风压为1100mmH2O。

试选择一合适的通风机。

　　[填空题]36两极大平行平面进行辐射传热，已知黑度分别为

　　0.3、0.8，若在两平面间放置一极大的抛光铝遮热板（黑度为

　　0.04），试计算传热量减少的百分数。

　　[填空题]37用落球法测定液体的粘度。

今将直径为

　　6.25mm、密度为7900kg/m3的钢球置于密度为880kg/m3的油内，并测得该钢球在

　　6.35s的时间内下降25cm的距离。

试计算此油的粘度。

　　[填空题]38某工厂需要一台列管式换热器，将苯精馏塔顶蒸汽经冷凝后的液体苯从

　　80.1℃冷却到35℃，苯的流量为

　　5.27×104kg/h。

冷却剂为水，其进口温度为30℃，出口温度取38℃。

试选择一台适宜型号的列管式换热器。

　　[填空题]39今拟用宽

　　4.5m、深

　　0.8m的矩形槽从炼油厂废水中回收直径200μm以上的油滴。

在槽的出口端，除油后的水可不断从下部排出，而汇聚成层的油则从槽的顶部移去。

油的密度为870kg/m3，水温为20℃。

若废水的处理量为

　　1.56×103m3/h，求所需槽的长度L。

　　[填空题]40拟用

　　196.2kPa的饱和水蒸气，将流量为3000m3/h（标准状况）的空气由20℃加热到90℃。

现有一台单程列管换热器，内有φ25×

　　2.5mm的钢管271根，管长

　　1.5m。

蒸汽在管外冷凝[其对流传热系数可取10000W（m2⋅K）]，空气在管内流动，两侧污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，试核算该换热器能否完成上述传热任务。

　　[填空题]41某厂用板框压滤机在恒压条件下过滤一种胶质物料，滤框的空间尺寸为1000×1000×40mm，有20个滤框。

经过2小时过滤，滤框完全充满滤饼，并每平方米过滤面积得到滤液

　　1.4m3。

卸饼、清理、组装等辅助时间为

　　1.2小时，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。

试计算过滤后用1/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力（洗涤水与滤液粘度相近）。

　　[填空题]42在一套管换热器中，用饱和水蒸气将在管内作湍流流动的空气加热，此时的传热系数近似等于空气的对流传热系数。

当空气流量增加一倍，而空气的进、出口温度仍然不变，问该套管换热器的长度应增加百分之几？

　　[填空题]43有一转筒真空过滤机的转速为2r/min，每小时可获得滤液4m3。

若过滤介质的阻力可忽略不计，问每小时欲获得5m3滤液时过滤机的转速应为多少？

此时转筒表面滤饼的厚度为原来的多少倍？

（过滤操作中真空度维持不变）[填空题]44一套管换热器，管内流体的对流传热系数为210W/（m2⋅K），环隙流体的对流传热系数为480W（m2⋅K）。

已知两流体均在湍流情况下进行传热，套管直径为φ25×1mm。

当管外流体流速增加一倍情况下的传热系数分别增加多少？

（忽略管壁热阻和污垢热阻）

　　[填空题]45在内径为

　　1.2m的丙烯腈流化床反应器中，堆放了

　　3.62吨磷钼酸铋催化剂，其颗粒密度为1100kg/m3，堆积高度为5m，流化后床层高度为10m。

试求流化床的压降。

　　[填空题]46在列管式换热器中，用冷却水冷却煤油。

水在直径为φ19×2mm的钢管内流动。

已知水的对流传热系数为3490W/（m2·K），煤油的对流传热系数为258W/（m2·K）。

换热器使用一段时间后，间壁两侧均有污垢生成。

水侧污垢热阻为

　　0.00026m2·K/W，油侧污垢热阻为

　　0.000176m2·K/W。

管壁的导热系数为45W/（m·K）。

试求产生污垢后热阻增加的百分数。

　　[填空题]47比重为

　　0.9，粘度为3×10-3Pa·S的油品由下往上通过催化剂床层，床层由直径为

　　0.1mm，比重为

　　2.6的均匀球形颗粒所组成，流化点的空隙率为

　　0.436。

　　试求流化床能够存在的油品流速的上限。

　　[填空题]48在列管式换热器中，用冷却水冷却煤油。

水在直径为φ19×2mm的钢管内流动。

已知水的对流传热系数为3490W/（m2·K），煤油的对流传热系数为258W/（m2·K）。

换热器使用一段时间后，间壁两侧均有污垢生成。

水侧污垢热阻为

　　0.00026m2·K/W，油侧污垢热阻为

　　0.000176m2·K/W。

管壁的导热系数为45W/（m·K）。

试求以管子外表面积为基准的传热系数。

　　[填空题]49平均直径为

　　0.2mm的催化剂颗粒，在200℃的气流中流化，气体的物理性质可近似地视为与空气相同。

颗粒的特性如下：

密度ρp=1500kg/m3；球形度ψ=

　　0.8；固定床空隙率ε=

　　0.45；开始流化时空隙率εmf=

　　0.48。

操作气速取为

　　0.15mm颗粒带出速度的

　　0.4倍，已估计出此时流化床的空隙率εf=

　　0.65。

试求流化数。

　　[填空题]50在间壁式换热器中，用水将某有机溶剂由80℃冷却到35℃，冷却水的进口温度为30℃，出口温度不能低于35℃。

试确定两种流体应该采用的流向（即并流还是逆流），并计算其平均温差。

　　[填空题]51固体颗粒在内径为

　　0.1m的管内作水平输送，在10m长的距离上，两端颗粒随气流运动均悬浮良好，求此10m长管路的压降。

已知数据如下：

固体颗粒dp=

　　0.2mm（视为球形颗粒），ρp=2000kg/m3；气体u=20m/s，ρ=1kg/m3，μ=2×10-5Pa·S；固气比R=10。

　　[填空题]52在单管程和单壳程换热器中，用

　　2.94×105Pa（绝）的饱和水蒸气将对二甲苯由80℃加热到110℃。

对二甲苯流经管程，水蒸气在壳程冷凝。

已知对二甲苯的流量为80m3/h，密度为860kg/m3。

若设备的热损失为冷流体吸收热量的5%，试求该换热器的热负荷及蒸汽用量。

　　[填空题]53某平壁炉的炉壁是用内层为120mm厚的某耐火材料和外层为230mm厚的普通建筑材料砌成的，两种材料的导热系数未知。

已测得炉内壁温度为800℃，外侧壁面温度为113℃。

为了减少热损失，在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm的石棉层[导热系数为

　　0.15W/（m·K）]，包扎后测得炉内壁温度为800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧面温度为77℃。

试问包扎石棉后热损失比原来减少了多少？

　　[填空题]54用冷水将油品从138℃冷却至93℃，油的流量为1×105kg/h，水的进、出口温度为25℃及50℃。

试求冷却水量。

如将冷却水流量增加到120m3/h，求冷却水的出口温度。

　　[油品比热取

　　2.48kJ/（kg·K）][填空题]55某工厂用一φ170×5mm的无缝钢管输送水蒸气。

为了减少热损失，在管外包两层绝热材料：

第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为

　　0.065W/（m⋅K）；第二层为厚30mm的石棉灰，其导热系数为

　　0.21W/（m⋅K）。

管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。

管道长50m。

试求该管道的散热量。

　　[填空题]56饱和温度为100℃的水蒸气在长为2m、外径为

　　0.04m的单根直立圆管表面上冷凝。

管外壁的平均温度为94℃。

求每小时蒸汽的冷凝量。

又若将管子水平放置时，每小时蒸汽的冷凝量为多少？

　　[填空题]57水在φ38×

　　1.5mm的管内流动，流速为1m/s，水的进、出口温度分别为15℃及80℃。

试求水与管壁间的对流传热系数。

　　[填空题]58室内气温为20℃，有一垂直放置的平板，板高1m，平板温度为60℃。

试计算单位面积平板上借自然对流散失的热量W。

　　[填空题]59现用一蛇管换热器冷却某液体，该液体流量为3m3/h，进口温度和出口温度分别为50℃及20℃，在平均温度下该液体的密度为1200kg/m3，粘度为

　　2.2×10-3Pa·S，比热为

　　3.77KJ/（kg·K），导热系数为

　　0.558W/（m·K）。

蛇管的直径为φ45×

　　3.5mm，平均圈径为

　　0.6m，液体在蛇管内流动。

试求该液体的对流传热系数。

　　[填空题]60有一管式加热炉，对流室的管束由直径为φ127×6mm长度为

　　11.5m的钢管组成，管子排列为直列。

烟道气垂直流过管束，沿流动方向有21排管子，每排有4根管子，管心距为215mm。

烟道气流过管束最窄处的速度为5m/s。

已知在烟道气的进、出口平均温度下其运动粘度ν=

　　8.93×10-5m2/s，导热系数λ=

　　0.072W/（m⋅K），普兰特准数Pr=

　　0.623。

试求烟道气通过管束的平均对流传热系数。