南京工业大学-化工原理期末试卷及答案文档格式.doc
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(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℃
(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
V’
L’
全凝器
yw
x1
1
答案
选择题:
(1)CAB
(2)BC(3)CB(4)CC
(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
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- 南京 工业大学 化工 原理 期末试卷 答案