2000化工原理真题

一 如图所示，一往复泵将某种液体（密度为1100Kg/m3，黏度为100cP），由低位槽打入高位槽，往复泵用旁路阀调节流量。已知主管内径D=0.06m，旁路支管内径d=0.032m，泵送至高位槽的流量为13.1m3/h，a-b-c-d-e-f管线的阻力损失为80J/Kg，ΔZ=10m，试求： （1） 泵给液体的有效功We

（2） 如果循环回路中主管（即b至c的主管）的阻力损失可以忽略不计支管（c-g-b）的管长（包括局部阻力当量长度在内）为50m，求通过支管的流量以及由于循环使泵多消耗的功率（设泵的效率为75％）。

二 如图所示，要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵送至高位槽，釜中真空度为500mmHg（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地平面上吸入管路总阻力为0.87m液柱，液体的密度为968Kg/m3，已知该泵的允许汽蚀余量Δh=4.2m，试问该泵的安装位置是否适宜？如不适合应如何重新安排？

三 某厂吸收塔填料层高4m，用水吸收混合气中的公害组分A，在此情况下，测得的浓度如图所示。

已知平衡关系为y=1.5x（式中及图中的组成均为摩尔分数），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ym必须小于等于0.002，所以拟将填料层加高；若液气比不变填料层应加高多少？

（4）画出加高前后的吸收操作线示意图。

（5）除了加高填料层高度以外还有什么措施可以降低排放浓度？

四

用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47，

1、进料量为150kmol/h，组成为0.4（mol分率）的饱和蒸汽，回流比为4，塔顶馏出液组成为0.928（摩尔分率），塔底采出液流量为87.3kmol/h，求： （1）塔底采出液的组成和塔顶馏出液的量为多少kmol/h？ （2）精馏段及提馏段的操作线方程； （3）回流比与最小回流比的比值。

2、全回流操作时，塔顶第一块板的气液默弗里板效率为0.6，全凝器冷凝组成为0.98（摩尔分率），求塔顶第二块板上升的气液组成。 五 有一套管换热器，由Φ57×3.5mm与Φ89×4.5mm的钢管组成，甲醇在内管流动，流量为5000Kg/h，由60℃冷却到30℃，甲醇侧的对流传热膜系数α2=1512W/(㎡·℃)，冷却水在环隙中流动，其入口温度为20℃，出口温度拟定为35℃，采取逆流操作，忽略热损失，污垢热阻，且已知甲醇的平均比热为2.6KJ/(Kg.℃)，水的黏度为0.84cP，导热系数为0.61W/(㎡·℃)，比热为4.174KJ/﹙㎏·℃﹚，密度取1000㎏/m3，试求： （1）冷却水的用量；

（2）所需套管长度（传热面积以内管外便面为基准）；

（3）在上述套管换热器中操作，将甲醇流量增加20％，其他条件不变，水和甲醇的出口温度为多少？

2002化工原理真题

一 如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽（均敞口，且页面保持不变），一直两液面距离为20m管路全部阻力损失为5m水柱，泵出口管路直径为50mm，其上装有U型压差计，AB长为6m，压力计指示液为汞，其读数R为40mm，R′为1200mm，H为1m，设摩擦系数为0.02，求： （1）泵所需外加功（J/kg）； （2）管路流速（m/s）； （3）A截面压力（MPa）；

（4）泵出口阀门开度减小时，泵前后的压力表和真空表及压力计读书为R、R′如何变化。

二 有一列管换热器，装有Φ25×2.5mm钢管300根，管长2m，要将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热。若水蒸汽冷凝给热系数为1×104W/(㎡·K)，管壁及两侧污垢热阻忽略不计，而且不计热损失，已知空气在平均温度下的物性常数为Cp=1kJ/(kg·K)，λ=2.85×10-2W/(m·K），μ=1.98×10-5Pa·s，Pr=0.7。试求：

（1）空气在管内对流给热系数；

（2）求换热器总传热系数（以管子外表面为基准）； （3）通过计算说明该换热器能否满足要求？

（4）计算说明管壁温度接近于哪一侧流体温度。 三 设计一台常压操作逆流填料吸收塔，用清水吸收焦炉气中的氨。操作条件下平衡关系为y=1.2x，气体流率为4480N·m3/(㎡·h)，入塔气体浓度为10g/N·m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的2.5倍，气相体积总船只系数Kya=200kmol/(m3·h)。试求： （1）水用量m3/(㎡·h)（取水密度为1000kg/m3）； （2）出塔溶液中氨的浓度（mol％）； （3）填料层高度（m）；

（4）Kya正比于G0.8（G为摩尔流率），若回收率不变，塔内温度、压力均不变，在液流量不变的情况下，气体流率增加一倍，填料层高度应变为多少？

五 用精馏塔分离某种水溶液，组成为0.3，流率为100kmol/h的料液由加料口入塔，其热状况参数q为1.1，塔顶设有全凝器，泡点回流，回流比为2.5，饱和蒸汽直接入釜加热，馏出液组成为0.85，试求：

（1）塔顶易挥发组分回收率为0.85，塔顶产品组成；

（2）若回流比及塔顶产品组成不变，饱和蒸汽用量增至多少时可使塔底产品组成为零； （3）若进料状况xd、xw及回流比不变，塔釜改用间接蒸汽加热时的提馏段操作线方程。 六 某湿物料在常压气流干燥管中进行干燥，湿物料处理量为0.5kg/s，湿物料含水量为5%，干燥后物料的含水量不高于1%（均为湿基），空气的初始温度为20℃，湿含量为0.005，若将空气预热至150℃进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面汽化阶段除去，干燥管本身保温良好，试求：

（1）当气体出口温度定为70℃，预热器所需提供的热量及热效率； （2）当气体出口温度定为42℃，预热器所需提供的热量及热效率； （3）若气体离开干燥管后，因在管道及除尘器设备中散热温度下降了10℃，试判断（1）和（2）两种情况是否发生返潮现象，

已知水在不同温度下的饱和蒸汽压如下表 温度℃ 饱和蒸汽压kpa 30 4.24 40 7.37 50 13.34 60 19.9 70 31.2 2003考研真题

一、如图所示，在管路系统中装有离心泵。管路的管径均为60mm，吸入只管长度为6m，压出管直管长度为13m，两段管路的摩擦系数均为λ=0.03压出管装有阀门，其阻力系数为ζ=6.4，管路两端水面高度差为10m，泵进出口高于水面2m，管内流量为0.012m3/s。试求： （1）、泵的扬程； （2）、泵进出口处真空表C的压强为多少； （3）、如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可流过同样的流量（用数字比较）？ （4）、若减小阀门K的开度，则压力表A、B和真空表C的读数如何变化？

已知：标准弯头的局部阻力系数ζ=0.75，当大气压为760mmHg，高位槽水面维持不变。

三、有一水平列管换热器，管子为Φ25×2.5mm，管长l=3.5m，根数n=37根，换热器直径D=0.3m，今用此换热器欲将流量为每小时15吨的苯从30℃加热到70℃，苯走管内，管间用温度T=119.6℃的饱和水蒸汽做加热剂，冷凝水在饱和温度下排出，问该换热器是否合用？已知苯侧污垢热阻R1s=8.33×10-4㎡·K/W；苯的密度ρ=900㎏/m3，苯的黏度μ=0.47cp；；苯的比热容Cp=1.8KJ/(kg·℃)，苯的导热系数λ=0.145w/(m·k)，管壁的导热系数λ=40w/(m·k)；蒸汽侧污垢热阻忽略，蒸汽对流给热系数为104w/(㎡·K)。

四、一填料吸收塔，填料塔高度为3m，操作压力为1atm，温度为20℃，用清水吸收空气--氨混合气中的氨，混合气体的质量流速为20kmol/（㎡·h），其中含有氨6%（mol%），要求吸收率为99%，水的质量流速为4220kmol/（㎡·h）。已知该塔在等温下逆流操作，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。试求：

（1）出口氨水浓度；

（2）气相总传质单元高度HOG；

（3）如果Kya与气体质量流速的0.8次方成正比，试估算：当气体质量流速增大50%时为保证原来的吸收率，在塔径和水的质量流速不变的情况下填料层高度为多少？

四、一连续常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物。已知进料苯和甲苯的浓度均为0.5（摩尔分率），且为饱和蒸汽状态进料。经过精馏，欲使塔顶获得含苯0.9（摩尔分率）的产品，塔底产品中含苯不超过0.03（摩尔分率），塔顶第一块板所馏出的蒸汽进入全凝器，冷凝到饱和温度，部分作为回流，部分作为产品。原料处理量为10kmol/h，操作回流比为最小回流比的1.2倍，间接蒸汽加热，试求：

（1）塔顶和塔底产品量； （2）塔釜中的汽化量；

（3）塔顶向下数第二块理论版上升的蒸汽组成。

在塔的操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度α=2.5，并认为摩尔汽化潜热相等。 五、在一连续干燥器中，将某物料自含水量5%干燥至1%（均为湿基含水量），操作压强为101.3kpa，湿物料的处理量为0.8kg/s，空气进预热器前的温度为20℃，湿度为0.005为保证干燥产品的质量，空气进入干燥的温度不得高于90℃，若空气出干燥器的温度选定为55℃，并假定为理想干燥过程。试求：

（1）将空气预热至90℃进入干燥器，所需绝干空气量和供热量，热效率为多少； （2）若将干燥器出口气体部分回流至入口与新鲜空气混合，并同样使空气进入干燥器的温度保持为90℃，出口温度为55℃则所需的绝干空气量和热效率有何变化？这种变化是以什么为代价的（只要求定性分析过程，不必定量计算）？