衡阳师范学院南岳学院2012年下学期 2010级应用化学、高分子材料与工程专业 《化工原理》期末考试试题A卷参考答案
一、选择题（每小题2分，共20分）
1、判断流体的流动类型用（ C ）准数。
A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 2、流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B.雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 B. 欧拉准数和相对粗糙度
3、用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将（ A ）。
A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 4、傅立叶定律是描述（ A ）的基本定律。
A.热传导 B.热对流 C.热辐射 D.对流传热 5、在列管换热器中，用常压水蒸汽加热空气，空气的进、出口温度分别为20℃和80℃,则管壁温度约为（ D ）。
A.20℃ B.80℃ C.50℃ D.100℃
6、当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C ）时，不能用普通精馏方法分离。
A.3.0 B.2.0 C.1.0 D.4.0 7、恒摩尔流假设是指（ D ）。
A 在精馏段每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等 B 在精馏段每层塔板上升蒸汽的质量流量相等 C 在精馏段每层塔板上升蒸汽的体积流量相等
D 在精馏段每层塔板上升蒸汽和下降液体的摩尔流量相等
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8、通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，则下列那种情况正确（ D ）。
A. 回收率趋向最高 B. 吸收推动力趋向最大 C. 操作最为经济 D. 填料层高度趋向无穷大
9、为使操作向有利于吸收的方向进行，采取的措施是（ C ）。 A、加压和升温 B、减压和升温 C、加压和降温 D、减压和降温 10、下述说法中错误的是（ B ）。 A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触 B.精馏用板式塔，吸收用填料塔 C.精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔 D.吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔
二、填空题（每空3分，共30分）
1、某设备上安装的真空表的读数为30kpa，已知当地的大气压强为100kpa，则所测物系的实际压强为 70 kpa。 2、当量直径的定义是de＝ 4?润湿面积 ，对边长为ａ正方形风
润湿周边管当量直径de＝ a 。 3、流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是__抛物线___型曲线，其管中心最大流速为平均流速的__2__倍，摩擦系数λ与Re的关系为__?=64____。 Re4、强化对流传热过程可采用的措施有_增大传热温差___、__增大传热面积__和__提高传热系数__。
5、写出三种常用的间壁式换热器的名称 套管换热器 、 夹套换热器 、 列管换热器 等。根据热补偿不同，列管换热器可分为 固定管板式 、 浮头式 、 U型管式 等。
6、精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2：3时，则进料热状况q值为 0.6 。
2
7、精馏塔设计中，回流比越____大__所需理论板数越少，操作能耗____大__ 。但随着回流比的逐渐增大，操作费用设备费的总和将呈现__先减小后增大__变化过程。
8、若传质总系数与分系数之间的关系表示为气膜传质阻力__，当___
1111,则其中的表示___??KGHkLkGkG1____项可以忽略时表示该吸收过程为气膜控制。 HkL9、亨利定律表达式pe?Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为 易 气体。
10、写出三种常用板式塔的名称 筛板塔 、 浮阀塔 、 泡罩塔 。
三、简答题（本题共8分）
在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故
(1) 吸收剂入塔浓度变大； (2) 吸收剂用量变小；
而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？ 解： (1)吸收剂入塔浓度变大
xa变大，将使全塔浓度均变大，因此xb也将变大。而且全塔传质推动力将变小，故不利于吸收，因此，ya 变大。 (2)当吸收剂用量变小时
吸收剂用量变小时，不利于吸收，因此，ya变大。
至于xb的变化，可以这样理解：L?，将导致全塔液相浓度变大，故xb?。
四、计算题（本大题共42分）
1、（12分）某连续精馏塔，泡点进料，已知操作线方程如下：
精馏段：y?0.8x?0.172
3
提馏段：y?1.3x?0.018
试求：原料液组成、馏出液组成、釜液组成、回流比。 解： R?0.8 R?1解得：R?4 xD?0.172 R?1xD?0.86 因为是泡点进料
y?0.8x?0.172y?1.3x?0.018
交点的横坐标 x=xF=0.38
y?1.3x?0.018y?x
交点的横坐标 x=xw=0.06
2．（14分）在套管式油冷却器里，热油在?25?2.5mm的金属管内流动，冷却水在套管环隙内流动，油和水的质量流量皆为216kg/h，油的进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃。油侧对流传热系数为1.5kW/（m2·K），水侧的对流传热系数为3.5kW/(m2·K) ，油的比热为2.0kJ/(kg·K)，水的比热为4.2kJ/(kg·K)。 试分别计算逆流和并流操作所需要的管长。（忽略污垢热阻及管壁导热热阻） 解：逆流时
Q?ms1cp1?T1?T2??216?2.0??150?80??8.4kJs 3600Ad1110.0251 ?外??外???K?1A内?2?1d内?21.5?0.023.5K?0.894kWm2?K(以外表面为基准)
热量衡算
2.0??150?80??4.187??t2?20??t2?53.4?C ?tm，逆??T1?t2???T2?t1???150?53.4???80?20??76.9?C
lnT1?t2T2?t1ln150?53.480?20 4
Q?K?tm逆?d外L逆?L逆?1.56m 并流时：
Q、t2、K与逆流时相同
Q?8.4kJs,t2?53.4?C
K?0.894kWm2?K(以外表面为基准) ?tm，并??t2??t1?T1?t1???T2?t2?Q??65.1?C?L并??1.83m ?t2T1?t1K?d外?tm并lnln?t1T2?t2
3、（16
分）如附图所示，贮槽内装有40℃的粗汽油，?＝710 kg?m-3，液面维
持恒定，用泵抽出，流经三通后分成两路。一路送到设备一的顶部，最大流
量为10800 kg?h-1，另一路送到设备二的中部，最大流量为6400 kg?h-1。已估计出：阀全开时?hfAB=2 m液柱， ?hfBC=6 m液柱， ?hfBD=5m液柱。求泵所需功率，设泵效率为60%。
解：
通向设备一的支路：
pD=1.2MPa pC50?103 hB?zC???hfBC?37??6?50.2m ?g710?9.81 pC=50kPa 设 C 通向设备二的支路：
hB?zD?pD??hfBD?g D 备 设 1.2?106?30??5?207.3m710?9.81
备 37m pA=50kPa 30m 一 A A 所以，须取hB?207.3m
B 二 贮罐 5m 泵 在液面A-A和B-B间列机械能衡算式：
2uApA50?103zA???he?hB??hfAB?5?0??he?207.3?2
2g?g710?9.81he?197.1m
N?mheg???10800?6400??197.1?9.81?0.6?3600??15400W?15.4kW
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2012年化工原理A卷参考答案
