化工原理试题及答案.doc

化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬)
12月25日
一、填空题（共15空，每空2分，共30分）
1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa ）。
2. 热传导只发生在固体和（ 静止）的或（滞）流动的流体中。
3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小）
4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。
5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质 ）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。
6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。
7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比 时的（小）。（填大或小）
8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小）
9. 蒸发操作所用的设备称为（ 蒸发器）。
10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发 ）和（多效蒸发）。

二、选择题（共5题，每题2分，共10分）
1. 对吸收操作有利的条件是：（ D ）
A. 操作温度高、压强高；B. 操作温度高、压强低；C. 操作温度低、压强低；D. 操作温度低、压强高
2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（ A ），液相温度较下层塔板（ ）
A. 高，低；B. 低，高；C. 高，高；D. 低，低
3. （ D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。
A. 板式塔的传质意图；B. 板式塔的设计过程；C. 板式塔的恒摩尔流要求；D. 板式塔的设计意图
4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（ C ）及与物料的接触方式都不变。
A. 温度、焓值、湿度；B. 流速、压强、湿度；C. 流速、温度、湿度；D. 温度、湿度、压强
5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ）
A. 平衡水一定是自由水；B. 平衡水一定是结合水；C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水
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。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
A. 3.0；B.2.0；C.1.0；D.4.0
7. 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. 填料塔可以避免液泛
8. 物料的平衡水分一定是（ C ）
A. 非结合水分；B. 自由水分；C.结合水分；D. 临界水分
9. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ）
A. 平衡水一定是自由水；B. 平衡水一定是结合水；C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水。
三．计算题
1.在一列管换热器中将15000kg/h油品从20摄氏度加热到90摄氏度，油品走管内管外，加热介质为130摄氏度的水蒸气，换热器有100根直径1.5*15mm，长2m的钢管构成，管内=360，管外 =12000W/㎡油品的比热容为1.9KJ/kg*℃，操作条件下的汽化潜热为2205KJ/Kg，钢管的导热系数45W/m*℃，若加热全部冷凝后在饱和温度下排出的，忽略热损失和管壁的污垢热阻。
（1）换热器的热负荷？
（2）加热蒸汽的消耗量？
（3）总转热系数？
（4）该换热器能否满足生产任务？
解：
（1）换热器的热负荷？
=15000*1.9*(90-20)=1995000KJ/h=554.17KJ/s
（2）加热蒸汽的消耗量？

（3）总转热系数？

（4）该换热器能否满足生产任务？
假设逆流传热

因此换热器最大传热效率Q小于实际所需的传热效率Q，所以此换热器不满足生产任务

2．在一连续精馏中分离苯、甲苯的混合，进料量为100kmol/h，原料液中苯0.4，塔顶馏出液中苯的回收率为83.3%，塔底馏出液中含苯0.1（以上均为摩尔分数），原料液为饱和液体进料，笨甲苯的相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的3倍，塔底为主凝器，。
（1）馏出液及釜残夜量
（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。
（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成
解：
（1）馏出液及釜残夜量

（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。
当原料液位饱和液体进料时q=1
=[0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)]/(2.5-1)=1.453

（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成
=0.952 =2.5
0.952=2.5 =0.888

3.一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg经干燥后物料含水量有8%降至2%（均为湿基）湿度为0.009kg水/kg，绝干气的新鲜空气经预热器预热后进入干燥器后空气湿度为0.022kg水/kg绝干气。
（1）水分蒸发量
（2）新鲜空气的消耗量。
解：
（1）水分蒸发量
=1000*(1-0.08)=920kg/h
第一种解方法：
=1000-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s
第二种解方法：

代入数据解得W=61.2kg/h
（2）新鲜空气的消耗量。

新鲜空气消耗量：

4．每小时将15000kg含苯40%（质量分数下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残夜中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%.（p17 1-4）
（1）求出馏出液和釜残液的流量及组成以及摩尔流量及摩尔分数表示。
解：苯的摩尔质量为78，甲苯的摩尔质量为92
进料组成
釜残液组成
原料液的平均摩尔质量
依题意知
所以
全塔物料衡算 或
联立式a、式b、式c，解得
，，

5．在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油，冷水在管内流动，进口温度为15℃，出口温度为32℃，。热油在壳方流动，进口温度为20℃，出口温度为40℃，热油流量为1.25kg/s，平均比热容为1.9KJ/（kg*℃）。若传热的总传热系数为470W/（㎡*℃），试求换热器的传热面积。(p236 4-8)
解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得，即，换热器的传热量为
=1.25*1.9*10(120-40)=190kW
1-4型管壳式换热器的对数平均温度差先按逆流计算，即

温度差校正系数为：
由图4-17（a）中查得：，所以

故
6.在单效蒸发器中将每小时5400kg、20%NaOH水溶液浓缩至50%。原料液温度为60℃，平均比热容为3.4 KJ/（kg*℃），加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强分别为400KPa及50KPa，操作条件下溶液的沸点为126 ℃，总传热系数为Kα=1560W/（KJ/（㎡*℃）。加热蒸汽的冷凝饱和水在饱和温度下排除。热损失忽略不计。试求
（1）考虑浓缩热时 ①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量②传热面积
（2）忽略浓缩热时 ①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量②若原料液的温度改为30℃及126℃，分别求一项。(p310 5-3)
解：从附录分别查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有关参数如下
400kPa:蒸汽的焓H=2742.1kJ/kg,汽化热r=2138.5kJ/kg
冷凝水的焓 kJ/kg,温度T=143.4
50kPa:蒸汽的焓H=2644.3kJ/kg,汽化热r=2304.5,温度T=81.2
（1）考虑浓缩热时

①加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量
蒸发量 kJ/kg
由图5-14查出60时20%NaOH水溶液的焓、126时50%NaOH水溶液的焓分别为
kJ/kg，=620 kJ/kg
用式5-11a求加热蒸汽消耗量，即
=4102 kJ/kg

②传热面积

kJ/kg=2437kW

所以
取20%的安全系数。则
（2）忽略浓缩热时
①忽略浓缩热时按式5-21计算加热蒸汽消耗量。因忽略热损失，故式5-21改为
kJ/kg

由此看出不考虑浓缩热时约少消耗1%的加热蒸汽。计算时如果缺乏溶液的焓浓数据，可先按不考虑浓缩热的式5-21计算，最后用适当的安全系数加以校正。

②改变原料液温度时的情况
原料液为30时：
kJ/kg

原料液为126时：
kJ/kg
其中专业理论知识内容包括：保安理论知识、消防业务知识、职业道德、法律常识、保安礼仪、救护知识。作技能训练内容包括：岗位操作指引、勤务技能、消防技能、军事技能。
二．培训的及要求培训目的
安全生产目标责任书
为了进一步落实安全生产责任制，做到“责、权、利”相结合，根据我公司2015年度安全生产目标的内容，现与财务部签订如下安全生产目标：
一、目标值：
1、全年人身死亡事故为零，重伤事故为零，轻伤人数为零。
2、现金安全保管，不发生盗窃事故。
3、每月足额提取安全生产费用，保障安全生产投入资金的到位。
4、安全培训合格率为100%。
二、本单位安全工作上必须做到以下内容：
1、对本单位的安全生产负直接领导责任，必须模范遵守公司的各项安全管理制度，不发布与公司安全管理制度相抵触的指令，严格履行本人的安全职责，确保安全责任制在本单位全面落实，并全力支持安全工作。
2、保证公司各项安全管理制度和管理办法在本单位内全面实施，并自觉接受公司安全部门的监督和管理。
3、在确保安全的前提下组织生产，始终把安全工作放在首位，当“安全与交货期、质量”发生矛盾时，坚持安全第一的原则。
4、参加生产碰头会时，首先汇报本单位的安全生产情况和安全问题落实情况；在安排本单位生产任务时，必须安排安全工作内容，并写入记录。
5、在公司及政府的安全检查中杜绝各类违章现象。
6、组织本部门积极参加安全检查，做到有检查、有整改，记录全。
7、以身作则，不违章指挥、不违章操作。对发现的各类违章现象负有查禁的责任，同时要予以查处。
8、虚心接受员工提出的问题，杜绝不接受或盲目指挥；
9、发生事故，应立即报告主管领导，按照“四不放过”的原则召开事故分析会，提出整改措施和对责任者的处理意见，并填写事故登记表，严禁隐瞒不报或降低对责任者的处罚标准。
10、必须按规定对单位员工进行培训和新员工上岗教育；
11、严格执行公司安全生产十六项禁令，保证本单位所有人员不违章作业。
三、 安全奖惩：
1、对于全年实现安全目标的按照公司生产现场管理规定和工作说明书进行考核奖励；对于未实现安全目标的按照公司规定进行处罚。
2、每月接受主管领导指派人员对安全生产责任状的落