苏大在职研究生化学工程试题

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1、高等化学工程试题1.（20分）用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T.h，高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m,进出口阻力不计。管径为（p108x4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率，设泵的效率r

2、=50%o*****答案*****对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He=AZ+X[(l+Zle)/d](u/2g)AZ=20m1+Lle=430md=108-2x4=100mm=0.1mu=Vs/0.785d=3

3、8400/3600x0.785x0.1x960=1.415m.sRe=dup/^i=0.1x1.415x960/3430x10=39.6<2000X=64/Re=64/39.6=1.616He=20+l.616x(430/0.l)x(1.415/2><9.81)=729.2mN=Q-He-pg/r)=38400x729.2x9.81/(3600x0.5xl000)=152.6kw2.(20分)为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数，测得实验数据如下：冷却器传热面积A=2.8m，屮苯的流量W=2000kg.h，由80°C

4、冷却到40°C,甲苯的平均比热为1.84kJ.kg・K。冷却水从20°C升高到30°C,两流体呈逆流流动,求所测得的传热系数K为多少?若水的比热为4.18kJ.kg・K，问水的流量为多少？*****:^穿*****热负荷Q=Wc(T-T)=2000/3600x1.84(80-40)=40.9kwAt:80-^4030——205020At=(50-20)/1n(50/20)=32.7°CK=Q/(AAt)=40.9x10/(2.8x32.7)=446w.m・KQ=Wc(t-t)W=Q/(c(t—t))=40.9/(4

5、.18(30-20))=0.978kg.s=3522kg.h1.（20分）分离苯和甲苯混合液，进料组成为0.4,憾出液组成为0.95,残液组成为0.05（以上组成均为苯的摩尔分率）。苯对屮苯的平均相对挥发度为2.44o泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。试求：(1)最小回流比；(2)若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精憾段操作线方程(3)列出提馄段操作线方程。*****答字*****(1)y=2.44x0.4/(1+1.44x0.4)=0.62R=(x—y)/(y—x)=(0.95-0.62)/(0

6、.62-0.4)=1.5⑵R=1.2xl.5=1.8y=(1.8/2.8)x+0.95/2.8=0.64x+0.34(3).令F=lkmol.hFx=Dx+Wx0.4=0.95D+(l-D)x0.05解得D=0.39kmol.hW=0.61kmol.hVq=1L,=L+qF=RD+F=1.8x0.39+1=1.7kmol.hV'=V=(R+l)D=2.8x0.39=1.09kmol・h••・y』Lfx7VLWx2=1.7x71.09-0.61xO.05/1.09=1・56x'-0・028y=1.56x-0.0281

7、.(20分)常压25°C下，气相溶质A的分压为0.054大气压的混合气体分别与(1)溶质A浓度为0.002mol.L的水溶液；(2)溶质A浓度为O.OOlmol.L的水溶液；(3)溶质A浓度为0.003mol.L的水溶液；接触，求以上三种情况下，溶质A在二相间的转移方向。(1)若将总压增至5大气压，气相溶质的分压仍保持原来数值。与溶质A的浓度为0.003mol.L的水溶液接触,A的传质方向又如何?注：工作条件下，体系符合亨利定律。亨利常数E=0.15x10大气压。*****答案*****p=C/H,H=p/EM・・

8、・p=ECM/pP=0.15x10xCMs/pP=0.15x10CMs/p(1)C=Pp/(MsxO.15xlO)=0.054x1000/(18x0.15x10)=0.002kmol/m=0.002mol/L=C・••气液两相达到平衡(1)C=0.001mol/KCA由气相转移到液相，发半吸收过程。(2)C=0.003>CA由液相转入汽相，发生解吸过程。(3)x=yeP/E,y=0.054/5,P=5,E=0.15xl0代入上式X=C=0.003x=CMs/p=0.003x18/1000=0.000054x

9、气相转向液相。1.(20分)如图的输水系统。C知管内径为d=50mm,在阀门全开时输送系统的L(l+le)=50m,摩擦系数可取九=0.03,泵的性能曲线，在流量为6m.h至15m.h范围内可用下式描述：H=18.92・0.82Q，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m.h,问：(1)如要求流量为10m.h,单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为