化工原理试题及答案 可下载 可修改 优质文档.doc

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1、优质文档化工原理试题及答案一．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)=1995000

2、KJ/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优质文档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

3、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=2.50.952=2.5=0.8883.一连续干燥器中，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）水分蒸发量优质文档=1000*(1-0.08)=920kg/h第一种解方法：=1000-938.8=6

4、1.2kg/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%.（p171-4）（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3

5、2℃，。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。(p2364-8)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优质文档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3.4KJ/（kg*℃），加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强

6、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。(p3105-3)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=143.450kPa:蒸汽的焓H=2644.3kJ/kg,汽化热r=2304

7、.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，=620kJ/kg用式5-11a求加热蒸汽消耗量，即=4102kJ/kg优质文档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