2017年湖南大学化学化工学院F1104化学综合二之化工原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 什么叫精馏操作？举例说明精馏过程在化工生产中的应用。
【答案】精馏操作是指利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触, 在热能驱动和相平衡关系的约束下, 使得易挥发组分不断从液相往气相中转移, 而难挥发组分却由气相向液相中迁移, 使得混合物得到不断分离的过程。
应用：产品的分离提纯。
2． 说明精馏塔塔顶产品组成不能无限增大的原因。
【答案】原因是：（1）精馏塔塔顶浓度但极限值是
如果
则
的提高受到物料衡算的限制。加大回流比可提高极限值是1；（2）
的提高受到塔板数即精馏塔分离
也有确定的最高极限值；（3）增加回流比意
，能力的限制，即便回流比是无穷大（即全回流）
味着増加蒸发量和冷凝量，这在数值上还将受到塔釜及冷凝器的传热面积的限制。
3． 简述化工生产中进行蒸发操作的目的。
【答案】（1）获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品；
（2）脱除溶剂，将溶液增浓至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发、结晶的联合操作以获得固体溶质；
（3）脱除杂质。
4． 蒸发器提高流体循环速度的意义有哪些？
【答案】蒸发器流体循环速度提高，可增大传热系数，从而传热速率高，并可减少溶液在加热管内析出晶体，且可减轻传热表面的污垢积存。
二、计算题
5． 常压下，湿空气在温度为20°C , 湿度为0.01kg 水气/kg绝干空气的状态下被预热至120°C 后进入等焓干燥器，废气出口湿度为0.03kg 水气/kg绝干空气，物料的含水量由20%干燥至5%（均为湿基含水量），物料的处理量为1000kg/h, 求:
（1）废气的出口温度（3）预热器的加热量【答案】已知干气，
干气
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（2）绝干空气的消耗量L （kg 绝干空气/h）;
（1）等焓干燥过程，所以
解得（2）
. 水/kg干物料
干物料
蒸发的水量W
为
（2）进干燥器前空气的焓为
预热器的加热量为
6． 采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为下气体密度为
黏度为
颗粒密度为
高为1.6m 。操作条件气体体积流量为
试
的颗粒，求多
求：（1）可完全回收的最小颗粒直径；（2）如将降尘室改为多层以完全回收层降尘室的层数及板间距。
【答案】（1）设沉降运动处在层流区，则能完全回收的最小颗粒直径为
校核最小颗粒的沉降速度为
近似认为沉降运动处于层流区。 （2）
的颗粒也要能全部回收，所需要的降尘面积可按下式计算（既然直径为
的颗粒沉降也一定处在层流区）。
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的
颗粒尚能处于层流区，则
需要降尘面积为，实际降尘面积为所以降尘室应改为16层（15块隔板）层间距
为0.10m 。就设备结构参数而言，降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关；由本题可以看出，当处理量一定时，完全分离出更小的粒径就必须扩大降尘室的底面积，这是通过多层结构来实现的。
7． 球形容器内半径为
温度为，外半径为、温度为，球壁的导热系数球形壁内定态传热速率Q 的计算公式，并与圆筒壁进行比较。
【答案】对于定态一维热传导，传热速率Q 不随半径r 而变，由傅里叶定律可得到
即
将上式积分，得（注意Q 不变）
试推导此
即
由于
故上式也可写成
令则
即
说明通过球形壁导热的热流量Q 也可写成
式中，1为圆筒壁的长度；
为圆筒壁内、外半径的对数平均值，即
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的形式，即与平壁的形式一致。
对圆筒壁内的定态一维热传导，热流量Q 也可写成如上的形式，但式中的平均传热面积为