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一、简答题

1． 何谓平衡水、自由水、结合水和非结合水？它们之间有何相互关系？

【答案】平衡水:当气体为不饱和气体时，与气体的水分分压呈平衡的物料含水量称为平衡含水量

低于

的水分称为平衡水，高于

的水分称为自由水。

物料中大于

的那

当气体为饱和气体时，与气体的水分分压呈平衡的物料含水量定义为部分水分称为非结合水，小于

水量，结合水与非结合水的总合为物料的总含水量。

2． 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。

3． 恒速干燥段的湿物料表面温度是什么温度？为什么？

【答案】恒速干燥段的湿物料表面温度等于干燥介质的湿球温度。恒速干燥段是表面汽化控制段，在此阶段，对流传热系数和传质系数不变，水分恒定速率汽化，汽化的是非结合水，水分由物料内部向表面输送的速度足以保证物料表面充分润湿。

4． 要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？

【答案】可采取改变气固接触方式，减小物料尺寸，提高气体温度、降低气体湿度和采用较高的气流速度等措施。

的那部分水分称为结合水。自由水和平衡水的总合为物料的总含

二、计算题

5． 有一套管换热器，由

流量为5000kg/h，由60°C 冷却到30°C ，对流给热系数平均热容为

比热容为

（1）冷却水的用量； （2）所需套管长度； （3）若将换热器的内管改为

的钢管，其他条件不变，求此时所需的套管长度。

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的钢管组成。甲醇在内管中流动，

冷却水在环隙中流

导热系数为

动，其入口温度为20°C ，出口温度拟定为35°C 。忽略热损失、管壁及污垢热阻，且已知甲醇的

在定性温度下水的黏度为

试求：

【答案】（1）根据热量衡算，有

由

则冷却水的用量为

（2）根据热量衡算和传热速率方程，有

其中，K 为以传热外表面积为基准的传热系数，

为套管换热器内管外径，则

要求

必须先确定是逆流还是并流，题目没有明确说明流向，但由已知条件可知

，

只有逆流才可能出现这种情况，故可断定本题必为逆流，于是

由于管壁及污垢热阻可略去，因此以传热外表面积为基准的K 为

其中，

甲醇在内管侧的已知，

冷却水在环隙侧的求

要先求冷却水的流速

冷却水在环隙中的流速

故冷却水在环隙中的对流给热系数为

则

（3）将换热器的内管改为引起

对管内的流体甲醇

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未知。求

必须先求冷却水环隙流动的

环隙当量直径

的钢管后，管内及环隙的流通截面积均发生变化，

一般将多段套管换热器串联安装，使管长为39.1m 或略长一点，以满足传热要求。

均发生变化。应设法先求出变化后的和K 值，然后再求1。

由上式可知，内管改小后，减小，其他条件不变，则为湍流。

得故

对环隙中的冷却水，有

由上式可知，

减小，将使

增大，原来冷却水为湍流，现在肯定为湍流。

故

6． 某精馏塔分离A 、B 混合液，料液为含A 、B 各为50%（摩尔分数，下同）的饱和液体，处理量为100kmol/h，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h，要求塔顶A 组成为0.9。已知精馏段操作线方程为试求：

（1）塔底产品组成xW ；

； （2）塔顶全凝器每小时冷凝蒸气量（kmol/h）； （3）蒸馏釜每小时产生蒸气量（kmol/h）（4）提馏段操作线方程；

（5）相对挥发度α=3，塔顶第一块实际板的液相默弗里单板效率为0.6，求离开第二块实际板上升蒸气组成y 2；

（6）该塔在操作条件不变的前提下，由于长期运行板效率下降的原因，使得塔顶产品中易挥，试定性说明为保证产品质量，应采取什么措施，同时应考虑发组分含量下降（采出量D 不变）什么问题？

【答案】已知_（1）因为

（2）由精馏段操作线方程_所以R=1.5

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增大，原来甲醇为湍流，现在肯定

设该塔的总板效率为0.5，塔底用再沸器间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器：

所以

得