2017年哈尔滨工业大学化工原理复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． —包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将如何变化？主要原因是什么？
【答案】保温效果将变差，因为水的导热系数比空气的导热系数大。
2． 简述综合评价板式塔塔板性能优劣的主要标准。
【答案】主要标准有：生产能力；塔板效率；塔板压强降；操作弹性。
3． 全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般最适宜回流比为最小回流比的多少倍？
【答案】全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。全回流主要用在精馏装置开停工和实验室研究等场合。开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回流比至规定回流比。最小回流比是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷，是选择最适宜回流比的依据；一般最适宜回流比是最小回流比的1.2〜2倍。
4． 过滤常数K 与哪些因素有关？
【答案】滤饼性质
滤浆性质
推动力
温度等。
二、计算题
5． 在双管程的列管换热器中用饱和水蒸气预热有机溶剂，蒸汽在壳程中冷凝为同温度的水。溶剂走管内。已知：水蒸气，温度120°C ，冷凝潜热为2236kJ/kg，冷凝对流给热系数为10000热容
；溶剂，流量为45000kg/h，进口温度为42°C ，出口温度82°C ，此温度下的比
换热器，管子规格为
，以管外表面积为基准的传热面积
15°C ，壳外表面积为
，
换热管材的导热系数为。换热器壳程没有保温，四周环境温度
。试求：
，外壳与周围环境的自然对流给热系数为
； （1）忽略壳壁热阻，估计蒸汽的冷凝量（kg/h）
（2）若换热管两侧无污垢，试求管内溶剂的对流给热系数；
（3）若将上述双管程的换热器改为四管程，而换热管总根数不变，并假定溶剂的流量、进口温度、蒸汽温度、蒸汽的冷凝给热系数均不变，溶剂物性变化可忽略，试求溶剂的出口温度。（假设双管程时管内流动为湍流状态）
【答案】（1）两种传热过程导致了壳程内蒸汽的冷凝。设加热管程的有机溶剂的热量为Q ；由于外壳壁与周围环境的自然对流传热而产生的热损失为
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。则有
且
因蒸汽冷凝给热系数远高于自然对流给热系数，所以外壳壁温度与蒸汽温度很接近，
于是
蒸汽的冷凝量
（2）传热平均温差
由
解得
则对流给热系数变为原来的
倍，即
解得
可得即
解得
（3）将换热器由双管程改为四管程，管程流通截面变为原来的1/2，流速变为原来的2倍，
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6． 在底面积为的方形容器内设置一垂直挡板，将其分成为容积为的两个空间。较
大空间内盛有深度为lm 的水，较小空间内盛有深度为0.4m 的水，挡板上有一直径为20mm 的小孔，若将小孔的塞子拔掉，经多长时间容器内的液体停止流动？在这段时间内有多少液体由大容器流进小空间？（小孔的流量系数为0.61）
图
【答案】当两液面水面高度相同时液体会停止流动。以容器底面为水平基准面， 设最终大容器液面高度为
则有下式:
由题意知，大容器的底面积为:
设任一时刻，大容器液面高度为z , 则小容器的液面高度为
则流动的总液体量为:
对大容器进行分析为:
化简为:
设孔板处于高度为h 处，对大槽液面和小孔处列柏努利方程为:
化简为:
时间可以表示为:
对时间进行积分，Z 由1到0.8进行积分
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