2017年江西理工大学化学工程(专业学位)之化工原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作？
【答案】逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，对传递相同热负荷而言，需较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度
可接近冷流体进口温度
对相同热负荷而言，对相同热负荷而
需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度可接近热流体进口温度言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。
2． 溶质渗透理论中的含义是什么？已知D , 如何表达？
【答案】溶质渗透理论中是溶质渗透时间，即每隔时间，液体发生一次完全的混合。己知D ,
3． 欲提高填料吸收塔的回收率，应从哪些方面着手？
【答案】（1）降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；（2）在保证不，可使回收率发生“液泛”的前提下，适当増大气速；（3）适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度）；提高（但会导致操作费增大，溶液浓度x 下降）（4）喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；（5）可适当增加填料层高度。
4． 请简述萃取操作的基本原理。如图所示，说明萃取相图中各点、区、线的含义。
A 、B 、S 、P 点；①、②区；
线
【答案】萃取是指利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。
A 溶质, B 稀释剂，S 溶剂，P 辅助曲线与溶解度曲线的交点 ①均相区，②两相区
联结线，P-Q 辅助曲线。
二、计算题
5． 有一套管换热器，某流体走套管环隙，水走管内，逆流换热。工艺上要求将流量为810kg/h的此流体从120°C 冷却到70°C ，其比热容为
并可视为不变。已知内管为
它对管壁的传热膜系数为
钢管，水的初温为20°C ，此换热器刚投
入使用时很清洁，当流体出口温度为70°C ，测得水出口温度为50°C , 管壁对水的传热膜系数为
试问：（1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度
降为45°C ，求内壁的污垢系数（管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外传热膜系数可视为不变）；（2）经过技术改造，水质处理设备的故障被排除，且换热器内的水垢被清除，如果水的流量增加了73.2%，问完成规定的生产任务所需的套管换热器的有效长度为原长度的百分之几？（3）同（2）清垢后水的流量增加了73.2%，如采用原来的换热器，则水和热流体的出口温度是否变化；如变化，计算它们的出口温度分别为多少？
【答案】（1）解题思路：换热器使用一年后，由于水结垢，热阻增大，总传热系数下降，单位时间内通过传热面的热量减少，使冷却水的出口温度从50°C 下降到45°C ；由于冷却水的用量不变，根据冷热流体的热量衡算式（在无热损失的情况下，冷流体吸收的热量等于热流体放出，所以热流体在流量不变的情况下， 的热量）
其出口温度上升。 原工况（结垢前）
原工况热负荷
冷却水用量
现工况（结垢后）
现工况热负荷
现工况热流体的出口温度
原工况
现工况
因为由于原工况
现工况
壁阻和管外的垢阻可忽略，则 原工况
现工况
传热速率方程：原工况
现工况
两个方程式相比得
（2）解题思路：此时仍认为管外的传热膜系数Re 增大，使管内的传热膜系数
不变，管内由于水量增大，即流速u 增大，
这样传热推动力
也增大，
可按平壁处理。
增大，从而使总传热系数K 增大。由于生产任务一定，即热负
荷Q=37.8kW不变，此时水量增加，导致水出口温度下降
先验算
此时完成指定生产任务的传热面积A 必然会减少，即套管换热器的长度缩短。
从哪个公式计算出的，设管内流动
查对应温度下水的物性：
得：
所以又由
当流量增大73.2%时，
的公式计算得来。
也可用上式计算
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