2017年湖南大学化学化工学院F1102化学综合(Ⅰ)之化工原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 在连续干燥器前用预热器加热空气，被加热空气所获得的热量Q 按其去向可分为哪四项？干燥器热效率定义为哪些项之比？
【答案】被加热空气获得的热量按其去向可分为以下四项:
汽化水分消耗的热量；
随废气放空。
干燥热效率定义为
2． 冬天，室外温度为2°C ，刮着风，潮湿的衣服晒在外面有没有可能会结冰？为什么？
【答案】可能会结冰，因为潮湿的衣服上温度为空气的湿球温度，当湿球温度低于0°C就会结冰。
3． 在萃取过程中，采用普通筛板塔、填料塔一般传质效果不是很好。为了强化液液传质过程，工业上有时会采用脉冲萃取塔（包括脉冲筛板塔和脉冲填料塔），其工作原理是在塔的底部设置脉冲发生器，迫使塔内液体产生附加的脉冲运动。现有一含有少量细小悬浮物的含5%己内酰胺的废水，经有机溶剂萃取处理后放，萃取 相经蒸溶剂塔后塔底回收已内酰胺，塔顶有机溶剂回收后重新用作萃取的溶剂，假定有机溶剂与水不互溶。请你 综合考虑技术、经济等因素，分析上述萃取过程若采用脉冲筛板塔或脉冲填料塔，哪种较为合适？请说明理由； 并讨论脉冲振幅增大对萃取过程的利弊。
【答案】综合考虑技术、经济等因素，应采用脉冲筛板塔。原因在于液体中含有少量悬浮物，而填料塔的填料之间缝隙较小，在液体含有悬浮物的情况下阻力较大，易堵塞，不利于进行后续操作，同时脉冲填料塔在处理含悬 浮物液体时能耗比脉冲筛板塔大。
脉冲振幅增大的优点是有利于液体之间的充分混合，有利于萃取过程的进行，缺点是振幅过大会引起塔内萃 取过程不稳定，同时能耗大大増加。
4． 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。
加热产品消耗的热量；
补偿设备热损失消耗的热量；
二、计算题
5． 某工业用炉每小时产生的烟气量为烟气出口平均温度为气的平均密度为
密度为
烟气通过烟囱排入大气。烟囱的内径为3.5m , ，黏度为
为了保持烟囱的抽力，要
求在烟囱底部维持200Pa 的真空度，试计算烟囱的高度应为多少米。已知在烟囱高度范围内，大
，大气压力为latm 。假定烟气从烟囱中通过的摩擦系数为
【答案】在烟囱底1-1截面与烟囱顶2-2截面之间列伯努利方程
因为
故
烟气在
下的体积流量为
烟气在烟囱中的流速为
烟气通过烟国的摩擦损失为
所以式（1）应为
从式（2）可解得
钢管44根，管长为1.5m ，单管程。管程中的冷
6． 有一台列管式换热器，内有
却水将壳程中100°C 的蒸汽冷凝，蒸汽冷凝侧热阻、管壁及两侧污垢热阻忽略不计，不计热损失。冬季时冷却水进口温度为15°C ，出口温度为37°C 。已知冷却水的比热容黏度
导热系数
, 蒸汽冷凝潜热
设以上物件不随温度变化）。试求：（1）冬季时冷却水用量及蒸汽冷凝量各为多少（kg/h）? （2）夏季时冷却水进口温度为29°C , 若冷却水用量与冬季相同，则夏季冷却水出口温度为多少？蒸汽冷凝量将变为多少？
【答案】（1）设管内为完全湍流，
，蒸汽冷凝热阻、管壁、污垢热阻可忽略，不计热损失，有
因为不计热损失，所以
所以
所以冷却水用量
验
蒸汽冷凝量
（
2
解得：蒸汽冷凝量
7 在逆流操作的吸收塔内，，用清水吸收氨-空气混合气中的氨混合气进塔时氨的浓度．
尔分率），吸收率
操作压力为
度下，氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为
（1）溶液最大出口浓度； （2）最小液气比；
（3）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，传质单元数为多少？ （4）传质单元高度为0.5m 时，填料层高为多少米？ 【答案】（1）系统服从拉乌尔定律
即溶液的最大出口浓度为0.0111。 （2）
当吸收剂用量为最小用量的2倍时
试求:
（摩
）
假设成立。
溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温