2017年南京理工大学化工学院化工原理考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 造成溶液过饱和度的方法有哪些？溶液结晶的两个阶段是指哪两个阶段？
【答案】造成过饱和度的方法有: （1）降低温度（冷却结晶）； （2）溶液浓缩（蒸发）。
溶液结晶的两个阶段:晶核生成，晶体成长。
2． 吸附分离常用的吸附剂有哪些？
【答案】（1）活性炭； （2）硅胶； （3）活性氧化铝；
（4）各种活性土（如漂白土、酸性白土）； （5）合成沸石和天然沸石分子筛； （6）吸附树脂。
3． 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
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
水量，结合水与非结合水的总合为物料的总含水量。
4． 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。
二、计算题
5． 现有一单程列管式换热器，管子尺寸
。考虑管内苯侧污垢热阻
热损失均忽略不计，试求：（1）总传热系数为多少
苯的出口温度达到原工艺要求？并就一种措施加以定量说明。
已知：管材的热导率
。操作范围内苯的物性参数可视为不变：
【答案】（1）首先求管内对流传热系数
应用管内强制湍流传热系数经验关联式，得
再求总传热系数
K
对数传热温差为
传热速率所以
所以该换热器不合用。
或者利用总传热系数来判断
同样可以得出结论，该换热器不合用。 （2）
管长为3.0m ，共40根，
拟用来将
，管内侧污垢热阻及
并判断该换热器是否合用；（2）
的苯从30°C 加热到70°C ，壳程（管外）为120°C 饱和水蒸气冷凝，
水蒸气冷凝的
若使用上述换热器，则实际操作时苯的出口温度为多少？（3）在操作过程中，可采取什么措施使
解得实际操作时苯的出口温度
所以
（3）可以采用提高加热蒸汽的压力的措施使苯的出口温度达到原工艺要求。
利用对流传热系数经验式求出对流传热系数，进而可求出总传热系数。 此例可用另外两种方法即总传热系数及传热速率的比较判断换热器是否合用。
求实际操作时苯的出口温度这类问题的计算，往往是将总传热速率方程与热量衡算方程联合起来应用。
6． 填料吸收塔，填料层高度为3米，操作压强为latm ，温度为20°C 。用清水吸收空气-氨混合气中的氨，混合气体的质量速度为水的质量速度为试求：
（1）出口氨水浓度；
（2）以气相组成表示的平均推动力； （3）气相总传质单元高度（4）如果
；
与气体质量速度的0.8次方成正比，试估算：当操作压强增大一倍，气体质量
。其中含氨6%（体积％），要求吸收率为99%,
。
，已知该塔在等温下逆流操作，
操作条件下的平衡关系为
速度也增大一倍时，为保持原来的吸收率，在塔径和水的质量速度不变的情况下填料层高度为多少？（空气分子量取29, 氨的分子量17，水的分子量18）
【答案】（1）惰性气体流率为
液相流率
解得（2）