2017年淮北师范大学化学综合Ⅰ(化工原理,仪器分析)之化工原理复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 有一高温炉，炉内温度高达1000°C 以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。
【答案】炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面；在炉壁内通过传导传热，将热量从炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联；所以该传热过程的特点是：传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；并联、串联的联合传热同时存在。
2． 什么是理论板？用图解法求理论板层数时，为什么一个梯级代表一层理论板？
【答案】理论板是指离开这种板的气液两相温度相等、浓度成相平衡的塔板。每一个梯级与平衡线相交一次，表示气、液两相达到一次平衡，因此代表一层理论板。
3． 吸收的基本依据是什么？吸收的主要操作费用花在哪里？
【答案】吸收的基本依据是：气体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异。吸收的主要操作费用为：
（1）气、液两相流经吸收设备的能耗； （2）溶剂损失；
（3）溶剂再生费（解吸操作费）。
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． 密度为
彳某种悬浮液，于53kPa 的真空度下做实验，
测得过滤常数每过滤
滤液得到的滤饼中含固体594kg 。固体密度为
液相
为水。现用一直径为1.8m 、长为0.9m 的转筒真空压滤机进行生产，转筒内真空度与试验时的真空度相同，转筒转速为lr/min，浸没角为135°。如过滤介质阻力不计，滤饼不可压缩。求：（1）压滤机生产能力；（2）转筒表面的滤饼厚度；（3）若转速减为0.5r/min，其他操作情况不变，则（1）与（2）的结果有何变化？（4）若真空度变为80kPa ，其他操作情况不变，则（1）与（2）的结果有何变化？
【答案】（1）求生产能力Q 。 转鼓的浸没分率则
（2）求滤饼厚度。 设每立方米滤液对应得到液体占有体积
滤液对应的滤浆体积为解得
滤饼，其中固体594kg ，则固体占有的体积为
滤衆进行物料衡算得
因转筒每转一周得滤液量为
则转筒每转一周得滤饼体积滤饼厚度：
（3）转速变为
则生产能力计算式换算得
所以
（4）真空度改为80kPa ，有
所以
6． 将20°C 的水（粘度（阀全开时），摩擦系数
（1）求所需的理论功率（kw ）; （2）—泵的特性可近似用下式表达: 扬程:
效率:
式中Q 的单位为立方米每分钟。求最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。如适用，求因调节阀门使功率消耗増加多少。
【答案】
（1）对水池及塔顶处列柏努利方程为:
其中
对柏努利方程代入数值为:
，）以30立方米每小时的流量从水池送至塔顶。已知塔顶压
长18m , 管线局部阻力系数
）。
，强为0.05MPa （表）与水池水面高差为10m , 输水管
（2）已知泵的效率可表示为: