2017年重庆理工大学材料科学与工程学院809化工原理考研题库
● 摘要
一、填空题
1. 流体在管内的流动状态属于完全湍流,若某流速下通过长为1米的直管阻力损失为100J/kg,其他条件不变流量提高一倍,则阻力损失为。 【答案】
2. 保持搅拌雷诺数不变,由此准则搅拌器放大应满足:_____。 【答案】
3. 冷、热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90°C ,出口温度为50°C , 冷水进口温度为15°C ,出口温度为53°C ,若冷、热水的流量相同,则热损失占传热量的_____%。(冷、热水的物性数据可视为相同)
【答案】5
4. 在列管换热器的流体流径选择中,易产生污垢的流体通常走_____,高压高温流体走_____。
【答案】管内;管内
【解析】易结垢流体走管内,因为管内较易清洗;高压流体走管内,以免壳体受压,可减少壳层金属消耗量。
5. 某板框压滤机,恒压过滤1小时得滤液【答案】2.6
6. 降低废气出口温度可以提高干燥器的热效率,但废气在离开设备之前的温度的限制是_____,原因是_____
【答案】气体温度不降至露点;原因是空气温度小于或等于露点时,会在分离设备及管道中析出水分,使产品返潮,甚至堵塞设备或管道
7. 某二元混合物,进料量为100kmol/h,进料组成
组成
8. 三层圆筒壁在热传导过程中,已知导热系数
【答案】减少;降低
第 2 页,共 63 页 停止过滤用清水横穿洗涤(清水粘度与滤液粘度相同),为得到最大生产能力,辅助时间应控制在_____小时(过滤介质阻力忽略不计)。 (摩尔分数,下同),要求塔顶得到不小于0.95的产品,则塔顶馏出液的最大流量为_____kmol/h。 【答案】63.2 厚度若其他条件不变,将第二层与第三层的材质互换,则导热量将_____,第二层与第三层的界面温度将_____。
二、简答题
9. 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。
10.蒸发器提高流体循环速度的意义有哪些?
【答案】蒸发器流体循环速度提高,可增大传热系数,从而传热速率高,并可减少溶液在加热管内析出晶体,且可减轻传热表面的污垢积存。
11.在乙醇-水体系精馏实验中,如果增加塔的塔板数,在相同的操作条件下,是否可以得到99.5%(摩尔分数)的乙醇?为什么?
【答案】不可以得到99.5%(摩尔分数)的乙醇,因为:
(1)精馏实验中,在相同的操作条件下,如果增加塔的塔板数,塔顶的浓度会增大;
(2)由于乙醇水体系存在恒沸物,随着塔板数的增加,塔顶的浓度会趋近恒沸组成89.4%(摩尔分数)。
12.搅拌器应具有哪两种功能?强化搅拌的工程措施有哪些?
【答案】搅拌器的两个功能:(1)总体流动;(2)强剪切或高度揣动。改善搅拌效果的工程
措施:(1)提高转速;(2)加挡板,消除打漩,增加阻力;(3)偏心安装搅拌器;(4)装导流筒。
13.多效蒸发有何优点?为什么多效蒸发的效数有一定限制?
【答案】多效蒸发过程生产单位质量产品消耗的生蒸汽量少,操作费用低。但随效数的增加,单位蒸汽消耗量减小的趋势减慢,操作费用降低的趋势减小,同时,随效数的増加,蒸发器生产强度降低很快,设备投资增加,因此,需根据设备费与操作费之和最小的原则核算出最佳效数。
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14.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
15.离心泵发生气缚与汽蚀现象的原因是什么?应如何消除?
【答案】离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵,则泵壳内的流体在随电机做离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内,泵像被“气体”缚住一样,称离心泵的气缚现象。避免或消除气缚的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体,启动时关闭出口阀。
当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时,给泵壳内壁带来巨大的水力冲击,使壳壁像被“气体”腐蚀一样,该现象称为汽蚀现象。降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。
16.为什么说全回流时,所需的理论板数最少?
【答案】全回流时,操作线与y-x 图的对角线相重合,此时的操作线偏离平衡线最远,即传质推动力最大,故要达到一定的分离要求时,其所需的理论板数最少。
17.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。
18.风筝开始放飞时应该顺着风向跑还是逆着风向跑?为什么?
【答案】风筝开始放飞时应该逆着风向跑,原因是动能和静压能转化为位能(势能)。
加热产品消耗的热量;补偿设备热损失消耗的热量;
三、计算题
19.锅炉的蒸发量为9080kg/h,要求进入锅炉的水温为65°C ,但原水温度为21°C ,故需用一卧式列管换热器将水加热到所需温度,加热蒸汽为108°C 的饱和水蒸气,
冷凝传热系数为列管采用内流动,流速为0.3m/s。求:
(1)求换热面积。
(2)若因空间限制,管长不能超过2.5m ,换热器如何设置?
注:水的物性参数
第 4 页,共 63 页 的黄铜管(导热系数为),设水在管