2017年南通大学化学化工学院918化工原理[专业硕士]之化工原理考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 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
水量，结合水与非结合水的总合为物料的总含水量。
2． 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。
3． 什么是填料塔的传质单兀尚度和等板尚度HETP?
【答案】传质单元高度
填料吸收塔每个传质单元对应的填料层高度。等板高度（HETP ）:
填料精馏塔一块理论板所对应的填料层高度。
4． 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）。
5． 说明精馏塔塔顶产品组成不能无限增大的原因。
【答案】原因是：（1）精馏塔塔顶浓度但极限值是
如果
则
的提高受到物料衡算的限制。加大回流比可提高极限值是1；（2）
的提高受到塔板数即精馏塔分离
也有确定的最高极限值；（3）增加回流比意
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
，能力的限制，即便回流比是无穷大（即全回流）
味着増加蒸发量和冷凝量，这在数值上还将受到塔釜及冷凝器的传热面积的限制。
6． 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
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
7． 填料层高度为4m 的常压逆流吸收塔内，用清水吸收空气中的氨。已知入塔空气中含氨5%（体，实际液气比为0.98, 又已知在该塔操作条件下，氨水系统的平衡关系为V=mx积％）（m 为常数；x 、y 分别为液、气相中氨的摩尔分率），且测得与含氨1.77%（体积％）的混合气充分接触后的水中氨的浓度为18.89g/1000g水。求：
（1）该填料塔的气相总传质单元高度，m ;
（2）现水温上升，其它操作条件不变，试分析气、液相出塔浓度如何变化？ 【答案】（1）属于低浓气体吸收。y=0.0177时，与其平衡的液相浓度为
由=mx得：
所以
（2）水温上升时，m 增大，即平衡线斜率增大，由于气、液流量不变，所以IiG 不变，即操作线斜率不变，那么相平衡线与操作线的间距减小，传质推动力减小，而由于其它条件都不变化，所以
不变，则
也不变，所以使得全塔的传质效果变差，所以出塔气体浓度
所以
增大
，
减小。
减小。
增大。又根
据物料衡算，
因此，水温上升时，
8． 有一稳态输水管路系统，任务是将水库的水送至远处的高位密闭容器内。已知管路的
内径为140mm , 当调节阀门全开时，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为1000m 。系统稳态操作时，测出两液面的高度差为50m , 容器内压力为50KPa （表压）。现有一台离心泵，其中
流量范围内的特性曲线可用方程
（1）计算说明该泵是否可以用于本输水系统； （2）用阀将水流量调至（3）若泵的效率为程多大？
【答案】（1）当管路流量为
时:
此时整个管路的阻力损失为:
对水库和容器内液面列柏努利方程为:
由泵的特性曲线得:
泵能提供的扬程大于管路需要的扬程，则此泵满足要求。
（4）对水库和容器内液面列柏努利方程为
工作点方程为:
求阀门由全开状态到此开度时多损失的压头是多少米？
求所配电机的功率至少是多大；
（Q 的单位:
H 的单位为m ）表
示。设水的密度为
管路摩擦系数恒为0.02。做以下计算:
（4）若将水改为输送到表压为0.20MPa 的容器内，则当出口阀全开时，泵的实际流量和扬