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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． —包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将如何变化？主要原因是什么？

【答案】保温效果将变差，因为水的导热系数比空气的导热系数大。

3． 什么是化工原理中的三传？试论述三传的可比拟性。

【答案】化工原理的三传:质量传递、热量传递、动量传递。 三传的类比: （1）传递本质类比

①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递。 ②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递。

③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。 （2）基础定律数学模型类比 ①动量传递的牛顿粘性定律。 ②热量传递的傅立叶定律。 ③质量传递的费克扩散定律。 （3）物性系数类比 ①粘度系数。 ②导热系数。 ③分子扩散系数。

二、计算题

4． 分离苯-甲苯的精馏塔有10块塔板，总板效率为0.6, 泡点液相进料，进料量为100kmol/h，其浓度

, 要求塔顶产品浓度为0.85, 塔釜浓度为0.1（均为苯的摩尔分数）。相对挥发度为

（1）该塔的操作回流比R 为多少？有几种解法？试对这几种解法进行比较。

（2）用该塔将塔顶产品浓度提高到0.99是否可取？若将塔顶产品浓度提高到0.88, 可采取何种措施？对其中较好的一种方案进行定性和定量的分析。

（3）当塔顶产品浓度为0.85时，最小回流比为多少？若塔顶冷凝水供应不足，回流比只能为最小回流比的0.9, 该塔还能操作吗？

（4）若因回流管堵塞或回流泵损坏，使回流比为0, 此时塔顶、塔釜的组成及流量分别为多少？（设塔板效率不下降）

【答案】（1）求操作回流比

方法一:用芬斯克方法和吉利兰关联图求取

2.46。试讨论下述几种情况:

由吉利兰关联图查得:

对苯-甲苯溶液，a=246, 气液平衡方程为

泡点进料，q=l。联立求解x=0.175与气液平衡方程，可得q

线与平衡线的交点坐标

于是最小回流比为:

求得R=5.7

方法二:图解试差法求回流比。 方法二:逐板试差法 设R=5.7, 精馏段操作线提馏段操作线由物料衡算得

所以操作线方程为逐板试差，___

计算结果如下:

表

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所以第6块板为加料板，理论板数为（2）从塔釜若此浓度塔顶产品。

使

不能实现。

假设

R=5.7成立。

开始在对角线和平衡线之间作7个梯级（全回流），得到塔顶最大浓度，’则

可以实现。实际上

’所以该塔不能得到0.99的

=0.88是可能的。因为此时所需要的最少理论板数

即全回流量最少理论板数为5块，而现有7块板，所以达到xD=0.88是可能的。采取的措施可以是:①加大回流比；②改变进料热状况，使离器。

（3）泡点进料

当

但塔顶产品的浓度将降低，因为小回流比的数值也变小。

（4）当R=0时，该塔变为只有提馏段的精馏塔，此时提馏操作线将变化: 斜率

所以操作线方程代入数据得平衡线方程q 线方程

方法一:根据没停回流前提馏段理论板数为1块 联立求解式①、式②和式③，用试差法求得方法二:用图解试差法

如图所示。

能操作。

是针对一定的分离要求而言的，产品浓度要求降低，最

使所需理论板数减少；③増加理论板数或加分