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一、简答题

1． 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。

2． 简述在化工生产中对液体进行搅拌的目的。

【答案】（1）加快互溶液体的混合；（2）使一种液体以液滴形式均匀分散于另一种不互溶的液体中；（3）使气体以气泡的形式分散于液体中；（4）使固体颗粒在液体中悬浮；（5）加强冷、热液体之间的混合以及强化液体与器壁的传热。

3． 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

，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。

4． 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

5 用一精馏塔分离某双组分混合液，，

在塔中部以饱和蒸汽进料已知进料中易挥发物组成．

塔顶产品中易挥发组成对挥发度为3, 回流比

塔釜中易挥发组成试计算：

（以上均为摩尔分率），该物系平均相

（1）提馏段操作线方程；

（2）进入第一块理论板（从顶往下数）的汽相浓度； （3）若因故塔釜停止加热，欲维持【答案】（1）已知物料衡算：代入数据解得：

q=0

则提馏段操作线方程：

（2）进入第一块板的气相即为离开第二块板的气相

精馏段操作线方程：

即进入第一块理论板的气相浓度为0.7857。 （3）塔釜停止加热，即提馏段上升蒸汽

即

那么

即应使塔顶馏出液减少为原来的0.45倍。 根据物料守恒有：

即

不变应如何操作？此时塔釜排液

所以

又平衡线方程：

所以

6． 车间内有一扇氧化，黑度

的铸铁炉门（已氧化，黑度其表面温度

室温

，为减少炉门的辐射散热在距离炉门30mm 处放置一块与炉门同尺寸的铝质遮热板（已

），求放置铝板前后炉门因辐射而散失的热量。

【答案】铸铁炉门与车间四壁或遮热板之间的辐射传热可按灰体表面间的辐射传热计算。 （1）在放置遮热板前，炉门壁面1为车间的四壁（统称为表面2）所包围，故炉门对车间四

壁的角系数

又因为炉门的面积相对于车间四壁的面积很小，

即

因此可得炉门与车

间四壁的辐射传热量为

（2）在放置遮热板后，由于炉门壁面1与遮热板壁面3的距离很近，可以近似视为两个无限大灰体平壁之间的辐射传热，即

因此炉门与遮热板壁的辐射传热量为

同时遮热板与车间四壁之间也存在辐射传热，其传热量可表示为

在稳态时，

即

代入有关数据，得

经整理后，可得遮热板的温度

从而可计算出炉门的辐射散热量为

也就是说，在炉门外设置遮热板后，炉门的辐射散热损失减少了91.8%, 即只有原来辐射损失的8.2%。