2018年郑州轻工业学院材料与化学工程学院806化工原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 评价板式塔塔板性能的标准有哪些？
【答案】通过能力大、塔板效率高、塔板压降低、操作弹性大、结构简单、制造成本低。
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
也有确定的最高极限值；（3）增加回流
离能力的限制，即便回流比是无穷大（即全回流）
，
比意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。
二、计算题
4． 平壁炉的炉壁是用内层为120mm 厚的某种耐火材料和外层为230mm 厚的某种建筑材料砌成的。两种材料的导热系数均为未知。已测得炉内壁温度为800°C ，外侧壁面温度为113°C 。后来在建筑材料外又包扎一层厚度为50mm 、导热系数为
的石棉以减少热损失。包扎后
炉内壁温度为800°C ，耐火材料与建筑材料交界面的温度为686°C ，建筑材料与石棉交界面的温度为405°C ，石棉外侧温度为77°C 。试求：（1）包扎石棉后热损失比原来减少的百分数；（2）原来两种材料的导热系数。计算时忽略温度改变对材料导热系数的影响。
【答案】令Q/A为包扎石棉前热损失，、系数。
（1）包扎石棉后热损失比原来减少的百分数 包扎石棉前热损失
包扎石棉后热损失
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为包扎石棉后的热损失。为炉内壁温度，
分别为耐火材料与建筑材料的导热
为包扎石棉前炉外壁温度为包扎石棉后炉外壁温度；
包扎石棉后热损失比原来减少的百分数
（2）耐火材料及建筑材料的导热系数令石棉外壁面温度为
，则
又因
则
同理
对多层平壁的导热，解题的关键是准确地找出传热推动力与热阻的对应关系。在热阻不变的条件下，推动力减小即表示传质速率下降。从包扎石棉前后两种材料表面温度变化便可求得热损失减少的百分数。两种材料的导热系数则由包扎石棉后的热通量来计算。
5． 高温气体在废热锅炉中的钢质列管内流过，进口温度出口温度沸腾水温为
已知气体一侧的对流给热系数为
设管内、外壁面温度各自为定值。
【答案】基于外表面的总传热系数为:
总温度差:
跨过管外膜层的温度差:跨过管内膜层的温度差:
因是稳定传热，故跨过各层的传热速率相等，即:
将已知值代入前两项，即:
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管外
水侧的对流热系数为
不计污垢热阻，
试求总温度差以及内、外壁面的平均温度各为多少？钢的
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6． 在
和
用清水逆流吸收空气混合气中的氨，
混合气中氨的分压为
混合气体的处理量为
经吸收
后氨的分压下降到其平均分子量为28.8, 操作条件下的
平衡关系为y=0.8x
。若吸收剂用量是最小用量的5倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。（用吸收因数法计算的传质单元数公式:
【答案】
（1）因为吸收剂为清水，则
吸收前后氨的含量为:
最小液气比为:液气比为:
又已知相对分子质量为率为
则吸收剂用量为（2）气相总传质单元数
气体处理量为
。
所以可知惰性气体的摩尔流
）
7． 有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%（摩尔％），饱和蒸汽进料，原料处理量为每小时lOOkmol ，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h。已知精馏段操作线方程为
，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流，试求
：
（1）塔顶、塔底产品组成（用摩尔分率表示）； （2）全凝器中每小时冷凝蒸汽量； （3）提馏段操作线方程；
（4）若全塔平均相对挥发度=3.0，塔顶第一块板的液相默弗里板效率第二块板的汽相组成。
【答案】（1）由精馏段操作线方程
得
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，求离开塔顶