2017年北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室819化工原理概论之化工原理考研强化模拟题
● 摘要
一、填空题
1． 已知某湿物料量为150kg/h, 水分含量为20%，现要将其干燥到含水2%, 需要脱除的水量应为_____kg/h。
【答案】27.55
2． 密度为
则的球型颗粒在斯托克斯区沉降，
颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为，
=_____。 【答案】
3． 若被输送的流体黏度增高，则离心泵的压头_____，流量_____，效率_____，轴功率_____。
【答案】降低；减少；降低；増加
4． 某低浓度气体吸收过程，已知：相平衡常数为m=l，气膜和液膜的体积吸收系数分别为
则该吸收过程为_____控制过程。气膜阻
力占总阻力的百分数为_____，该气体为_____溶气体。
【答案】气膜；88.9%; 易溶
5． 某长方形截面的通风管道，其截面尺寸为
【答案】0.048m
【解析】当量直径 其当量直径d e 为_____.
6． 在设计或研制新型气液传质设备时，要求设备具有_____、_____、_____。
【答案】传质效率高；生产能力大；操作弹性宽；塔板压降小；结构简单（以上答案中任选三个）
7． 在设计列管式换热管中，设置折流挡板，以提高_____流速，设置隔板以提高_____流速，以达到强化传热的目的。管程内流体流速的选取，对一般液体取_____, 气体取_____，如该换热器用水蒸气冷凝来加热原油，那么水蒸气应在_____程流动。
【答案】壳程；管程；
壳
8． 用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩，其他条件不变。提高悬浮液温度，单位过滤时间所得滤液量将_____; 提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所得滤液量将_____。
【答案】増加；减少
9． 如果逆流气体吸收塔的填料层高度可无限增加，则当吸收因子A>1时，在塔_____端_____相组成趋向极限，组成是_____; 当A<1时，则塔_____端_____相组成趋向极限，组成是_____。
【答案】稀；气；浓；液；
10．在包有两层相同厚度的保温材料的圆形管道上，应该将_____的材料包在内层，其原因是_____。 【答案】小；保温效果较好
11．某板框过滤机，在一恒定的操作压差下，过滤某一水悬浮液。经两小时后，滤渣刚好充满滤框，得滤液为
【答案】。则它第一个小时滤出的滤液为_____。（过滤介质阻力忽略不计）
（摩尔分数，下同），要求塔顶得到 12．某二元混合物，进料量为100kmol/h，进料组成
组成
【答案】63.2 不小于0.95的产品，则塔顶馏出液的最大流量为_____kmol/h。
二、简答题
13．造成溶液过饱和度的方法有哪些？溶液结晶的两个阶段是指哪两个阶段？
【答案】造成过饱和度的方法有:
； （1）降低温度（冷却结晶）
（2）溶液浓缩（蒸发）。
溶液结晶的两个阶段:晶核生成，晶体成长。
14．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。
15．欲提高填料吸收塔的回收率，应从哪些方面着手？
【答案】（1）降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；（2）在保证不
，可使回收率发生“液泛”的前提下，适当増大气速；（3）适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度）
；提高（但会导致操作费增大，溶液浓度x 下降）（4）喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；
（5）可适当增加填料层高度。
16．冬天，室外温度为2°C ，刮着风，潮湿的衣服晒在外面有没有可能会结冰？为什么？
【答案】可能会结冰，因为潮湿的衣服上温度为空气的湿球温度，当湿球温度低于0°C就会结冰。
17．将60°C 的湿泥坯（砖）放入80°C 的热空气流中干燥，空气的湿球温度为50°C ，试说明该泥坯从放入时起到完全干燥为止的温度变化（假设空气量很大，其温度与湿度均保持不变）。
【答案】该题为恒定干燥条件，开始时，湿泥坯中含有较多的非结合水，这部分非结合水先被干燥，温度由60°C降低至空气的湿球温度50°C; 然后泥坯表面维持50°C被干燥，此过程为恒
；完全干燥时，达到平衡含水量，泥定干燥阶段；然后温度会由50°C不断升高（进入降速阶段）
坯的温度达到热空气流的温度80°C。
18．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。
三、计算题
19．某低粘度流体的流量为10000kg/h, 比热容为生产上要求将该流体由15°C 加热到100°C 。现采用的换热器是列管式换热器，其管束由160根管径为252mmmm 的不锈钢管组成。管外的加热热源为110°C 的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为
试求：
（1）换热器的总传热系数；
（2）所需换热管的长度。
（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，两种情况下蒸汽冷凝对流传热系数相同）
【答案】（1）由题意，单管程时，
欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热管的长度为4.5m ；若将单管程改为双管程，而管子的总数不变。