2018年河南工业大学化学化工学院816化工原理考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 化工原理实验中使用了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？
【答案】测流量用转子流量计、测压强用U 型管压差计、压差变送器。转子流量计随流量的大小，转子可以上、下浮动。U 形管压差计结构简单，使用方便、经济。压差变送器将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差，电流回归式计算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
2． 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。
3． 恒速干燥段的湿物料表面温度是什么温度？为什么？
【答案】恒速干燥段的湿物料表面温度等于干燥介质的湿球温度。恒速干燥段是表面汽化控制段，在此阶段，对流传热系数和传质系数不变，水分恒定速率汽化，汽化的是非结合水，水分由物料内部向表面输送的速度足以保证物料表面充分润湿。
二、计算题
4． 在双管程的列管换热器中用饱和水蒸气预热有机溶剂，蒸汽在壳程中冷凝为同温度的水。溶剂走管内。已知：水蒸气，温度120°C ，冷凝潜热为2236kJ/kg，冷凝对流给热系数为10000热容
；溶剂，流量为45000kg/h，进口温度为42°C ，出口温度82°C ，此温度下的比
换热器，管子规格为
，以管外表面积为基准的传热面积
15°C ，壳外表面积为
，
换热管材的导热系数为。换热器壳程没有保温，四周环境温度
。试求：
，外壳与周围环境的自然对流给热系数为
（1）忽略壳壁热阻，估计蒸汽的冷凝量（kg/h）；
（2）若换热管两侧无污垢，试求管内溶剂的对流给热系数；
（3）若将上述双管程的换热器改为四管程，而换热管总根数不变，并假定溶剂的流量、进口温度、蒸汽温度、蒸汽的冷凝给热系数均不变，溶剂物性变化可忽略，试求溶剂的出口温度。（假设双管程时管内流动为湍流状态）
【答案】（1）两种传热过程导致了壳程内蒸汽的冷凝。设加热管程的有机溶剂的热量为Q ；由于外壳壁与周围环境的自然对流传热而产生的热损失为
且
。则有
因蒸汽冷凝给热系数远高于自然对流给热系数，所以外壳壁温度与蒸汽温度很接近，
于是
蒸汽的冷凝量
（2）传热平均温差
由
解得
则对流给热系数变为原来的
倍，即
（3）将换热器由双管程改为四管程，管程流通截面变为原来的1/2，流速变为原来的2倍，
解得
可得即
解得
5． 用一板式精馏塔在常压下分离某二元理想物系，A 为易挥发组分，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，泡点回流。物系平均相对挥发度为3.5，回流比为4。饱和蒸汽进料，进料中A 的摩尔分率为0.5, 进料量为100kmol/h。塔顶馏出液中A 的回收率为0.9，釜液中A 的摩尔分率为0.1。求：
（1）所需理论塔板数和进料位置； （2）若总板效率为60%, 求实际塔板数。 【答案】（1）根据题意有已知
解得：
由R=4得精馏段操作线方程为
相平衡方程q=0则
所以提馏段操作线方程为
逐板计算法计算理论板数N :
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