化工原理B试卷A(正)答案(2015年下)

上海应用技术学院2015—2016学年第1学期《化工原理》期（末）（A）试卷答案一、判断题（以√、×表示；每空2分）1.在相同设备条件下，密度越大、粘度越小的流体越容易形成湍流状态。

（）答案：√2.稳定流动时，流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。

（）答案：×3.当间壁两侧无相变冷热流体的进、出口温度已确定时，为了提高传热平均温度差，应采用并流操作。

（）答案：×4.对理想溶液而言，其组分的挥发度可以用同温度下该组分的饱和蒸汽压的大小来表示。

（）答案：√5.对双组分理想混合液，相对挥发度的大小可以判别该物系的分离难易程度。

因此，在相同条件下，分离相对挥发度小的物系所需理论板数多。

（）答案：√二、选择题（每空2分）1.根据雷诺实验，流体在圆直管中作稳态流动时：层流时的雷诺准数是（）。

A. Re<2000；B. Re>4000；C. 2000<Re<2300；D. 2000<Re<4000；答案： A2.流体流动产生阻力的根本原因是，因为流体流动（）。

A. 遇到了障碍物；B. 与管壁产生摩擦；C. 产生了内摩擦切向力；答案： C3.对流传热是由（）因素产生的。

A. 流体分子的热振动;B.流体体内电子的移动;C. 流体质点的位移、扰动。

答案： C4.间壁两侧流体的对流传热系数相差不大时，要提高K值，关键在于提高（）的对流传热系数之值。

A. 大者；B. 小者；C. 两者；答案： C5.当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近，为达到给定的分离要求，所需的理论板数（）。

A. 逐渐增多；B. 逐渐减少；C. 不变；答案：A三、填空题：1.某间壁换热器中，流体被加热时，圆形直管内湍流的传热系数表达式为：___________________。

当管内水的流速为0.5m·s-1时，计算得到管壁对水的传热系数α=2.61（kw·m-2 ·K-1）；若水的物性不变，仅改变水在管内的流速，当流速为0.8 m·s-1时，此时传热系数α=_____________。

（5分）答案：α=0.023( /d)Re0.8Pr0.4（3分）、3.81（kw·m-2 ·K-1）（2分）；2.蒸馏分离液体混合物的依据是利用：。

（3分）答案：液体混合物中各组分挥发度的不同；（3分）3.连续精馏塔计算中为简便起见，分别引入了的概念和的假定。

（2分）答案：理论板（1分）、恒摩尔流；（1分）四、（20分）用泵将密度为1200 kg·m-3的溶液从敞口贮槽内送到高位槽中。

高位槽比敞口贮槽的液面高出20m，吸入管与排出管为Φ89×4mm，全部管路的总长（不包括管路的进出口）为81.3m ，输液量为30×103 kg·h -1，摩擦系数λ=0.027（管路流动为完全湍流），泵的效率为54%。

试求：泵的轴功率为多少？2211221212121222211221125220200300000 1.35/21136000.0811*******.30.02720.e f s e f p u p u z g W z g h z z p p V u u m s d l l u h d ρρππλζ---+++=+++========⨯⨯⨯+=+=⨯∑∑∑进答案：选取截面和的内侧为上下游截面，截面为基准面；对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程；（分）（分）、；（表）、（分）（）（222221 1.350.525.15/308121.35209.8125.15222.26/52230000222.261852.17/360031852.173429.9 3.430.54e f e s e e J kg u W z z g h J kg P W W J kg P P w kw η⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪+⨯=⎪⎩⇒=-++=⨯++=⎧=⋅=⨯=⎪⎪⇒⎨⎪====⎪⎩∑）（分）（）（分）（分）五、（20分、普通班）在某套管换热器中用水逆流冷却某溶液。

流量为2.4kg ⋅s -1、 比热为2kJ ⋅kg -1⋅℃-1的溶液走换热器的内管（规格为φ25×2.5mm ），从150℃冷却到100℃。

冷却水走换热器的环隙，从25℃升温至60℃，比热为4.18kJ ⋅kg -1⋅℃-1。

已知：溶液一侧的对流传热系数为1160w ⋅m -2⋅℃-1，冷却水一侧的对流传热系数 为930w ⋅ m -2⋅℃-1，忽略管壁和污垢的热阻及热损失。

试求：1.以管外表面积为基准的总传热系数K 2为多少?2.冷却水的用量为多少?3.换热器的管外表面积A 2和管长l 为多少?12222211211122221131112202511112511.464.5/ 51160209302.()()2.42(150100) 1.64/5906/ 54.18(6025)3.() 2.4210(150100)24000m p m p m m p d mm d mmd K w m C K d q c T T q c t t q kg s kg h Q q c T T αα答案：、（分）（分）===⋅+=⨯+⇒=⋅︒-=-⨯⨯-⇒===⨯-=-=⨯⨯⨯-=1221122122222220 2()()(15060)(10025)82.27 315060ln ln 10025240000 6.28 3464.582.276.2879.96 20.025m m w T t T t t C T t T t Q A m K t A A d l l m d πππ∆∆（分）（分）（分）（分）------===︒----===⨯=⇒===⨯五、（20分、卓越班）某套管换热器由管长为3m 的钢管所组成。

在壳程中，用 130℃的饱和水蒸汽将在管程中的某有机溶剂气体从35℃加热到80℃。

现因生产 需要，将有机溶剂气体流量增加一倍，并要求在管程中的有机溶剂气体从35℃ 加热到90℃，而用来加热的饱和水蒸汽仍为130℃。

（设管壁和污垢热阻忽略不计，且温度变化不影响有机溶剂气体的物性变化）试求：套管换热器的管长应加长到多少？11112111112112121212(-)5(-)()()(13035)(13080)70.11213035ln ln 13080()()(13035)(13090)63.58213035ln ln 13090m m m m m m K A t q Cp t t Q Q K A t q Cp t t T t T t t T t T t T t T t t T t T t ∆=='''∆'''------∆===-------'---∆'===----'答案（分） （分） （分）0.80.821111211110.80.8111111110.80.821()()22270.11(8035)3263.582(9035)2(8035)63.580.6462(9035)70.110m m m m K q K q q K K q A d l l A d l l Q l Q l l l l l ααααααππ⇒≈∝'⇒'≈'∝'⇒==''=='''⨯-⇒==''⨯⨯-⨯-⨯⇒=='⨯-⨯⇒'=??、 （分）（分） （分） （分） 4.642.646m = （分）六、（20分）某连续精馏操作中，若原料液于露点温度下进入精馏塔。

已知： 精馏段操作线方程式为y =0.723x +0.263、提馏段操作线方程式为y =1.25x -0.0187。

试求：1.原料液、馏出液和釜液的组成为多少?2.操作回流比R 为多少?0.732 2.61310.26310.263(2.611)0.9550.074840.7230.263 1.250.53550.7230.5350.2630.65D D W W R R R x R x y x x x x xx y q 答案：精馏段操作线斜率：（分）精馏段操作线截据：所以：（分）提馏段操作线与对角线交点坐标：（分）由两操作线交点：（分）因为泡点下进料故线为垂线，可得：原=⇒=+=+=⨯+===⇒=+==⎧⇒⎨=⨯+=⎩0.653F x y 料液组成（分）==七、（10分）精馏分离某理想混合液。

已知：操作回流为全回流，物系的相对 挥发度为2.5。

测得精馏段第二块塔板下降液体的组成为x 2=0.5，第三块塔板 下降液体组成为x 3=0.4（均为易挥发组分的摩尔分数）。

试求：第三块塔板的汽相单板效率？3243333313431340.50.42* 2.50.4*0.625 41(1)1 1.50.40.50.40.44444.4%4**0.6250.4n n MV n n y x y x y x y x y y y y E y y y y αα答案：对全回流操作：、（分）由相平衡方程求解：（分）则第三块塔板的气相单板效率为：（分）++====⋅⨯===+-⋅+⨯---=====---。