化工原理试题及答案
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页脚内容 7 一、 填空
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬)
12 月 25 日
一、填空题（共 15 空，每空 2 分，共 30 分）
1. 一容器真空表读数为 10 kpa，当地大气压强为 100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以 kpa 计）
分别为： （90kpa）和（ -10kpa ）。
2. 热传导只发生在固体和（ 静止）的或（滞）流动的流体中。
3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小）
4. 蒸发中以（ 二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。
5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质 ）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的
沸点升高三部分组成。
6. 一容器压力表读数为 10 kpa，当地大气压强为 100 kpa，则此容器的绝对压强（以 kpa 计） 为：
（90kpa）。
7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比 时的（小）。（填大或小）
8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（ 大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小）
9. 蒸发操作所用的设备称为（ 蒸发器）。
10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（ 单效蒸发 ）和（多效蒸发）。
二、选择题（共 5 题，每题 2 分，共 10 分）
1. 对吸收操作有利的条件是： （ D ）
A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压
强高
2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（ A ），液相温度较下层塔板（ ）
A. 高，低； B. 低，高；C. 高，高； D. 低，低
3. （ D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。
A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图
4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（ C ）及与物料的接触方式都不变。
A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强
5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ） 页脚内容 7 A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非
结合水
6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C ）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为
（ A ）时，可以采用精馏方法 页脚内容 7 一、 填空
A. 3.0； B.2.0； C.1.0； D.4.0
7. 下述说法中错误的是（ B
）。
A .板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触； B. 精馏用板式塔，吸收用填料塔； C.精馏既
可以用板式塔，又可以用填料塔； D. 填料塔可以避免液泛
8. 物料的平衡水分一定是（ C ）
A. 非结合水分； B. 自由水分； C.结合水分； D. 临界水分
9. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（ B ）
A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非
结合水。
三．计算题
1.在一列管换热器中将 15000kg/h 油品从 20 摄氏度加热到 90 摄氏度，油品走管内管外，加热介
质 为 130 摄 氏 度 的 水 蒸 气 ， 换 热 器 有 100 根 直 径 1.5*15mm ， 长 2m 的 钢 管 构 成 ， 管 内
i =360 w2 / m2 *c ，管外 0 =12000W/㎡油品的比热容为 1.9KJ/kg*℃，操作条件下的汽化潜热为
2205KJ/Kg，钢管的导热系数 45W/m*℃，若加热全部冷凝后在饱和温度下排出的，忽略热损失和管壁
的污垢热阻。
（1）换热器的热负荷？
（2）加热蒸汽的消耗量？
（3）总转热系数？
（4）该换热器能否满足生产任务？
解：
（1）换热器的热负荷？
Q WcCPC (t2 t1) =15000*1.9*(90-20)=1995000KJ/h=554.17KJ/s
（2）加热蒸汽的消耗量？
Wh Q/ r 1995000/ 2205 904.8Kg / h 0.251Kg / s
（3）总转热系数？
d0 15mm*di 12mm
dm (d0 di )/ In(d0 / di ) (15 12)/ In(15/12) 13.44mm 0 ( d0 bd0 1 ) 页脚内容 7 k k 1
idi kdm 0 1
( ) 278.3w/ m2 * C
15 0.0015*15 1
3600*12 45*13.44 12000 页脚内容 7 一、 填空
（4）该换热器能否满足生产任务？
S n dl 100*3.14*0.015*2 9.42m2 假设逆流传热
tm t t21tIn2t1 (130 20) (130 90)13020In13090 69.2C
Q' kstm 278.3*9.42*69.2 1.814*105 w 181.4kw
Q 1995000kj / h 1995000*1000/ 3600 554160j / s 554160w 554.16kw
因此换热器最大传热效率 Q 小于实际所需的传热效率 Q，所以此换热器不满足生产任务
2．在一连续精馏中分离苯、甲苯的混合，进料量为 100kmol/h，原料液中苯 0.4，塔顶馏出液中
苯的回收率为 83.3%，塔底馏出液中含苯 0.1 （以上均为摩尔分数），原料液为饱和液体进料，笨甲苯
的相对挥发度为 2.5，回流比为最小回流比的 3 倍，塔底为主凝器， 。
（1）馏出液及釜残夜量
（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。
（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成
解：
（1）馏出液及釜残夜量
F D W FxF DxD WxW
DxDFxF 0.838
DxD 0.838FxF
W (0.162FxF ) 0.162*100*0.4 64.8kmol / h
xw 0.1
D F W 100 64.8 35.2kmol / h
xD 0.952
（2）塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。
Rmin (xD yq )/ (yq xq ) 当原料液位饱和液体进料时 q=1
q x x R
min xF F 页脚内容 7 [xD (1 xD )/ (1 xF )]/ ( 1)=[0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)]/(2.5-1)=1.453
R 3Rmin l / D R l RD 3RminD 3*1.453*35.2 153.4kmol / h
V'W L' V' L' W L F W 153.4 100 64.8 188.6kmol /h
（3）离开塔顶第一层理论板的液相组成
xD =0.952 y x/[1 ( 1)x] y xD 0.952 =2.5
0.952=2.5 x/ (11.5x) x =0.888 页脚内容 7 一、 填空
3.一连续干燥器中，每小时处理湿物料 1000kg 经干燥后物料含水量有 8%降至 2% （均为湿基）湿
度为 0.009kg 水/kg，绝干气的新鲜空气经预热器预热后进入干燥器后空气湿度为 0.022kg 水/kg 绝干
气。
（1） 水分蒸发量
（2）新鲜空气的消耗量。
解：
（1） 水分蒸发量
G G1 *(1 W1) =1000*(1-0.08)=920kg/h
第一种解方法：
G2 G1 (1 W1)/ (1 W2 ) 920/ (1 0.2) 938.8kg / h W G1 G2 =1000-
938.8=61.2kg/h=0.017kg/s
第二种解方法：
X1 W1 / (1 W1) X2 W2 / (1 W2 ) W G(x1 x2 )
代入数据解得 W=61.2kg/h
（2）新鲜空气的消耗量。
L W / (H2 H1) 61.2*(0.022 0.009) 4707.7kg / h
新鲜空气消耗量：
L' L(1 H1) 4707.7*(1 0.009) 4750kg / h
4．每小时将 15000kg 含苯 40% （质量分数下同）和甲苯 60%的溶液，在连续精馏塔中进行分
离，要求釜残夜中含苯不高于 2%，塔顶馏出液中苯的回收率为 97.1%.（p17 1-4）
（1）求出馏出液和釜残液的流量及组成以及摩尔流量及摩尔分数表示。
解：苯的摩尔质量为 78，甲苯的摩尔质量为 92
进料组成 xF
釜残液组成
x
x x x x 依题意知 D / F 0.971
D F
D D F W 页脚内容 7 0.44
0.0235
2/78 98/92
原料液的平均摩尔质量 M 0.44*78 0.56*92 85.8
xD xF
所以 D 0.971*175*0.44
全塔物料衡算 D W F 175
D W F
W 或 D 0.0235W 175*0.44
联立式 a、式b、式 c，解得
D 80.0kmol /h ，W 95.0kmol /h ， xD 0.935 x 40/ 78
40/ 78 60/92
2/78
