《化工原理》期末试卷
专业班级材料化学
学号
姓名
开课系室化学工程系
考试日期
16. 由干燥速率曲线可将干燥过程分为三段，即物料预热阶段、 和 。
17．根据吸附质与吸附剂间作用力类型的不同，可将吸附分为两类，即
和 。
二、简答题（共20分，每题5分）
1、如图所示，左侧水槽中液面高度H 保持不变，若阀门开度减小，则阀门前后两根测压管中水面如何变化？为什么？（假设此时摩擦系数λ不变）
2、简述恒压过滤实验中测定过滤常数的原理。
3、画出板式塔气液负荷性能图并标明各线的名称。
4、画出干燥平衡曲线，并在图中标明结合水、非结合水、自由水和平衡水的含量。
三、计算题（50分）
1、（20分）用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m 3/h ，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分
别为2m 和45m 。泵吸入管与排出管分别
1
1
2m
45m
A
33
22
连续精馏塔中分离，进料速率为500kmol/h，饱和液体进料，操作回流比为1.2，进料中甲醇的93%进入塔顶馏出液中，要求馏出液中甲醇摩尔分率为0.93，全塔平均相对挥发度为4.0。
试求：(1)塔顶、塔底的产品量及塔釜残液中甲醇含量；（4分）
(2)操作回流比是最小回流比的几倍？（6分）
(3)由第二块塔板（从塔顶向下数）上升的汽相组成y2。（5分）
《化工原理》期末试题答案
专业班级材料化学
开课系室化学工程系
17． 物理吸附 和 化学吸附
二、简答题（共20分，每题5分）
1、答：以管路中心线为高度基准，水槽液面为1-1截面，管路出口处为2-2截面，列两截面间的柏努利方程：
∑+++=++f
H g p g u z g p g u z ρρ22
22121122
已知，u 1=0, p 1=p 2=0(表压),
z 2=0，上式变为∑+=f
H g u z 22
2
1
当阀门开度减小时，流体流动阻力增大，即∑H f 增大，由上式可知u 2
减小。 (1分)
以阀门左边测压管下端垂直于水平管路的截面为3-3截面，列1-1截面
至3-3截面间的柏努利方程： ∑-++=3
1,32
2
12f H g p g u z ρ
由此可以求出K ，q e ，进而求得t e ＝q e 2/K ，所求得的K 、q e 和t e 即为恒压过滤操作条件下的过滤常数。 (3分)
3、答： 1、过量液沫夹带线
2、过量漏液线
3、液泛线
4、液相负荷下限线
5、液相负荷上限线
(画出图给3分,标明各线名称给2分)
4、答：(画出图给3分,标明各种水的的含量给2分)
三、计算题（50分）
1、解：（1）已知水流量
q V =150m 3/h=0.0417 m 3/s
泵吸入管内水的流速：
1
1
2m
45m
A
3
3
22
)
W K /)2⋅
(2分)
621
.04
.0727.0727
.093.0min =--=--=
d d d D x y y x R
（2分）
R/Rmin=1.2/0.621=1.932
(2分)
(3)精馏段操作线方程为：
423.0545.02
.293
.02.22.11111+=+=+++=
+n n D n n x x x R x R R y
(1分)
已知y 1=x D =0.93，则与y 1成平衡的x 1为：
769
.093
.03493
.0)1(111=⨯-=--=
y y x αα
(2分)
842
.0423.0769.0545.0423.0545.012=+⨯=+=x y
(2分)
《化工原理》期末试卷
1000kg/m3的水，设备内液面上方压力为0.1atm（表），输送管线规格均为φ57×3.5mm钢管，管路总长（包括所有当量长度）为300m，摩擦系数λ=0.025可视为常数，
管路中有一截止阀，阀两侧
接一倒装U形管压差计，已
知泵的特性曲线为：
H=32.94-2.202×106q V2（式
中：H为扬程，m；q V为流量，m3/s）。
试求：(1)管路内水的流量；（7分）
(2)泵的扬程和泵的有效功率；（4分）
(3)若管路中截止阀的局部阻力系数ζ=6.4，试求压差计的读数R。（4分）
2、（15分）某厂用一套管换热器冷凝2,000kg/h的甲苯蒸气，冷凝温度为110℃，甲苯的汽化潜热为363 kJ/kg，冷凝传热膜系数为10,000 W//(m2·K)。冷却水于16℃及5,000kg/h的流量进入套管内管(内管尺寸为Ф57×3.5mm)作湍流流动，对流传热系数为2400 W//(m2·K)。水的比热为4.19kJ/(kg·℃)，管壁热阻可忽略。
试求：(1)试计算冷却水的出口温度；（3分）
(2)计算套管长度；（6分）
(3)由于气候变化，冷却水温度升高到25℃，试计算该换热器在此情况下每小时可冷凝多少kg的甲苯。（6分）
3、（20分）在一连续精馏塔内分离某甲苯-苯二元混合物。已知进料中
