北京化工大学 2005——2006 学年第一学期《化工原理》期末考试试卷

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1、班级：题号得分北京化工大学2005——2006学年第一学期《化工原理》期末考试试卷姓名：学号：分数：一二三四五一、填空（20分）1.用等式形式写出表压、绝对压力与大气压三者的关系为表压与真空度的二者的关系为。2.流体在圆形直管中作层流流动时，平均流速为管中心处最大流速的___倍。此时，直管阻力与流速的___次方成正比。完全湍流区时，直管阻力与流速的____次方成正比。3.离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改输送密度为800kg/m3其它物性与水相同的溶液，则流量(填“不变”、“变大”、“减小”)，扬程，功率。4.列管式换热器常用的三种消除热应力

2、的热补偿方式是、。、5.板式塔气液两相的接触工况有状态状态及状态三种。6.设计板式精馏塔时，若增大回流比，则所需理论板数将将。，操作费用7.q线方程的表达式为，其物理意义为。过热蒸汽进料时，q0（填>，<或＝）；若为汽液混合物进料，其中汽:液=2:3（摩尔比），则q=。二、简答题（20分，说明：从5道小题中任选4题回答）1．写出实际流体的静力学方程及在流动过程中的柏努利方程。并说明两者的关系。2．请示意画出离心泵的特性曲线。并说明离心泵的工作点。列出至少两种流量调节方法。3．套管换热器中，管内为湍流流动的冷空气被加热，管外为饱和水蒸汽冷凝，设壁阻及两侧垢阻可

3、忽略不计，问换热器的总传热系数与哪侧的对流传热系数接近？内管的壁温与哪侧流体的主体温度接近？并进行简要的分析。4．说明精馏塔进行全回流操作时的特点。包括回流比大小、操作线方程及理论板数特点。5．请解释精馏塔设计时，最小回流比的物理意义。并说明，若操作中的精馏塔所采用的回流比小于最小回流比时，精馏塔是否能正常操作？若能操作，其产品浓度xD、xW将如何变化？三、（20分）如图所示，用离心泵将常温水由水池送往一常压高位槽中，已知两液面高度差为15m，所有管子规格均为ö54×2mm，全部管路阻力的当量长度为100m（未包括管道进、出口能量损失）。如果管内水的流量为10m3/h，请

4、计算：1．管内水的平均流速并判断流动的类型；2．离心泵所需的轴功率（已知泵的效率为0.6）3．管道上有一个孔板流量计，其孔径d0=30mm，流量系数水银压差计测量孔板前后的压差，压差计的读数R=?C0=0.7。用一U型（已知流量计算公式为pV=C0A02∆，单位m3/s。水银的密度ññi=13600Kg/m3；计算中摩擦系数l=0.3164，取水的密度ñ=1000Kg/m3，水的粘度µ=1×10−3Pa⋅s）Re0.25第三题附图四、（20分）有一套管式换热器，内管尺寸为ö25×2.5mm，外管尺寸为ö89×4.5mm。内管中空气被加热，空气进口温度为20oC，出口

5、温度为80oC，空气流量为20Kg/h。环隙中为140KPa的饱和水蒸汽冷凝，冷凝的对流传热系数á1=10000W/m2⋅oC，管壁热阻及两侧的污垢热阻均忽略不计，也不计热损失。又已知空气在定性温度下的物性为：Cp=⋅o1.005KJ/KgC,ñ=1.093Kg/m3,l=0.02826W/m⋅oC,µ=19.6×10−6Pa⋅s，140KPa饱和水蒸汽温度ts=109.2oC。求：1．空气在管内的对流传热系数á2；2．以内管外表面为基准的总对流传热系数K1；3．完成上述生产任务所需套管的有效长度五、（20分）苯-甲苯组成的二元混合物中苯的含量为xF=0.4

6、（摩尔分率，下同），拟采用常压精馏操作对该物系进行分离。要求塔顶馏出液中苯的含量为xD=0.9，塔顶苯的回收率为90%。泡点进料，进料量为100kmol/h，实际回流比为最小回流比的1.5倍。该物系可以看成理想物系，在操作条件下相对挥发度为2.5，求：(1)塔顶馏出液和塔底釜液的流量D和W以及釜液的组成xW；(2)实际回流比R；(3)离开塔顶第二块塔板的蒸汽组成；(4)提馏段操作线方程；