茂名化工原理竞赛题

茂名学院第四届化工原理

理论知识竞赛

命题：吴景雄

一、填空题（每小题3分，共36分）

1、某转子流量计（出厂时是用20℃、常压的空气标定），用于测量40℃常压空气的流量，则转子流量计读数的校正系数为 。

2、由三条支管组成的并联管路，各支管的长度及摩擦系数都相等，管径的比为d 1：d 2：d 3=1：2：3，则这三支管的流量比为。

3、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子，当气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。

4、用一台离心泵输送某液体，当液体温度升高，其它条件不变，则离心泵所需的扬程 ，允许安装高度 。

5、用离心泵把水从水池送至高位槽，水池和高位槽都是敞口的，两液面高度差恒为13m ，管路系统的压头损失为H f ＝3×105Q 2；在指定的转速下，泵的特性方程为H=28－2.5×105Q 2；（Q 的单位为m 3/s，H 、H f 的单位为m ）。则泵的流量为 m 3/h。

6、续上题，如果用两台相同的离心泵并联操作，则水的总流量为m 3/h。

7、用图解法求理论板数时，在 、x F 、x D 、x W 、q 、R 、F 各参数中， 与理论板数无关。

8、在板式塔中，板上液面落差过大会导致；造成液面落差的主要原因有塔板结构、塔径和 。

9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该塔的操作回流比R 为 ，馏出液的摩尔分率为 。

10、对于精馏操作，若在F 、x F 、q 、D 不变的条件下，加大回流比R ，假设全塔效率不变，则x D 将 ，x W 将 。（增加、减小、基本不变、不能确定）

11、在逆流填料吸收塔的操作中，如果进塔液相摩尔比X 2增大，其他操作条件不变，则气相总传质单元数将 ，气相出口摩尔比Y 2将 。（增大、减小、基本不变、不能确定）

12、在常压逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质A 。已知进

塔的气相组成Y 1为0.04（摩尔比），液气比L/V为1.20，气液平衡关系为Y *＝1.5X ，则组分A 的吸收率最大可达 。

二、计算题（共64分）

（第1、2题选做一题，第3、4、5题选做两题）

1、（14分）如图所示，用离心泵从反应器向高位槽输送某水溶液（密度约为1000kg/m3），反应器的真空度为200mmHg ，高位槽的表压为49kPa ；管子总长度为200m （包括所有局部阻力的当量长度），管子规格为φ57×3.5mm ；摩擦系数λ近似取为0.025；孔板流量计的孔流系数C o 为0.62，孔径为25mm ；U 型管压差计的读数为168mmHg 。求：

（1）水的流量为多少kg/s?

（2）泵的扬程为多少m?

（3）泵的有效功率为多少

W?

2、（14分）某转筒真空过滤机，其直径和长度均为1m ，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时1min ，操作真空度为49kPa ，每小时可得滤液5m 3，滤饼厚度为12mm ，新工况下要求生产能力提高1倍，操作真空度提高至63.7kPa ，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求：

（1）新工况过滤机的转速应为多少？

（2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？

3、（25分）现有两台相同的单壳程单管程列管式空气加热器，每台换热器管内表面的传热面积为20m 2。170℃的饱和水蒸气在壳程冷凝，冷凝潜热r 为2054kJ/kg。空气入口温度t 1=30℃，流量为2.5kg/s，以湍流方式通过管内。污垢热阻可忽略。

（1）若两台换热器并联使用，通过每台热换器的空气流量均等，此时空气的

对流传热系数为38W/(m2K) ，求空气的出口温度t 2及水蒸气的总冷凝量ω0为多少？

（2）若二台换热器改为串联使用，问此时空气的出口温度t 2/及水蒸气的总冷

凝量ω0/为多少？

（假定空气的物性不随温度压力而变化，视为常量，C p =1.0kJ/(kg•K) 。）

4、（25分）某提馏塔只有一块实际板和一个再沸器（可视为一块理论板）。原料预热到泡点，由塔顶连续加入，F=100 kmol/h，x f =0.2（摩尔分率，下同）。泡点回流，回流比R=2.0，物系的平均相对挥发度α=2.5。现测得塔顶馏出量D=57.2Kmol/h ，且 x D =0.28 ，试求：

（1）塔底出料量W 及浓度 x w 。

（2）该塔板的默弗里效率 E MV 和E mL 。

5、（25分）在一填料层高度为4.0m 的逆流操作吸收塔内，用清水吸收混合气中的A 组分。混合气的摩尔流速为30kmol/(m2h) ，混合气中组分A 的体积分率为5%，要求吸收率为98%；清水的摩尔流速为60 kmol/(m2h) ，操作条件下的平衡关系为Y *=0.8X。吸收过程为气膜控制，气相总体积吸收系数K G α近似与气相摩尔流速的0.7次方成正比。如果塔径、吸收率及其他操作条件不变时，试求以下两种情况所需的填料层高度：

（1）操作压强增加一倍；

（2）混合气摩尔流速增加20%。

附录： 转子流量计计算公式：V s =C R A R

孔板流量计计算公式：V s =C o A o

单板效率的计算公式：E MV =

脱吸因数式：N OG 2gV f (ρf -ρ) A f ρ 2gR (A -) ρ y n -y n +1x n -1-x n E =ML **y n -y n +1x n -1-x n ⎡⎤Y 1-Y 2*1=ln ⎢(1-S )+S ⎥ 1-S ⎣Y 2-Y 2*⎦

4、（25分）某提馏塔只有一块实际板和一个再沸器（可视为一块理论板）。原料预热到泡点，由塔顶连续加入，F=100 kmol/h，x f =0.2（摩尔分率，下同）。泡点回流，回流比R=2.0，物系的平均相对挥发度α=2.5。现测得塔顶馏出量D=57.2Kmol/h ，且 x D =0.28 ，试求：

（1）塔底出料量W 及浓度 x w 。

（2）该塔板的默弗里效率 E MV 和E mL 。