【正文】 20%，則物料失去的水分為 kg/h。 48. 由干燥速率曲線可將干燥過程分為三段，即物料預熱階段、 和 。 17．根據吸附質與吸附劑間作用力類型的不同，可將吸附分為兩類，即 和 。 二、簡答題（共 20分，每題 5分） 如圖所示，左側水槽中液面高度 H 保持不變，若閥門開度減小，則閥門前后兩根測壓管中 水面如何變化？為什么？（假設此時摩擦系數 λ不變） 簡述恒壓過濾實驗中測定過濾常數的原理。 畫出板式塔氣液負荷性能圖 并標明各線的名稱。 畫出干燥平衡曲線，并在圖中標明結合水、非結合水、自由水和平衡水的含量。 三、計算題（ 50 分） （ 20 分）用水泵向高位水箱 供水（如附圖所示），管路流量為 150m3/h，泵軸中心線距水池 液面和水箱液面的垂直距離分別為 2m 和 45m。泵吸入管與排出管分別為內徑 205mm 和內徑 180mm 的鋼管。吸入管管長 50m（包括吸入管路局部阻力的當量長度），排出管管長 200m（包括排出管路局部阻力的當量長度），管內摩擦系數 λ=，水的密度 1000 kg/m3，粘度 103 Pas，泵的效率為 65%。 試求： (1)吸入管和排出管內的流速、雷諾數各為多少？各屬于哪種流動類型？（ 4分） (2)泵吸入口處 A 點的真空表讀數？（ 6 分） (3)泵向單位質量流體所作的功為多少？（ 6分） (4)泵的軸功率是多少？（ 4 分） （ 15 分）在某廠一套管換熱器中，將某溶液與冷卻水進行逆流換熱，已知內管尺寸為 Φ25，溶液走管外，流量為 1000kg/h，比熱為 (kgK)，對流傳熱系數為 1163W/(m2℃ )，從 150℃冷卻到 80℃；冷卻水走管內，從 15℃加熱到 65℃，定性溫度下水的物理性質如下：比熱為 (kgK)，導熱系數為 (mK)，粘度為1 12m4 5 mA3 32 2s，密度為 。 求 ： (1) 冷卻水用量； （ 2 分） (2) 冷卻水的對流傳熱系數；（ 5 分） (3)如果忽略管壁熱阻，求以傳熱外表面為基準的總傳熱系數；（ 2 分） (4)該換熱器使用 6 個月后，由于水側管壁生垢，使傳熱能力下降，若冷卻水流量不變，則水的出口溫度為 60℃，求污垢熱阻 。（ 6 分） （ 15 分）含甲醇 （摩爾分率，以下同）的甲醇水溶液，在常壓連續(xù)精餾塔中分離，進料速率為 500kmol/h，飽和液體進料，操作回流比為 ，進料中甲醇的 93%進入塔頂餾出液中，要求餾出液中甲醇摩爾分率為 ，全塔平均相對揮發(fā)度為 。 試求： (1)塔頂、塔底的產品量及塔釜殘液中甲醇含量；（ 4 分） (2)操作回流比是最小回流比的幾倍？（ 6 分） (3)由第二塊塔板（從塔頂向下數）上升的汽相組成 y2。（ 5 分） 《化工原理》期末 試題 答案 Ａ卷 專業(yè)班級 材料化學 開課系室 化學工程系 考試日期 一、填空題（共 30分，每空 1分） 49. 能量衡算 、 系統(tǒng)的平衡關系 50. 72 51. 增大 ， 減小 52. 擴大 ， 下降 53. uLuH t // ? 54. 水蒸氣 ， 空氣 55. 56. 核狀沸騰 和 膜狀沸騰 57. 逆流加料 和 平流加料 58. % 59. R = 3 , xD = , xW = 60. 降液管區(qū) 、 受液盤區(qū) 、 有效傳質區(qū) (鼓泡開孔區(qū) ) 61. 自由 ， 平衡 62. 63. 750 64. 恒速干燥階段 和 降速干燥階段 17． 物理吸附 和 化學吸附 二、簡答題（共 20分，每題 5分） 答：以管路中心線為高度基準，水槽液面 為 11截面，管路出口處為 22 截面，列兩截面 間的柏努利方程： ??????? fHgpguzgpguz ?? 22221211 22 已知， u1=0, p1=p2=0(表壓 ), z2=0，上式變?yōu)???? fHguz 2221 當閥門開度減小時，流體流動阻力增大，即∑ Hf增大，由上式可知 u2減小。 (1 分 ) 以閥門左邊測壓管下端垂直于水平管路的截面為 33 截面，列 11 截面至 33 截面間的柏努利方程： ? ???? 31,3221 2 fHgpguz ? 由于 u2 下降，∑ Hf,13 也下降，所以 p3 上升，測壓管中水面上升。 (2 分 ) 以閥門右邊測壓管下端為 44 截面，列 44 截面至 22 截面間的柏努利方程： ? ??? 24,24 fHgpgp ?? p2=0(表壓 )，由于 u2 下降，∑ Hf,42 也下降，所以 p4減小，測壓管中水面下降。 (2 分 ) 答：恒壓過濾基本方程為 Ktqqq e ?? 22 ， 上式可變形為： eqKqKqt 21 ?? (2分 ) 由此可知， t/q 與 q 成直線關系，在直角坐標紙上，若用縱坐標表示 t/q，橫坐標表示 q 做圖得一條直線。直線的斜率為 1/K，截距為 2qe/K，由此可以求出 K， qe，進而求得 te＝ qe2/K，所求得的 K、 qe和 te 即為恒壓 過濾操作條件下的過濾常數。 (3 分 ) 答： 過量液沫夾帶線 過量漏液線 液泛線 液相負荷下限線 液相負荷上限線 (畫出圖給 3 分 ,標明各線名稱給 2 分 ) 答： (畫出圖給 3 分 ,標明各種水的的含量給 2 分 ) 三、計算題（ 50分） 1 12m4 5 mA3 32 2解：（ 1）已知水流量 qV=150m3/h= m3/s 泵吸入管內水的流速： smdqu V / 04 2211 ???? 泵排出管內水的流速： smdqu V / 2222 ???? (2 分 ) 泵吸入管內： 40 10 53111 ???? ???? ?? ?ud ，為湍流 泵排出管內： 53222 ???? ???? ?? ?ud ，湍 流 (2 分 ) （ 2）以水池液面為高度基準面，列 1－ 1 面到真空表處的柏努利方程： ??????? fHgpguzgpguz ?? 22221211 22 (1 分 ) 已知， z1=0, u1=0, p1=0（表壓） , z2=2m, u2=, mgud lH ef 22 ??? ??? ?? ? (2 分 ) PaHguzgpp f 5 2 9 4) ( 0 0 00)2(222212????????????? ?　　? (3 分 ) 真空表讀數為 （ 3）列 1－ 1 面和 3－ 3 面間的柏努利方程： ???????? fe hpugzhpugz ?? 32331211 22 (1 分 ) 已知， z1=0, u1=0, p1=0（表壓） , z3=47m, u3=0， p3=0（表壓） kgJudludlh eef/ 222222222111????????? ??? ?? (3 分 ) 將以上數據代入柏努利方程，得： ? ??????? kgJhugzh fe / 233 (2 分 ) （ 4）泵的有效功率 Ne=heqm= 1000＝ 21kW (2 分 ) 軸功率為 N=Ne/η=21/= (2 分 ) 解： (1)已知： d1=, d2=, W1=1000kg/h, Cp1=(kgK), h2=1163W/(m2℃ ), T1=150℃ , T2=80℃ , t1=15℃ , t2=65℃ , 定性溫度下水的性質為： Cp2=(kgK), λ=(mK), μ=s, ρ= kg/m3 由熱量衡算，得： hkgttCTTCWWpp /)1565( )80150()( )(12221112 ??? ??????? (2 分 ) (2)管內冷卻水流速為：smdWu / 3600/42212 ??????? (2 分 ) 31 ?? ???? ?? ?ud 33 ??????? ?? ?Cp 冷卻水的對流傳熱系數為： )/()()30250( 11 KmWdh ????? (3 分 ) (3)總傳熱系數為 (忽略管壁熱阻 ) WKmhdh dK / 2511 2211 22 ??????? ∴ K2= W//(m2K) (2 分 ) (4)因有水垢生成，出口水溫降為 60℃ 由熱量衡算 )39。()39。( 21111222 TTCWttCW pp ??? CT ? )1560(39。2 ?? ????? (1 分 ) 原狀態(tài)下Ct m ?158065150ln )1580()65150( ??? ????? 使用 6 個月后Ct m ?158760150ln )1587()60150(39。 ??? ????? (2 分 ) mp tAKCWQ ???? 2222 )1565( 39。39。)1560(39。 2222 mp tAKCWQ ???? 39。39。222 ????? K (1 分 ) )/(39。 22 KmWK ??? 12121122139。1 ddRhdhdK s???? WKmdh dhKddR s /)() 251163 1(2520)139。1( 211 222211 ?????????? (2分 ) （ 15 分）解：（ 1）已知 F=500 kmol/h， zF=, xD=, DxD/ FzF = ∴ D=200 kmol/h, W=FD=300 kmol/h (2 分 ) 由物料衡算 ： FzF=DxD+WxW 得： xW= (2 分 ) （ 2）飽和液體 進料，則： q=1， xd=zF= 代入相平衡方程： )1(1 ??? ?????ddd xxy ?? (2 分 ) in ??????? dd dD xy yxR （ 2 分） R/Rmin=(2 分 ) (3)精餾段操作線方程為： ????????? nnDnn xxxRxR Ry (1分 ) 已知 y1=xD=，則與 y1 成平衡的 x1 為： )1( 111 ??????? yyx ?? (2 分 ) 12 ?????? xy (2 分 ) 《化工原理》期末 試 卷 B 卷 專業(yè)班級 材料化學 學 號 姓 名 開課系室 化學工程系 考