1、化 工 原 理 期 末 试 卷 及 答 案 1 、 填 空 （ 共 3 7 分 ）1 （ 3 分 ） 根 据 冷 热 流 体 的 接 触 情 况 ， 工 业 上 的 传 热 过 程 可 分 为 三 种 基本 方 式 ， 即 ， ， 和 。2 .（ 1 分 ） 热 传 导 的 微 观 机 理 很 复 杂 ， 但 其 宏 观 规 律 可 以 用 傅 立 叶 定 律 来描 述 ， 其 表 达 式 中 的 负 号 的 意 义 是 。3 .（ 3 分 ） 为 测 量 炉 内 壁 的 温 度 ， 在 炉 外 壁 及 距 外 壁 厚 度 1 /3 厚 度 处 设 置热 电 偶 (如 下 图 )， 测 得 t
2、2 =3 0 0 C， t3 =5 0 C， 则 内 壁 温 度 为 。 （ 设炉 壁 由 单 层 均 质 材 料 组 成 ）t2t1/3t34 .（ 1 分 ） 普 朗 特 数 Pr反 映 的 是 对 给 热 过 程 的 影 响 。5 .（ 6 分 ） 大 容 积 饱 和 沸 腾 随 温 差 t（ 固 体 壁 面 与 操 作 压 强 下 液 体 的 饱 和 温度 之 差 ） 的 变 化 ， 会 出 现 不 同 类 型 的 沸 腾 状 态 ， 它 们 依 次 是 ， ， 和 。 工 业 沸 腾 一 般 控 制 在 ， 因为 这 一 阶 段 具 有 和 的 优 点 。6 .（ 2 分 ） 蒸 汽
3、 冷 凝 给 热 的 热 阻 集 中 在 ， 因 此 ， 强 化 冷 凝 给 热 的 有效 措 施 是 设 法 。7 .（ 1 分 ） 热 辐 射 与 热 传 导 和 热 对 流 的 主 要 不 同 点 是 。8 （ 2 分 ） 物 理 吸 收 是 。9 . （ 4 分 ） 吸 收 不 同 于 等 分 子 反 向 扩 散 之 处 在 于 ， 吸 收 存 在 ，造 成 它 的 原 因 是 。1 0 （ 3 分 ） 有 效 膜 理 论 的 要 点 是 。1 1 .（ 4 分 ） 降 低 吸 收 剂 入 塔 含 量 x2 可 全 塔 平 均 推 动 力 ， 吸 收速 率 ， 气 体 出 塔 浓 度
4、y2 ， 回 收 率 。1 2 .（ 4 分 ） 在 常 压 下 将 干 球 温 度 6 5 C、 湿 球 温 度 4 0 C的 空 气 冷 却 到2 0 C， 则 1 k g 干 空 气 中 凝 结 出 水 分 。（ 6 5 C, Ps=2 5 .0 1 4 kPa ; 4 0 C, Ps=7 .3 7 5 kPa ;2 5 C, Ps=3 .1 6 8 kPa1 3 .（ 1 分 ） 对 流 干 燥 的 特 点 是 。1 4 .（ 2 分 ） 提 高 理 想 干 燥 器 热 效 率 的 两 条 措 施 为 ， 和 。二 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 3 分 ， 共 1 8 分 ）
5、1 常 压 3 0 C下 含 氨 体 积 百 分 数 为 5 %的 混 合 气 体 与 稀 氨 水 （ x =0 .5 ） 接触 ， 此 时 会 发 生 。 （ 1 atm、 3 0 C下 稀 氨 水 的 相 平 衡 方 程 为 y =x ）A.吸 收 B. 解 吸 C. 平 衡 D. 无 法 判 定2 .某 填 料 塔 用 水 吸 收 混 合 气 中 的 丙 酮 蒸 汽 。 混 合 气 流 率 为1 6 k mo l/(m2 .h )， 操 作 压 力 为 1 0 1 .3 k Pa。 已 知 容 积 传 质 系 数 k y a=6 4 .6k mo l/(m3 .h )， k La=1 6
6、 .6 k mo l/(m3 .h )， 相 平 衡 关 系 为 p A=4 .6 2 cA。 式 中气 相 分 压 的 单 位 是 k Pa， 平 衡 浓 度 的 单 位 是 k mo l/m3 。 则 气 相 阻 力 占 总传 质 阻 力 的 百 分 数 为 %。A. 8 4 .9 B. 7 9 .6 C. 1 5 .1 D. 2 0 .43 如 某 空 气 的 干 球 温 度 为 5 0 C、 湿 球 温 度 为 3 0 C， 则 此 空 气 为 空 气 。A. 饱 和 B.不 饱 和 C. 过 饱 和 D. 不 能 确 定4 . 有 一 黑 体 ， 表 面 温 度 为 0 C， 如 将
7、 其 加 热 到 5 0 0 C， 其 辐 射 能 力 增 加 到原 来 的 多 少 倍 ？A. 2 .8 B. 8 C. 6 4 D. 5 0 05 . 灰 体 是 。A. 吸 收 率 等 于 1 的 物 体 B. 反 射 率 等 于 1 的 物 体 C. 可 将 投 入 其 上 的 辐 射 能 全 部 吸 收 的 物 体D. 对 各 种 波 长 辐 射 能 均 能 同 样 吸 收 的 物 体6 . 已 知 常 压 下 ， 2 5 C下 水 分 在 某 湿 物 料 与 空 气 之 间 的 平 衡 关 系 为 ：空 气 相 对 湿 度 1 0 0 %时 ， 平 衡 含 水 量 X=0 .0 2
8、 k g 水 /k g 干 料空 气 相 对 湿 度 5 0 %时 ， 平 衡 含 水 量 X=0 .0 0 2 k g 水 /k g 干 料如 该 湿 物 料 的 含 水 量 为 0 .2 k g 水 /k g 干 料 ， 令 其 与 2 5 C、 相 对 湿 度 5 0 %的空 气 接 触 ， 则 自 由 含 水 量 为 ， 结 合 水 含 量 为 ， 非 结 合 水 含量 为 。A. 0 .1 8 B. 0 .1 9 8 C. 0 .0 1 8 D. 0 .0 0 2E.0 .0 2 F. 0 .23 、 计 算 题 （ 共 4 5 分 ）1 （ 1 5 分 ） 有 一 蒸 汽 冷 凝
9、器 ， 蒸 汽 冷 凝 给 热 系 数 1 =1 0 0 0 0 W/(m2 . C)，冷 却 水 给 热 系 数 2 =1 0 0 0 W/(m2 . C)， 已 测 得 冷 却 水 进 、 出 口 温 度 分 别 为t1 =3 0 C， t2 =3 5 C。 如 将 冷 却 水 流 量 增 加 一 倍 ， 蒸 汽 冷 凝 量 增 加 多 少 ？已 知 蒸 汽 在 饱 和 温 度 1 0 0 C下 冷 凝 。 2 .（ 1 5 分 ） 有 一 逆 流 操 作 的 吸 收 塔 中 用 清 水 吸 收 氨 空 气 混 合 气 中 的氨 ， 混 合 气 流 量 为 2 0 0 0 m3 /h （
10、标 准 状 态 下 ） ， 混 合 气 体 入 塔 含 氨 摩 尔 分数 为 0 .0 2 ， 出 塔 含 氨 摩 尔 分 数 为 0 .0 0 1 。 吸 收 塔 操 作 时 的 总 压 为 1 atm， 温度 为 2 0 C， 在 操 作 浓 度 范 围 内 ， 氨 水 系 统 的 平 衡 方 程 为 y =1 .2 x ， 总 传 质系 数 Ky a为 0 .0 5 2 2 k mo l/(m2 .s)。 若 塔 径 为 1 m， 实 际 液 气 比 为 最 小 液 气 比的 1 .2 倍 ， 则 所 需 塔 高 为 多 少 ？ 3 （ 1 5 分 ） 常 压 下 将 含 水 质 量 分
11、 数 为 5 %的 湿 物 料 以 1 .5 8 k g /s的 速 率 送 入干 燥 器 ， 干 燥 产 物 的 含 水 质 量 分 数 为 0 .5 %。 所 用 空 气 的 温 度 为2 0 ， 湿 度 为 0 .0 0 7 k g /k g 干 气 ， 预 热 温 度 为 1 2 7 ， 废 气 出 口 温 度 为8 2 ， 设 为 理 想 干 燥 过 程 ， 试 求 ：（ 1 ） 空 气 用 量 ；（ 2 ） 预 热 器 的 热 负 荷 。 化 工 原 理 III 试 卷 A答 案2 、 填 空 （ 共 3 7 分 ）1 （ 3 分 ） 直 接 接 触 式 传 热 ， 间 壁 式 传
12、 热 ， 蓄 热 式 传 热2 .（ 1 分 ） 热 流 方 向 与 温 度 梯 度 方 向 相 反3.（ 3 分 ） 8 0 04 （ 1 分 ） 流 体 的 物 理 性 质5 . （ 6 分 ） 表 面 汽 化 ， 核 状 沸 腾 ， 膜 状 沸 腾 ， 核 状 沸 腾 ， 给 热 系 数 大 ，壁 温 低6 （ 2 分 ） 冷 凝 液 （ 液 膜 ） ， 减 小 液 膜 厚 度7 （ 1 分 ） 热 射 线 可 以 在 真 空 中 传 播 ， 无 需 任 何 介 质8 .（ 2 分 ） 气 体 中 各 组 分 因 在 溶 剂 中 物 理 溶 解 度 的 不 同 而 被 分 离 的 吸 收
13、操 作9 . （ 4 分 ） 主 体 流 动 ， 组 分 A被 液 体 吸 收 及 组 分 B的 反 向 扩 散 都 将 导 致 界面 气 体 总 压 降 低 ， 使 气 相 主 体 与 界 面 之 间 产 生 微 小 压 差 ， 这 一 压 差 促 使混 合 气 体 向 界 面 流 动1 0 .（ 3 分 ） 界 面 两 侧 各 存 在 一 层 静 止 的 气 膜 和 液 膜 ， 全 部 传 质 阻 力 集 中于 静 止 层 ； 膜 中 传 质 为 定 态 分 子 扩 散 ； 紧 贴 界 面 两 侧 气 、 液 两 相 浓 度 平衡1 1 . （ 4 分 ） 增 大 ， 增 大 ， 减 小
14、， 增 大1 2 .（ 2 分 ） 0 .0 2 2 8 k g1 3 .（ 1 分 ） 热 、 质 同 时 反 向 传 递1 4 .（ 2 分 ） 提 高 t1 ， 降 低 t2二 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 3分 ， 共 18分 ）1 A 2 . A 3 B 4 . C 5 . D 6 . B E A4 、 计 算 题 （ 共 4 5 分 ）1 （ 1 5 分 ）解 ： 原 工 况新 工 况 2 .（ 1 5 分 ）气 相 流 率 传 质 单 元 高 度 最 小 液 气 比 实 际 液 气 比 L/G=1 .2 (L/G)min =1 .2 1 .1 4 =1 .3 7塔 高 H= HOG NOG =0 .6 0 9 9 .8 4 =5 .9 9 m3 . 解 ： （ 1 ） 求 空 气 用 量 V（ 2 ） 求 预 热 器 热 负 荷
