2017年西南科技大学化工原理复试仿真模拟三套题

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2017年西南科技大学化工原理复试仿真模拟三套题（一） (2)

2017年西南科技大学化工原理复试仿真模拟三套题（二） (11)

2017年西南科技大学化工原理复试仿真模拟三套题（三） (18)

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2017年西南科技大学化工原理复试仿真模拟三套题（一）

说明：本资料为2017复试学员内部使用，严格按照2017复试常考题型及难度全真模拟预测。————————————————————————————————————————一、简答题

1．在萃取过程中，采用普通筛板塔、填料塔一般传质效果不是很好。为了强化液液传质过程，工业上有时会采用脉冲萃取塔（包括脉冲筛板塔和脉冲填料塔），其工作原理是在塔的底部设置脉冲发生器，迫使塔内液体产生附加的脉冲运动。现有一含有少量细小悬浮物的含5%己内酰胺的废水，经有机溶剂萃取处理后放，萃取相经蒸溶剂塔后塔底回收已内酰胺，塔顶有机溶剂回收后重新用作萃取的溶剂，假定有机溶剂与水不互溶。请你综合考虑技术、经济等因素，分析上述萃取过程若采用脉冲筛板塔或脉冲填料塔，哪种较为合适？请说明理由；并讨论脉冲振幅增大对萃取过程的利弊。

【答案】综合考虑技术、经济等因素，应采用脉冲筛板塔。原因在于液体中含有少量悬浮物，而填料塔的填料之间缝隙较小，在液体含有悬浮物的情况下阻力较大，易堵塞，不利于进行后续操作，同时脉冲填料塔在处理含悬浮物液体时能耗比脉冲筛板塔大。

脉冲振幅增大的优点是有利于液体之间的充分混合，有利于萃取过程的进行，缺点是振幅过大会引起塔内萃取过程不稳定，同时能耗大大増加。

2．恒速干燥段的湿物料表面温度是什么温度？为什么？

【答案】恒速干燥段的湿物料表面温度等于干燥介质的湿球温度。恒速干燥段是表面汽化控制段，在此阶段，对流传热系数和传质系数不变，水分恒定速率汽化，汽化的是非结合水，水分由物料内部向表面输送的速度足以保证物料表面充分润湿。

3．简述以雷诺数（Re）作为判据对流体流型的三种分类类型。

【答案】（1）当时，为层流区；

（2）当时，有时出现层流，有时出现湍流，依赖于环境，为过渡区；

（3）当时，为湍流区。

4．简述简单蒸馏与精馏的区别？请论述精馏操作的基本原理。

【答案】（1）简单蒸馏又称微分蒸馏，也是一种单级蒸馏操作，常以简歇的方式进行。简单蒸馏多用于混合液的初步分离，是非稳态过程，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小，是一次部分气化与部分冷凝。

精馏是多次简单蒸馏的组合，可以是连续稳定过程，也可以间歇过程，多次部分气化与部分冷凝。

（2）精馏的原理：精馏是在一个设备内同时进行多次部分汽化和部分冷凝以分离液体混合物中的组分。操作时，将由精馏塔顶凝缩而得的液体的一部分，由塔顶回流入塔内，使与从蒸馏釜连续上升的蒸汽密切接触。可得到与重复简单蒸馏若干次相当的效果，从而提高各组分的分离程

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度。

二、计算题

5． 常压下将含水量为25%（湿基）的物料300kg 置于温度为90°C ,湿球温度为40°C 的空气中，空气以7m/s 的流速平行流过物料。干燥面积为

湿物料在该条件下的临界含水量为

干料，平衡含水量为0.03

以年干料，降速段可视为直线。试求:

（1）除去40kg 水分所需的干燥时间（h ）;

（2）将物料继续干燥，再除去20kg 水分所需的干燥时间（h ）;

（3）其他条件不变，只是将物料层厚度减半，将物料干燥至同（1）的含水量一样时所需的干燥时间。

已知:空气平行于物料表面流动时的对流给热系数为，G 的单位

为

汽化潜热

，其中t 的单位为:，

r 的单位为kJ/kg ;40°C 下水的饱和蒸气压为7.377kPa 。

【答案】（1）40°C 下水的汽化潜热

40°C 下空气的饱和湿度

空气的湿度

空气的比体积

空气的密度

空气的质量流速

对流给热系数

恒速段干燥速率

物料的初始干基含水量

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绝干物料质量

除去40kg 水分后物料的干基含水量

所以除去40kg 水分的干燥过程处于恒速阶段，所需干燥时间

（2）再除去20kg 水分后物料的含水量.干燥分为恒速段与降

速段，所用

干燥时间分别记为

则

因降速段干燥速率可视为直线，即

从物料中再除去20kg 水分共需干燥时间

（3）按题意，将减小，而

不变，故干燥过程仍属恒速段。且

不变，而厚

度

故

厚度，

厚度。所以所需干燥时间

6． 有一列管式换热器，外表面积为

列管为

的钢管。用饱和水蒸气将处理

量为25000kg/h 的油从401加热到80°C 。油走管程，流动状态为湍流。蒸汽走壳程，水蒸气压力为0.2MPa （绝压），饱和温度为120°C ，冷凝给热系数为油的平均比热容为

管壁热阻和热损失均可忽略不计。（1）分别计算以列管外表面积、内表面积为基

准的总传热系数

和以及管内传热膜系数

（2）当油的处理量増加1倍时，油的出口温度为

多少（°C ）?若要保持油的出口温度仍为80°C ,通过计算说明换热器是否够用（从换热面积角度考虑）；（3）若不够用，可采取哪些措施？（4）处理量增大1倍，若将加热蒸汽提高到0.3MPa （绝压），饱和温度为133°C ，通过计算说明能否保持油的出口温度不低于80°C 。

【答案】（1）原工况，水蒸气压力为0.2MPa 时的饱和温度为T=120°C