PDF《华南理工大学 2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷》

二、计算题 (6 题,共100 分) 1. (20 分) 选择一冷凝器用冷却水将酒精精馏塔的塔顶产品饱和蒸汽冷凝成饱和液体, 塔顶蒸汽量为 0.4kg/s, 平均冷凝潜热为 1048kJ/kg, 饱和温度约为 78℃, 蒸汽走管外, 冷凝传热系数为 3000w/(m2 ℃).设计冷却水的进出口温度分别为 25℃和35℃,平均 比热容为 4.174kJ/(kg℃),密度为 996kg/m3 ,粘度为 8*10-4 pa・s,导热系数为 0.62 w/(m℃).求(1)冷却水的用量 (2)某厂提供参数相同但管程不同的两种列管冷凝器,一种型号为单程管,另一种 为双程管,列管总数

100 根,管长 1.2m,管子尺寸?23*1.5mm,计算确定是否两种 型号冷凝器均能完成冷凝任务. (注:管壁热阻及污垢热阻均可忽略不计,Re>

6000, 可看做管内强制湍流对流传热处理) 2.(20 分)在一常压连续操作的精馏塔中分离某双组份混合液,塔釜采用间接蒸汽加 热,塔顶采用全凝器,泡点回流.已知该物系的平均相对挥发度为 2.5,进料为饱和 蒸汽,其组成为 0.35(易挥发组分的摩尔分数,下同) ,进料量为 100kmol/h.塔顶馏 出液量为 40kmol/h,精馏段操作线方程 . 试计算 (1)提馏段操作线方程 (2)若测得塔顶第一块板下降的液相组成为 x1=0.7,求该板的气相默弗里板效率 Emv (3)当塔釜停止供应蒸汽,保持回流比不变,若塔板数无穷多,塔釜产品浓度是多 少? 3.(20 分)在一等温和逆流操作的填料吸收塔用纯水吸收空气混合物中的 NH3,已知 混合气体通量为 0.02kmol/(m2 s),NH3 的初始摩尔分数 5%,吸收塔出口混合气体 NH3 的回收率不低于 95%,塔底水出口 NH3 摩尔分数为 5%,操作压强为 1atm,亨利系数 为0.95atm,在操作范围操作线与平衡线均看作直线,且看作低浓度气体吸收[Y(摩 尔比?y(摩尔分数)],体积总传质系数 Kya=0.02kmol/(m3 s).求(1)最小液气比 (2)所需填料层高度 (3)若要提高氨的去除率,可以采用什么措施,解释之. 第4页4. (12 分) 常压(1atm)绝热干燥器 (等焓干燥过程) 用空气干燥初始湿含量为 35% (湿基) ,离开干燥器物料流量和湿含量分别为 450kg/h 和5%(湿基) ,干球温度为 25℃、 相对湿度为 35%空气经预热器加热到 90℃,进入干燥器作为加热介质,离开干燥器 的空气温度为 45℃,已知 25℃时,水的饱和蒸汽压为 3.1684kPa,求(1)去除的水量(kg 水/h) (2)空气出口的湿度(kg 水/kg 绝干空气) (3)新鲜空气量(kg 湿空气/h) 5.(20 分)密度和粘度分别为 900kg/m3 和30cp 的液体通过管内直径为 40mm 从罐

1 流 到罐 2, 如图所示, 当阀门关闭时, 压力计 A 和B的读数分别为 8.82*104 N/m2 和4.41 *104 N/m2 ,当阀门打开,总管长(包括所有局部阻力当量长度)为100m,设两个罐 的液面高度恒定.求: (1)罐1和罐

2 的液面相对于罐底部高度 Z1 和Z2 是多少 m (2)求液体在管内的体积流量(m3 /h) (3)当阀门打开时,压力表 A 和B如何变化,并解释之. 6(8 分)在包有保温材料圆管壁面导热计算过程,当 (其中r2>

r1, r1=r2-r1, r2=r3-r2,r

1、r

2、r3 分别为管内壁、外壁和保温材料的半径) ,可以用算 术平均半径代替对数平均半径,其相对误差小于 4%,试证明之并求出最大相对误差 (精确到小数点后

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