2009年湖北工业大学化工原理(A)考研试题及答案(3)

五、（20分）一单壳程单管程列管式换热器，由多根ø252.5mm的钢管组成管束，管程走某有机溶液，流速为0.5m/s，流量为15t/h，比热为1.76kJ/kg.K，密度858kg/m3，温度由20℃加热到50℃，壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700和10000W/m2.K，钢的导热系数取45 W/m.K，垢层热阻忽略不计，求：

（1）总传热系数

（2）管子根数及管长

（3）在冷流体温度不变的情况下，若要提高此设备的传热速率，你认为应采取什么措施？

六、（20分）今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为 1000 m3.h-1（标准状态），原料气中含甲醇100g.m-3 ，吸收后的水溶液中含甲醇量等于与进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为 Y=1.15X，KY=0.5kmol.m-2.h-1（以上均为摩尔比关系），塔内单位体积填料的有效气体传质面积为180 m2.m-3，取塔内的气体空塔流速为0.5m.s-1试求：(1)水用量；(2)塔径；(3)填料层高度。甲醇分子量为32。

七、（20分）用某精馏塔精馏分离易挥发份组成为0.5（摩尔分率）的原料液，饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作线程为y=0.833x + 0.15，塔釜用间接蒸气加热，塔顶全凝器，泡点回流。试求：

(1)塔顶、塔底产品组成；

(2)全凝器中每小时冷凝蒸气量；

(3)蒸馏釜中每小时产生蒸气量

(4)若全塔平均α =3.0，塔顶第一块塔板默弗里效率Emvl=0.6，求离开塔顶第二块塔板的气相组成。

八、（10分）有一连续干燥器在常压下操作。生产能力为 1000kg/h（以干燥产品计），物

料水分由 12%降到 3%（均为湿基），空气的初温为 25℃，湿度为 0.01kg/kg。经预热器后升温到70℃，干燥器出口废气温度为 45℃，干燥器进出口空气焓值相等，试求：

(1) 废气的湿度

。 (2) 空气的用量（ m3/h，初始状态下）