天津大学化工原理考研真题(5)

天津大学化工原理考研真题

Δp——过滤的压差，Pa；

s——滤饼的压缩性指数，无因次；

μ——滤液的粘度，Pa·s；

r’——单位压差下滤饼的比阻，1/m2；

v——滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；

Ve——过滤介质的虚拟滤液体积，m3。

试根据该式分析强化过滤操作的途径。（8分）

四、某低粘度流体的流量为10000kg/h，比热容为4.18kJ/(kg·℃)，生产上要求将该流体由15℃加热到100℃。现采用的换热器是列管式换热器，其管束由160根管径为φ25mm×2mm的不锈钢管组成。管外的加热热源为110℃的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为12kW/(m2·℃)。欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热器的长度为4.5m；若将单程改为双管程，而管子的总数不变，试求：

（1）换热器的总传热系数；（10分）

（2）所需换热管的长度。（6分）

（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的热损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，两种情况下蒸气冷凝对流传热系数相同）

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五、某制药厂用板式精馏塔回收丙酮含量为75％（摩尔％，下同）的废丙酮液媒。该精馏塔共装有28层塔板，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。因在常压下操作，该分离物系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度为1.8。现场测得一组数据如下：

馏出液中丙酮的含量 96％ 釜残夜中丙酮的含量 5％

精馏段液相的负荷 40kmol/h 精馏段气相的负荷 60kmol/h

提馏段液相的负荷 66kmol/h 提馏段气相的负荷 60kmol/h

试根据以上数据核算：

（1）丙酮的回收率；（5分）

（2）操作回流比与最小回流比的比值；（8分）

（3）该板式塔的总板效率。（7分）

提示：吉利兰图中的曲线可用下式表示，即：

Y＝0.5458－0.5914X＋0.0027／X

其中 1min+ =RRRX，2min+ =NNNY

六、在直径为1.2m的填料吸收塔中，拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料，该填料的比表面积为228m2/m3，在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分。已知入塔混合气体的流量为40kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；溶质的吸收率为95％；操作条件下的气液平衡关系为Y＝2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35kmol/(m3·h)。试通过计算判断拟装填的填料高度能否达到分离要求。（注：填料的有效比表面积可近似取为填料比表面积的90％）（15分）

七、在一常压逆流干燥器中，用热空气将某湿物料的含水量由8％干燥至0.5％（均为湿基）；干燥介质为20℃的湿空气，经预热器后被加热到90℃，其中所含水汽的分压为0.98kPa，离开干燥器废气的温度为45℃。假设本干燥过程为理想干燥过程。

（1）计算空气经过干燥器的湿度变化量；（8分）

（2）若向干燥系统提供的热量为500kW，计算湿物料的处理量。（8分）（大气压取为101.3kPa）

八、实验部分（共25分）

1、在标绘孔板流量计流量系数与雷诺数关系曲线应选用 坐标系。（2分）

2、常用的实验数据处理方法有 、 、 。（2分）

3、干燥过程中，随着干燥空气流速的增加，干燥速率 ，临界湿含量 。（2分）

4、在恒压过滤实验中，提高过滤温度，过滤常数K ；增加料浆浓度，过滤常数K 。（2分）