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2014年-2-2注册化工工程师专业考试第二天专业知识


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1、采用清水吸收混合气中的有害组分 A。已知:气相传质单元高度

2.2m,进塔混合气中 A 的摩尔浓度为 3.4%,出塔混合气中 A 的摩尔

浓度为 0.52%,出塔水溶液中 A 的摩尔浓度为 1.08%,操作条件下的

平衡关系为 Y=2X(X,Y 均为摩尔比浓度)。若气液流量和初始组成

比不变,现要求出塔气体中 A 的摩尔浓度降为 0.25%,此时所需要增

加的填料层高度(m)为下列那个数值?

(A)2.1

(B)3.5

(C)4.6

(D)12.0

答案:( C )

主要解答过程:

3.4%

0.52%

1.08%

Y1 ? 1 ? 3.4% ? 0.0352;Y2 ? 1 ? 0.52% ? 0.0052; X1 ? 1 ?1.08% ? 0.0109; X 2 ? 0

?Y1 ? Y1 ? mX1 ? 0.0352 ? 2 ? 0.0109 ? 0.0134; ?Y2 ? Y2 ? mX 2 ? 0.0052

?Ym

?

?Y1 ? ?Y2 ln ?Y1

? 0.0087; NOG

? Y1 ? Y2 ?Ym

?

0.0352 ? 0.0052 0.0087

? 3.46

?Y2

改变高度后 Y2/

?

0.25% 1 ? 0.25%

?

0.0025;

X

/ 2

?

0

气液流量不变,

Y1 ? Y2/

X

/ 1

?

X

/ 2

?

L V

?

Y1 X1

? Y2 ? X2

?

2.75

,可得

X

/ 1

?

0.0119

?Y1/

?

Y1

?

mX

/ 1

?

0.0352

? 2 ? 0.0119

?

0.0114; ?Y2/

? Y2/

?

mX

/ 2

?

0.0025

?Ym/

?

?Y1/ ? ?Y2/ ln ?Y1/ ?Y2/

? 0.0059; N

? Y1 ? Y2 ? 0.0352 ? 0.0025 ? 5.57

?Ym

0.0059

? ? 增加高度 ?H ? HOG ? NO/ G ? NOG ? 2.2 ? ?5.57 ? 3.46? ? 4.6m

选C
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2、 在一回转真空间歇干燥器中干燥湿堆密度为 650kg/m3,含 30wt% 水的物料,该干燥器工作容积为 5.5m3,湿润表面积为 19.1m2,实际 干燥速率为 4.9kg 水/(h·m2),操作峰值为 7.4kg 水/(h·m2),若干燥

后产物中含水量忽略不计,则每批干燥操作生产的干燥产物数量(kg)

和平均生产速率(kg/h)是下列哪组数据?

(A)2503、243.9

(B)2503、218.4

(C)3520、243.9

(D)3520、218.4

答案:( B )

主要解答过程:

每批原料处理量 m1=650×5.5=3575kg

脱水量 m2=3575×30%=1072.5kg 平均干燥速率 V=4.9×19.1=93.59kg 水/h

每批干燥产物数量 m=m1-m2=3575-1072.5=2502.5kg

每批次操作时间 t=m2/V=1072.5/93.59=11.46h 平均生产速率 V0=m/t=2502.5/11.46=218.4kg/h

选B

※以实际干燥速率计算

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3、填料塔采用水作溶剂逆流吸收空气与 SO2 混合气中的 SO2,填料

塔内装 20mm 的陶瓷拉西环,在 20℃下操作。混合气中 SO2 摩尔含

量为 2%,经吸收后降为 0.2%。溶剂用量为最小用量的 1.2 倍,空气 的进料量为 0.15kg/(m2·s)(不计 SO2)。已知操作条件下 SO2-H2O 的

平衡数据 y=0.02,x=0.00127,此时液相总传质系数可采用以下经验

1 86.96 17.98

公式计算: ?

K La

L0.82

?

,式中

G0.7 L0.25

KLa- 液 相 总 传 质 系 数 ,

kmol/(m2·h);L-液体(溶剂)流量,kg/(m2·h);G-气体流量,kg/(m2·h);

问液相总传质系数 kmol/(m2·h) 为下列哪个值?

(A)0.18

(B)0.77

(C)9.2

(D)10.4

答案:( D )

主要解答过程:

G=0.15×3600=540 kg/(m2·h)

V=540/18=18.62 kmol/(m2·h)

2%

0.02%

Y1 ?

? 0.02;Y2 ?

? 0.002;

1 ? 2%

1 ? 0.02%

?L

?? ?

V

? ?? ?min

?

Y1 ? Y2

X

/ 1

?

X2

?

0.02 ? 0.002 0.00127 ? 0

? 14.5

Ln=1.2×14.5×18.62=324 kmol/(m2·h)

L=324×18=5832 kg/(m2·h)

带入 L 和 G 值,得 KLa=10.4 kmol/(m2·h)

选D

※注意 L 的单位换算

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4、在恒定干燥条件下干燥某湿物料,物料由含水量 0.2(干基含水率,

下同)干燥至 0.05,所需时间为 2.0h,已知物料临界含水量 Xc=0.15,

平 衡 含 水 量 X*=0.01 , 降 速 段 干 燥 速 率 与 含 水 量 关 系 符 合

? ? t2 ? Ls xc ? x* A ? RC

?

? ln??
?

xc x2

? ?

x* x*

? ?? ?

。则物料含水量由

0.3

降至

0.03

所需的时间(h)

为下列那个数值?

(A)4.61

(B)4.00

(C)3.75

(D)3.40

答案:( C )

主要解答过程:

恒速干燥时间

t1

?

Ls ?x1
A?

? xc ?
RC

总干燥时间 t=t1+t2

依题意有:

Ls

?0.2

?

0.15?

?

Ls

?0.15

?

0.01?

?

? ln?

0.15

?

0.01 ? ?

?

2

A ? RC

A ? RC

? 0.05 ? 0.01?

解得 Ls ? 8.87h
A ? RC

代入,得

8.87

?

?0.3

?

0.15?

?

8.87

?

?0.15

?

0.01??

? ln?

0.15

?

0.01

? ?

?

3.75h

? 0.03 ? 0.01?

选C

※复习教程 P219 有公式各参数定义

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5、现有 20kg 溶质 A 和 180kg 原溶剂 B 组成的溶液,用 200kg 纯溶 剂 S 进行萃取分离,组分 B 和 S 可视为完全不互溶。在操作条件下, 以质量比表示组成的分配系数可取为常数,K=3,问平衡萃取操作下 萃余相组成 Xi(kgA/kg 萃余相)为下列哪个数值? (A)0.0215 (B)0.0278 (C)0.0231 (D)0.0256 答案:( D ) 主要解答过程: 完全不互溶有 Y=KX,即 Y=3X 依题意有 180X=200Y=20 解得萃余相中溶质 A 的质量比 X=0.0256 萃余相组成 Xi=X/(1+X)=0.025 选D
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6、异丁烷和正丁烷的分离塔塔顶设有分凝器,塔釜设有再沸器,分

离塔数据如下:

组分 进料,摩尔分率 塔顶出料,摩尔分率 塔釜出料,摩尔分率

C3

0.0106

0.0212

0

异丁烷 0.4777

0.8801

0.0476

正丁烷 0.3787

0.0987

0.6956

戊烷 0.1329

0

0.2568

塔顶和塔釜温度下异丁烷与正丁烷的相对挥发度分别为 1.39 和 1.29,

问该塔塔内的最小理论塔板数应为下列哪个数值?

(A)18 (B)16 (C)15 (D)14

答案:( C )

主要解答过程:

N min

?

?? ??? lg??

xa xb

? ?? ?D

? ? ?

? ? ?

? ?? ?

xa xb

? ?? ?W

? ? ?

lg?? a ?? b ?0.5

?2?

?? 0.8801 ?

?

lg

?? ??

0.0987

? ?

D

? ?

?

? 0.0476 ?

?

?

?

??

? 0.6956 ?W ??

lg?1.39 ?1.29?0.5

? 2 ? 14.68

取 Nmin=15

选C

※2013 年下午案例 1 出现相似题

2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 6 页 共 24 页

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7、在填料塔中用洗油逆流吸收焦炉气中的苯蒸汽,进塔气相中苯的

摩尔比 Y1=0.01,循环洗油中苯的摩尔比 X2=0.002。要求苯的回收率 为 95%。在操作条件下,气液平衡关系为 Y=0.2X,吸收剂用量为理

论最小用量的 1.5 倍。若计算选用的填料层高度为 5.0m,则计算该吸

收塔填料的等板高度(m)是下列哪个数值?

(A)0.506 (B)0.563 (C)0.786 (D)0.933

答案:( B )

主要解答过程:

Y2=0.01×(1-95%)=0.0005

操作气液比:

L

? ? 1.5?

L

? ?

? 1.5 Y1 ? Y2 ? 0.297 ;

V

? V ?min

Y1 m ? X 2

吸收因数: A ?

L

0.297

?

? 1.484

mV 0.2

相对吸收率:? ? Y1 ? Y2 ? 0.01 ? 0.0005 ? 0.9896
Y1 ? Y2* 0.01 ? 0.2 ? 0.002

A?? ln

1.484 ? 0.9896 ln

1??

理论级数: NT ?

?1?

1 ? 0.9896 ?1 ? 8.78

ln A

ln1.484

等板高度 HETP=5/8.78=0.569m

选B

※计算等板高度 HETP,而不是传至单元高度 HOG

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8、醋酸与丁醇反应生成醋酸丁酯,反应式为:

CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2O

(A)

(B)

(P)

(S)

当反应温度为 100℃,并以硫酸作为催化剂时,动力学方程式为: -rA=kCA2,此时反应速率常数 k=17.4×10-3L/(mol·min),已知在一个理

想间歇反应釜中,若进料中醋酸浓度 2.0mol/L,当醋酸转化率 XA=0.5

时,反应的初始速率(mol/L·min)和反应时间(min)是下列哪组数据?

(A)8.76×10-2、32.9

(B)6.96×10-2、28.7

(C)3.28×10-2、32.9

(D)5.23×10-2、23.8

答案:( A )

主要解答过程:

-rA=kCA2=17.4×10-3×22=6.96×10-2 (mol/L·min)

t ? 1 ? XA ?

1

0.5

?

? 28.7 min

kCA0 1 ? X A 17.4 ?10?3 ? 2 1 ? 0.5

选B

2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 8 页 共 24 页

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9、在全混流反应器中,己二酸 COOH(CH2)4COOH(分子量 146)与

己二醇 HO(CH2)6OH(分子量 118)以等摩尔比,H2SO4 作催化剂,

在 70℃下进行缩聚反应,产生醇酸树脂,该反应是液相二级反应:

-rA=kCA2,适用于公式:VR

?

FAB ? X A
k ? C A0 ? ?1 ? X A ?2



式中:VR-反应器有效容积,L;

FAB-反应物进料速率,L/h;

XA-反应物 A 的转化率;

k-反应速率常数 L/(kmol·h);

CA0-反应物 A 的初始浓度,kmol/L;

已知:己二酸投料量 4000kg/d,己二酸初始浓度 0.005kmol/L,反应

速率常数 1.97 L/(kmol·min),反应器的装料系数 0.8,最终转化率 75%。 在上述条件下,反应器的实际体积(m3)至少取下列哪一个数值?

(A)8.0 (B)5.0 (C)6.0 (D)7.0

答案:( C )

主要解答过程:

4000

FAB ?

? 228.31L / h ,

146 ? 0.005 ? 24

k=1.97 L/(kmol·min)= 118.2L/(kmol·h)

VR

?

FAB ? X A
k ? C A0 ? ?1 ? X A ?2

228.31? 0.75 ?
118.2 ? 0.005 ? ?1 ? 0.75?2

? 4635.74L

实际体积:V=VR/0.8=5794.7L≈6.0 m3

选C

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10、在容积为 2m3 的理想间歇反应器中进行液相反应:A+B→P,反

应 维 持 在 80℃ 等 温 操 作 , 反 应 速 度 方 程 式 为 -rA=kCACB , k=2.78×10-3L/(mol·s),当反应物 A 和 B 的初始浓度 CA0=CB0=5mol/L 时,A 的转化率 XA=0.85,该间歇反应器 A 物料的平均处理量是 0.6kmol/min。现改用一个管径为 150mm 的理想管式反应器,反应温

度、处理量、转化率不变,管式反应器的长度(m)取下列哪个值?

(A)58.9

(B)73.6

(C)65.4

(D)46.2

答案:( B )

主要解答过程: 因为 CA0=CB0,所以-rA=kCACB=kCA2 k=2.78×10-3L/(mol·s) =0.1668L/(mol·min)

所需反应时间: t ? X A ?

0.85

? 6.8 min

kCA0 ?1 ? X A ? 0.1668 ? 5?1 ? 0.85?

此反应时间即为平推流反应器中的停留时间

已知 FA0=0.6kmol/min=600mol/min

? 0 ? FA0 ? 600 ? 120L / min C A0 5

V ? ? 0t ? 120 ? 6.8 ? 816L ? 0.816m3

4V 4 ? 0.816

管长: L ? ?

? 46.2m

?D 2 3.14 ? ?0.15?2

选D

※协会复习指南习题集 P137 有同类型题
2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 10 页 共 24 页

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11、在一吸收塔内,用纯水吸收某气体混合物,混合物初始浓度为 0.060,两相逆流操作,气体出口浓度为 0.01.先另有一完全相同的吸 收塔,在两流体入口浓度、流量及操作条件皆不变的前提下,两塔可 按以下方式加以组合:(1)串联组合逆流操作(图一);(2)并联组合逆 流操作,气液两相皆均匀分配(图二);(3) 错流组合逆流操作,液 体均匀分配(图三)。已知:串联组合时的总传质单元数 NOG1=10, 并联组合式每一塔的传质单元数 NOG2=6.156,错流组合时 y2/=0.0301, y2//=0.0151;图一和图二中的 Δym=y2/。请通过计算,确定下列哪一 种方式吸收效果最佳?

(A)串联 (B)并联 (C)错流组合 (D)三种效果相同

答案:( A )

0.06
主要解答过程:Y1 ? 1 ? 0.06 ? 0.064

串联: NOG1

? 10 ? Y1 ? Y2/ ?Ym

?

0.064 ? Y2/ Y2/

;Y2/

? 0.006

并联: NOG2

? 6.156 ? Y1 ? Y2/ ?Ym

?

0.064 ? Y2/ Y2/

;Y2/

? 0.009

错流组合:y2//=0.0151。比较可知串联时气体出口摩尔比最小

选A
2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 11 页 共 24 页

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12、用 Souders-brown 法进行吸收油汽提塔分馏塔段盘直径估算,板 间距取 600mm,塔内气相负荷 9000kg/h,密度 2.5kg/m3,液相负荷 6000kg/h,密度 900kg/m3,取气相负荷因子 0.05m/s。当空塔速度取

液泛速度 80%时,问合适的塔径(m)为下列哪个数值?

(A)1.3 (B)1.2 (C)5.6 (D)10

答案:( C )

主要解答过程:

液泛气速: u f ? C

?1 ? ?2 ? 0.05 ?2

900 ? 2.5
? 0.95m / s ;
2.5

操作气速: u ? 0.8 ? u f ? 0.76m / s

塔径: D ?

4M ? ?

4 ? 9000

? 1.3m

?u ? 3600 3.14 ? 0.76 ? 3600 ? 2.5

选A

※2013 年下午案例 15 出现相似题

2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 12 页 共 24 页

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13、设计一台烃化反应罐,供对硝基氯苯与氢氧化钠的乙醇溶液进行 烃化反应使用,提供的设计条件包括: (1)反应过程操作压力稳定在 0.19~0.22MPa(G),操作温度稳定在 84~88℃; (2)为防副反应的发生,从供气压力等于 0.35MPa(G)的压缩空气站提 供压缩空气作为氧化剂连续地通入烃化反应罐; (3)整个反应处于靠近爆炸极限的范围,存在有压力快速增长的危险, 烃化反应罐采用爆破片超压泄放安全装置; (4)烃化反应安全操作程序,包括物料投料量和投料程序。 爆破片泄放安全装置采用制造范围为 1.0 级的正拱形爆破片,问该烃 化反应罐的设计压力(MPa(G))为下列哪个数值? (A)0.39 (B)0.24 (C)0.35 (D)0.22 答案:( A ) 主要解答过程: 设备最高压力取 P=0.22 MPa(G) 爆破片的最小标定爆破压力 Pn=0.22/0.7=0.314 MPa(G) 查询 HG20570.3-95 中表 6.0.2 可知标准值制造范围为+0.045 和-0.025 容器的设计压力不能低于: 0.314 ? 0.045 ? ? 0.025 ? 0.384 MPa(G) 确定容器的设计压力为 0.39 MPa(G) 选A ※1.HG20570.3-95 P76 页有相似案例;
2.按照 1.0.2.3 定义,实际设计中最高压力应取 0.35 MPa(G)
2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 13 页 共 24 页

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14、现有保温的架空蒸汽管道,其外径 D0=108mm,已知蒸汽温度 T0=200℃,当地环境温度 Ta=20℃,热导率 λ=0.0512W(m·℃),总 给热系数 αS=20.23W(m2·℃),年运行时间为 t=8000h。若保温材料 总造价 Pr=640 元/m3,能价为 PR=3.6 元/106kJ,绝热投资年分摊率 S=0.264,试用经济厚度法确定工程上采用的最小保温厚度 δ(mm)。

附表:该管道(Φ108)绝热层理论厚度(δ(mm))速查表

D1lnD1/D0

0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18

δ(mm)

43 46.9 49.8 52.8 55.6 58.5 62.4 65.3 69.2

提示: D1lnD1/D0=3.795×10-3×[Pr×λ×t(T0-Ta)÷(Pr×S)]0.5-(2λ÷αS) (A)40 (B)50 (C)60 (D)70

答案:( C )

主要解答过程: D1lnD1/D0=3.795×10-3×[PR×λ×t(T0-Ta)÷(Pr×S)]0.5-(2λ÷αS)= 3.795×10-3×[3.6×0.0512×8000×(200-20)÷(640×0.264)]0.5-(2×0.0512÷20.

23)=0.1454

查表得 δ=57mm,取 60mm

选C

※天大复习教程 P434 有原题

2014 年度全国注册化工工程师执业资格考试专业案例试卷(下午) 第 14 页 共 24 页

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15、用一精馏塔对苯与甲苯混合物进行分离(常压下操作),其进料

量为 90kmol/h,其中苯的摩尔含量为 0.25,要求塔顶苯的含量达到

0.9,苯的回收率达到 90%,在饱和液体进料时,塔顶冷凝器的最低

冷凝负荷(kJ/h)应为下列哪个数值?

已知在塔的操作条件下,相对挥发度 α 为 2.47,塔顶物料的汽化热为

32600J/mol。 (A)2.85×106 (C)3.52×106

(B)2.05×106 (D)2.37×106

答案:( D )

主要解答过程:

D=90×0.25×90%÷0.9=22.5 kmol/h

饱和进料, xq ? xF ? 0.25 。

yq

? ?xq
1 ? ?? ?1?xq

2.47 ? 0.25 ?
1 ? ?2.47 ?1?? 0.25

? 0.452

Rmin ? xD ? yq ? 0.9 ? 0.452 ? 2.225 yq ? xq 0.452 ? 0.25

Q ? VH ? ?R ? 1?DH ? ?2.225 ?1?? 22.5 ? 32600 ? 3.27 ?106 kJ/h

选D

※2013 年下午案例 13 出现相似题

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16、使用一个单程列管换热器用冷却水逆流把某气体从 155℃冷却到 85℃,气体的流量为 2000kg/h,其比热容为 1.02kJ/(kg·℃)。已知在 冷却水入口温度为 15℃,其用量为 1500kg/h,如果把冷却水入口温 度提高到 20℃,其用量应为下列哪个值? 提示:假定冷却水温度提高后换热器传热系数不变,为简化计算,本 题可用算术平均温差作为传热的平均温差。 (A)1530 (B)2670 (C)4350 (D)1830 答案:( C ) 主要解答过程: 换热量:Q ? mCP?t ,即 2000×1.02×(155-85)=1500×4.187×(t1-15) 解得:t1=37.74℃ 改变后传热系数及换热面积均不变,于是前后算术平均温差相同 有(155-37.74)+(85-15)=(155-t2)+(85-20),解得 t2=32.74 于是 2000×1.02×(155-85)=m×4.187×(32.74-15),Q=2677 kg/h,
选B
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17、有两工艺装置,分别采用不同工艺生产同一种产品,其公用工程

消耗量见下表,哪个装置综合能耗高?能耗差值为下列哪个?

(A)Ⅰ高,1203

(B)Ⅱ高,1059

(C)Ⅰ高,985

(D)Ⅱ高,1116.8

表 1:装置Ⅰ公用工程消耗

序号 1 2 3 4 5 6

名称 冷却水 电 软水 低压蒸汽 除氧水 压缩空气

单位 t kW·h t t t Nm3

表 1:装置Ⅱ公用工程消耗

序号 1 2 3 4 5 6 7

名称 冷却水 电 软水 低压蒸汽 除氧水 压缩空气 氮气

单位
t kW·h t t t Nm3 Nm3

答案:( D )

小时消耗 4300 8430 70 30 60 2000

能耗折算系数 0.0857kgce/t 0.1229 kgce/( kW·h) 0.4857 kgce/t 0.1286 kgce/kg 0.9714 kgce/t 0.0400 kgce/ Nm3

小时消耗 1680 7736 50 40 50 3000 300

能耗折算系数
0.0857kgce/t 0.1229 kgce/( kW·h) 0.4857 kgce/t 0.1286 kgce/kg 0.9714 kgce/t 0.0400 kgce/ Nm3 0.400 kgce/ Nm3

主要解答过程:

Q1=4300 × 0.0857+8430 × 0.1229+70 × 0.4857+30000 × 0.1286+60 × 0.9714+2000×0.04=5434.84 kect

Q2=1680 × 0.0857+7736 × 0.1229+50 × 0.4857+40000 × 0.1286+50 × 0.9714+3000×0.04+300×0.4=6651.5854 kect

Q2- Q1=1116.74 kect 选 D ※注意低压蒸汽项单位不一致 此处问候命题委员会 凸%>_<%凸

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18、为节约能源,某工艺尾气作为热传媒燃料,其压力为 8.1MPa(A),

送入 1.6MPa(A)的热媒燃料管网,试计算至少需要几块限流孔板?

限流孔板后的压力 MPa(A)

板数 第一块 第二块 第三块 第四块 第五块

A

2

4.05 1.60

B

3

4.72 2.75

1.6

C

4

5.40 3.60 2.40 1.60

D

5

6.18 4.72 2.75 2.09 1.60

答案:( C )

主要解答过程:

已知 P1=8.1MPa,P2=1.6MPa

根据限流孔板避免管路出现噎塞流的要求,板后压力 P2 不能小于板 前压力 P1 的 55%,设孔板数为 n,可归纳为: P2 ? (0.55)n P1 代入 P1、P2 数值,得 n=2.7,向上圆整取 n=3

选B

※复习指南习题集 P180 有相似题

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19.某储罐采用离心泵出料,输送介质为常温,相对密度为 0.98,饱

和蒸汽压为 56kPa 的液体。已知离心泵吸入侧储罐压力为 1 个标准大

气压(101.33kPa),从吸入液面到泵中心的垂直灌注距离为 0.80m,吸

入侧总压降为 0.5m 液柱,泵安全流量系数 K 取 1.15。该泵的有效净

正吸入压头 NPSHa (m)为下列哪个数值?

(A)3.26 (B)4.36 (C)4.86 (D)4.94

答案:( B )

主要解答过程:

? NPSHa ? P0 ? PV ? ?z ? K 2 h f ? 101.33 ? 56 ? 0.8 ? 0.5 ?1.152 ? 4.86m

?g

0.98 ? 9.81

选C

※公式见 HG/T20570.5-95 第 3.0.1.3 或 P106

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20.某离心泵通过一直径为Φ108×4 的钢管(摩擦系数λ=0.039)将 流量为 50m3/h,密度为 1120kg/m3 的碱液从敞口的储槽送至敞口的高

位槽,储槽的最低液位高于泵中心线 2m,进入高位槽的管路中心线

与泵中心线高差 22m,进入高位槽后还需克服 0.3m 的阻力损失,泵

吸入侧管路系统全部阻力损失为 0.5m,泵出口至高位槽入口管路直

管长度为 80m,经过 90°弯头 5 个,一个止回阀和一个球阀(当量

长度均按 150D 考虑)。该泵需要的扬程(m)和轴功率(kW)为下列哪组

数据?(安全系数取 1.15,泵的工作效率按 85%考虑)

(A)29.62,5.23

(B)32.15,5.77

(C)36.75,6.59

(D)32.15,6.79

答案:( B )

主要解答过程:

查得弯头当量长度为 3m

4Q

4 ? 50

流速: u ? ?

? 1.77m / s

?d 2 3600 ? 3.14 ? 0.12

80 ? 5 ? 3 ? 0.1?150 ? 2 1.772

H ? 22 ? 2 ? 0.039 ?

?

? 0.3 ? 0.5 ? 28.59m

0.1

2 ? 9.81

泵扬程:He=1.15H≈32.15m

HQ? 32.15 ? 50 ?1120

轴功率 N ? ?

? 5.77kW 。

102? 102 ? 3600 ? 0.85

选B

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21.有一个容积 1000m3 的 LPG 球罐,赤道离地面高 8.5m,其火灾情 况下的润湿面积(m2)是下列哪个数值? (A)484 (B)968 (C)242 (D)222 答案:( C ) 主要解答过程: HG/T20570.2-95 第 7.0.10.2 规定:球形容器的润湿面积,应取半球表 面积或距地面 7.5m 高度下表面积二者中较大值。 赤道离地面高 8.5m,7.5m 高度以下为球缺,显然最大值为半球表面 积。 因为V ? 4 ?R3 ,计算得 R=6.2m。
3
故润湿面积 S ? 1 ? 4?R 2 ? 242m2
2
选C
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22.某装置有 2 个常压水洗釜串联操作,温度为 95℃,两釜安装高度

与液面高度均一样,用泵将前釜水打到后釜。介质特性可视为水,泵

允许吸上真空高度为 7m,当地大气压力为 90kPa,吸入管路阻力为

10kPa,泵吸入口流速 1.2m/s,已知泵的叶轮中心标高为 0.5m,问最

低液面标高(m)为下列哪个数值? 已知:95℃水的饱和蒸汽压 84609Pa,密度 962kg/m3
20℃水的饱和蒸汽压 2337Pa,密度 998kg/m3

(A)3.67 (B)4.17 (C)4.1 (D)3.6

答案:( B )

主要解答过程:

当前吸上真空度换算:

H

/ S

? HS

? P0/ ? PV/ ? /g

? P0 ? PV ?g

90000 ? 84609 101325 ? 2337

?7?

?

? ?2.54m

962 ? 9.81

998 ? 9.81

泵的允许安装高度:

Hg

?

H

/ S

?

u12 2g

?

?P ? /g

?

?2.54 ?

1.2 2

10000

?

?

2 ? 9.81 962 ? 9.81

?3.67m

则最低液面标高:H=3.67+0.5=4.17m

选B

※2011 年第一天下午 24 题为相似题 复习指南习题集 P202 有相似题,过程有误

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23.有一火炬泄放总管,要求泄放量为 40 吨/时,泄放介质分子量

M=28,泄放温度 120℃,火炬水封罐入口压力为 0.005MPa(G)。泄放

总管规格为Φ820×10,泄放点到火炬水封罐入口当量长度 2000m,

阻力系数 0.022,。全流量泄放时,泄放点处的背压(MPa(G))为下列

哪个值?(大气压力按 0.1 MPa 计)

(A)0.02 (B)0.118 (C)0.12 (D)0.018

答案:( D )

主要解答过程:

(1)质量流速为: G ? 40000 ? 22.116kg /(m2 ? s)
3600 ? ? ? 0.82 4

可压缩流体等温流动,有:

p12

?

p

2 2

?

?

l

? ?

RT

? ?G

2

d?M ?

泄放点背压:

? ? p1 ?

p22

??

l ? RT ?
d? M

? ?G

2

?

?

0.105 ?106

2

?

0.022

?

2000 0.8

? ? ?

8.3145 ? 28 ?10

393
?3

? ? ?

?

22.116

2

=119014Pa。即 P1=0.119 MPa(A) =0.019 MPa(G)≈0.02 MPa(G)

4 ?103 22.4 393

(2)水封罐处气体流量为:V ?

? ??

0.1

? 12.2m3 / s

3600 28 273 0.105

4Q 4 ?12.2

气体流速为:u ? ?

? 24.3m / s

?d 2 3.14 ? 0.82

l u2

2000 24.32

?hf ? ?

? 0.022 ?

?

? 16238Pa

d2

0.8 2

P=0.0162+0.005≈0.02 MPa(G)

选A

※1.公式见天大复习教程 P107

2.因为气体可压缩,故以出口流速计算数值偏大。仅供参考
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24、某管段采用导热系数为 45W(m·℃)的Φ159×4mm 无缝钢管,

未保温前裸管每米的热损失达 25000W/m,现拟采用 90mm 厚的绝热

材料进行包覆,绝热材料的导热系数为 0.07W(m·℃),裸管表面温

度为 280℃,保温材料外层表面温度为 50℃,问保温后每米管道的热

损失比裸管状态减少的百分比应为下列哪个数值?

(A)100.0 (B)99.5 (C)97.5 (D)96.0

答案:( A )

主要解答过程: q ? Q ? 2? ?t1 ? t2 ? ? 2? ? ?280 ? 50? ? 133.55W / m

L 1 ln r2

1 159 ? 180 ln

? r1 0.07 159

(25000-133.55)/25000=0.995=99.5%,选 C

25、一外壁不保温卧式丙烷贮罐,安全阀定压 P 为 2.0MPa(火灾工

况时压力容器允许超压 20%),操作温度为 26.7℃,其所需安全阀的

155400FA0.82

泄放能力(G)按火灾工况考虑, G ?

,(kg/h)贮罐的湿表面

L

积 A 为 120m2,无保温容器外壁的修正系数 F 为 1,不同泄放压力下

丙烷对应的汽化潜热(L)如下表所示:

P (MPa) 1.8

2.0

2.2

2.4

L (kJ/kg) 280

270 255 240

问:所需安全阀的泄放能力(kg/h)应为下列哪个数值?

(A)32822 (B)30186 (C)29175 (D)26620

答案:( A ) 最大压力 Ps=(1+20%)×2.0=2.4MPa;

155400 ?1?1200.82

主要解答过程: 泄放能力:G ?

? 32822kg / h ,选 A

240

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