注册化工工程师案例分析题含答案.docx
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注册化工工程师案例分析题含答案
2.将200m3空气自水汽分压8.0kPa干燥至1.333kPa,进口空气温度为273.15℃,压力为101.3kPa,问所除去的水分量(kg)为下列哪个数值?
(A)4.895 (B)5.812 (C)5.353 (D)10.717
7~.z+P)r:
f2O2C
解:
公式:
H=0.622×PW/(P-PW)
H0=0.622P0/(P-P0)=0.622×8/(101.3-8)=0.05333
H1=0.622P1/(P-P1)=0.622×1.333/(101.3-1.333)=0.008294
Gs=MP干空气V/RT=29×(101.3-8)×200/(8.314×(273.15+273))=119.2(kg)
W=Gs(H0-H1)=119.2×(0.0533-0.008294)=5.368(kg)≈5.353(kg) z2A,K$S.r8E
答案:
(C)
4. 利用渣油废热并流加热原油,已知渣油流量为360000kg/h,初温为300℃,终温为200℃。
原油初温为25℃,终温为175℃,渣油比热为1.67kJ/kg.K,原油比热为1.48kJ/kg.K,总传热系数为350W/㎡.K,问换热器的面积(㎡)是下例哪个数值?
(A)318 (B)1651 (C)458 (D)406
解:
解:
△t1=300-25=275
△t2=200-175=25
△tm=(△t1-△t2)/ln(△t1/△t2)=(275-25)/ln(275/25)=104.3
Q=KA△tm=mcp(T2-T1)
A=(360000/3600)×1.67×103(300-200)/(350×104.3)=458(㎡)
答案:
C
5.在一连续干燥器中,处理湿物料1000kg/h,湿物料经干燥后含水量由8%降至2%(均为湿基)。
温度为20℃、湿度为0.009kg水/kg绝干空气的新鲜空气经加热器预热后进入干燥器,离开干燥器时空气的湿度为0.022kg水/kg绝干空气,问水分蒸发量(kg/h)和新鲜空气消耗量(kg/h)是下例哪一组数值?
(A)30.6,2375 (B)61.27,4713 (C)30.6,4713 (D)61.27,4755
&j;h/c0Z#j2u5F5L解:
:
p&]8Q&r/O$LX1=0.08/(1-0.08)=0.08696
/w.l#B&C9f-\%V8}'?
9s#_X2=0.02/(1-0.02)=0.02041
&n/x)_0x.K"NGs=1000×(1-0.08)=920
*l:
r#G$x9h+W&]"~W=Gs(X1-X2)=920×(0.08696-0.02041)=61.23≈61.27(kg/h)
7^"P.x;i7K8D%z2H6{0}:
U-U$rLs=W/(H2-H1)=61.27/(0.022-0.009)=4713
L=Ls(1+H0)=4710×(1+0.009)=4755(kg/h)
4]4B0~:
E3H/L答案:
D
本帖最后由phlpf2009于2012-7-1422:
40编辑
6.用精馏塔分离二元混合物A及B,该塔塔顶设一分凝器及全凝器,分凝器的冷凝液作塔顶回流,气相作为产品在全凝器中冷凝。
已知进料为泡点状态,进料量为100kmol/h,其中轻组分A的浓度为0.5(摩尔分率,下同),操作回流比为2.0,现要求塔顶产品中A组分浓度为0.95,塔底产品中B组分浓度为0.94,塔顶蒸汽的冷凝潜热为21800kJ/kmol,塔釜液体气化潜热为21900kJ/kmol。
问分凝器热负荷(kJ/h)、再沸器热负荷为下列哪组数值?
(A)2.16×106,3.25×106 (B)2.23×106,3.25×106
(C)2.16×106,2.25×106 (D)3.23×106,4.25×106
解:
xW=1-0.94=0.06
D/F=(xF-xW)/(xD-xW)=(0.5-0.06)/(0.95-0.06)=0.4944
D=0.4944×F=0.4944×100=49.44
L=RD=2×49.44=98.88
Q1=rDL=21800×98.88=2.16×106(kJ/h)
q=1
V’=(R+1)D-(1-q)F=(2+1)×49.44-0=148.3
Q’=rWV’=21900×148.3=3.25×106(kJ/h)
答案:
A
7.乙烷和纯氧反应生成CO2和水,如果12kg的乙烷和48kg的氧混合,且90mol%乙烷参加反应,问最终混合物重量(kg)和CO2的含量(w%)是下列哪组数值?
反应式:
C2H6+3.5O2=2CO2+3H2O
(A)60,52.8 (B)55,58.7 (C)50,43.6 (D)40,35.1
)~"f$A1f8q5h#i0X&q解:
6@ k9l-R'a0v"U+h8y反应前后质量守恒:
W=12+48=60(kg)
!
I5~"}*z%y;G+Z"i8}氧气过量
.Z4I%X%a9]#g"N6nW(CO2)=12×0.9×44×2/30=31.68(kg)
!
I!
}$C H0i+K(~W%=31.68/60=0.528=52.8%
答案:
A
本帖最后由phlpf2009于2012-7-1412:
13编辑 k+w-M:
Y&W*Q3a
8.在冷凝器中用冷却水冷凝饱和温度下的水蒸汽,已知水蒸汽传热膜系数为α1=10000W/㎡K,冷却水传热膜系数为α2=1000W/㎡K。
若忽略管壁热阻,将冷却水流量增加一倍,问新工况与原有工况总传热系数的比值是下列哪个数值?
(A)1.21 (B)1.63 (C)2.00 (D)2.79
解:
K=1/(1/α1+1/α2)=1/(1/10000+1/1000)=909.1
α∝u0.8 (说明:
α=0.023(λ/d)(duρ/μ)0.8Prn)
α21=α2(u1/u)=1000×20.8=1741
K1=1/(1/α1+1/α21)=1/(1/10000+1/1741)=1483
K’/K=1483/909.1=1.63
答案:
B
9.某生产工艺流程如图,其反应式为:
N2+3H2=NH3。
已知进料(F1)组成为:
N2=24.8mol%,H2=74.4mol%,惰性气体I=0.8mol%。
N2的单程转化率为30%,反应后(F2)生成液氨,液氨经分离器排出(F3)。
放空气(F4)中不含NH3,忽略惰性气体在液氨中的溶解,问放空气中各组分的百分组成(mol/%)是下列哪一组数值?
2012-7-1022:
47:
13上传
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(A)N2:
25.23 H2:
72.79 I:
1.98 NH3:
0
(B)N2:
20.39 H2:
61.18 I:
0.95 NH3:
17.48
(C)N2:
24.72 H2:
74.14 I:
1.14 NH3:
0
(D)无法求解
解:
设F1为100mol
反应掉的气体量
N2:
24.8×0.3=7.44
H2:
7.44×3=22.32
总气体量F4=100-7.44-22.32=70.24
各气体的百分组成(mol/%):
N2:
(24.8-7.44)/70.24=0.2472=24.72%
H2:
(74.4-22.32)/70.24=0.7414=74.14%
惰性气体:
0.8/70.24=0.0114=1.14%
答案:
C
解:
W=MPV/RT=28.97×0.35×101.3/(8.314×(273+25))=0.4146(kg)
H1=U1+P1*V1=220+0.1×0.35≈220.0(kJ/kg)
△Q=W(H2-H1)=0.4146×(300-220)=33.2(kJ)
答案:
A
'Z1`%h%^ \5Y/b"U
这样算不知对否?
13:
压力为1.4MPa,干度为0.95的水蒸气经过直径为¢25X2.5mm的绝热管道,经阀绝热膨胀到0.1MPa,要求节流前后流速不变,求节流后管道内径为多少?
14:
用泵将30℃锅炉水(密度为1000kg/㎡)从0.1MPs加压到1.5MPa送入锅炉,泵的实际效率相当于绝热可逆过程的60%,已知热力学基本关系式是dH=TdS+VdP,假设此稳流绝热可逆过程的动能和势能可以忽略不计,问泵的轴功率为多少?
15.某低温甲醇洗涤装置的氮气气提塔,塔底操作压力P1为0.24MPa(A),操作温度为-42.5℃。
现有塔底离心泵正常流量为248.5m3/h,最大流量为261m3/h。
塔底正常液面距塔底离心泵吸入口中心线4.7m,操作时液面在正常液面上下0.3m之间波动,塔底介质的饱和蒸汽压PV为240kPa,密度ρ为852kg/m3。
NPSHa的安全裕量为0.5m,泵吸入管系统的全部局部阻力损失△P为0.1kg/cm2,则泵的NPSHr(m)为下列哪个数值?
(注:
泵流量安全系数K=Vmax/V正常)提示:
2012-7-2921:
01:
08上传
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(A)2.6 (B)3.6 (C)2.9 (D)3.1
解:
K=261/248.5=1.05
NPSHa=(P1-PV)/ρg+H1—(△P1+△Pe1)K2/(ρg) 注:
题目给出的公式是错误的。
△P=△P1+△Pe1=0.1kg/cm2
NPSHa=(0.24×106-240×103)/(9.81×852)+(4.7-0.3)—(0.1×9.81×104×1.052)/(9.81×852)=3.1(m)
NPSHr=NPSHa-0.5=3.1-0.5=2.6(m)
答案:
A
16.一离心式见机将有机尾气从气柜送到废气锅炉中燃烧,尾气管路总长60m(已包括所有局部阻力的当量长度),管内径400mm,阻力系数0.02(尾气流动已进入阻力平方区)。
已知气柜内压力为500Pa(G),废气锅炉燃烧器压力要求为1200Pa(G),风机输送的尾气量为4m3/s,尾气密度为0.9kg/m3,则离心风机要求的压头(Pa)和理论功率(kw)是下列哪一组数值?
(A)1243,4.97 (B)743,2.97 (C)705,2.82 (D)748,3.00
解:
u=4×4/(3.14×0.42)=31.83(m/s)
△P=1200-500=700(Pa)
HT=△P+(λL/d)(ρu2/2)=700+0.02×60×0.9×31.832/(0.4×2)=2068(Pa)
N=HTQ=2068×4=8271(W)=8.27(kW)
答案:
该题的答案有问题。
17.某甲醇精馏塔,塔的操作压力为0.2MPa(G)。
现通过一离心泵将地上常压贮槽中的粗甲醇送到精馏塔中,已知塔的进料口与贮槽液面差40m,贮槽液面高出离心泵进口5m。
操作温度下,粗甲醇密度为781kg/m3,管道系统阻力损失为10m,管内流速为1.2m/s。
问离心泵的扬程(m)是下列哪个数值?
(A)76.2 (B)66.2 (C)81.2 (D)91.1
%q!
c m&n%i(]解:
7V;P,['a,xH=△Z+△P/ρg+u2/2g+∑Hf=40+0.2×106/(781×9.81)+1.22/(2×9.81)+10=76.2(m)
答案:
A
18.用一台离心泵将密度为1200kg//m3的液体从地面敞口池输送到高位密封储罐(其表压为9.81×104Pa)。
两端液面的位差△Z=10m,管路总长L=150m(包括所有局部的当量长度)。
泵进出口管均为Φ108×4mm的钢管。
摩擦系数λ=0.02。
若离心泵的特性曲线方程为H=40-222Q2(式中,H为压头,单位为m;Q为流量,单位为m3/min)。
该管路的输送量(m3/h)是下列哪个数值?
(A)0.31 (B)1.76 (C)17.88 (D)18.48
解:
u=4Q/(3.14×0.12×60)=2.122Q (Q单位为m3/min)
H=△Z+△P/ρg+λLu2/2dg=10+9.81×104/(1200×9.81)+0.02×150×2.1222Q2/(0.1×2×9.81)
=18.33+6.885Q2
H=40-222Q2
解得:
Q=0.3077(m3/min)≈18.48(m3/h)
答案:
D
19.流量为26m3/h,温度为20℃的水,流经100m长的无缝钢管,允许8m水柱的压头损失。
已知20℃的水的物性参数为:
密度ρ=1000kg/m3,水的流动为湍流λ=0.027,问该管道最适宜选择下列哪种规格(mm)?
(A)ф76×4 (B)ф108×4 (C)ф57×3 (D)ф300×6
解:
u=4Q/3.14d2=4×26/(3600×3.14×d2)=9.196×10-3d-2
(λL/d)×u2/2g=8
(0.027×100/d)×(9.196×10-3d-2)2/(2×9.81)=8
d=0.068(m) 即ф76×4
答案:
A
20.二台相同的离心泵,单台泵的特性曲线为H=60-8×105Q2(式中H单位为m,Q单位为m3/s),当二台泵并联工作时,可将池水以6L/s的流量送到12m高的敞口高位槽内。
若二台泵串联时,其输送量(m3/s)是下列哪个数值?
提示:
管内流动均为阻力平方区。
$s e)z'W8d&N(A)7.12×10-3 (B)6.63×10-3 (C)5.93×10-3 (D)6.29×10-3+y3x3e-S!
m9A&h解:
'l3Y*R!
K)C'N"qH并联=60-(8/4)×105×0.0062=52.8
4H0t-i+J&h8xhe=A+BQ2=12+0.0062B
2t0`.T C-mH并联=he
4m-Y&})x2W/X0J.^得:
B=1.133×1065e2C#p&Z2u8~:
vhe=12+1.133×106Q23d.U8~)Q)q%B8wH串联=2×60-2×8×105×Q2
得:
Q=6.29×10-3 (m3/s)
答案:
D
21.某平壁炉炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖三种材料组成,相邻材料之间接触密切,各层材料的热阻依次为R1=0.16(m2℃)/W,R2=0.90(m2℃)/W,R3=0.24(m2℃)/W,已测得耐火砖与保温砖接触面上的温度t2=825℃,保温砖与建筑砖接触面上的t1=240℃,问通过炉壁的热流密度q(W/m2)及炉壁的导热总温差∑△t(℃)是下列哪一组数值?
(A)650,845 (B)650,585 (C)450,585 (D)450,742.5
)Y6d!
r+r'?
5}解:
公式:
q=△t/R
;o C)U4b8w/[4K'C;?
q=(t2-t1)/R2=(825-240)/0.9=650(W/m2)
650=(t1-t0)/R3=(240-t0)/0.24 t0=81(℃)
7T+y"`0^7I9~(A0o(s;}650=(t3-t2)/R1=(t3-825)/0.16 t3=929(℃)
.y$_%h+w7}#_){5R∑△t=929-81=845(℃)
答案:
A
22. 25℃的某油品以0.6m/s的流速在直径Φ25×2.5mm、长3m的水平管内流动而被加热,管内壁平均温度为88℃。
油品在进出口平均温度下的物性常数为ρ=810kg/m3、μ=5.1×10-3Pa.s、Cp=2.01kJ/(kg.℃)、λ=0.15W/(m.℃);壁温油品粘度为μw=3.1×10-3 Pa.s,忽略热损失,忽略自然对流的影响。
油品出口温度(℃)是下列哪个数值?
(A)20.74 (B)35.07 (C)25.10 (D)30.42
解:
Re=duρ/μ=0.02×0.6×810/5.1×10-3=1906 <2300Pr=Cpμ/λ=2.01×103×5.1×10-3/0.15=68.34 >0.64J#A1R6p5I+n&P,s4C7M用管内层流流动时的给热系数公式:
α=1.86(λ/di)Re1/3Pr1/3(di/L)1/3(μ/μw)0.14 L3\8J `:
u,m,h =1.86×(0.15/0.02)×19061/3×68.341/3×(0.02/3)1/3×(5.1×10-3/3.1×10-3)0.14=142.7Q=WCp(t2-t1)=3.14×αdi×L(tw-(t1+t2)/2)3.14(0.02/2)2×0.6×810×2.01×103×(t2-25)=3.14×142.7×0.02×3×(88-(25+t2)/2)t2=30.29℃答案:
D
23.某厂裂解气的油吸收装置中,热的贫吸收油和冷的富吸收油在列管换热器中逆流进行热交换。
热贫吸收油的流量为80000kg/h,平均温度下的比热为2.24kJ/(kg.℃),其入口温度是160℃,出口温度是62℃。
冷富油的流量为82000kg/h,其入口温度是30℃,出口温度是122℃。
已知换热器的传热系数为257W/(m2.℃)。
在考虑换热器富余量为15%后的传热面积(m2)是下列哪个数值?
(A)150 (B)624 (C)542 (D)350
解:
△t1=160-122=38
△t2=62-30=32
△tm=(△t1-△t2)/ln(△t1/△t2)=(38-32)/ln(38/32)=34.91
m1C1(t1-t2)=KA△tm
(80000/3600)×2.24×1000(160-62)=257×34.91A
A=543.6(㎡)
A’=543.6×1.15=625(㎡)≈624(㎡)
答案:
B
24.有一单壳程双管程换热器,采用120℃饱和蒸汽在壳程冷凝来加热管程的压缩空气,管内空气的流速为15m/s,管径为ф38×2.5mm,总管数为200根。
空气进口温度为26℃,要求出口温度为86℃,已知定性温度下压缩空气的比热容Cp=1.005kJ/(kg.K),密度为ρ=4.28kg/m3,空气侧的传热膜系数为60.0W/(m2.K)。
若忽略热损失、污垢热阻及管壁热阻。
该换热器的管长(m)是下列哪个数值?
(A)3.5 (B)4.5 (C)5.5 (D)6.5
!
g%u)z+}8{:
\7Q解:
9{4h)v2w#Z&F(?
△tm=(86-26)/ln((120-26)/(120-86))=59
K=αidi/do=60×33/38=52.11
#t"Q;S:
V9`,`+|,a(zm=(3.14/4)×(200/2)×15×0.0332=1.283
mCp(t2-t1)=KA△tm
5.491×1.005×1000(86-26)=52.11×59A
A=107.7(㎡)
-|+]5z1x2m Y3\+K;P&Q'jL=107.7/(200×3.14×0.038)=4.5(m)
答案:
B
25.某炼油厂有两台传热面积相同,传热系数均为K=350W/(m2.℃)的列管换热器串联使用,具体参数如下图示:
2012-7-2913:
16:
38上传
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平均温度差与校正因子FT与R和S的关系如下:
R
S
FT
2.42
0.33
0.92
3.06
0.15
0.98
3.06
0.292
0.88
则每台换热器的传热面积(m2)是下列哪个数值?
(A)43 (B)86 (C)113 (D)226
解:
△tm=[(208-133)-(113-102)]/ln[(208-133)/(113-102)]=33.33
S=(t2-t1)/(T1-t1)=(133-102)/(208-102)=0.292
R=(T1-T2)/(t2-t1)=(208-113)/(133-102)=3.06
FT=0.88
△t=FT△tm=0.88×33.33=29.33(℃)
WhCh(T1-T2)=KS△t
(40/3.6)×2.2×1000(208-113)=350×29.3×S
S=226
S1=226/2=113(㎡)
答案:
C
下午:
由已知条件可知,CA与CB均为常数-O0B$T(Z:
V7L故 rC=-rA=kCACB=2*3*0.02=0.12kmol/m3.hr
5{6R"H$L)e反应器的有效容积为V0=VR*Ψ=5*0.8=4m3
2L6s5T/T2I#}$_7y7}反应时间即为液相在反应器中的停留时间τ=V0/F=4/10=0.4hr
NC=rc*τ*VR=0.12*0.4*5=0.24kmol
这样答案即为C
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