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2014年注册化工工程师专业考试案例分析考试(上午)

1、直径为1m 的圆筒形容器,内装温度20℃,深度为0.5m 的水,现以1kg/s 的流速向容器加水,加至水深2m 为止,假定加水过程充分混合,容器外壁绝热,若加水的温度为80℃,根据上述条件,混合后水的最终温度(℃)应为下述哪个数值?提示:水的平均比热容和密度分别是Cp=4183 J/(kg·℃),ρ=1000kg/m 3 (A )88.75 (B )65 (C )60 (D )130 答案:( B ) 主要解答过程:315.025.02121=-==h h m m 热量平衡,有Q 1=Q 2, 即m 1C p (20-0)+ m 2C p (80-0)=( m 1+m 2) C p (t-0),解得:t=65℃,选B 2、工业生产的加压水洗塔中,用水吸收工艺气中的CO2,已知工艺气中含CO 2 40vol%,其余为H 2、N 2气体,工艺气量8000Nm 3/h ,出塔气体中含有CO 2 1vol%(干基),H 2、N 2气体在水中溶解度忽略不计,进、出塔水中CO 2含量分别为0.1Nm 3/m3(H 2O )和3Nm 3/m3(H 2O ),进出塔气体温度不变。

计算水洗塔用水量(m 3/h)应为下列哪个数值?(A )1086.73 (B )1090.60 (C )1050.80 (D )1655.20 答案:( A ) 主要解答过程: 物料衡算,有:()V 1.03%11%40118000-=⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯,解得:V=1086.73m 3/h 选A3、用精馏塔,从进料量为50000kg/h 的苯、甲苯和二甲苯的混合物中分离出苯,进料中苯的含量为20%(wt)。

要求苯的回收率为95%,产品纯度98%。

进料、塔顶馏出物和塔底产物的热焓分别为650kJ/kg 、715kJ/kg 和780kJ/kg 。

塔的回流比为 1.8(质量),回流的热焓为435kJ/kg 。

则再沸器的热负荷(MJ/h)为下述哪个数值? (A )6665 (B )7082 (C )10755 (D )12888 答案:( D ) 主要解答过程:D=50000×20%×95%/98%=9694 kg/h W=50000-9694=40306 kg/h热量平衡有:W V L F WH VH Q LH FH +=++ 即:50000×650+1.8×9694×435+Q=(1+1.8)×9694×715+40306×780 解得:Q=10755666 kJ/h≈10755 MJ/h 选C※本题中“塔顶馏出物”指V ,即L+D 。

此处问候命题委员会 凸%>_<%凸4、苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)混合物用苯塔和甲苯塔进行分离,各物料组成如下图所示:则苯塔顶产品、甲苯塔顶产品和甲苯塔底产品的流量为下列哪组数据?(A)3465、3948、2587 (B)3484、3997、2519(C)3484、4052、2413 (D)3535、3919、2546答案:(B )主要解答过程:列物料平衡方程组:0.99D1+0.009D2+0.006B2=3500;0.007D1+0.987D2+0.012B2=4000; 0.003D1+0.004D2+0.982B2=2500; 得:D1=3484;D2=3997;B2=2519;选B※直接带入选项验证是否符合方程要比解方程省时间5、以CH 4与H 2作为加热炉燃料,完全燃烧后烟道气的组成为:组分 N 2 CO 2 O 2 H 2O 合计 含量,mol%72.08.02.517.5100.0则燃料气中H 2含量是下列哪个数值? (A )13.8 (B )16.0 (C )28.2 (D )43.9 答案:( B ) 主要解答过程:采用元素平衡法,设尾气总摩尔量100 CH 4 ~ CO 2 ~ 2H 2O n 1 8 n 2 解得 n 1=8,n 2=16 H 2 ~ ΔH 2O n 3 17.5-16 可得 n 3=1.5%16158.05.185.1313≈=+=+n n n 选B※2013年上午案例3出现与此题同类型题6、有850kgNaHCO 3饱和溶液在结晶罐内从50℃冷却至25℃,在冷却过程中有4%的水分蒸发了,则25℃时的饱和量(kg )和从溶液中结晶出的NaHCO 3的量(kg )为下列哪个数值?(已知NaHCO 3在50℃和20℃时溶解度分别为为14.6gNaHCO 3/100gH 2O 和10.1gNaHCO 3/100gH 2O ) (A )783.93,36.40 (B )783.93,45.80 (C )775.14,36.40 (D )775.14,45.80 答案:( A ) 主要解答过程:初始溶液中水的质量kg m 71.7411006.141008500=+⨯=蒸发水的质量kg m 67.2971.741%41=⨯= 冷却后溶液质量()kg m 93.7831001001.1071.741%412=+⨯⨯-= 结晶质量kg m 40.3693.78367.29850=--= 选A※2013年上午案例2出现与此题同类型题7、用98℃的HCl 气体和20℃的H 2O 生产浓度为25%(质量)、温度为20℃的HCl 溶液,产量为1200kg/h 。

已知气体HCl 、H 2O 和25%HCl 溶液的比热容(kJ/kg·℃)分别为0.81、4.18、2.86,25%的HCl 溶液的溶解热(kJ/mol )为65.23,则生产过程的放热量(kJ/h )为下列哪个数值?(A )368443 (B )467493 (C )542733 (D )566551 答案:( ) 主要解答过程:以0℃为计算基准,热量平衡有放溶液Q Q Q Q Q O H HCl +=++02 m HCl =1200×25%=300kg/h;m H2O =1200-300=900 kg/h Q 0=300/36.5×1000×65.23=536137kJ/hQ 放=0.81×300×98+4.18×900×20+536137-2.86×1200×20=566551 kJ/h 选D※此题不能以20℃为基准8、有一输送起始温度为368K 热水的管道,由于保温效果不好,送到使用单元时水温降至348K 。

已知大气温度298K ,水的恒压热容为4.19 kJ/(kg·K),则热水在散热过程中的单位损耗功(kJ/kg )为下列哪个数值?(A )28.02 (B )153.47 (C )17.29 (D )14.01 答案:( D ) 主要解答过程:有效能定义式:()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=---=⎰⎰T T TTpp dT T c T dT c m S S T H H E 00000 于是有:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--==000ln T T T T T c m E e p 依题意:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=298368ln29829836819.41e ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=298348ln 29829834819.42e 损耗功:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-=∆298348ln 298368ln29834836819.421e e e =14.03 选D※协会复习指南习题集P43有同类型题9、流量为887Nm 3/h ,压力为1135kPa ,温度为40℃的乙烯其他在涡轮机中膨胀减压至1054kPa ,取效率0.75,按绝热可逆膨胀过程计算的焓差为0.0123KJ/kg ,问此过程所做的等熵膨胀功(W )为下列哪个数值?(A )5.05 (B )2.84 (C )53885 (D )16584.68 答案:( B ) 主要解答过程:(1)协会教材P125:透平机输出功率3600/η⋅∆⋅=S H G N 其中G :蒸汽流量,kg/h;ΔHs,等熵焓降值,kj/kg;η,效率; 套用公式:W N 84.23600100075.00123.0284.22887=⨯⨯⨯⨯=(2)S W Q Z g U H -=∆+∆+∆221绝热可逆过程,忽略气体机械能变化,有W KW H W S 84.200284.03600/75.00123.0284.22887==⨯⨯⨯=∆-= 选B※2013年上午案例13出现与此题同类型题10、有一保温完好的换热器,热流体进出口温度分别为423K 和308K ,流量2.5kg/min ,恒压热容为4.36 kJ/(kg·K),冷流体进出口温度分别为298K 和383K ,恒压热容为4.69 kJ/(kg·K),环境温度298K 。

问有效能效率(%)为下列哪个值?(A )71.32 (B )56.61 (C )67.73 (D )80.60 答案:( C ) 主要解答过程:保温完好,有21Q Q =,即()()21222111t t c m T T c m p p -=-, 于是冷流体流量()()min /144.329838369.430842336.45.22kg m =-⨯-⨯⨯=有效能定义式:()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=---=⎰⎰T T TTpp dT T c T dT c m S S T H H E 00000 于是有:()()T f mc T T T T T mc E p p =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=000ln依题意,对于热流体有:()()()()min/925.222298308ln 298423ln 29830842336.45.221111kJ T f T f c m E p =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⨯=-=∆对于冷流体有:()()()()kgkJ t f t f c m E p /69.150298298ln 298383ln 29829838369.4144.321222=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⨯⨯=-=∆有效能效率%6.67%10012=⨯∆∆=E E η 选C ※参考第8题11、已知CO2在0~100℃范围内的平均定压热容为C p1=38.28(kJ/kmol·℃),在0~1000℃范围内的平均定压热容为C p2=49.53(kJ/kmol·℃),试问1kmolCO2在常压下,温度由100℃升高到1000℃所需的热量(kJ)和平均定压热容为下列哪组数据?(A)34452、457.02 (B)44577、43.91(C)45702、50.78 (D)345、4.7502答案:(C )主要解答过程:Q1=1×38.28×(100-0)=3828 kJQ2=1×49.53×(1000-0)=49530 kJQ=Q2-Q1=45702 kJCP=45702/(1000-100)/1=50.78 kJ/kmol·℃选C12、丙烷在37.8℃,1.19MPa(A)条件下的逸度(MPa(A))为下列哪个值?已知:(1)、丙烷在37.8℃下的饱和蒸汽压为1.29 MPa(A)(2)、丙烷的临界温度和临界压力分别为96.8℃和4.2 MPa(A) (3)、气体丙烷的逸度系数与对比温度、对比压力关系如下表: 对比温度Tr 0.824 0.824 0.841 0.841 0.825 0.825 对比压力Pr 0.305 0.298 0.283 0.279 0.275 0.269 逸度系数φ=f/p0.800.810.830.840.820.825(A )9.9 (B )0.99 (C )99 (D )1.09 答案:( B ) 主要解答过程:Pr=P/Pc=1.19/4.2=0.283,Tr=T/Tc=(37.8+273)/(96.8+273)=0.841, 查得逸度系数为0.83,逸度99.083.019.1=⨯==φP f MPa(A);选B13、将压力为0.1 MPa(A),温度为25℃的空气等温压缩成0.5 MPa(A)的压缩空气,问压缩1kmol 的空气,压缩机消耗的轴功(kg/kmol)为下列哪个数值?提示:空气可作为理想气体考虑(A )334 (B )3990 (C )399 (D )435 答案:( B ) 主要解答过程:kmol kg PP RT W /39901.05.0ln 15.2983145.8ln 12=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 选B14、用圆筒真空过滤机过滤某种悬浮液,料浆处理量为50m 3/h 。

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