北京化工大学节能技术期末试卷.pdf

学 海 无 涯 一、简单列举两种可再生资源和两种不可再生资源？（4 分） 二、试用龟山-吉田环境模型求H2 的标准化学 用。（8 分） 组分 H f/(kJ/kmol) S[kJ/(kmol ·K)] H2 （气） 0 130.68 O2 （气） 0 205.03 H2O （液） -285830 69.91 三、用一逆流换热器对一股热流和一股冷流进行换热。热物流从100℃被冷却到80 ℃，冷物 流从20℃被加热到40 ℃。热物流和冷物流的比热均为5.0kJ/（kg ·℃），流量均为100kg/min。 求传热过程中热物流和冷物流的熵变及 用损失。假设传热过程中没有散热损失，冷、热物 流的比热容（Cp ）为常数，物流温度变化小于2 时可用算术平均值代替对数平均值。（8 分） 四、从能量 用的角度分析，为什么冷热物流在高温换热时传热温差选取的较大，而在低温 冷冻换热时传热温差选取的较小？对钛材和不锈钢换热系统，传热温差宜选取较大还是较小？ （4 分） 五、在精馏过程中，分析采用如下措施分别对节能和分离效果的影响（保持其它操作条件不 变，说明变化趋势）：（10 分） a) 减小回流比； b）降低塔板数或填料层高度； c ）多股进料； d ）冷夜进料； e ）蒸汽压缩机方式热泵精馏。 六、假设单效蒸发器和多效（以三效为例）蒸发器的总温差（ t ）相同，各效的传热面积（A ） 相等、传热系数（K）相同。试推导多效和单效蒸发的蒸发强度，比较大小。多效蒸发为什 么比单效蒸发节能？（6 分） 七、精馏过程分离的依据是什么？当操作线靠近平衡线时，说明 用损失和传质推动力的变 化趋势。（4 分） 八、简述多效精馏的适用场合，以及采用多效精馏的优缺点。多效精馏为什么需要压力组合？ （4 分） 九、为什么采用反应精馏能够节能？对于可逆反应，反应精馏为什么能够提高平衡反应的转 化率？（4 分） 十、某一换热系统的工艺物流为两股热流和两股冷流，物流参数如下表所示。取冷热流体之 间的最小传热温差为20℃。用问题表法确定该换热系统的夹点位置以及最小加热公用工程 用量和最小冷却公用工程用量。（12 分） 十一、简单说明换热网络优化中夹点的意义是什么？如何判识夹点问题和阈值问题？（4 分） 十二、把100KPa、100℃的1kg 空气升热加压到400KPa 、400 ℃，试求加热过程中的熵变， 以及所加热量中的 用和 无。空气的平均定压比热容Cp=1.0kJ/(kg ·K)。设环境大气温度为 27℃。（8 分） 十三、在干燥过程中，采用换热器的余热回收，即在送入空气和排气之间设置换热器，回收 排气中的热量。由于气-气换热的传热系数很小，可采取哪些措施提高传热系数？（4 分） 十四、精馏过程节能技术之一：增设中间再沸器和中间冷凝器，采取这种技术后，能量的数 量和质量发生了什么变化？在其它条件不变的情况下，对分离效果是否有影响？在x-y 图上， 用操作线和平衡线说明原因。（4 分） 十五、设计一个分离4 组分A 、B、C、D （挥发度顺序为ABCD ）混合物的热偶精馏过程， 包括一个主塔和2 个副塔。以此为例，说明采用热偶精馏，与常规分离塔序相比，为什么能 1 学 海 无 涯 够降低设备费用和操作费用？热偶精馏的缺点是什么？（5 分） 十、某一换热系统的工艺物流为两股热流和两股冷流，物流参数如下表所示。取冷热流体之 间的最小传热温差为20℃。用问题表法确定该换热系统的夹点位置以及最小加热公用工程 用量和最小冷却公用工程用量。（12 分） 物流编号和类型 热容流率Cp （KW/℃） 供应温度/℃ 目标温度/℃ 1 热流 3.0 180 70 2 热流 1.5 160 50 3 冷流 2.0 30 13