注册化工工程师考试专业案例上午真题2011年

注册化工工程师考试专业案例上午真题2011年

(总分：50.00，做题时间：180分钟)

一、案例分析（每题2分）(总题数：25，分数：50.00)

1.

（分数：2.00）

 A.0.2

 B.2.7

 C.0.5

 D.2.1 √

解析：解：设NaCl xmol,KCl ymol, NaCl分子量58.5;KCl分子量74.5;Na2SO4分子量142;K2SO4分子量174 元素守恒得 58.5x+74.5y=1000 142x/2+174y/2=12000 得x=12mol;y=4mol 58.5x/74.5y=702/298≈2.356

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？

（分数：2.00）

 A.4.895

 B.5.812

 C.5.353

 D.10.717 √

解析：解：干燥前水汽体积分数为8/101.3=0.079 干燥后 1.333/101.3=0.01316 绝干气量V=200×(1-0.079)=184.2m3 干燥除去水量=200×0.079-184.2×0.01316/(1-0.01316)=13.34m3 体积标定m=13.34×18/22.4=10.719kg

3.含有甲烷和乙烷的原料气，在反应器中与水蒸气反应生成含氢的混合气，反应后的气体组成（干基）为： 试问原料气中的CH4 / C2 H6 的重量比是下列哪个数值？

（分数：2.00）

 A.0.372

 B.0.698

 C.1.432 √

 D.2.690

解析：解：设原有CH4 xmol%;C2H6 ymol% 则初态C元素为x+2y ;H元素为 4x+6y 则终态C元素为4.6+2.5×2+18.6+4.6=32.8 O元素为18.6+4.6×2=27.8 H元素为4.6×4+2.5×6+69.7×2=172.8 其中由H2O转化的为27.8×2=55.6 则有x+2y=32.8 4x+6y=172.8-55.6 得x=18.8mol;y=7mol M(CH4)/M(C2H6)=18.8×16/(7×30)=1.432

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K为350W/(m2·K)，问换热器的面积（m2）是下列哪个数值？

（分数：2.00）

 A.318

 B.1651

 C.458 √

 D.406

解析：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（㎡）

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）是下列哪一组数值？

（分数：2.00）

 A.30.6，2375

 B.61.27，4713

 C.30.6，4713

 D.61.27，4755 √

解析：X1=0.08/(1-0.08)=0.08696 X2=0.02/(1-0.02)=0.02041 Gs=1000×(1-0.08)=920 W=Gs(X1-X2)=920×(0.08696-0.02041)=61.23≈61.27 (kg/h) Ls=W/(H2-H1)= 61.27/(0.022-0.009)=4713 L=Ls(1+H0)=4710×(1+0.009)=4755 (kg/h)

6.用精馏塔分离某二元混合物A和B，该塔塔顶设一分凝器和全凝器，分凝器的凝液作塔顶回流，气相作为产品在全凝器中冷凝。已知进料为饱和状态，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，塔釜液体汽化潜热为21900 kJ/ kmol，问分凝器热负荷（kJ/h）、再沸器热负荷（kJ/h）为下列哪组数值？

（分数：2.00）

 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

解析：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）

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（wt%）是下列哪个数值？

（分数：2.00）

 A.60，52.8 √

 B.55，58.7

 C.50，43.6

 D.40，35.1

解析：解： 反应前后质量守恒： W=12+48=60 （kg） 氧气过量; W(CO2)=12×0.9×44×2/30=31.68（kg） W%=31.68/60=0.528=52.8%

8.在冷凝器中用冷却水冷凝饱和温度下的水蒸气，已知水蒸气传热膜系数α1为10000 W/(㎡·K)，冷却水传热膜系数α2为1000 W/(㎡·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？

（分数：2.00）

 A.1.21

 B.1.63 √

 C.2.00

 D.2.79

解析：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

9.

（分数：2.00）

 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

解析：解： 设F1为100 mol 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%

容积为0.35m3的空罐内为0.1kPa真空压力，迅速开启罐体上的阀门，使得大气中的空气被吸入罐内，最终罐内压力与大气压力相平衡。吸气过程始终保持罐体内与大气温度25℃相同。由空气表（温焓图）查得初始状态25℃，0.1kPa下空气的内能值为220kJ/kg；终止状态25℃，101.325kPa下空气的焓值为300 kJ/kg，空气的分子量为28.97。在此空气吸入过程中，体系向环境的放热量（kJ）是下列哪个数值？ 提示：1.空气吸入过程为瞬间动态过程，按气体等温等熵过程考虑； 2.空罐内的空气质量按零考虑。

（分数：2.00）

 A.33 √

 B.91

 C.124

 D.395

解析：以吸入气体为体系进行分析 气体经历吸入和膨胀两个环节 第一个环节：等温等熵 Q1=0 第二个环节（初始、终态一致）：△U=0，因此Q2=W △H2=0;W=△(PV)=H-U=300-220=80KJ/kg 已知V=0.35m3;P=101.325;T=298;M=28.97 PV=RTm/M 得m=0.4146kg Q=Q1+Q2=-W=-0.4146×80=-33.168KJ

11.精馏塔原操作工况为冷凝器热负荷50400 kJ/h，再沸器负荷为60000 kJ/h。节能改造后，采用热泵技术，直接将塔顶馏出气体引入压缩机增压，提高温度后送入塔釜再沸器冷凝，放出的潜热用以加热釜液气化。热泵系统所需压缩功为2kW，热泵制冷系数为φ=0.8，有效系数为η=0.6。若不考虑热损失，再沸器需外部蒸汽补充的热量（kJ/h）是下列哪个数值？

（分数：2.00）

 A.2400

 B.15840

 C.25440 √

 D.32640

解析：解：热泵供热系数 ε=φη=8×0.6=4.8 又ε=Q/W故热泵提供的热量Q=Wε=2×3600×4.8=34560KJ 再沸器需要热量Q0=60000KJ/h 故需补充热量60000-34560=25440KJ

12.

（分数：2.00）

 A.-814.66

 B.-673.54

 C.-407.33

 D.-336.77

解析：

13.压力为1.4MPa，干度为0.95的水蒸汽流经一直径为φ25×2.5mm的绝热管道，经阀绝热节流膨胀到0.1MPa，如图所示，要求节流前后的流速不变，问节流后管道的内径D2（mm）是下列哪个数值？ 提示：饱和水蒸汽焓、熵查表得如下表数据：

（分数：2.00）

 A.63 √

 B.59

 C.68

 D.75

解析：解：qm=ACf/v 根据连续方程，各截面的质量流量相等则有qm=A1Cf1/v1= A2Cf2/v2 A2/A1=d2^2/d1^2=v2/v1 D2=（v2/v1）^0.5×d1=(1.4/0.14)^0.5×20=63.2mm

14.用泵将30℃的锅炉给水（密度为1000kg/m3）从0.1MPa加压至1.5MPa送入锅炉，泵的实际效率相当于绝热可逆过程效率的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，问泵的轴功率是下列哪个数值？

（分数：2.00）

 A.1400

 B.233

 C.1485

 D.2333 √

解析：解根据流体体系能量衡算 △H+g△Z+△u^2/2=q+W(△H表示焓) 由题知可按绝热可逆过程60%处理且可忽略动能和势能则 g△Z=0; △u^2/2=0;q=0 △H=W= T△S+V△P 已知绝热可逆，△S=0，△P=1.4MPa 以1kg流体进行计算 V=0.001m3; △H=1400J/kg 则泵消耗功率1400/0.6=2333

15.

（分数：2.00）

 A.2.6 √

 B.3.6

 C.2.9

 D.3.1

解析：

16.一离心式风机将有机尾气从气柜送到废气锅炉中燃烧，尾气管路总长为60m（已包括所有局部阻力的当量长度），管内径为400mm，阻力系数为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1200 Pa（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？

（分数：2.00）

 A.1243，4.97

 B.743，2.97

 C.705，2.82

 D.748，3.00

解析：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) 无答案选项

17.某甲醇精馏塔，塔的操作压力为0.2 MPa（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，粗甲醇的密度为781 kg/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？

（分数：2.00）

 A.0.31

 B.1.76

 C.17.88

 D.18.48 √

解析：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)

18.用一台离心泵将密度为1200 kg/m3的液体从地面敞口池输送到高位密封储槽（其表压为9.81×104 Pa），两端液面的位差△Z=10m，管路总长L=150m（包括所有局部阻力的当量长度），泵进出口管均为φ108×4mm的钢管，摩擦因数λ=0.02。若离心泵的特性曲线方程为H=40-2222 (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？

（分数：2.00）

 A.0.31

 B.1.76

 C.17.88

 D.18.48 √

解析：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)

19.流量为26 m3/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℃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）？

（分数：2.00）

 A.φ76×4 √

 B.φ108×4

 C.φ57×3

 D.φ300×6

解析：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)×(9.196×10-3 d-2)2/(2×9.81)=8 d=0.068 (m) 即ф76×4

20.两台相同的离心泵，带台泵的特性曲线为H=60-8×103Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当两台泵并联工作时，可将池水以6L/s的流量送到12m高的敞口高位槽中；当两台泵串联工作时，其输送量（m3/s）是下列哪个数值？（本题照片很不清晰，有些数据不一定准确）

（分数：2.00）

 A.7.12×3

 B.6.63×3

 C.3.93×3

 D.6.29×3 √

解析：H并联=60 -(8/4)×105 ×0.0062=52.8 he=A+BQ2=12+0.0062 H并联= he 得：B=1.133×106 he=12+1.133×106 Q2 H串联=2×60 -2×8×105 ×Q2 得：Q=6.29×10-3(m3/s)

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温度t1=240℃，问通过炉壁的热流密度q (W /㎡)及炉壁的导热总温差∑△t（℃）是下列哪一组数值？

（分数：2.00）

 A.650，845 √

 B.650，585

 C.450，585

 D.450，742.5

解析：解：公式：q=△t/R q=(t2-t1)/R2=(825-240)/0.9=650 （W/m2） 650=(t1-t0)/R3=(240- t0)/0.24 t0=81 (℃) 650=(t3-t2)/R1=(t3-825)/0.16 t3=929 (℃) ∑△t=929-81=845 (℃)

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=3.1×10-3Pa·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？

（分数：2.00）

 A.20.74

 B.35.07

 C.25.1

 D.30.42 √

解析：解：Re=duρ/μ=0.02×0.6×810/(5.1×10^3)=19060.6 用管内层流流动时的给热公式 a=1.86(λ/di)Re^(1/3)*Pr^(1/3)*(di/L)^(1/3)*( μ/uw)^0.14 =1.86×（0.15/0.02）×1906^（1/3）×68.34^(1/3)×（0.02/3）^(1/3)×（5.1/3.1）^0.14 =142.7 Q=mCp(t2-t1)=αA△tm =0.785×0.02^2×0.6×810×2.01×10^3×（t2-25） =142.7×3.14×0.02×3×[88-(25+t2)/2] 得t2=30.29 ℃

23.某厂裂解气的油吸收装置中，热油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。热油贫吸收油的流量为80000kg/h，平均温度下的比热为2.24 kJ/（kg·℃），其入口温度是160℃，出口温度是62℃；冷的富吸收油的流量为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K为257 W/( ㎡·℃)，在考虑换热器富余量为15%后的换热面积（㎡）是下列那个数值？

（分数：2.00）

 A.150

 B.624 √

 C.542

 D.350

解析：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 (㎡)

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φ38×2.5mm，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60.0 W/( m2·K)。如忽略热损失、污垢热阻和管壁热阻。该换热器的管长（m）是下列哪个数值？

（分数：2.00）

 A.3.5

 B.4.5 √

 C.5.5

 D.6.5

解析：解： △tm=(86-26)/ln((120-26)/(120-86))=59 K=αidi/do=60×33/38=52.11 m=(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 (㎡) L=107.7/(200×3.14×0.038)=4.5 （m）

25.某炼油厂有两台传热面积相同，传热系数均为K=350W/( m2·℃)的列管式换热器串联使用，具体参数如下图所示： 平均温度差校正因子FT与R和S的关系如下： 则每台换热器的换热面积（㎡）是下列那个数值？

（分数：2.00）

 A.43

 B.86

 C.113 √

 D.226

解析：解： △tm=(208-133)/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)/(113-102)=3.06 取FT=0.88 △t=FT×△tm=0.88×33.33=29.33 mCp(T1-T2)=KA△t 40×2.2×10^3（208-113）/3.6=350×29.3×A A=226 每台A/2=113m2

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/24b529ec777f5acfa1c7aa00b52acfc788eb9f14.html