Luyện thi FE Hóa học: bài tập và câu hỏi ôn thi

Bài tập luyện tập cho kỳ thi Fundamentals of Engineering (FE) Hóa học: cân bằng vật chất và năng lượng, nhiệt động lực học và cân bằng, động học và thiết kế lò phản ứng, truyền nhiệt và dòng chảy chất lưu.

Gói ôn nước rút (PDF)Bảng công thức, các bước phương pháp và bài tập có lời giải đầy đủ, sẵn sàng để in.

Đây là tài liệu luyện tập độc lập. ExamProblems không liên kết với hay được xác nhận bởi tổ chức tổ chức kỳ thi này, và tên kỳ thi chỉ được dùng để mô tả nội dung.

Các chủ đề trong môn học này

  1. Cân bằng khối lượngtrộn hai dòng · pha trộn đến giá trị mục tiêu · thiết bị cô đặcbài tính toán
  2. Cân bằng năng lượnggia nhiệt một dòng · thiết bị trao đổi nhiệt · thiết bị trao đổi nhiệt có tổn thất nhiệtbài tính toán
  3. Phương trình khí lý tưởngP từ n, V, T · từ khối lượng · thay đổi trạng thái hoặc khối lượng riêngbài tính toán
  4. Tỉ lượng hóa họctừ khối lượng sang khối lượng · chất hạn chế · hiệu suất phần trămbài tính toán
  5. Cân bằng hóa họcKc từ nồng độ · Bảng ICE · bảng ICE với phương trình bậc haibài tính toán
  6. Nhiệt lượng kế và entanpigia nhiệt với q = m·c·ΔT · nhiệt lượng kế · entanpi tạo thànhbài tính toán
  7. Động học phản ứngbậc một · độ chuyển hóa và bậc hai · Arrheniusbài tính toán
  8. Tính kích thước lò phản ứng (CSTR và PFR)CSTR bậc một · PFR bậc một · độ chuyển hóa theo thể tíchbài tính toán
  9. Thiết bị trao đổi nhiệt (LMTD)LMTD · diện tích yêu cầu · thiết kế đầy đủbài tính toán
  10. Dẫn nhiệttường đơn · tường nhiều lớp · tường có đối lưubài tính toán
  11. Ma sát đường ống và tổn thất cột ápSố Reynolds · tổn thất cột áp Darcy–Weisbach · tổn thất cục bộ và tổng cột ápbài tính toán
  12. Máy bơm và công suất bơmcông suất thủy lực · hiệu suất bơm · cột áp hệ thống và công suấtbài tính toán

Mẹo làm bài thi Luyện thi FE Hóa học

  • Chọn cơ sở tính toán và vẽ sơ đồ công nghệ trước khi viết các phương trình cân bằng.
  • Với lò phản ứng bậc một, nhớ rằng PFR luôn cần thể tích nhỏ hơn CSTR cho cùng độ chuyển hóa.
  • Phân biệt rõ ΔT là một hiệu số (K hoặc °C) hay là nhiệt độ tuyệt đối (K).

Ví dụ có lời giải

Cân bằng khối lượngDễ
Bộ trộnDòng 1300 kg/h · 30% muốiDòng 2250 kg/h · 40% muốiDòng 3x₃ = ? %

Hai dung dịch muối được trộn ở trạng thái ổn định. Tìm phần khối lượng của muối trong dòng ra x3.

ṁ1 = 300 kg/hx1 = 30 %ṁ2 = 250 kg/hx2 = 40 %

Tìm x3 (%)

Hiện các gợi ý
  1. Ở trạng thái ổn định, lượng vào bằng lượng ra: viết cân bằng tổng và cân bằng cho cấu tử hòa tan.
  2. Tổng: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃. Cấu tử: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃.
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Cân bằng khối lượng ở trạng thái ổn định: vào = ra, cho tổng khối lượng và riêng từng cấu tử (không có phản ứng).

Cân bằng tổng

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

Cân bằng Muối

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34,55 %

Đáp số

x3 = 34,55 %
Cân bằng năng lượngTrung bình
phía nóngphía lạnhhỗn hợp glycol · 150 °C120 °Cnước · 15 °Ct = ? °C

hỗn hợp glycol nóng làm nguội nước trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, không có tổn thất nhiệt. Tìm nhiệt độ nước ra tout.

ṁh = 1 kg/scp,h = 3,6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

Tìm tout (°C)

Hiện các gợi ý
  1. Nhiệt do dòng nóng mất đi bằng nhiệt dòng lạnh nhận được.
  2. Hãy tìm Q từ phía nóng trước, vì bạn biết cả hai nhiệt độ của nó.
  3. Q = 108 kW.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Cân bằng năng lượng của thiết bị trao đổi nhiệt: khi không có tổn thất, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

Nhiệt do dòng nóng tỏa ra

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

Nhiệt nước thu vào

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

Đáp số

tout = 40,84 °C

Cách luyện tập hoạt động

  • “Luyện tập môn học này” trộn các bài từ mọi chủ đề của nó, giống một kỳ thi thật.
  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Đề thi thử có tính giờ và không có gợi ý, và bạn nhận được điểm số cùng phần xem lại đầy đủ ở cuối.

Máy tính cho môn học này

Các môn học liên quan