化工原理考研试卷

武汉化工学院

2005年攻读硕士学位研究生考试 《化工原理》试卷(A卷)

适合专业：化工、制剂、制药、生工、高分子材料 考题编号： 注意事项：

1． 答题时可以不抄题，但必须写清题号；

2． 答题必须使用蓝、黑墨水或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分； 3． 答案必须写在答题纸上;

4． 满分150分，考试时间3小时。

一、判断题(2×15=30分，正确的在括号内打“√”,错误的打“×”)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

气体的粘度随温度的升高而增大。 ( ) 流体在管道中流动过程中压力降就是压力差 。 ( ) 当离心泵的出口管调节阀开的越大，泵的出口压力表指示越大。 ( ) 用水吸收空气中的氨的传质过程为气膜控制。 ( ) 在精馏操作中，若其他条件不变，回流比越大能耗就越高。 ( ) 换热器的管程越多，单位时间的换热量就越大。 ( ) 在降速干燥阶段，干燥速度由空气的状态决定。 ( ) 用U型压差计测量压强差时，压强差的大小与读数R 、密度差(ρ指-ρ)有关，与U形管粗细无关。 ( ) 9. 用皮托管来测量气体流速时，测出来的流速是气体的平均流速。 ( ) 10. IS100-80-125中125为离心泵的叶轮直径。 ( ) 11. 有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在2～3μm，现要达到较好的除尘效果，可采用旋

风分离器的除尘设备。 ( )

12. 当流体静止时，颗粒沉降速度为颗粒匀速降落时颗粒的下落速度。 ( ) 13. 板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触。 ( ) 14. 当回流比从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，

所需的理论板数逐渐减少。 ( ) 15. 湿度越大，则该空气的未饱和程度越大。 ( )

二、单项选择题(2×10=20分)

1． 以下方程中哪一个是连续性方程？ _____。

A.z+p/ρg=常数 B.uAρ=常数

pu2C.z???常数

?g2g D.p=p0+ρgh

2． 参考图1，流体从大管流向小管，以下表述正确的是_________。

A.动能上升，静压能下降，位能不变 B.动能下降，静压能上升，位能不变 C.动能上升，静压能上升，位能不变 D.动能不变，静压能不变，位能不变

图1

2

3． 流体在圆管内强制湍流传热，给热系数α=1000W/m.℃,若其他条件不变，而流速加倍，

则??将等于 _____。

22

A. 1000 W/m.℃ B. 1740 W/m.℃

2

C. 574 W/m.℃ D. 不确定

4． 有一精馏塔，已知xD=0.9,α=2，塔顶为全冷凝器，则从第一块理论板下降的液体组成

x1为________。

A.0.75 B. 0.818 C. 0.92 D. 不确定 5． 在填料塔内进行吸收操作时，气液两相的主要传质表面积为_____。

A. 填料的体积 B. 填料的比表面积 C. 被湿润的填料总表面积 D. 上述都不对 6． 以下关于间歇精馏的描述不正确的是______。 ．．．A. 间歇精馏往往采用填料塔

B. 间歇精馏为一非定态过程

C. 间歇精馏时全塔均为提馏段，没有精馏段

D. 间歇精馏时，为保持馏出液组成恒定，其回流比应不断增大 7． 下面那一种泵不属于正位移泵______。 ．．．

A. 旋涡泵 B. 往复泵 C. 齿轮泵 D. 螺杆泵 8． 以下说法正确的是________。

A.最小回流比与物系的相平衡性质有关，而与混合物的分离要求无关 B.最小回流比与混合物的分离要求有关，而与物系的相平衡性质无关 C.最小回流比既与物系的相平衡性质有关，也与混合物的分离要求有关 D.上述观点都不正确

9． 离心泵停车时要________。

A.先关出口阀后断电 B.先断电后关出口阀 C.先断电先关出口阀均可

D.单级式的先断电,多级式的先关出口阀

10． 若气体中所含微粒的最小直径为4μm，并含有少量水分，现要将此气体进行净制，并

希望分离效率达到99%，则应选用________。

A.袋滤器 B.降尘室 C. 旋风分离器

三、案例分析题(10分)

某工厂将一台正常输送自来水的离心水泵用于输送循环水后，水泵工作不正常，特别是叶轮振动剧烈，以致于一月换一次叶轮，厂家很苦恼，请分析原因，并提出如何解决此问题的方案？

四、计算题(90分)

1．(15分)图2为射流泵装置简图，它是利用喷嘴处的高速水流产生真空，将容器中的流体吸入泵内，与射流一起送入下游。若要在喷嘴处产生2.5m(水柱)的真空度，喷嘴的内径为50 mm,下游管道内径为70 mm，其余尺寸如图2所示，问上游液面z0应为多高？(忽略阻力损失)

0 0

z0

1.5m

2.5m

图2

2．(15分)在一逆流单管程、单壳程换热器中，用初温290 K的水将1.25 kg.s-1的苯(比定压热容1.9 k J.kg-1.K-1)，由350 K冷却到300 K。换热器由外径25mm, 内径22mm的列管构成。水走管内。若水侧和苯侧的对流传热系数分别为0.85 kW.m-2.K-1和1.7 kW.m-2.K-1，管壁的导热系数为45 W.m-1.K-1, 且污垢热阻可忽略。问在水温不超过320K的最少用水量下，所需管子总长为多少？

3．(20分)某精馏塔分离A、B混合液，料液含A和B各50％的饱和蒸汽，处理量为100 kmol/h，塔顶、塔底产品各50 kmol/h，精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15，间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器。试求：

(1)塔顶、底产品的组成；

(2)全凝器每小时冷凝的蒸汽量； (3)再沸器每小时产生的蒸汽量； (4)提馏段操作线方程；

(5)若物系的相对挥发度为3，塔顶第一块塔板的板效率为EmL＝0.6，则离开塔顶第二块实际板的气相组成为多少？

4 (20分) 用填料吸收塔处理两股溶质不同的混合气体，两股气体的摩尔流率皆为0.02 kmol/(m2.s)。初始含量分别为0.05和0.03 (皆为摩尔分数，下同)，用纯溶剂吸收，溶质的回收率为80%。已知操作条件下的相平衡关系为ye=0.8x。试求：

(1)两股气体先混合后由塔底进入(见图3)，吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.25倍，吸收过程的总体积传质系数Kya=0.025 kmol/(m3.s)，求填料层高度。

(2)若不改变回收率和吸收剂用量，将含溶质较少的气体单独由最佳位置进料(见图4)，求最佳位置在何处？填料层高度为多少 m？(吸收过程的总体积传质系数可视为不变)。

G1yG1G2 yG2Lx1G1 yG1Lx1G2yG2G y2Lx2G y2Lx2

图3

图4

2

5. (20分)某小型板框过滤机仅有一个框，过滤面积为0.1m。今在0.1MPa(表压)下用某悬浮液进行过滤实验，得到下列数据(见下表)。

累积时间(s) 累积体积(m)

3

60 0.003

600

0.01

33

经测定，滤饼体积与滤液体积之比υ为0.12 m/m。试求： (1)过滤常数并写出过滤方程；

(2)若用一台BAY30－635/25mm型过滤机，滤框尺寸为635mm×635mm×25mm,共38个框，

2

总过滤面积为30m,过滤操作条件同(1)，求滤框充满滤饼时的过滤时间及生产能力。设过滤机拆卸重装需12分钟。

(3)若用相当于滤液总量的10%的水进行洗涤，计算洗涤时间及生产能力的变化。 (4)若滤饼的压缩性指数s＝0.15，滤布阻力不变，试写出过滤压差增加一倍时的恒压过滤方程。

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2005年攻读硕士学位研究生考试 《化工原理》试卷(B卷)

适合专业：化工、制剂、制药、生工、高分子材料 考题编号： 注意事项：

1． 答题时可以不抄题，但必须写清题号；

2． 答题必须使用蓝、黑墨水或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分； 3． 答案必须写在答题纸上；

4． 满分150分，考试时间3小时。

一、 填空题(20分)

1. 2.

流体在垂直等径直管中流动时，摩擦阻力损失hf为__________。

流体在圆形直管中作完全湍流流动，当输送量、管子的相对粗糙度不变，而将其管径和管长均缩小一半，则阻力变为原来的______倍。

板框压滤机恒压过滤τ时间后，滤饼充满滤框，现用框厚减半的压滤机，同压差下过滤至满框，则所需过滤时间τ′=_______τ(忽略滤布阻力)。

利用落球粘度计测量时，测量是在距液面高度1/3的中段内进行，以避免_____________________________的影响。

冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为18℃，出口温度为53℃，则热损失占传热量的_____%，冷热流体的可能流动方式为_________________________________。(冷热水的物性数据可视为相同)。

当吸收因数A>1时，若填料层高度H=∞，则对于逆流吸收塔，气液两相将于塔_____达到平衡。

恒沸精馏与萃取精馏主要针对______________________物系，采用加入第三组分的方法以改变原物系的________________________。

在板式塔结构设计中，哪些因素考虑不周时，则塔易发生降液管液泛，请列举其中三个:______________、_______________________和____________________等现象。 提高空气的预热温度，可提高干燥操作的热效率，这是因为________________________ _____________________________________________________________。

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

二、选择题(每题2分，共20分)

1 如图1所示的输水系统中，阀门A、B

和C半开时，各管路的流速分别为uA、uB、uC。现将B阀全开，则各管路流速的变化应为：

A. uA变小、uB变大、uC变大 B. uA变小、uB变大、uC不变 C. uA变大、uB变大、uC变大 D. uA不变、uB变大、uC变大

AuABuBC uC图1

2 过滤介质阻力忽略不计，最佳等压过滤循环是______。

A.τ过滤=τ洗涤 B. τ过滤+τ洗涤=τC. τ过滤=τ洗涤+τ辅 D. τ洗涤=τ过滤+τ

辅

辅

3 某降尘室处理100℃的含尘气体时，能被100%除去的最小颗粒直径为90μm，现将同样

质量的气体升温至200℃,则能被100%除去的最小颗粒直径_________。 A. 大于90μm B. 小于90μm C. 等于90μm D. 不确定 4 某一套管式换热器，用管间饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为120℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，此时套管换热器的内壁温度应接近_______。 A.120℃ B.60℃ C.90℃ D.70℃ 5 温度相差100℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各上升了10℃，

则此时的辐射传热量与原来的相比将________。 A.不变 B.变大 C.变小 D.不确定 6 以下有关吸收过程最小液气比的说法错误的是______。 ．．A.最小液气比与分离要求有关

B.最小液气比与物系的相平衡关系有关

C.液气比为最小液气比时，塔顶某一截面处气液两相趋近平衡 D.吸收塔的液气比不能低于最小液气比

7 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传制质单

元数NOG______。

A.增加 B.减少 C.不变 8 一操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、D不变，而增大回流比，则_______。

A. xD增大、xW增大 B. xD增大、xW下降 C. xD增大、xW不变 D. xD下降、xW下降 9 二元精馏计算过程中操作线为直线，主要基于____。

A 理想物系 B 理论板假定 C 恒摩尔流假定 D 等分子反向扩散

10 在给定的空气条件下，不同物料在恒速阶段的干燥速率________。

A.有极大差异 B.有较大差异

C.相同 D.可能有差异，也可能相同

三、分析题(10分)

试从沉降速度计算式ut?2(?p??)gm?Ap??p出发，推导出转子流量计的体积流量计算公

式qv?CRA02gVf(?f??)?Af，并分析流量系数CR与流体流过环隙时的雷诺数Re的变化

规律。已知：?与Rep的关系为: Rep<2时，??24/Re;2

.65

??18.5/Re0p;500

四、实验题(10分)

图2为测定恒定转速下泵性能实验的实验装置图，请添加测量仪表和阀门；指出图中的错误并说明原因；指出测量泵性能实验应记录的数据。

流量计

图2

泵电机流量调节阀五、计算题(90分)

1 (20分)列管式换热器，管径为φ25×2.5 mm，传热面积为15 m2(按管外径计)。今拟

用于使80℃的苯饱和蒸汽冷凝、冷却至45℃，苯走管外，流量为1.50kg/s；冷却水走管内与苯逆流换热，流量为8 kg/s。冷水进口温度存在波动，为15±5℃。现已估算出苯冷凝、冷却时的对流传热系数分别为1 600 W/(m2.K)、850 W/(m2.K)；水的对流传热系数为2 500 W/(m2.K)，忽略管两侧的污垢热阻和管壁热阻。已知水、苯(液体)的比热容分别为4.18 kJ/(kg.K)、1.76 kJ/(kg.K)；苯蒸汽在80℃时的冷凝潜热为394 kJ/kg。问此换热器是否可用？(提示：可分别计算冷凝段与冷却段的传热面积)

2 (20分) 如图3所示，常温水由高位槽经一φ57×3.5mm的钢管流向低位槽，两槽

液位恒定，管路中装有孔板流量计和一个截止阀。已知直管和局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为50m，截止阀在某一开度时的局部阻力系数为9.5，此时读数R1=150 mmHg。试求：

(1) 管路中的流量及两槽液面的位差?z；

(2) 此时阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2;

(3) 要将同样流量的水从低位槽输送至高位槽，外加压头为多少m水柱？ 已知：孔板浪量计的流量与压差关系式为qv?1.37?10?3?p?，式中：ρ为流体密度，

单位kg/m3；?p为孔板两侧压差，单位Pa；qv为流量，单位m3/s。流体的密度为1000 kg/m3，粘度为1 mPa.s，摩擦系数近似为??0.3164/Re13 600 kg/m3。

3. (15分)在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5％。已知空气和氨气的混合气质量流量为1400 kg/h，气体总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.333kPa。若实际吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.4倍，操作温度(293k)下的气液平衡关系为Y*＝0.75X，气相总体积吸收系数为0.088 kmol/m3.s。试求：

(1) 每小时用水量；

(2) 用平均推动力法求解所需填料层高度。

图3

R2R1211△0.25。U形管中指示液均为水银，其密度为

z24. (20分)在连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯。塔釜间接蒸汽加热，塔顶设全凝器，泡

点回流。进料中含苯0.30(摩尔分率，下同)，进料量为100 kmol/h，以饱和蒸汽进入塔中部。塔顶馏出液量为30kmol/h。苯-甲苯体系的相对挥发度为3，且已知精馏段操作线方程为y=0.85x+0.14。试求：

(1)实际回流比是最小回流比的多少倍？ (2)提馏段操作线方程；

(3)若塔釜停止供应蒸汽，保持回流比不变，当塔板数无限多时，塔顶馏出液、塔底釜残液的浓度各为多少？

5(15分)采用废气气循环的常压干燥过程流程，操作条件如图4所示。若循环比(循环

废气中绝干空气量与混合气中绝干空气量之比)为0.6。假设干燥为绝热过程，预热器热损失可忽略。已知20℃、50℃下的水的饱和蒸汽压分别为2.3346 kPa、12.34 kPa，0℃时水的汽化潜热为2500kJ/kg。试求：

1） 在H-I图上定性地绘出空气的状态变化过程； 2） 干燥过程耗热量。

t0=20℃Aφ0=0.70BCD干燥器t2=20℃φ2=0.70新鲜空气预热器湿物料G1=0.45kg/sw1=0.45干燥产品w2=0.05图4

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2006年攻读硕士学位研究生试题

化工原理试卷 （A卷）

适合专业：化学工艺，化学工程，生物化工，材料学 考题编号：

注意事项：

1． 答题时可不抄题，但必须写清题号。

2． 答题时必须用蓝、黑墨水钢笔或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分。 3． 答案必须写在答题纸上。 4． 满分150分，考试时间为3小时。

一、填空题 (26分)

1. (2分) 某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30 mm×20 mm，其当量直径de为________。 2. (3分) 离心泵的特性曲线有:_______________,_____________,_______________。 3. (2分) 悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________。 4.(2分) 蒸汽中不凝性气体的存在，会使_____________大大降低，因此冷凝器都应有____________的装置。

5. (3分) 悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沉降时，会受到___________三个力的作用。当此三个力的__________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为________ 。

6. (3分) 离心分离因数是指______________________________________________________。 为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的_______ _减少。 7. (5分) 吸收实验中吸收塔底部的排液管为U形管，目的是起___________作用，以防止___________。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果_______________；若吸收剂入塔浓度降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率___________，出口气体浓度___________。

8. (3分) 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区：汽相线以上的区域称为________ ,液相线以下的区域称为_________ ,汽、液相线之间的区域为___________ 。

9.(3分) 在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为_________ _，首先除去的水分为____________ ，不能用干燥方法除去的水分为_________ _。

二、选择题 (24分)

1．(2分) 用U型压差计测量压强差时，压强差的大小（ ）。 A. 与读数R 有关，与密度差（ρ指-ρ）有关，与U形管粗细无关 B. 与读数R 无关，与密度差（ρ指-ρ）无关，与U形管粗细有关 C. 与读数R 有关，与密度差（ρ指-ρ）无关，与U形管粗细无关 D. 与读数R 有关，与密度差（ρ指-ρ）无关，与U形管粗细有关

2. (2分) 在定态流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ ）倍。

A. 2 B. 8 C. 4 D. 6

3. (2分) 一般情况下，液体的粘度随温度升高而（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变

4. (2分) 离心泵的调节阀的开度改变，则( )。

A. 不改变管路性能曲线 B. 不会改变工作点 C. 不会改变泵泵的特性曲线

5. (2分) 恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（ ）。 A. 加快 B. 减慢 C. 不变 6. (2分) 欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（ ）。

A. 提高降尘宝的高度 B. 延长沉降时间 C. 增大沉降面积

7. (2分) 用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（ ）。

A. 蒸汽的温度 B. 空气的出口温度 C. 空气进、出口平均温度

8. (2分) 某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为（ ）块。

A. 34 B. 31

9. (2分) 下面关于湿空气的干球温度t，湿球温度 tW，露点 td，三者关系中正确的是（ ）。 A. t ＞tW ＞td B. t＞ td ＞tW C. td ＞tW ＞t D. tW ＞td ＞t

10．(2分) 为使脱吸操作易于进行，通常可采用（ ）或（ ）。

A. 升温 B. 加压 C. 减压 D. 降温

11. (2分) 要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（ ）微粒的沉降时间。

A. ≥ B. ≤ C. ＜ D. ＞

12. (2分) 在列管式换热器中，用水冷凝乙醇蒸汽，乙醇蒸汽适宜安排走（ ）。 A. 管程 B. 壳程 C. 管、壳程均可

C. 30

D. 32

三、计算题 1．（20分）如图所示，油在光滑管中以u=2 m/s的速度流动，油的密度ρ=920 kg/m3，管长L=3 m，直径d=50 mm，水银压差计测得R=15.0 mm，ρHg=13 600 kg/m3。试求：⑴ 油在管中的流动形态；⑵ 油的粘度；⑶ 若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/Re；湍流：λ=0.3164/ Re0.25

2.（20分）在内管为φ180 mm×10 mm的套管换热器中，将流量为 3 500 kg/h的某液态烃从 100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38 kJ/kg·K，环隙走冷却水，其进出口温度分别为

2

40℃和50℃，平均比热为4.17 kJ/kg·K,基于传热外面积的总传热系数K=2 000 w/m·K,设其值恒定, 忽略热损失。试求：（1) 冷却水用量；（2) 分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。 3．（20分）某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层高度为9 m，平衡关系式为y = 1.4x，现场测得气体进、出口浓度分别为y1=0.03，y2=0.002，液体出口浓度x1=0.015（均为摩尔分率）。试求：

(1) 操作液气比L/G；

(2) 气相总传质单元高度HOG；

??0.0015，为此拟增加填料层高度，则在保持液气流率 (3) 如果限定气体出口浓度y2均不变的条件下应增加多少高度？

4.（20分）某连续精馏塔的操作线方程为：y?0.723x?0.263（精馏段）；

y?1.25x?0.0188（提馏段）。若为过冷液体进料，且进料热状况参数为1.2，进料量为F?75 kmol/h。试求：

① 回流比；② 馏出液组成；③ 釜液的组成；④ 料液组成；⑤ 塔顶产品流率。

5．（20分）如附图所示，湿物料含水量为42％，经干燥后为4％（均为湿基），产品产量为0.126 kg/s，空气的干球温度为21℃,相对湿度40％,经预热器K1加热至93℃后再送入干燥器K2中,离开干燥器时空气的相对湿度为60％, 若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：

（1） 在H－Ｉ图上示意作出空气的状态变化过程，标出状态点A、B、C的位置，并注明其有关的参数；

（2） 设已查得H0＝0.008 kg水/kg绝干气，H2＝0.03 kg水/kg绝干气，求绝干空气消耗量（kg绝干气/s）；

（3） 预热器供应之热量Qp（kw）。（设忽略预热器的热损失）

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2007年攻读硕士学位研究生试题

化工原理试卷 ( A卷 )

适合专业：化学工艺，化学工程，生物化工，材料学 考题编号：

注意事项：

5． 答题时可不抄题，但必须写清题号。

6． 答题时必须用蓝、黑墨水钢笔或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分。 7． 答案必须写在答题纸上。

8． 满分150分，考试时间为3小时。

一、填空题 (共26分)

1. (2分) 某设备的表压强为100 kPa，则它的绝对压强为__________kPa；另一设备的真空度为400 mmHg，则它的绝对压强为__________。(当地大气压为101.33 kPa)

2.(2分) 离心泵安装在一定管路上，其工作点是指:______________________ ________________________________________________________。

3.(2分) 对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤面积为1m2，恒压过滤常数K=5?10-3 m2/s，当过滤时间为300 s时，所得滤液体积为0.75 m3；若要再得0.75 m3滤液，则还需过滤时间_______ 。

4. (2分) 蒸汽冷凝有 和 两种方式。

5. (2分) 已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5 m，气体的切向进口速度为20 m/s，则该分离器的分离因数为 。

6.(2分) 将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中，最常见的有______ 和_______。

7. (2分) 用水吸收氨-空气混合气体中的氨是属于______ 控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小______ 。

8. (2分) 当分离沸点较高的热敏性混合液时，精馏操作压力应采用______ ____措施。 9.(2分) 已知汽液混合物进料中，汽相与液相的摩尔数之比为3:2，易挥发组分的摩尔分数为0.3，则q=______。

10.(3分) 若维持不饱和空气的湿度Ｈ不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度____ ，露点_______ ，相对湿度_______ 。 (变大,变小,不变,不确定)

11.(3分) 操作间接蒸汽加热的连续精馏塔时，由于某种原因，再沸器中加热蒸汽压力

下降而使提馏段上升蒸汽流量V下降，而进料热状况q、浓度xF及进料量F不变，同时回流量L恒定，则馏出液浓度xD及流量D、残液浓度xW的变化趋势为：xD_______、D_______、xW_______。(变大,变小,不变,不确定)

12.(2分) 水由高位槽流入贮水池，若水管总长(包括局部阻力的当量长度在内)缩短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 倍。

二、选择题 (共24分)

1．(2分) 流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re＝1 500，则其摩擦系数应为( )。 A. 0.032

B. 0.026 7

C. 0.042 7

D. 无法确定

2. (2分) 管路由直径为Φ57 mm×3.5 mm的细管，逐渐扩大到Φ108 mm×4 mm的粗管，若流体在细管内的流速为4 m/s，则在粗管内的流速为( )。

A. 2 m/s B. 1 m/s C. 0.5 m/s D. 0.25 m/s 3. (2分) 离心泵的效率η随流量qV的变化情况是( )。 A. qV增大，η增大 B. qV增大，η先增大后减小 C. qV增大，η增大 D. qV增大，η先减小后增大

4. (2分) 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示( )的准数。 A. 对流传热 C. 物性影响

B. 流动状态

D. 自然对流影响

5. (2分) 推导恒压过滤方程式的一个基本依据是( )。

A. 滤液通过滤饼时呈湍流流动 B. 滤液通过滤饼时呈层流流动 C. 假定滤渣大小均一 D. 假设过滤介质阻力忽略不计

6. (2分) 含尘气体通过长4 m，宽3 m，高1 m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25 m/s，则降尘室的生产能力为( )。

A. 3 m3/s B. 1 m3/s C. 0.75 m3/s D. 6 m3/s

7. (2分) 在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的( )在工程上可行。

A. 提高蒸气流速 B. 提高空气流速 C. 提高蒸汽压强

8. (2分) 精馏塔分离某二元物系，当操作压强降低时，系统的相对挥发度?( )，溶液的泡点( )，塔顶蒸汽冷凝温度( )。

A. 增大，减小，减小 C. 减小，增大，不变

B. 增大，减小，增大 D. 增大，增大，减小

9. (2分) 空气的饱和湿度Ｈas是湿空气的( )的函数。

Ａ．总压及干球温度 Ｂ．总压及湿球温度 Ｃ．总压及露点 Ｄ．湿球温度及焓

10．(2分) 操作中的吸收塔，若其他操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将( )；而当用清水作吸收剂时，若其他操作条件不变，仅降低入塔气体浓度，则吸收率将( )。

A. 增大 B. 降低

C. 不变 D. 不确定

11. (2分) 单向扩散中漂流因子( )。 A. 大于1

B. 小于1

C. 等于1

D. 不确定

12. (2分) 在列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热原料油，水蒸汽适宜安排走( )。 A. 管程 B. 壳程 C. 管、壳程均可

三、计算题

1．(20分) 用泵将20 ℃的水从敞口贮槽送至表压为1.5×105 Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如附图1所示。输送管路尺寸为?108 mm×4 mm的无缝钢管，吸入管长度为20 m，排出管长度为100 m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42 700 Pa，两测压口的垂直距离为0.5 m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。试求：

(1) 阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)； (2) 压力表读数(Pa)； (3) 泵的压头(m)；

(4) 若泵的轴功率为10 kW，求泵的效率；

(5) 若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。

计算题第1题附图

2. (20分) 某列管式冷凝器的列管规格为Φ25 mm×2.5 mm。有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，冷却水的流量为2.5 kg/s。在新使用时，冷却水的进、出口温度分别为20℃和30℃。使用一段时间后，由于生成垢层，在冷却水进口温度和流量不变的情况下，冷却水的出口温度降为26℃。已知基于外表面的传热面积为16.5 m2，有机蒸汽的冷凝温度为80℃，求水垢层的热阻。

3．(20分) 某填料吸收塔用含溶质摩尔分数x2?0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比为3，入塔气体中溶质的摩尔分数y1?0.01，回收率η可达90%。

??0.00035，试已知物系的平衡关系为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至x2求：

(1) 可溶组分的回收率??下降至多少？

?升高至多少？ (2) 出塔液相摩尔分数x1

4.(20分) 在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6(摩尔分数，下同)，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02，泡点进料，物系的平均相对挥发度为3。试求：

(1) 每获得1 kmol/h馏出液时的原料液用量F；

(2) 若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？

(3) 假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，求上升到加料板上的气相组成。

5．(20分) 在常压绝热干燥器内干燥某湿物料。将500 kg的湿物料从最初含水量20%降至2% (均为湿基)。t0=20℃，H0＝0.01 kg水/(kg绝干气)的空气经预热器升温至100 ℃后进入干燥器，废气温度为60 ℃。试计算：

(1) 完成上述干燥任务所需的湿空气量； (2) 空气经预热器获得的热量；

(3) 在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示。已知恒速干燥段所用时间 为１ｈ，求降速段所用时间。

NA0.010.1X0.25

武汉工程大学

2009年攻读硕士学位研究生试题

化工原理试卷 ( A卷)

适合专业：化学工艺，化学工程，生物化工，材料学 考题编号：

注意事项：

9． 答题时可不抄题，但必须写清题号。 10． 11． 12．

答题时必须用蓝、黑墨水钢笔或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分。 答案必须写在答题纸上。

满分150分，考试时间为3小时。

一、填空题 (每题2分，共26分)

1. 内径为25mm的自来水管，其设计输水能力宜为__ __。

2.流体通过固定固定床的压降问题的研究是采用_________方法。在该法中，实验的目的是________________________。

3. 叶滤机过滤某种悬浮液，介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，K?2.0?10m2/s。若过滤终了时，q?3.0m3/m2，则所需过滤时间_______h。

4.含尘气体，初始温度为30℃，需在进入反应器前除去尘粒并升温至120℃，在流程布置上宜___________。

5.用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热的阻力迅速加大，可能的原因是_____________。

6. 在蒸汽-空气传热实验中，蒸汽压力不变，空气入口温度不变。当空气流量由大变小时，管内的对流给热系数______，空气出口温度________。

7. 在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶______，在计算塔径时一般应以________的气量为依据。

8. 精馏塔设计时采用的参数F、xF、q、R、D、xD均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则所需理论板数将 ，原因是__________。

9.板式塔的不不正常操作现象有:________、_______、_______、__________。

10. 在恒定干燥条件下，将含水25%(湿基，下同)的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定。当干燥至含水8%时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.08%，则物料的临界含水量为_______，平衡含水量为________。

11. 吸收操作中，如果以获得较大溶质回收率为目的，宜取吸收因子A 。 （大于1，小于1，等于1，任意取值） 12. 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于 侧的对流传热系数，而壁温接近于 侧流体的温度值。

13. 用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于_______控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小_______。

?3二、选择题 (共24分)

1. 在流体流动阻力实验中，以水作介质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺准数的关系不适用于( )在直管中的流动。

A. 牛顿型流体 B. 非牛顿型流体

C. 空气 D. 乙醇

2. 如图1管中充满水，U形差压计的读数为零，则 ( )

A. 管内流体肯定处于静止状态 B. 管内流体肯定从A流向B C. 管内流体肯定从B流向A

D. 以上三种答案都不对

3. 当其他条件都保持不变，提高回转真空过滤机的转速，则该过滤机的生产能力 ( )。

A. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 不一定 4.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与( )无关。 A. 粒子的几何形状 B.粒子的尺寸大小 C. 流体与粒子的密度 D.流体的速度 5. 温度相差100℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各上升了20℃，则此时的辐射传热量与原来的相比将( )。

A. 不变 B. 变大 C. 变小 D. 不确定

6. 冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的K( )，?tm( )。

A. 不变 B. 变大 C. 变小 D. 不确定

7.某吸收过程，已知气相分传质系数ky为2 kmol/(m2?h)，液相分传质系数kx为4 kmol/(m2?h)，由此可判断该过程为 ( )。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 D.不确定

8. 在设计连续操作精馏塔时，欲保持馏出液组成xD和易挥发组分的回收率ηD不变，试定性判断分别改变下列操作参数(其它参数不变)时所需的理论板数NT将如何变化?

(1) 提高操作压强，NT ( )。

(2) 增加生产能力30%(仍能正常工作)，NT( )。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定

9. 常压下采用简单蒸馏与平衡蒸馏分离某液体混合物，在原料初始组成与汽化率相同的条件下，简单蒸馏所得馏出物中易挥发组分的平均组成为xD1， 平衡蒸馏的组成为xD2，则( )。

A. xD1?xD2

B. xD1?xD2 C. xD1?xD2 D.不能判断

10. 对某空气—水系统，空气的相对湿度为50%，则该空气的干球温度t，湿球温度tw，绝热饱和温度tas及露点温度td之间的关系为( )。

A.t?tw?tas?td C. t?tw?tas?td

B.t?tw?tas?td D.t?tw?tas?td

11. 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应 。

A 停泵，向泵内灌液 B 降低泵的安装高度

C 检查进口管路是否有泄漏现象 D 检查出口管路阻力是否过大

12. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将??? ??，NOG将?? ???。

A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断

三、计算题

1．(20分) 如图示循环管路，离心泵的安装高度Ｈg ＝３ｍ，泵特性曲线可近似表示为Ｈe ＝23－１.43×105 Ｖ2 ，式中Ｖ以ｍ3 /s表示。吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10ｍ，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120ｍ，管径均为50ｍｍ，假设摩擦系数λ＝0.02，水温20℃，水的密度为1000kg/m3。试求： （１） 管路内的循环水量为多少？

（２） 泵进、出口压强各为多少？

2.(20分) 一传热面积为20m2的列管式换热器，换热管规格为?25mm?2.5mm。新换热器在其壳程用110℃的饱和水蒸汽将在管程中流动的某溶液由20℃加热至83℃。溶液的处理量2.5×104kg/h，比热容为4kJ/(kg?K)。蒸汽侧污垢热阻忽略不计。若该换热器使用一年后，由于溶液侧污垢热阻的增加，溶液的出口温度只能达到75℃，求污垢热阻值。(2) 拟采用提高加热蒸汽温度的办法使出口温度仍维持在83℃，试确定蒸汽的温度。

3.(20分) 在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。进料中含苯35%(摩尔分数，下同)，进料量为100 kmol/h，以饱和蒸汽状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40 kmol/h，要求塔釜液含苯量不高于5%，采用的回流比

R?1.45Rmin，系统的相对挥发度为2.5。试求：

(1) 精馏段与提馏段的操作线方程；

(2) 若塔顶第一板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，离开塔顶第二板升入第一板的气相组成为多少？

4.(20分)在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气中的溶质组分，混合气流量为34 kmol/(m2?h)，溶质组分的组成为0.05(体积分数)，清水流量为24 kmol/(m2?h)，操作液气比为最小液气比的1.6倍。吸收过程为气膜控制，气相总体积传质系数Kya与混合气流量的0.7

次方成正比，要求溶质吸收率达到95%。若气体流量增加20%，填料层高度如何变化？

5.(20分) 某湿物料在干燥器内进行干燥，湿物料的处理量为1 kg/s，湿物料的含水率为0.1，产品的含水率不得高于0.02(以上均为湿基)，空气的初始温度为20℃，湿度为0.006 kg水/kg干气。空气预热至140℃后进入干燥器，气体出干燥器的温度选定为80℃。假定干燥过程近似为等焓过程。湿空气的焓I??1.01?1.88H?t?2 492HkJ/kg干气。问：⑴ 所需的干空气用量和预热器所提供的热量；⑵ 若选定气体出干燥器的温度过高(或过低)，其弊端是什么？

次方成正比，要求溶质吸收率达到95%。若气体流量增加20%，填料层高度如何变化？

5.(20分) 某湿物料在干燥器内进行干燥，湿物料的处理量为1 kg/s，湿物料的含水率为0.1，产品的含水率不得高于0.02(以上均为湿基)，空气的初始温度为20℃，湿度为0.006 kg水/kg干气。空气预热至140℃后进入干燥器，气体出干燥器的温度选定为80℃。假定干燥过程近似为等焓过程。湿空气的焓I??1.01?1.88H?t?2 492HkJ/kg干气。问：⑴ 所需的干空气用量和预热器所提供的热量；⑵ 若选定气体出干燥器的温度过高(或过低)，其弊端是什么？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7kpf.html