2014年重庆大学化工原理真题

重庆大学招收2014年硕士学位研究生化工原理试题

一、填空题（20分，每空1分）

1、化工中的三传是指动量传递、热量传递和质量传递，其中动量传递基本方程为牛顿粘性定律，热量传递基本方程为（ ），质量传递基本方程为（ ）。 2、牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时，现保持流量不变，管直径变为原来的2倍，则管路摩擦阻力系数是原来的（ ）倍，产生的摩擦阻力为原来的（ ）倍。 3、离心泵的工作点由（ ）确定，如关小离心泵出口阀门开度则离心泵扬程（ ）。

4、管内强制湍流给热过程的特征关系式Nu=0.023Re0.8Prb中Re是（ ），其物理意义是（ ）；Pr是（ ），其反映（ ）。

5、在铝质套管换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于（ ）侧的对流传热系数（给热系数），传热壁面温度接近于（ ）的温度。

6、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度（ ），塔顶温度（ ），塔釜温度（ ）。

7、用一填料吸收塔进行低浓度气体的逆流吸收，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度将（ ），气相总传质单元数将（ ）。

8、评价旋风分离器性能的两个主要指标是（ ）和（ ）。 9、精馏塔有多种进料状态，其中（ ）进料的q值最大。

二、选择题（20分，每题2分）

1、如图2.1所示管路，如B阀半开不动，A阀由全开逐渐关小，则P1?P2和P1的变化为（ ）。 （A）P1?P2逐渐减少，P1逐渐减少 （B）P1?P2逐渐增大，P1逐渐减少 （C）P1?P2逐渐增大，P1逐渐增大 （D）P1?P2逐渐减少，P1逐渐增大

图2.1

2、如图2.2所示，一离心泵将江水送至敞口高位槽，若管路条件不变，随着降水导致江面的上升，泵的工作压头He（ ）

（A）增大 （B）减少 （C）不变 （D）不能判断

图2.2

3、用离心泵从贮槽向反应器输送44℃的异丁烷，贮槽中异丁烷液面恒定，其上方绝对压力为650kPa，反应器中压力660kPa，吸入管路全部压头损失为1.3m。44℃时异丁烷的密度为530kg m3，饱和蒸汽压为638kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为3.5m，则此泵的安装位置必须（ ）

（A）低于贮槽液面3.5m的上方 （B）高于贮槽液面1m的上方 （C）低于贮槽液面1m的下方 （D）低于贮槽液面3m的下方

4、用多层降尘室回收含尘气体中的球形固体颗粒，已知气体在降尘室中的停留时间为6s，颗粒沉降距离为0.2m，气体密度0.9kg m3，粘度为0.03cP，颗粒密度4500kg m3，如颗粒沉降处于斯托克斯区，则理论上能100%除去的最小颗粒直径为（ ） （A）20微米 （B）30微米 （C）10微米 （D）40微米 5、精馏的操作线为直线主要是因为（ ） （A）理论板假设 （B）理想物系 （C）塔顶泡点回流 （D）恒摩尔流假设

6、下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（ ） （A）设置折流挡板 （B）增大板间距 （C）增加管程数 （D）增加管内流体的流速

7、某二元混合物在一定温度下形成平衡的气液两相，液相中易挥发组分组成x=0.5，其对应的泡点为t1，气相中易挥发组分组成y=0.75，其对应的露点温度为t2，则（ ） （A）t1=t2 （B）t1>t2 （C）t1

8、含水湿物料与一定状态下的空气（非饱和状态下的）相接触，能被除去的水分为（ ） （A）结合水分和非结合水分 （B）平衡水分和自由水分 （C）非结合水分和部分结合水分 （D）部分平衡水分和自由水分

9、某混合气与溶液接触，已知该物系的平衡方程为ye=1.0x，当溶液中溶质含量为0.04（摩尔分率，下同），气相中溶质含量为0.05，该过程为（ ）

（A）吸收 （B）解吸 （C）平衡 （D）无法确定 10、实际生产中沸腾传热过程应维持在（ ）区操作 （A）自然对流 （B）强制对流 （C）膜状沸腾 （D）泡状沸腾

三、简答题（20分，每题4分）

1、吸收塔高度计算中，将吸收单元数NOG与吸收单元高度HOG分开，有什么优点。

2、电渗析的分离机理是什么？阴膜、阳膜各有什么特点？

3、通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何？何时三者相等？

4、为什么流体流动能够加速传热过程？

5、超临界流体萃取是利用超临界流体的什么特点？

四、计算题（共90分）

1、（18分）如图4.1所示，用离心泵从水池将水送至5米高处的水塔，塔中的压力为5米水柱（表压），要求输水流量????=0.28m3 min，泵前压入管路长L=20m（包括局部阻力的当量长度），直径为?56×3mm，泵后压出管路长L=30m（包括局部阻力的当量长度），直径也为?56×3mm，管路摩擦系数λ=0.05，问：

（1）若选用的离心泵的特性方程为??=40?220????2（????单位m3 min），该泵是否适用； （2）管路情况不变时，将上述同样的两台离心泵并联使用，管路的实际流量为多少？

图4.1

2、（12分）实验室用板框过滤机过滤质量分数为0.1的二氧化钛水悬浮液，湿滤饼经烘干后质量降为原来的55%，二氧化钛密度为3600kg m3。用一台40个滤框，滤框尺寸为450mm×450mm×25mm的板框压滤机在恒压条件下过滤该悬浮液，滤饼的阻力可忽略，K=7.45×10?6m3 s，试求：

（1）试求滤饼的空隙率ε及每1m3滤饼所形成的滤饼体积； （2）滤框充满滤饼时的过滤时间；

（3）过滤完后用1/10滤液量的清水洗涤滤饼，求洗涤时间。

3、（16分）在某列管换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将某溶液从20℃加热到60℃，换热器由100根?25×2.5mm，长3m的钢管组成。溶液以100m3 h的流量在管内流动，蒸汽在管外冷凝。已知操作条件下溶液的密度为1200kg m3，粘度0.955 mPa?s，比热容为3.3kJ kg?℃ ，导热系数为0.465W m?℃ ，管壁和污垢热阻可忽略不计。

（1）传热平均温度差、以外表面计的总传热系数； （2）管内溶液流动的雷诺数；

（3）用适当公式求管内溶液对流传热系数。

4、（16分）在连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯溶液，塔釜间接蒸汽加热，塔顶全凝器泡点回流。xF=0.35，F=300kmol h，以饱和蒸汽进入塔中部，D=100kmol h，相对挥发度为α=2.5，精馏段操作线方程为y=0.8x+0.19，求： （1）操作回流比和塔底产品组成； （2）提馏段操作线方程；

（3）操作回流比是最小回流比的倍数；

（4）若塔顶第1块实际板下降液体中含苯0.90，求该板以气相组成表示的默弗里板效率Emv。

5、（16分）某吸收塔填料层高4.5m，用清水吸收尾气中的有害组分A。在此情况下，测得的浓度如图4.2所示。已知平衡关系y=2x。求： （1）气相总传质单元数NOG和气相总传质单元高度HOG； （2）操作液气比为最小液气比的多少倍？

（3）由于法定排放浓度要求的提高，需降低气体出口浓度，所以改用更加高效的填料使气相传质单元高度HOG降为原来的80%，而填料层高度不变且保持原来的液气比，问此时气体出口浓度（建议使用吸收因数法）及组分A的回收率是多少？

提示：吸收因数法公式

??????=

11??1?????21

ln 1? +

1?1 ??????2?????2??1??

=?? ????

图4.2

6、（12分）用常压干燥器干燥某种湿物料，新鲜空气的温度20℃，湿度0.007kg kg的干气，预热至120℃后送入干燥器，离开干燥器的废气温度为82℃，湿物料的流量为1.58kg s，进出干燥器的湿物料的含水量分别为5%和0.5%（均为湿基）。若干燥过程可视为等焓干燥过程。试求：

（1）查图4.3求预热后空气的相对湿度、露点、湿球温度； （2）计算绝干空气消耗量； （3）计算预热器的热负荷；

（4）若干燥器内未补充加热，热损失也可忽略，试求干燥过程的热效率；

图4.3

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