江南大学化工原理考研模拟卷

江南大学食品学院食品科学与工程专业

802化工原理（含实验） 重点、难点及模拟测试题

目 录

第一部分专业课考试科目剖析 .......................................................................................... 2 第二部分 知识点串讲 ...................................................................................................... 3 一、 流体流动 ................................................................................................................. 3 二、流体输送机械............................................................................................................ 3 三、非均相物系的分离..................................................................................................... 4 四、传热.......................................................................................................................... 4 五、蒸馏.......................................................................................................................... 4 六、吸收.......................................................................................................................... 5 七、液液萃取及干燥 ........................................................................................................ 5 第三部分 应试技巧 .......................................................................................................... 6 第四部分模拟测试题及答案.............................................................................................. 7

2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一） ............................................... 7 2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（二） ..............................................10 2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三） ..............................................12 2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）答案解析 ................................15 2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（二）答案解析 ................................19 2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三）答案解析 ................................22

第一部分专业课考试科目剖析

一、考试题型

填空：30分

计算：30分*4=120分

二、考试重点

主要是三传：动量传递、传热、传质，其中动量传递对应着课本上的流体流动和其输送机械泵，传热对应着课本上的传热章节，而传质则对应于课本上的蒸馏、吸收及干燥等内容。

三、科目剖析

化工原理是化工及相近专业的综合性技术专业基础主干课程，理论与实际紧密相连，在化学工程与工艺专业课程设置中占有重要的地位和作用。根据以往化工原理的考试大纲，主要内容是流体流动与输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸馏、吸收、萃取及干燥等单元操作，利用这些单元操作概念和公式去解决工程问题，所以复习中，重点要放在对概念的理解和对公式的应用上。在考试过程中，也会遇到把多个单元操作结合起来的现象，这就增加了些难度，常被视为难点，但只要从各个单元操作着手，问题还是会很快迎刃而解的。

第二部分 知识点串讲

一、 流体流动 1、公式：

静力学方程：P=P0+ρgh

连续性方程：u1A1ρ1=u2A2ρ2（稳态流动） u1A1=u2A2（不可压缩流体）

u1d12=u2d22（圆管）

伯努利方程：（三种形式）

阻力公式：包括直管阻力和局部阻力 2、重要概念：

连续性介质模型、等压面、牛顿黏性定律、牛顿型流体与非牛顿型流体 黏度及其影响因素、雷诺数、流动类型 层流与湍流的本质区别 量纲分析法本质 边界层概念 设备及仪表等 二、流体输送机械 1、离心泵（重点）：

结构、工作原理 影响特性曲线的因素 流量调节 泵的组合操作 安装高度 气缚、气蚀现象

2、往复泵（与离心泵对比）：

工作原理、特性曲线的形状、流量调节方法、安装 3、通风机（与离心泵对比）：

主要性能参数：风量、风向、功率、效率

特性曲线的形状 三、非均相物系的分离 1、过滤 ：

过滤速度公式 洗涤速度公式 恒压过滤方程 恒速过滤方程

重要概念：滤浆、滤饼、过滤介质、滤液、生产能力 设备：板框机、叶滤机、转筒真空过滤机 2、沉降：

自由沉降的斯托克斯公式 离心沉降的速度公式

重要概念：自由沉降、离心沉降、沉降速度、影响沉降速度的因素、离心分离因素 设备：沉降室、旋风分离器 四、传热 基本概念：

热阻与温度差成正比

若稳态导热则：平壁的各层热通量相同，而圆筒壁的热通量不同 对流传热的主要热阻集中在层流底层内，影响因素很多 蒸汽冷凝方式 冷凝的影响因素

液体沸腾的方式、沸腾曲线、影响沸腾的因素 辐射传热的一些基本概念 五、蒸馏 1、平衡蒸馏

理论板概念以及恒摩尔流假定 物料衡算和操作线方程 进料热状况的影响 回流比的影响和选择 塔高和塔径的计算

2、其他蒸馏

简单蒸馏 复杂蒸馏 间歇蒸馏

特殊蒸馏：恒沸蒸馏、萃取蒸馏等 六、吸收 1、吸收

气体吸收的相平衡关系

相平衡关系在吸收过程中的应用 传质机理和吸收速率 吸收过程的机理 吸收速率方程 吸收塔的计算

影响吸收过程因素分析 2、解吸

七、液液萃取及干燥 1、液液萃取

萃取的基本原理 三元体系的液液相平衡

萃取过程的计算：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取等 2、干燥

干燥的原理及必要条件 湿空气的性质以及湿焓图 干燥过程的物料衡算与热量衡算

固体物料在干燥过程中的平衡关系和速率关系

闭时，贮罐1、2内的液面高度分别是2.4 m ，1.8 m 。试判断阀门开启后油品的流向，并计算平衡后两贮罐新的液面高度。

三、（30分）一列管式冷凝器，换热管规格是?25mm?2.5mm，其有效长度为3.0m。冷凝剂以0.7m/s的流速在管内流过，其温度由20℃升至50℃。流量为5000kg/h，温度为75℃以饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为310KJ/kg。已测得蒸汽冷凝传热系数为800 W/(m2*K)，冷却剂的对流传热系数为2500 W/(m2*K)。冷却剂侧的污垢热阻为0.00055 m2*K/W，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻忽略不计。试计算该换热器的传热面积，并确定该换热器中换热管的总根数及管程数。

四、（30分）有一吸收塔，填料层高度为3m，在常压、20℃用清水来吸收氨和空气混合气体中的氨。吸收率为99%，进口气体中含氨6%（体积百分数），进口气体速率为580kg/m2*h，进口清水速率为770kg/m2*h，假设在等温条件下逆流吸收操作，平衡关系ye?0.9x，

且KG?与气体质量流速的0.8次方成正比，分别计算改变下列操作条件后，达到相同分离程度所需填料层高度。

（1）将操作压强增加一倍（P=202.6kPa），其他条件不变。

（2）将进口清水量增加一倍，其他条件不变。 （3）将进口气体流量增加一倍，其他条件不变。

五、（30分）苯、甲苯双组分混合液用如图所示的设备进行常压连续蒸馏操作，设备内不设塔板，原料以其泡点温度直接加入设有盘管式加热器的塔釜中，进料量为100kmol/h，进料中苯的摩尔分

数为0.7。要求塔顶产品中苯的摩尔分数不低于0.8，塔顶采用分凝器，它将50%的塔顶蒸汽冷凝后作为回流液返回塔内。已知体系的相对挥发度为2.46。问塔顶、塔底产量为多少？并求该塔操作线方程。

2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三）

考试科目：化工原理（含实验） 共3页

（所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效） 一、概念题（30分，每空或每选择1.5分）

1、有一并联管路，其两支管的流量、流速、管径、管长及流动能量损失分别为q、u1、d1、l1、W和qV2、u2、d2、l2、W。已知d1=2d2，

V1f1f2l1=3l2，流体在两支管中均为层流流动，则W/W=____________，

f1f2qV1/qV2=____________，u1/u2=_________。

2、现用离心泵向高压容器输送液体，若将高压容器改为常压，其他条件不变，则该泵输送的液体量__________，轴功率__________。 3、在下列各因素中，与过滤常数K无关的是_________和_________。 滤液的黏度；滤浆的浓度；滤饼的压缩性指数；过滤面积；滤饼层的空隙率；滤饼层的厚度

4、降尘室和旋风分离器的临界颗粒直径是指__________________。 5、饱和蒸汽冷凝时，壁温与饱和蒸汽的温差越大，则冷凝传热系数越______。

6、某精馏塔精馏段内相邻两层理论板，离开上层板的气相露点温度为t1，液相泡点温度为t2；离开下层板的气相露点为t3，液相泡点温度为t4。试按从大到小的顺序将以上4个温度排列_____________。 7、以空气作为湿物料的干燥介质，当所用空气的相对湿度增大时，湿物料的平衡含水量相应____，自由含水量相应______。

8、恒速干燥阶段又称为_____，影响该阶段干燥速率的主要因素是_______；降速干燥阶段又称为_____，影响该阶段干燥速率的主要因素是______。

9、从塔板水力学性能的角度来看，引起塔板效率不高的原因可能是_______、______、_______、________。

二、（30分）如图所示，从自来水总管接一管段AB向实验楼供水，在B处分成两路各通向一楼和二楼。两支路各安装一截止阀，出口分别为C和D。已知管段AB、BC和BD的长度分别为100m、10m和20m（包括直管长度及管件的当量长度，但不包括阀门的当量长度），馆内径皆为30mm。假定总管在A处的表压为0.343MPa，不考虑分支点B处的动能交换和能量损失，且可认为各管段内的流动均进入阻力平方区，摩擦系数皆为0.03，试求：（1）D阀关闭，C阀全开（??6.4）

时，BC管的流量为多少？（2）D阀全开，C阀关小至流量减半时，BD管的流量为多少？总管流量又为多少？

三、（30分）拟用150℃的饱和水蒸气将流量为90000kg/h的某溶液产品由25℃升温到35℃。现有一台单管程列管式换热器，换热管规格为?25mm?2.5mm，传热面积为15m2。已知蒸汽在其壳程冷凝，传热系数为12000W/（m2*k）；溶液走管程，其对流传热系数估计为330W/（m2*k），比热容为1.9KJ/（kg*k）。壳程污垢热阻和管壁热阻忽略不计，管程污垢热阻估计为0.0001m2*k/W。试问这台换热器是否能够满

足上述换热要求？如不能满足换热要求，采用加隔板的方式将该换热器变为双管程换热器，问能否满足换热要求？（注：由于黏性较大，溶液在管程流动为层流，故其对流传热系数与流速的1/3次方成正比）

四、（30分）填料吸收塔内，用清水吸收混合气体中溶质A，操作条件下体系的相平衡常数m为3，进塔气体浓度为0.05（摩尔比），当操作液气比为5时，（1）计算逆流操作时气体出口与液体出口极限浓度；（2）并流操作时气体出口与液体出口极限浓度；（3）若相平衡常数m为5，操作液气比为3时，再分别计算逆流和并流操作时气体出口液体出口极限浓度。

五、（30分）某二元理想混合液中易挥发组分的含量为0.5（摩尔分数，下同），用常压连续精馏塔分离，要求塔顶产品浓度为0.97，进料为气、液混合物，其中蒸汽量占2/5。塔顶采用分凝器，由其中引出的饱和液体作为回流液送人塔内，引出的蒸汽送人全凝器中冷凝后作为产品排出。已知操作条件下体系的平均相对挥发度为2.5，回流比采用最小回流比的2.2倍。试求（1）原料中气相及液相的组成；（2）由塔顶第一块理论板上升的蒸汽组成。

2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）答案解析

一、概念题

1、Pa?s；流体流动时在垂直于流动方向上产生单位速度梯度所需要的剪应力；降低；升高 2、240

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