太原理工2011.doc

版权所有，禁止盈利！太原理工大学 2011 年攻读硕士研究生入学试题考试科目:化工原理 A科目代码：826考生注意：请标明题号将答案做在答卷上，做在试题上不计分分值：150一(20 分）选择填空题（每小题只选一个答案）1.一常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液，如精馏段操作线方程为：y=0.75x=0.20,则塔顶产品组成为_.(A) 0.2(B) 0.75(C)0.8(D)0.252.离心泵在启动前必须充满液体是为了防止发生_.(A)气缚现象（B)汽蚀现象（C)气化现象（D)气浮现象3.表示对流传热强度的无因次准数为_.(A)雷诺准数(Re)（B)努赛尔准数(Nu) (C)普兰特准数（Pr) (D)格拉斯霍夫准数（Gr)4.在连续逆流操作的填料吸收塔内，用清水吸收混合气体中的溶质 A。已知填料层高度为7.67m，在操作条件下气相传质单元数为 5.11，则气相总传质单元高度为_.(A)1.5(B)39.2(C)0.67(D)3.925.对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相化合物分离，_操作是采用改变状态参数的方法使混合物系内部产生出第二个物相。(A)蒸馏（B)吸收（C)萃取（D)蒸发6.实验室用水吸收空气中的氨，基本上属于_.(A)液膜控制(B)气膜控制（C)两相扩散控制(D)不确定7.气相中物质的扩散系数随压强升高而_.(A)不变（B)增大（C）降低（D)先降低后增大8.精馏操作时，若 F，D,xF,q,R,加料版位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成 xD 变化为_.(A)变大（B)变小（C)不变（D）不确定9.一般而言，一组分通过另一组分的单相扩散体现在_操作中。(A)吸收(B)精馏（C）萃取（D）干燥10.水在管道做湍流流动，若使流速提高到原来的 2 倍，则其对流传热系数约为原来的_倍(A)0.5（B）2（C)4(D)1.7411.吸收单元操作分离均相物系是通过液相和气相之间的_传递过程来实现的。(A)质量(B)热量(C)动量（D)不确定12.板式塔中操作弹性最大的是_。(A)浮阀塔(B)筛板塔(C)泡罩塔（D)不确定13.相对挥发度_,表示不能用普通精馏分离，但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。（A)小于 1(B)大于 1（C)等于 1（D）不确定14.吸收操作时塔内任一截面上溶质在气相中的实际分压总是_与其接触的液相平衡分压，溶质从液相向气相转移。（A)高于(B)低于(C)等于(D)不确定15.离心泵的调节阀开大时，_.(A)泵出口压力减小(B)吸入管路阻力损失不变(C)泵入口真空度减小 (D)泵工作点扬程升高祝君成功！版权所有，禁止盈利！16.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩察系数数值_(A)与粗糙度无关 （B）只取决于 Re （C)与光滑管一样 （D)取决于相对粗糙度17.吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质单元高度_(A)不变（B）增大（C)减小（D)不能判断18.流体在管内流动时如要测取管截面上的流速分布，应选用_流量计测量。(A)皮托管(B)孔板流量计(C)文丘里流量计（D）转子流量计19.热传导的基本定律是_。(A)牛顿粘性定律 （B）傅里叶定律 （C)牛顿冷却定律 （D）费克尔定律20.利用各组分_不同而分离气体混合物的单元操作称为吸收。(A)溶解度(B)挥发度（C）扩散系数（D）传热系数二计算题（80 分）1.（20 分）现有一台 ISI100-80-125 型离心泵，在本题附图所示的实验装置测定其性能曲线时的某一点数据如下：Q=60m3/h;真空表读数为 2104Pa,压强表读数为 2.1105Pa,功率表读数5550W。已知液体密度为 p=1000kg/m3。真空表与压强表两侧压口间的垂直距离为 0.4m，泵的吸入管内径为 100mm，排出管内径为 80mm，试求：（1）该泵在输送条件下的压头 H；（2）有效功率 Ne 效率。附图 12.某制药厂现有一直径为 1.2m,填料层高度为 6.5m 的吸收塔，用来吸收某气体混合物中的溶质组分。已知操作压力为 300kPa,温度为 30；入塔混合气体中溶质的含量为 6（体积分数），要求吸收率不低于 98；吸收剂为纯溶剂，测得出塔液相的组成为 0.0185（摩尔分数）操作条件下的平衡关系为 Y=2.16X,气相总体积吸收系数为 65.5kmol/(m3.h)，使核算（1）出塔气体中溶质的摩尔比；（2）吸收剂用量为最小用量的多少倍；（3）气相总传质单元数；（4）祝君成功！版权所有，禁止盈利！气相总传质单元高度；（5）该填料塔的年处理量m3 混合气/年（注：7200 小时/每年计）。3.（20 分）用常压精馏塔分离某二元混合物，其平均相对挥发度=2，原料液量 F=10kmol/h,饱和蒸汽进料，进料浓度 xF=0.5(摩尔分率，下同），流出液浓度 xD=0.9,易挥发组分的回收率为 90，回流比 R=Rmin,塔顶为全凝器，塔底为间接蒸汽加热，求：（1）馏出液量及釜残液组成？（2）从第一块塔板下降的液体组成 x1 为多少？（3）最小回流比？（4）精馏段各板上升的蒸汽量为多少 kmol/h?（5）提馏段各板上升的蒸汽量为多少 kmol/h?4.(20 分）有一单壳程双管程列管换热器，管外用 T=120饱和蒸汽加热，常压干空气以u=12m/s 的流速在管内流过，管径为382.5mm，总管数为 n=200 根，已知空气进口温度为 t1=26,要求空气出口温度为 t2=86,试求：（1）空气一侧对流传热膜系数；（2）该换热器的管长 L；（3）若气体处理量 qm2,进口温度 t1,管长 L 均保持不变，而将管径增大为542mm，总管数减少 20即 n=80n,此时的出口温度 t2 为多少？（提示：可认为管外蒸汽冷凝系数远大于空气侧对流传热膜系数，不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失 ）。56干空气物性参数为：Cp=1.0kJ/.,1.07kg/m3,=0.0286W/m.k, -5=1.9910 Pa.s,Pr=0.697三解答题（20 分）1.简要指出换热器强化有哪些途径？2.请根据牛顿粘性（剪切）定律，傅立叶热传导定律和费克尔定律分析归纳动量传递，热量祝君成功！版权所有，禁止盈利！传递和质量传递的共性问题，并用一个统一的数学表达式来描述。四（20 分）某单位研制了一种新型套管换热器用于冷热水的热量交换，现欲测定其总传热系数试拟定一合理的实验方案：（1）实验原理（包括计算公式和计算方法） 分）（8（2）列出所需测量参数（4 分）（3）设计实验流程（绘出流程示意图，包括所需主要设备，测量仪器，仪表和主要阀门）（8 分）五作图