1998年浙江大学考研化工原理真题及答案.doc

1998年(共四大题 二十五小题)一选择题（20分，每一选择2分）2如右图管中充满水,U形差压计的读数为零,则_。 2 2 1 1 (A)管内流体肯定处于静止状态; (B)管内流体肯定从1流向2; (C)管内流体肯定从2流向1; (D)以上三种答案都不对。管充满水，且=0，则 分析：值表示流速变化和阻损若管中溶液静止，则读数为0 若，u20,可能; 2 1, u20, hf0,R不可能为0; 故结论：管中溶液或静止或由流向下2.5冷水与热水通过间壁换热器换热,现冷水的流量增大,但保持其它进口条件不变,则传热平均推动力tm及传热速率Q的变化为_。 (A)tm增大、Q增大;(B)tm变化趋势不定、Q增大;(C)tm增大、Q不变;(D)tm下降、Q下降。 mS2 , t1, T1、 ms1不变，tm及变化？分析：Q=ms1cp1(T1-T2)=ms2cp2(t1-t2)=KAtm CR=(mscp)1/(mscp)2,NTU=(KA)/(mscp)1 ， =(T1-T2)/(T1-t1),T2Q Q,Ktm不定。7如右图吸收、解吸联合操作,若吸收塔的气体处理量增大,但保持其它操作条件不变,则 (1)吸收塔的出塔气体浓度_。 (A)增大; (B)不变; (C)减小; (D)其变化趋势不定。 吸收塔解吸塔 (2)解吸塔的出塔气体浓度_。 (A)增大; (B)不变; (C)减小; (D)其变化趋势不定.吸收、解吸联合操作，G1,其他条件不变，则ya1,yb2如何变化？Anlysis: 本题结合1/ANOG,1/SNOL图解法与反证法。 首先对吸收塔而言，1/A=(mG1)/L,NOG=h/(HOG)=h, Kya/G11/G10.2，由图知1 (yb1-m1xa)/(yc1-m1xc)=C1 ， xb=xa+G1/L(yb1-ya1) 对解吸塔而言，1/S、NOL都不改变，故： B1=(xb-yb2/m2)/(xa-yb2/m2)不发生变化。 由衡算式 L/G2=(yb2-ya2)/(xb-xa)=B2不变 xb=B1xa+(1-B1)yb2/m2 , xb=xa+(yb2-ya2)/B2 联立，两式得： （B1-1）xa+(1-B1)/m2-1/B1yb2+(ya2)/(B2)=0(1)假设ya1不变。 由式，dC1/dxa=m1(yb1-ya1)/(ya1-m1xa)2 0 C xa 在式中，B1-1=m(xb-xa)/(m2xa-yb2), xbxa, ya*yb2 即B1-10xa yb2xa,ya2不变，yb2,NOL不变，L/G2不变.由图b知，不存在适当的“2”线满足上述所有条件。 假设不成立，即ya1要发生变化。(2)假设ya1 xa? 1设xa不变，与式矛盾; 2设xa,与C1=1+(yb1-yc1)/(ya1-m1xa) 知xa矛盾 xa xb yb2 xa,ya2不变, yb2,NOL, L/G2不变，同假设（） ya1 由图c知，NOG ，操作线远离平衡线，则xb. 由两式整理，得 yb2=B1ya2-(1-B1)B2xb/B1- (1-B1)B2/m2其中B1ya2-(1-B1)B2xb0 , (1-B1)B20 , B1-(1-B1)B2/m20xbyb2 综合前述过程，知ya1，yb2 9一操作中精馏塔,若保持F、xF、q、V(塔釜上升蒸汽量)不变,而增大回流比R,则_。(A)xD增大、xW增大; (B)xD增大、xW下降; pB QB PA QA C QC(C)xD增大、xW不变; (D)xD下降、xW下降。F、xF、q、V不变，R ,则xD,xW?分析：V=V-（1-q）F不变，V=(R+1)D不变， D W , L/V=R/(R+1) , L=V+W L/V, NT不变，xD,xW二填空题（20分，每空1分）1一离心泵组成如右图的输水系统,当阀门A关小时,则 流量QB_; 流量QC_; A压力PA_;压力PB_。阀关小，QB、QC、PA、PB?分析：关小， AQA、QCPA、PBQBQB, QC, PA, PB三、 分析题（10分） Tw1低温气体A t1 t2 Tw2 T2 高温气体B T1 循环水1 为回收高温气体B中的热量,采用如右图流程:气体B先与循环水传热,使其水温升高然后再与低温气体A传热,使气体A的温度升高。实际操作结果表明:当保持气体A、B的流量及其进口温度不变,而增大循环水量,则循环水的最高温度tw1将下降。请分析其内在原因。(提示:综请分析其内在原因。(提示:综合运用传热单元数法和平均推动力法) mSA、mSB、t1、T1均不变，而变W,则TW1 , 为什么？分析：两个换热器串联传热，通过循环水进行冷却和加热, Q1=Q2 对换热器1而言，1=(Tw1-Tw2)/(Tw1-t1) CR1=(WCpw)/(mSACpA) ,NTU1=KA/WCpw, ku0.8W NTU1 1 若TW1 ,则TW2=(1-1)(Tw1- t1)+ t1,且TW2 TW1 Q1=WCpw(TW1-TW2) =Q2 对换热器2而言 Q2=mSBCpB (T1 -T2) T2 又 tm2(T1-Tw1)+(T2-Tw2)/2 Q2=Katm2,因k受影响甚小，Q2与假设矛盾 TW1， 即循环水量增加时，TW1降低。四计算题（50分）1（10分）拟在直径为1m的填料塔中用清水逆流吸收空气混合物中的 可溶组分,混合气的处理量为30kmol/h,气液相平衡关系为y=2x。已知该可溶组分的进口浓度为8%(摩尔百分数,下同),现要求其出口浓度不大于1%,取操作液气比L/G=2,此时气相总体积传质系数Kya=0.0186kmol/m3s。试求:(1)操作液气比为最小液气比的多少倍?(2)所需的填料层高度。D=1m,xa=0,G=30,y=2x,yb=8%,ya1%,L/G=2,Kya=0.0186 ，求:（L/G）/(L/G）min=? h=?)SoLu : 取ya=1% , 代入计算 吸收率 =(yb-ya)/yb=0.875 (L/G)min=(yb-ya)/(xb*-xa)=m=1.75 (L/G) /（L/G）min=1.143 1/A=mG/L=1, ym=ya=yb, NOG=(yb-ya)/ yb=(yb-ya)/ ya=7 HOG=G/(kyaF)=0.57m, h=HOGNOG=4m 即(L/G)/ (L/G)min=1.143,h=4m。2（10分）用连续器干燥含水1.5%(湿基)的物料,干燥器器对湿物料的处理能力G1=2.56kg/s。物料进口温度为25;产品出温度35,其中含水0.2%(湿基)。绝干物料的比热为1.842kJ/kgK。原湿空气的湿度为0.0165kg/kg,在预热器内加热到95后再送入干燥器,干燥器中不再补充热量。已知空气离开干燥器时干球温度为65,干燥器的热损失为586kJ/kg汽化水。试求:(1)干燥产品流率;(2)空气消耗速率(kg干空气/s)。w1=1.5%, G1=2.56, tm1=25, tm2=35, w2=0.2%,CS=1.842, H0=0.0165, t1=95,Qd=0 t2=65,Q=586W,求：（）G2;（）LSOLU: G2=G1(w1-w2)/(1- w2)=2.5267kg/s,W= G1-G2=0.03335=L/W=1/( H2-H1), ( t2-t1)/ ( H2-H1)=(-r0)/CH1, 其中 （Ctm1+qd）-(qm+qe), qm=(G2/W)CM(tm2-tm1), CM=w2C+(1-w2)CS 1880,=140,L=W=4.67kg/s G2=2.5267kg/s, L=4.67kg/s3（15分）在连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液,塔釜间接蒸汽加热,塔顶全凝器,泡点回流。进料中含苯35%(摩尔百分数,下同),进料量为100kmol/h,以饱和蒸汽状态进入第三块板。已知塔顶馏出液量为40kmol/h,系统的相对挥发度为2.5,精馏段操作方程为y=0.8x+0.16,各板的板效率均为1。试求:(1)塔顶、塔底的出料组成;(2)提馏段的操作线方程;(3)离开第四块板的液相组成。xF=0.35, F=100, q=0, D=40, =2.5, 精馏线 y=0.8x+0.16-(2),Em=1. 求xD,xW;提馏线方程；x4SOLU: 由精馏线方程 y=0.8x+0.16, R/(R+1)=0.8 R=4, xD/(R+1)=0.16xD=0.8又W/F= (xD-xF)/(xD-xW)xW=0.05L=L+qf=L=RD=160,V=V-(1-q)F=V-F=100W=F-D=60 y= Lx/ V-Wxw/ V=1.6x-0.03-(3)平衡线方程 y=x/1+(-1)x=2.5x/(1+1.5x)-(1)y1=xD=0.8（）x1=0.6154（）y2=0.65232（）x2=0.4145（）y3=0.4916（）x3=0.2789（）y4=0.4163（）x4=0.2219 x=0.8, xW=0.05 , 提馏段方程y=1.6x-0.03; x4=0.22194（15分）如下图所示,用管路连接水槽A、B、C。已知管径都为322.5,点O至槽A、B、C的管长分别为6m、3m、5m(包括进出口、弯头及三通管件的局部当量长度),三槽水面维持恒定:支管OC上有一闸阀K,全开时的阻力系数为0.17,管的摩擦因数估计为0.02,流体为常温水。试求:(1)闸阀的局部阻力系数为多少时OB管段的流速为零? 当闸阀全开时各管段内水的流向和流量。 A 2m 5m B O KC322.5, LOA=6, LOB=3, LOC=5,开=0.17,=0.02,求：(1）=?, uOB=0;（2）全开时,流向及流量?SOLU: (1) uOB=0时,水由, 在面间进行衡算EtA= EtC+ WfAC: gz=(LAO+LCO)/d+u2/2, 即5g=(+0.85)u2/2 -在A-O面间进行衡算 EtA=EtO+WfAO: gz=(pO-pA)/+LAOu2/2d, po= pB= pAu=(2gz)/ (LAo/d+1)0.5代入式,解出=2.96 (2)K全开时，设水B0, 在间衡算 EtA=Etc+WfAo + WfBO :5g=LAOuAO2/2d +(LCO/d+)uCO