青岛科技大学2005-2010年化工原理真题

1、青岛科技大学2005年研究生入学考试试卷考试科目：化工原理A（答案全部写在答题纸上）一、 （20分)如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为83×3.5mm，泵的进出口管道分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度为H2为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg（均包括局部阻力），压力表读数为2.452×105Pa，泵的效率为70%，水的密度为1000kg/m3，试求：（1） 两槽液面的高度H为多少？（2） 泵所需

2、要的实际功率为多少kW？（3） 真空表的读数为多少kgf/cm2？二、（10分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为200mm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32秒，此糖浆的密度为1300 kg/m3，钢球的密度为7900 kg/m3，求此糖浆的粘度是多少厘泊。三、（20分）在套管换热器中用120的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为4000kg/h，比热容为1.9kJ/(kg·)，温度从30升至60。蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m2·),换热管内侧污垢热阻为

3、4×10-4m2·/W，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为54×2mm的钢管，有效长度为12m。试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg）；（2）管内苯的对流传热系数i；（3）当苯的流量增加50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？四、(20分)用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为0.20（摩尔分率，下同），流量为150kmol/h。根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流L,部分作为产品D2,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品 D1。要求产品D1的组成不小于0.9，塔釜残液组成不大于0.05。操作中取

4、L/D1=1.5,D2/D1=1/4,物系相对挥发度为2.47,流程如图所示。试求：（1）馏出液流量D1、D2及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量V1? （2）精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？（3）若塔顶只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组成分别为0.82,0.75，求下一板的气相默弗里板效率？五、（20分）一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害成分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：(1)液气比为最小液气比的倍数

5、。（2）所需填料层高度。（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033,需将填料层加高多少米?六、（20分）某并流式干燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，要求干燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20、湿度为 0.0723kg水/Kg绝干气的新鲜湿空气为干燥介质，在预热器中预热至90后送入干燥器，湿空气离开干燥器的温度仍为90，湿度为0.239 kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量Gc/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20、90时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa和70.09

6、kPa。试求：(1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。 七、（16分）设计一套实验装置要求既可以测量直管摩擦系数与雷诺数的关系，又可同时测量离心泵特性曲线，标注仪表、仪器名称。简要说明实验步骤，需测量哪些参数？八、简要回答下述问题：（24分，每小题4分）（1） 对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？（2） 恒沸精馏原理（3） 定态流动与非定态流动（4） 临界粒径（5） 平衡水分和自由水分（6） 灰体的定义及特点 青岛科技大学2006年研究生入学考试试卷A

7、考试科目：化工原理（答案全部写在答题纸上）一、（20分）水槽中水经管道可以从C、D两支管同时放出，水槽液面维持恒定，AB段管长为6m（忽略AB间所有的局部阻力），管内径为41mm。BC段长6m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为9m（包括出口阻力损失）；BD段长9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m（包括出口阻力损失），BC和BD段管道内径均为25mm。如图所示。试求：（1）当D管阀门关闭而C管阀门全开时的流量；（2）当C、D两管阀门都全开时各自的流量和总流量。设管内摩擦系数均可取0.03不变。其余数据见图。二、（10分）在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m

8、3的清水从敞口地面水池输送到高位密封储槽（其表压为9.81×104Pa），两端液面的位差z=10m，管路总长L=50m（包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm，摩擦因数=0.02。试求：(1)该管路的特性曲线方程。(2)若离心泵的特性曲线方程为（式中，H为压头，单位为m；Q为流量，单位为m3/min），求该管路的输送量（单位为m3/min）。三、（20分）一列管式换热器，管径为25mm×2.5mm，传热面积为10m2（按管外径计）。今拟用于使80的饱和苯蒸气冷凝、冷却到50。苯走管外，流量为1.25kg/s；冷却水走管内与苯逆流，流量为6kg/s，进口温度为10。

9、现已估算出苯冷凝、冷却时的对流传热系数分别为1600W/(m2·K)和850 W/(m2·K)；水的对流传热系数为2500W/(m2·K)。忽略管壁两侧污垢热阻和管壁热阻。已知水和苯（液体）的比热容分别为4.18×103J/(kg·K)和1.76×103J/(kg·K)，苯蒸气在80的冷凝潜热为395×103J/kg。问此换热器是否合用？四、(20分）在一具有N块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h，进料中苯的摩尔分率xF=0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升

10、蒸气量V'=140kmol/h，回流比R=2.11。已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为xD=0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度=2.47。试求：(1) 精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第14 块理论板的苯的液相组成；（3）此时加料位置是否合适？五、（20分）在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为8g/标准m3,混合气体处理量为4500标准m3/h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s。气相体积总吸收系数KYa为 0.06kmol/（m3·h），且KYa正比于V0.7，（V为惰性气体处理量）。操作压强为101.33

11、kPa，温度为30，在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。试求：（1）用水量，kg/h；（2）塔径和塔高，m；（3）若混合气体处理量增加20%，要求吸收率不变，则需增加的填料层高度，m。(氨分子量17)六、（20分）在常压绝热干燥器中将1500湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。、绝干气的空气在预热器中升温至90后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50。试求： (1)完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量绝干料，平衡含水量绝干料；已知

12、干燥面积为48，恒速阶段的干燥速率，假定降速阶段干燥速率与自由含水量呈直线关系，则所需干燥时间为若干。七、简要回答下述问题：（24分，每小题4分）(1) 离心泵启动和关闭时出口阀门为何先关闭？ (2)菲克定律 (3) 双膜理论 (4)画出负荷性能图并标注各线名称（5）进料热状况参数 (6)湿球温度 八、（16分）设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？ 青 岛 科 技 大 学二OO七 年硕士研究生入学考试试题考试科目：化工原理 注意事项：1本试卷共 7 道大题（共计 7 个小题），满分150 分；2本卷属试

13、题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；3必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 一、（10分）如附图所示，利用虹吸管将池中的某一液体引出。两敞口容器水面的垂直距离H为3m，管段AB长4m，管段BC长12m（两段长度皆包括局部阻力的当量长度），管路直径为30mm，测得此时的直管阻力系数为0.024，操作状况下该液体的饱和蒸汽压为47.38 kPa，密度为971.8 kg/m3，黏度为35.65×104 Pas。试求：（1）管路中液体的流量；（2）若要保证管路中不发生汽化现象，则管路顶点的最大安装高度为多少？（3）

14、由于某种原因高度差H发生了变化，导致液体以1m/s的流速在管内层流流动。如果流体物性保持不变，确定H值的大小。二、（20分）如附图所示，用泵将20河水打入洗涤塔中经喷嘴喷出，喷淋下来后流入废水池。已知管道尺寸为114×4mm，流量为85m3/h，泵的吸入和压出管路总长分别为5m和35m(包括管路中所有局部阻力的当量长度)，管内摩擦因子=0.023，水从塔中流入废水池的摩擦损失为8 J/kg，水的密度为1000 kg/m3。试求：（1）洗涤塔内的压强；（2）泵的有效功率；（3）若需将进入塔的河水流量增加20%，泵对单位质量流体所作的有效功及其它条件均不变，则洗涤塔顶喷嘴的高度应如何调整

15、？三、（20分）有一套管换热器，某流体走壳程，水走管程，逆流换热。工艺上要求将流量为870kg/h的此流体从120冷却至70，其比热容为3.36 kJ/(kg)，它对管壁的对流传热系数为2326W/(m2)，并可视为不变。已知内管为57×3.5mm的钢管，水的进口温度为20。此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70时，测得水出口温度为50，管壁对水的对流传热系数为873 W/(m2) ，水的比热容为4.174 kJ/(kg)，水的密度为994 kg/m3。由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45。管壁热阻及外壁污垢热阻可忽略不计，且管内外对流传热系

16、数可视为不变。试求：（1）新工况（结垢后）时的热流体出口温度；（2）该换热器面积；（3）新工况时的内壁污垢热阻系数。四、（20分）填料塔内用纯溶剂吸收气体混合物中的某溶质组分，进塔气体溶质浓度为0.01 （摩尔比，下同），混合气体的质量流量为1400 kg/h ，平均摩尔质量为29 g/mol，操作液气比为1.5 ，在此操作条件下气液相平衡关系为Y*=1.5X，当两相逆流操作时，工艺要求气体吸收率为95%，现有一填料层高度为 7m 、塔径为0.8m的填料塔，气相总体积吸收系数KYa为0.088 kmol/(m3·s) ，求（1）操作液气比是最小液气比的多少倍？（2）出塔液体浓度X ?

17、 （3）该塔是否合用？五、（20分）如图所示，分离某二元体系的精馏塔共有一块塔板，一个再沸器和一个全凝器，料液以饱和液体状态连续向塔釜进料，进料流率为80 kmol/h，组成为0.45（摩尔分率，下同），二元体系相对挥发度4，塔顶、底产品组成分别为0.65和0.2，回流比为1。求（1）该块塔板上的气相单板效率Emv和液相单板效率Eml 各是多少？（2）冷凝器冷凝液流率和再沸器气化流率分别是多少kmol/h？六、（20分）采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料，已知数据标示于附图中。在常压操作中，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。求（1）新鲜空气体积流量（m3/h）?（2）进入干燥器的

18、湿空气的温度及焓？（3）预热器的加热量？注：， （0.772+1.244H）×(273+t)/t×(P0/P)七、简答题（每题 5分，共计40分） 1.简要说明层流与湍流的区别2.简述简单管路计算中试差法的主要步骤3.以套管式换热器中水蒸气加热空气为例，简要说明如何实验测定总传热系数K4.分析颗粒的自由沉降过程5.说明传质单元高度的物理意义6.如何进行恒定干燥操作7.平衡蒸馏原理8.液泛的定义及其预防措施青 岛 科 技 大 学二OO八 年硕士研究生入学考试试题考试科目：化工原理注意事项：1本试卷共 7 道大题（共计 26 个小题），满分 150 分；2本卷属试题卷，答题另有

19、答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；3必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 一、（20分）用离心泵将20水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示。两槽液面高度差为12 m，输送管为57×3.5 mm的钢管，吸入管路总长为20 m，压出管路总长为155 m（均包括所有局部阻力的当量长度）。管路摩擦系数取为0.02，水密度为1000 kg/m3。操作条件下此离心泵的特性方程为H=607.91×106Q2（单位：Hm，Qm3/s），泵的轴功率为0.49kW。试求：（1）管路中水的流量，m3/h；（2）泵效率；（3）泵

20、入口处真空表的读数，kPa。二、（10分）某厂炉气中含有最小直径为10m的尘粒，尘粒的密度为4000kg/m3，炉气温度为700K。在此温度下，气体黏度为3.4×10-5Pa.s，密度为0.5kg/m3。现要求炉气处理量为8000kg/h。采用多层降尘室除尘粒，若降尘室中的隔板已选定长度为5m，宽为3m，且降尘室总高不超过4.8m。试计算降尘室中隔板间的距离。三、（20分）有一单程管壳式换热器，内装有25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。要求将流量为8000kg/h的常压空气于管程由20加热到85，壳方选用108的饱和蒸汽冷凝。若蒸汽侧冷凝的对流传热系数为1×

21、;104W/(m2.)，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。空气在平均温度下的物性常数为cp=1kJ/(kg.)，2.85×102W/(m.)，1.98×10-5Pa.s。 试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管子外表面为基准）；（3）通过计算说明该换热器能否满足要求；（4）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度。四、（20分）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜为间接蒸汽加热，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100kmol/h，以饱和蒸气状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于

22、5%，采用的回流比R=1.54Rmin，系统的相对挥发度为2.5。试求：（1）回流比R；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；（3）已知塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。五、（20分）用填料塔吸收混合气体中所含的苯，入塔气体中含苯5%（体积分率），其余为空气，要求苯的回收率为90%，吸收塔在常压、25下操作，入塔混合气体为每小时940m3（标准状况），入塔吸收剂为纯煤油，其耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的相平衡关系为Y=0.14X（其中X、Y为摩尔比），

23、气相总体积吸收系数KY a=0.035 kmol/(m3·s)，纯煤油的平均分子量为170，塔径为0.6 m。 试求：（1）吸收剂用量 kg/h ；（2）溶剂出塔浓度；（3）填料层高度。六、（20分）如附图所示，某干燥器的操作压强为80kPa（绝压），出口气体的温度t2为59，相对湿度2为72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于92，故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度m为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s，温度t0为18，湿度H0为0.005kg水/kg绝干空气。试求：（1）空气的循环量LR；（2）新鲜空气预热后的温度t1

24、；（3）预热器需提供的热量QP。（水的饱和蒸气压：59时为19.013kPa，92时为75.598kPa）七、简答题（每题 5分，共计40分）1. 简要说明化工计算中，物料衡算的主要步骤。2. 什么是“气缚”现象？什么是“气蚀”现象？3. 什么是离心泵的工作点？如何调节离心泵的工作点？4. 以常压下水为例，画出并说明液体沸腾曲线。5. 写出亨利定律的定义及表达公式。6. 什么是理想物系？7. 简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。简述填料塔的基本结构与主要特点。青 岛 科 技 大 学二OO九 年硕士研究生入学考试试题考试科目：化工原理 注意事项：1本试卷共 7 道大题（共计 27 个小题），满分

25、 150 分；2本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；3必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 一、（20分）如附图所示，用离心泵将蓄水池中20的水（密度为1000kg/m3，黏度为1.0×10-3Pa.s）送到敞口高位槽中。管路为F57´3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力当量长度之和为250m。在管路的A点处装有一U形管压差计，管中指示液为汞（密度为13600kg/m3），并且从蓄水池面到A点的管长（包括所有局部阻力当量长度）为100m。过渡流和湍流时的摩擦系数可近似用0.3164

26、/Re0.25计算。管路中水的流量为7.42m3/h。试求：（1）每公斤水通过泵所获得的净功；（2）A点的压强；（3）U形管压差计的读数R。二、（20分）在一列管式蒸汽冷凝器中，110的饱和水蒸气在壳程冷凝为同温度的水，蒸汽冷凝传热系数为1.1×104W/(m2)。水在管内被加热，其进口温度为25，比热容为4.18kJ/(kg)，流量为12500kg/h，管壁对水的对流传热系数为1000 W/(m2)。列管式换热器由F25´2.5mm、长3m的32根钢管组成。忽略管壁和污垢热阻，不计换热器的热损失。试求：（1）冷水的出口温度；（2）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度；（3

27、）如果该换热器运行一段时间后，水侧集聚了一层导热系数为0.2 W/( m)的污垢，导致冷水的出口温度下降了5，其他条件不变，试求此时污垢的厚度。三、（20分）某苯-甲苯分离精馏塔，已知进料组成xF=0.4，塔顶产品组成xD=0.9，进料流量F=100kmol/h，泡点进料，塔顶为全凝器，回流比R=1.5Rmin。要求塔顶苯的回收率不低于90%，物系的相对挥发度a=2.47。第 1 页（共 2 页）试求：(1) 塔釜产品组成xW；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；(3) 精馏段和提馏段的气液相流量；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。四、（20分）空气和氨的混合物在直

28、径为800mm的填料塔中，用清水吸收其中所含氨的99.5%。混合气流量为1400kg/h，混合气体中氨与空气的摩尔比为0.0132，所用液气比为最小液气比的1.4倍。操作温度为20，相平衡关系为Y*=0.75X，气相体积吸收系数为KYa=0.088kmol/(m3.s)。试求：（1）每小时吸收剂用量；（2）溶剂出口浓度；（3）所需填料层高度。五、(20分) 某干燥系统如附图所示，干燥器的操作压强为100 kPa，出口气体的温度为60，相对湿度为80%。将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器的气体温度不超过90，相对湿度为10%。已知新鲜空气的质量流量为0.6 kg/s，温度为

29、 25，湿度为 0.0054 kg水/kg绝干气。试求：（1）绝干空气消耗量（kg绝干气s）?（2）空气的循环量LR为多少?（3）新鲜空气预热后的温度t1()? 注：60时水的饱和蒸气压为19.923 KPa；90时水的饱和蒸气压为70.136 KPa 六、（10分）用直径为500mm的标准旋风分离器处理某股含尘气体。已知尘粒的密度为2600 kg/m3，气体的密度为0.8 kg/m3，黏度为2.4×10-5Pa.s。含尘气体的处理量为2000m3/h（操作条件下）。试求：（1）此分离器所收集尘粒的临界粒径dC；（2）气体通过该旋风分离器的压降；（3）若入口气体中含尘量为3.0

30、15;10-3kg/ m3，而操作中每小时收集的尘粒量为5.2kg，求该旋风分离器的总效率。七、简答题（每题 5分，共计40分）1简要说明流量测量的基本原理。2简要说明主要的换热器类型及其各自特点。3影响对流传热系数的主要因素有哪些？4以乙醇-水混合液的分离为例，简要说明恒沸精馏的基本原理。5如何选择吸收剂？6简要说明湿空气H-I图的构成及其使用方法。7评价旋风分离器性能的主要指标有哪些？8叙述实验中测定填料塔吸收系数的主要步骤。第 2 页（共 2 页）青 岛 科 技 大 学二O 一O 年硕士研究生入学考试试题考试科目：化工原理 注意事项：1本试卷共 7 道大题（共计 21 个小题），满分 1

31、50 分；2本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；3必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 一、（20分）用离心泵将20°C的苯从地下贮罐送到高位槽，高位槽液面比贮罐液面高10m，管路出口在液面之下。泵吸入管路用F89mm´4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（le=6.3m），一个标准弯头（le=2.7m）；泵排出管路用F57mm´3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀（le=0.33m）和两个标准弯头（le=2´1.6m）。贮罐

32、和高位槽液面上方均为标准大气压，且液面维持恒定。离心泵的特性曲线为（H的单位为m，Q的单位为m3/s）。取管路摩擦系数，苯的密度为880kg/m3，试求：（1）管路的工作流量；（2）泵的轴功率，已知泵的效率为70%；二、（10分）取含有泥沙的混浊河水，静置1h，然后用吸液管于水面下5cm处取少量试样，问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少mm？泥沙颗粒的密度为2500kg/m3。河水的密度为998.2kg/m3，黏度为1.005´10-3Pa×s。假设颗粒为球形，在水中自由沉降。三、（20分）现有一台新的套管换热器，冷却水在25×2.5mm的内管中流动，以冷凝环隙间的某饱和蒸汽。当冷却水的流速为0.4m/s和0.8m