青岛科技大学 化工原理试题

1、- -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 本卷须知：1本试卷共 7 道大题共计 21 个小题，总分值 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.

2、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，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

3、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/s时，测得基于内管外外表的总传热系数分别为1200W/m2×K和1700W/m2×K。水在管内为湍流，管壁的导热系数为45w/mK。水流速改变后可认为环隙内蒸汽冷凝的传热膜系数不变，试求：1当水的流速为0.4m/s时，管壁对水的对流传热系数为多少？2管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？3假设操作一段时间后，水流速仍维持0.4m/s，但测得的总传热系数比操作初期下降10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降1

4、0%。四、(20分)由苯和甲苯组成的原料液中苯的浓度为0.5摩尔分数，下同，利用精馏塔别离，进料量为1000kg/h，泡点进料，要求塔顶产品的浓度为0.99，塔底产品的浓度为0.03，回流比为最小回流比的1.7倍，苯对甲苯的平均相对挥发度为2.46，试求：1塔顶和塔底产品的流量；2离开塔顶第二块板的蒸汽相浓度y2；3提馏段内的液相和蒸汽相摩尔流量。五、20用水吸收空气-氨混合气中的氨，在温度为28°C、压强为101.3kPa的操作条件下，混合气体的流量为200m3/h。对于直径为0.3m的填料塔，填料为25´25´3mm3的瓷环，欲使混合气中的氨含量由0.05降到

5、0.004均为摩尔分数，在28°C及101.3kPa时，相平衡关系符合亨利定律，气相总体积吸收系数，请计算1最小液气比；2假设吸收剂的用量为最小用量的2倍，所需填料层高度。六、20现有一采用废热空气局部循环的枯燥系统，设空气在枯燥器中经历等焓增湿过程。新鲜常压湿空气的流量为1.667kg/s，焓为50kJ/kg干空气，水蒸气分压为1600Pa。湿物料最初湿基含水量w1为0.40，最终w2为0.07。进入预热器的常压湿空气湿度H0p为0.034kg水/kg干空气，温度t0p=40°C。离开预热器的空气t1为88°C。假定预热器的热损失可忽略，试求：1以绝干物料表示的

6、枯燥系统的生产能力；2预热器的传热量；3废热空气的循环百分比。注： kJ/kg绝干气七、 简答题每题5分，共计40分1. 在完全湍流区，直管阻力损失与流体的平均流速呈何关系？2. 离心泵的蜗壳有何作用？3. 表达黑体辐射定律。4. 多层平壁热传导中，各层温度差及其热阻有何关系？5. 何为雾沫夹带？6. 泛点气速？7. 何为适宜回流比？8. 枯燥过程何时转入降速枯燥阶段？第 2 页共 2 页青 岛 科 技 大学二OO八 年硕士研究生入学考试试题考试科目：化工原理本卷须知：1本试卷共 7 道大题共计 26 个小题，总分值 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

7、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1

8、0m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，假设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。假设蒸汽侧冷凝的对流传热系数为1×104W/(m2.)，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。空气在平均温

9、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外表为基准；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别离苯-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

10、馏段的操作线方程；3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假设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，该系统的相平衡关系为Y=0.14X其中X、Y为摩尔比，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

11、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，某枯燥器的操作压强为80kPa绝压，出口气体的温度t2为59，相对湿度2为72%。为保证枯燥产品的质量，空气进入枯燥器的温度不得高于92，故将局部出口气体送回枯燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度m为11%。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；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

12、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。8. 简述填料塔的根本构造与主要特点。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 本卷须知：1本试卷共 7 道大题共计 7 个小题，总分值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、1

13、0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假设要保证管路中不发生汽化现象，那么管路顶点的最大安装高度为多少？3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

14、来后流入废水池。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假设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，那么洗涤塔顶喷嘴的高度应如何调整？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

15、/(m2)，并可视为不变。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

16、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 " 3该塔是否合用？五、20分如下列图，别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

17、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分采用如下列图的废气循环系统枯燥湿物料，数据标示于附图中。在常压操作中，假设系统热损失可忽略，枯燥操作为等焓枯燥过程。求1新鲜空气体积流量m3/h"2进入枯燥器的湿空气的温度及焓？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

18、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.如何进展恒定枯燥操作7.平衡蒸馏原理8.液泛的定义及其预防措施XX科技大学2006年研究生入学考试试卷A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。如下列图。试求：1当D管阀门关闭而C管阀

19、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/m3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)假设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10

20、m2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。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。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

21、中别离苯-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。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此时加料位置是否适宜？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K

22、Ya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101.33kPa，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假设混合气体处理量增加20%，要求吸收率不变，那么需增加的填料层高度，m。(氨分子量17)六、20分在常压绝热枯燥器中将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后进入枯燥器，离开枯燥器空气的温度为50。试求： (1)完成上述枯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枯燥系统的热

23、效率；4通过恒定条件下的枯燥实验测得，物料的临界含水量绝干料，平衡含水量绝干料；枯燥面积为48，恒速阶段的枯燥速率，假定降速阶段枯燥速率与自由含水量呈直线关系，那么所需枯燥时间为假设干。七、简要答复下述问题：24分，每题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 8、 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。？ XX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、

24、 20分)如下列图，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

25、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，苯的出口温度为假设干？四、(20分)用连续精馏塔别离某双组分物系，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，冷凝液局部入塔作回流L,局部作为产品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 L/D1=1