天津大学2021年化工原理专业课考研真题试卷

天津大学2021年化工原理专业课考研真题试卷（回忆版）一、选择与填空（共30分）如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Shf将，AB管段的摩擦阻力损失Shf,AB将（2分）三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3,若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为（2分）A、1:2:3B、1:3:9C、1:24:39D、1:4:9如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头，轴功率（2分）A、增大B、减小C、不变D、不确定如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A截面到达B截面的时间为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为。（2分）板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度的倍；洗液流通面积是过滤面积的倍。（2分）A、1B、0.5C、2D、4一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分）在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（2分）A、设计型B、核算型C、设计型和核算型操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V，L’。（2分）A、减小B、不变C、增大D、不确定在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分）A、X*—XB、X—X*C、Xi-XD、X—Xi板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。（4分）若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数。（2分）A、小于1B、大于1C、不确定D、等于1多级错流萃取的特点是：、和。（3分）常压湿空气由t1加热到t2,则空气的性质参数H2H1、I211、tW2tW1°（3分）A、大于B、不确定C、小于D、等于二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H=40—7.0X104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s,此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求：（1） 管路的特性方程；（10分）（2） 输水体积流量；（5分）（3） 离心泵的有效功率。（5分）三、过滤基本方程式为：（'dd12esVVvrpAV+△=？^。式中V——过滤体积，m3；。 过滤时间，s；A 过滤面积，m2；Ap 过滤的压差，Pa；s——滤饼的压缩性指数，无因次；P——滤液的粘度，Pa・s；r’单位压差下滤饼的比阻，1/m2；v滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；Ve过滤介质的虚拟滤液体积，m3。试根据该式分析强化过滤操作的途径。（8分）四、某低粘度流体的流量为10000kg/h，比热容为4.18kJ/（kg・。C），生产上要求将该流体由15笆加热到100°C。现采用的换热器是列管式换热器，其管束由160根管径为^25mmX2mm的不锈钢管组成。管外的加热热源为110C的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为12kW/（m2・C）。欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热器的长度为4.5m；若将单程改为双管程，而管子的总数不变，试求：（1） 换热器的总传热系数；（10分）（2） 所需换热管的长度。（6分）（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的热损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，两种情况下蒸气冷凝对流传热系数相同）五、 某制药厂用板式精馏塔回收丙酮含量为75%（摩尔％，下同）的废丙酮液媒。该精馏塔共装有28层塔板，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。因在常压下操作，该分离物系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度为1.8。现场测得一组数据如下：馏出液中丙酮的含量96%釜残夜中丙酮的含量5%精馏段液相的负荷40kmol/h精馏段气相的负荷60kmol/h提馏段液相的负荷66kmol/h提馏段气相的负荷60kmol/h试根据以上数据核算：（1） 丙酮的回收率；（5分）（2） 操作回流比与最小回流比的比值；（8分）（3） 该板式塔的总板效率。（7分）提示：吉利兰图中的曲线可用下式表示，即：Y=0.5458—0.5914X+0.0027/X其中1min+?二RRRX，2min+?二NNNY六、 在直径为1.2m的填料吸收塔中，拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料，该填料的比表面积为228m2/m3,在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分。已知入塔混合气体的流量为40kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；溶质的吸收率为95%；操作条件下的气液平衡关系为Y=2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35kmol/（m3・h）。试通过计算判断拟装填的填料高度能否达到分离要求。（注：填料的有效比表面积可近似取为填料比表面积的90%）（15分）七、 在一常压逆流干燥器中，用热空气将某湿物料的含水量由8%干燥至0.5%（均为湿基）；干燥介质为20笆的湿空气，经预热器后被加热到90笆，其中所含水汽的分压为0.98kPa,离开干燥器废气的温度为45笆。假设本干燥过程为理想干燥过程。（1） 计算空气经过干燥器的湿度变化量；（8分）（2） 若向干燥系统提供的热量为500kW，计算湿物料的处理量。（8分）（大气压取为101.3kPa）八、 实验部分（共25分）在标绘孔板流量计流量系数与雷诺数关系曲线应选用坐标系。（2分）常用的实验数据处理方法有、、。（2分）干燥过程中，随着干燥空气流速的增加，干燥速率，临界湿含量。（2分）在恒压过滤实验中，提高过滤温度，过滤常数K；增加料浆浓度，过滤常数K。（2分）画出间歇精馏开车过程中，塔顶温度与时间变化关系示意图。（2分）在