武汉工程大学化工原理试题

武汉工程大学2007年攻读硕士学位研究生试题化工原理试卷(A卷)适合专业：化学工艺，化学工程，生物化工，材料学考题编号：考前须知：答题时可不抄题，但必须写清题号。答题时必须用蓝、黑墨水钢笔或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分。答案必须写在答题纸上。总分值150分，考试时间为3小时。一、填空题(共26分)1.(2分)某设备的表压强为100kPa，那么它的绝对压强为__________kPa；另一设备的真空度为400mmHg，那么它的绝对压强为__________。(当地大气压为101.33kPa)答案：201.33kPa，360mmHg或48kPa2.(2分)离心泵安装在一定管路上，其工作点是指:______________________________________________________________________________。答案：泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。3.(2分)对某悬浮液进行恒压过滤。过滤面积为1m2，恒压过滤常数K=510-3m2/s，当过滤时间为300s时，所得滤液体积为0.75m3；假设要再得答案：525s解：由得所以 4.(2分)蒸汽冷凝有和两种方式。答案：膜状冷凝，滴状冷凝(每空1分，共2分)5.(2分)旋风别离器的平均旋转半径为0.5m，气体的切向进口速度为20m/s，那么该别离器的别离因数为答案：6.(2分)将固体物料从液体中别离出来的离心别离方法中，最常见的有______和_______。答案：离心过滤，离心沉降7.(2分)用水吸收氨-空气混合气体中的氨是属于______控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，那么应该设法减小______。答案：气膜,气膜阻力8.(2分)当别离沸点较高的热敏性混合液时，精馏操作压力应采用__________措施。答案：减压9.(2分)汽液混合物进料中，汽相与液相的摩尔数之比为3:2，易挥发组分的摩尔分数为0.3，那么q=______。答案：0.410.(3分)假设维持不饱和空气的湿度Ｈ不变，提高空气的干球温度，那么空气的湿球温度____，露点_______，相对湿度_______。(变大,变小,不变,不确定)答案：变大，不变，变小11.(3分)操作间接蒸汽加热的连续精馏塔时，由于某种原因，再沸器中加热蒸汽压力下降而使提馏段上升蒸汽流量下降，而进料热状况q、浓度xF及进料量F不变，同时回流量L恒定，那么馏出液浓度xD及流量D、残液浓度xW的变化趋势为：xD_______、D_______、xW_______。(变大,变小,不变,不确定)答案：xD增大、D减小、xW增大解：假设xD减小，那么xW减小，此时塔板数将小于实际板数，假设不成立；同理，xD不变也不成立，所以xD增大，xW也增大。12.(2分)水由高位槽流入贮水池，假设水管总长(包括局部阻力的当量长度在内)缩短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，那么水的流量变为原来的倍。答案：1.155解：在高位槽液面与贮水池液面间列伯努利方程 假设记水管总长改变前、改变后的管路的阻力损失分别为，，那么有所以因流体在管内完全湍流流动得所以而所以二、选择题(共24分)1．(2分)流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re＝1500，那么其摩擦系数应为()。A.0.032 B.0.0267 C.0.0427 答案：C解：2.(2分)管路由直径为Φ57mm×3.5mm的细管，逐渐扩大到Φ108mm×4mm的粗管，假设流体在细管内的流速为A.2m/sB.1m/sC.0.5m/s答案：B解：3.(2分)离心泵的效率η随流量qV的变化情况是()。A.qV增大，η增大B.qV增大，η先增大后减小C.qV增大，η增大 D.qV增大，η先减小后增大答案：B4.(2分)对流传热系数关联式中普兰特准数是表示()的准数。A.对流传热 B.流动状态C.物性影响 D.自然对流影响答案：C5.(2分)推导恒压过滤方程式的一个根本依据是()。A.滤液通过滤饼时呈湍流流动B.滤液通过滤饼时呈层流流动C.假定滤渣大小均一 D.假设过滤介质阻力忽略不计答案：B6.(2分)含尘气体通过长4m，宽3m，高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为A.3m3/sB.1m3/sC.0.75答案：A7.(2分)在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，以下方案中的()在工程上可行。A.提高蒸气流速B.提高空气流速C.提高蒸汽压强答案：B8.(2分)精馏塔别离某二元物系，当操作压强降低时，系统的相对挥发度()，溶液的泡点()，塔顶蒸汽冷凝温度()。A.增大，减小，减小 B.增大，减小，增大C.减小，增大，不变 D.增大，增大，减小答案：A9.(2分)空气的饱和湿度Ｈas是湿空气的()的函数。Ａ．总压及干球温度 Ｂ．总压及湿球温度Ｃ．总压及露点 Ｄ．湿球温度及焓答案：Ａ10．(2分)操作中的吸收塔，假设其他操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，那么吸收率将()；而当用清水作吸收剂时，假设其他操作条件不变，仅降低入塔气体浓度，那么吸收率将()。A.增大B.降低 C.不变D.不确定答案：A，C分析：第一问因为吸收剂入塔浓度下降,使塔内传质推动力增大，传质效果提高,从而使气体出塔浓度下降,吸收率增大。第二问因为Z、HOG不变,可知NOG也不变由 及 不变可知不变。11.(2分)单向扩散中漂流因子()。A.大于1 B.小于1 C.等于1 D.答案：A12.(2分)在列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热原料油，水蒸汽适宜安排走()。A.管程B.壳程C.管、壳程均可答案：B三、计算题1．(20分)用泵将20℃的水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各局部相对位置如附图1所示。输送管路尺寸为108mm×4mm的无缝钢管，吸入管长度为20m，排出管长度为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。当阀门为3/4开度时，真空表读数为(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；(2)压力表读数(Pa)；(3)泵的压头(m)；(4)假设泵的轴功率为10kW，求泵的效率；(5)假设离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。计算题第1题附图解：(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´间列柏努利方程。以0-0´截面为基准水平面，有(2)压力表读数(Pa)在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。仍以0-0´截面为基准水平面，有(3)泵的压头(m)(4)泵的有效功率(5)假设离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。2.(20分)某列管式冷凝器的列管规格为Φ25mm×2.5mm。有机蒸汽在管外冷凝，管内通冷却水，冷却水的流量为2.5kg/s。在新使用时，冷却水的进、出口温度分别为20℃和30℃。使用一段时间后，由于生成垢层，在冷却水进口温度和流量不变的情况下，冷却水的出口温度降为解：(1)换热器新使用时传热速率对数平均推动力℃总传热系数总热阻(2)换热器使用一段时间后传热速率对数平均推动力℃总传热系数总热阻(3)水垢层热阻故3．(20分)某填料吸收塔用含溶质摩尔分数的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比为3，入塔气体中溶质的摩尔分数，回收率η可达90%。物系的平衡关系为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至，试求：(1)可溶组分的回收率下降至多少？(2)出塔液相摩尔分数升高至多少？解：(1)=当上升时，由于填料层高度不变，不变，所以也不变，即 解得所以(2)物料衡算 =4.(20分)在连续精馏塔中别离两组分理想溶液。原料液组成为0.6(摩尔分数，下同)，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02，泡点进料，物系的平均相对挥发度为3。试求：(1)每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F；(2)假设回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？(3)假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，求上升到加料板上的气相组成。解：(1)求当D＝1kmol/h时的FxF=0.6，xD＝0.9，xW＝0.02，D＝1kmol/h，由全塔物料衡算可得 (a)即(b)联立式(a)、(b)得：W＝0.52kmol/h，F＝1.52kmol/h。(2)求R/Rmin因系泡点进料q＝1，那么xq＝xF＝0.6。由相平衡方程 (倍)(3)求上升到加料板上的气相组成因加料板是提馏段第一层板，故所求量为y2kmol/h泡点进料q＝1，F＝1.52kmol/h，W＝0.52kmol/h，xW＝0.02，x1’提馏段操作线方程为代入量 ，即 所以5．(20分)在常压绝热枯燥器内枯燥某湿物料。将500kg的湿物料从最初含水量20%降至2%(均为湿基)。t0=20℃，H0＝0.01kg(1)完成上述枯燥任务所需的湿空气量；(2)空气经预热器获得的热量；(3)在恒定枯燥条件下对该物料测得枯燥速率曲线如下图。恒速枯燥段所用时间为１ｈ，求降速段所用时间。解：(1)I1＝(1.01＋1.88HO)t1＋2500HO＝(1.01＋1.88×0.01)×100＋2500×0.01＝127.8kJ/kgI2＝(1.01＋1.88H2)t2＋2500H2因系理想枯燥过程所以I1=I2H2＝(127.8-1.01t2)/(1.