化工原理考研试题中国石油大学硕士研究生入学考试试卷

石油大学（华东）2001年研究生入学考试试题考试科目：化工原理注意：请将所有答案填写在答题纸上，否则无效。一、填空或选择题（共30分，每空1.5分）.气体在一水平等径管中作等温稳定流动，上游截面为1,下游截面为2,则管路中两截面处的质量流量ms1ms2，雷诺数Re1Re2，密度pxp2。A.<B.=C.>.某型号的离心泵在一定转速下工作时的特性曲线可表示为函数H=f⑦），其中H为扬程，Q为流量。若转速不变，则两台相同型号的泵并联工作时的特性曲线可表示为_,串联工作时的特性曲线可表示为.有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（m3滤液/h）表示，每转一周所得滤液量以V（m3）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时—。A.V增加，Q下降B.V增加，Q增加C.V下降，Q下降D.V下降，Q增加.液一固散式流化床的流化介质及固体颗粒的密度、床层藏量一定，若颗粒直径增大，则起始流化速度—，带出速度—，床层压降—。A.增大B.减小C.不变.圆形蒸汽管道外敷两层厚度相同而导热系数不同的保温材料，则将导热系数大的保温材料置于内侧与将导热系数小的保温材料置于内侧相比，—保温层的总热阻，―蒸汽管道的热损失。A.会增大 B.会减小C.不改变.漂流因子可表示为—，它反映。单向扩散中漂流因子—1,等分子反向扩散漂流因子—1。（后两空填<、=或>）.某二元混合物中A为易挥发组分。若组成为xA=0.4的液相的泡点温度为中组成为yA=0.4的汽相的露点温度为t2，则—。C.t>tA.t<tC.t>t.在逆流吸收塔中用纯溶剂吸收混合气中的溶质。在操作范围内，平衡关系符合亨利定律。若入塔气体浓度x上升，而其它入塔条件不变，则出塔气体浓度y2和吸收率n的变化为—。a.y2上升，n下降b.y2下降，n上升c.y2上升，n不变d.y2上升，n变化不确定。9.使用纯溶剂S对A、B混合液进行萃取分离。在操作范围内，S-B不互溶，平衡关系为Ya=1.2Xa（X、Y均为质量比），要求最终萃余相中萃余率q=0.05,则采用单级萃取时，每kg稀释剂B中溶剂S的消耗量为—kg。10. 有一矩形加热炉长、宽、高为5X4X3m,将其底面记为1面，顶面记为2面，其余面记为3面。若角系数%2=0.3,则Up31=—,p33=—。

石油大学（华东）2001年研究生入学考试试题考试科目：化工原理 总3页第2页二、分析简答题（共16分，每小题8分）.在换热器设计的过程中，欲增大一卧式冷凝器的传热面积，可以采取哪些措施？从有利于传热的角度出发，宜采取什么措施？.试结合图例说明塔板的负荷性能图由哪几条线组成？绘制此图有何意义？三、计算题（共54分）.（14分）如图所示，用离心泵将密度p=900kg/m3的液体由一液面维持恒定的敞口储罐G输送至容器K中，容器K液面上的压强为50kPa（表压），各管段的内径d、摩擦因数为及总管长（1+£1）（包括直管长度及所有管件、阀件的当量长度）如下表: AE管段FB管段支路1支路2d(mm)60504030入0.020.020.030.025l+£l(m)30202040在如图支路2中阀门前后接一个⑪型管压差计，其读数R=50mmHg,此阀门的局部阻力系数Z=4.1,试求：⑴支路2及支路1中液体的流量；⑵泵的压头及轴功率（设泵的效率为65%）。注：计算时可忽略A、B处的局部阻力及二支路进、出口处的局部阻力。.（15分）有一列管换热器，装有①25X2.5mm的钢管300根，管长为2m。要求将质量流量8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热至85℃,选用108c的饱和水蒸气于壳程作加热介质。若水蒸气的冷凝传热系数为10000W/（m2・K）,管壁及两侧污垢热阻忽略不计，不计热损失。试求：⑴空气侧的对流传热系数；⑵换热器的总传热系数（以管外表面为基准）；⑶通过计算说明该换热器能否满足要求？⑷管壁的温度。石油大学（华东）2001年研究生入学考试试题考试科目：化工原理 总3页第3页已知空气在平均温度下的物性数据为：比热Cp=1kJ/kg・℃,粘度产0.0198cP,导热系数为=0.0285W/（m-K）,普兰特数Pr=0.7。.（15分）在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含NH35%（体积）的空气一氨混合气中的氨。已知混合气流量为2826Nm3/h,气体空塔气速为1m/s（标准状况），平衡关系为Y=1.2X（摩尔比），以摩尔比为推动力计算的气相体积总传质系数KYa为180kmol/m3h吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为98%。试求：⑴液相的出口浓度X1（摩尔比）；⑵气相总传质单元高度HOG和气相总传质单元数NOG；⑶若吸收剂改为含NH30.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%的要求？.（10分）在一连续常压精馏塔中分离某混合液，要求xD=0.94,xW=0.04°E知此塔进料q线方程为y=6x-1.5,采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2。求：⑴精馏段操作线方程；⑵若塔底产品量W=150kmol/h,求进料量F和塔顶产品量D；⑶提馏段操作线方程。石油大学（华东）2001年研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目：化工原理填空或选择题（共30分，每空1.5分）.BBC.H=f（0.5Q）；H=2fQ）.D.AAC.BA.Pp；总体流动对传质速率的影响；＞；=。.A.C.15.8310. 0.259；0.482。二、分析简答题（共16分，每小题8分）第2题图第2题图因为增大管径会降低管内对流传热系数，在垂直列上增加管数会减小冷凝传热系数（蒸汽走壳程），故从有利于传热的角度出发，以增加管长或增加水平方向的管子数为宜。.塔板的负荷性能图由五条线组成:①过量雾沫夹带线；②液泛线;③降液管超负荷线；④过量泄漏线；⑤液体负荷下限线。塔板的负荷性能图对塔板的设计、改造和操作具有直观而重要的指导意义，通过它可以判断塔板是否操作正常、操作弹性的大小、正常操作的限制条件等。三、计算题（共54分）.（14分）解：取地面为基准面，取储罐液面为1面，容器液面为2面。⑴设支路1和支路2中液体流速分别为u/u2m/s,贝人4.1义u2-22g一11义0.05

)/.u=1.84m/s2支路1和支路2为并联管路，故有：(l+El) 1U2 .(l+Z(l+El) 1—=儿 2——2-2g2d2g2即0.0320u2r~0.042g二0。25荒力/.u=2.74m/sV=uA=2.74*0.785义0.042=3.45义10-3m3/s或12.4m3/hiiiV=uA=1.84*0.785义0.032=1.30义10-3m3/s或4.68m3/hTOC\o"1-5"\h\z22ud2+ud2 2.74X0.042+1.84x0.032 …,(2)u= 2-^-= =1.68m/sAEd2 0.062AEuFBd2=uFBd2=u aE^AEd2FB=1.68(0.06)2、0.05,=2.42m/s1—21—2面间列柏努利方程:5x1045+0+0+He=14+0+—— +H900x9.81 f1-2其中:H=0.02

f1-2301.682八2202.742八C202.422 … +H=0.02

f1-2301.682八2202.742八C202.422 … +0.03 +0.02 =9.56m0.062g0.042g0.052g・•・H=24.2mNe=pgHV=900x9.81x24.2x(3.45+1.30)x10-3=1016Wes双轴=Nen=1016/0.65=1563W2.（15分）解:ddG⑴Re=—N0.02x80003600x300x0.785x0.022x1.98x10-5=2.383x104>104Pr=0.7=0.023x0.0285xb.383x10418x0.70.4=90.210.02190.21x至+，］2010000)-1=71.65WI/m2K⑶Q=mC(t1p1 2-1)=8000x1.0x103x⑶Q=mC(t1p1 2At=108-85=23℃1At=108-20=88℃2At—At …1-2=48.44℃AtIn—1At2

1.44x105一/cKAt 71.65x48.44om 二41.49KAt 71.65x48.44om=300x3.14x0.025x2=47.1m2该换热器能满足要求。⑶空气的实际出口温度t2>85℃,根据：3600些X1X103x(一71.65x47.1xA3600些X1X103x(一71.65x47.1xAtm其中Atm(108-20)-108-1') 2-1108—20ln 108-112解得t'=88.73℃28000x1x103x(88.73-20)...t=t-Q=108-3600 二107.7℃攻aA 10000x47.1oo即壁温接近水蒸气的温度。3.(15分):0.05263Y=YG-n)=0.05263G-0.98)=0.001053Y112=0.0526312二0.04386.乙 ;A.乙X=0.03133X=0.03133⑵AY=0.05236-1.2x0.03133:0.015031AY=Y=0.0015032 2AY-AY __―1,J=0.005258AYIn——1AY2Y-YNOGT一2二NOGAYmHOG工3600x1x(1-0.05)/22.4=0.848m180LY-Y⑶液气比亍=]v2=L646VX1S=L%646<L故操作线将在塔顶位置与平衡线相交。当X=0.0015时，y*=1.2x0.0015=0.00182 2丫—『0.05236-0.0018……故最大可能吸收率为n=1V2= 二0.965<0.98maxY 0.052361因此不可能达到吸收率98%的要求。4.(10分)解:)=6'-1.5[X=Q333⑴解方程组：2%得=、 1+X八 x-y 0.94-0.5=2.635R =© 片= =2.635mm y-x 0.5-0.333R=1.2R'=3：162min精储段操作线方程为：「忌、+於=0.76*0.226(2)―-—=6 q=1.2q—i=1.5(2)―-—=6 q=1.2q—i=1.5x=0.3F物平:F=D+1500.3万=0.94。+004x150F=210.94kmo/lhD=60.94⑶Z/=尺。+q/=3.162义60.94+1.2x210.94=44538kmol/hV'=G?+1)D+Q-1)F=4.162x60.94+0.2x210.94=2958左根。/明L',Wx一L',Wx一x-——V'V'445.8t150x0.04 x- 295.8 295.8=1.507x'-0.02034000r1 54 1—x——+4000r1 54 1—x——+一1937.4501163054Vi+0.000265x—50J=656.0附：一套管换热器，内管为①54X2mm的钢管，套管为①116义4mm的钢管。内管中苯由50c被加热至80℃,流量为4000kg/h。环隙为133.3C的饱和水蒸气冷凝，其汽化潜热为2168.IkJ/kg,冷凝传热系数为11630W/(m2.K)。若内管内壁污垢热阻为0.000265(m2.K)/W,内管外壁污垢热阻及管壁热阻忽略不计，试求：⑴加热蒸汽消耗量，kg/h；⑵所需传热面积(以内管外表面为基准)，m2；⑶若苯的流量增加50%,要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少C?TOC\o"1-5"\h\z(l)e=mCQ―r)=4000x1.86x(80—50)=2.232x105左或6.20xl04W1pl2 1m2=2232xlOs/^［二102,95kg/h =o643m/53600x880x0.785x0.052 -'R-EXS%-。)7259X1。，加Pr=1.86x103x0.39xIO-3/ =5.413〉07/ Inccc0.134cc=0.023x nccc0.134cc=0.023x xi 0.05又有=133-3-50=83,3℃%;