中国石油大学（华东）2008年化工原理（含答案）考研真题

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中国石油大学（华东）

2008年硕士研究生入学考试试题A

考试科目:化工原理总102页第91页

注意：考生在本试题或草稿纸上答题无效。所有试题答案必须标明题号，按序写在

专用答题纸上。

以下是试题内容：

一、填空题（每空1分，共25分）：

1、经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90m2/s的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大流

速不能超过________。

2、往复式压缩机的余隙系数=___________，_______，则容增大，生产能力_______________。

3、沉降操作是指在某种_____中利用分散相和连续相之间的________使之发生相对运动而实现

分离的操作。沉降过程有_____和_____沉降两种方式。

4、在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变化是依次降低，则三

层材料的导热系数的大小顺序是__________________。

5、沸腾传热可分为三个区域，分别是_______、_________、_________。应维持在_____________

区内操作。

6、灰体的辐射能力_______同温度下黑体的辐射能力。灰体的吸收率_____灰体的黑度。

7、在连续精馏塔中，其它条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品xD_____，若此时加热蒸

汽量V不变，产品量D将______。若在改变R的同时，保持塔顶采出量不变，必需增加蒸汽用量，

那么冷却水用量将________。

8、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在____一侧，而_______一侧阻力可忽略；如果吸收质

气体属于难溶气体，则此吸收过程是_____控制。

9、萃取操作的依据是_________________________________________。萃取操作选择溶剂的主要

原则是______________、______________、______________。

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考试科目:化工原理总102页第92页

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题1分，共5分）：

1、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在SI制中属层流范围，在cgs制中则属湍流范围。

（）

2、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。（）

3、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断

增加。()

4、多层导热时，其总传热推动力为各层推动力之和，总热阻也为各层热阻之和。()

5、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。()

三、简答分析题（每题5分，共20分）

1、采用多级压缩的优点有哪些？

''''

2、单层圆筒壁的内、外半径分别为r1和r2，壁表面温度分别为T和t，若t＜T，试写出圆筒

任意半径r处的温度表达式？

3、画出单级萃取操作相图。

4、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？

四、计算题（共100分）

1、(20分)如图所示，用效率为65%的离心泵将水由敞口水池输

送至敞口高位槽E和F，调节阀门V2（E、F内液面高度保持不变），

使R1降为零时，D点压力表读数为0.05MPa。

现重新调节阀门V2，使离心泵入口真空表B的读数为12kPa，

与孔板流量计相连接的U形管压差计读数R2=400mmHg，求此时泵

的轴功率。

已知：各管段直管及所有局部阻力的总当量长度如下表。各段

管路的摩擦阻力系数均取为0.03，孔板流量计的孔径为25mm，流

2ΔP

量系数Co=0.625，流量计算公式为：VCA。其他

ooρ

数据见附图。

管段代号ABCDDEDF

管规格/mm108×4108×476×3.576×3.5

总当量长度/m58030--

考试科目:化工原理总102页第92页

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2、（20分）用一板框压滤机在2kgf/cm2的表压下对某悬浮液进行恒压过滤。在该操作压力下，过

滤常数为K=1.5×10-5m2/s，滤饼与滤液的体积比为0.12m3/m3，整理、装卸等辅助时间为30min。过

滤30min时所得滤液体积5m3。滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计。

试求：①压滤机的过滤面积A；（6分）

②若用滤液体积1/8的洗液在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤，洗液与滤液粘度相同，求在

一个最佳操作周期中所获得的滤饼体积；（8分）

③将过滤和洗涤的操作表压力降到1kgf/cm2，其它条件不变，最大生产能力为原来生产能力的

倍数；（6分）

3、（20分）现有一单程列管式换热器，管子尺寸Φ19×2mm，管长为3.0m，共有40根，拟用来将

2×104kg/h的苯从20℃加热到55℃，壳程（管外）为130℃的水蒸气冷凝。管内苯侧的污垢热阻为

-42

Ri=8.5×10m·K/W，管外的污垢热阻及换热器热损失忽略不计。试求：

2

①换热器的总传热系数Ko，W/(m·K)；（7分）

②判断该换热器是否可用；（6分）

③若使用上述换热器，实际操作过程中苯的出口温度；（3分）

④操作过程中可以采取哪些措施使苯的出口温度达到原工艺要求。（4分）

42

已知：管材的导热系数为45W/(m·K)；水蒸汽的冷凝传热系数αo为10W/(m·K)

3

定性温度下苯的物性参数可视为常数：密度ρ=900kg/m，粘度μ=0.47cP，定压比热CP=1.80kJ/(kg·K)，

导热系数λ=0.14W/(m·K)。

4、（20分）有一填料逆流吸收塔，在101.3kPa的压力下用清水吸收空气中的氨，进口气体中含氨

6%（体积分率），要求吸收率达到99%，混合气体流率为21.28kmol/(m2·h)，进口清水流率为50

kmol/(m2·h)，填料层高度为4.6m，已知操作条件下的相平衡关系为Y*=0.9X，气相总体积传质系数

Kya∝P。

试求：①出口尾气的组成Ya；（4分）

②操作液气比为最小液气比的多少倍？（4分）

③气相传质单元高度HOG和气相传质单元数NOG；（6分）

④其他条件不变，若操作压力增加一倍，要保持原来的吸收率，填料层高度应变为原来的多少

倍？（6分）

考试科目:化工原理总102页第93页

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5、（20分）在常压下采用精馏的方法分离进料量为100kmol/h，进料组成为0.35（摩尔分率，下同）

的苯、甲苯混合物，泡点进料，要求塔顶馏出液中苯含量不低于0.95，其回收率φ不低于98%，塔顶

设全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.4倍，塔底设一釜式再沸器，苯对甲苯的相对挥

发度为2.47。

试求：①塔底产品组成xWw；（5分）

②操作回流比R；（5分）

③将再沸器视为一块理论板，求再沸器入口液体组成及出口气相组成；（6分）

④在回流比R=2.5的实际工况条件下，在精馏段取2个取样点，取样点间有4块实际塔板，取

样点所在板上的气相组成分别为：第j板：yj=0.825；第j+3板：yj+3=0.66，试求该塔段的总板效率ET。

（4分）

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中国石油大学（华东）

2008年硕士研究生入学考试试题A答案

考试科目:化工原理总102页第95页

一、填空题（每空1分，共25分）：

1、1.14m

s

2、V3、小、大

V1V3

3、力场、密度、重力、离心

4、依次增加

5、表面蒸发、泡核沸腾、、膜状沸腾

6、小于、等于

7、提高、下降、增加

8、气膜、液膜、液膜

9、组分在萃取剂中的溶解度的差异；

对被萃取组分有较好的选择性、与稀释剂互溶度愈小愈好、易回收便宜无毒性

二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题1分，共5分）：

2、4、5题正确，其余题错误。

三、简答分析题（每题5分，共20分）

1、答：避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。

r

.T't'.ln

2.L..T't'2.L..T'tr

2、答：Q=tT'1

rrr

ln2lnln2

r1r1r1

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考试科目:化工原理总102页第96页

3、答：

4、答：液流量、塔板结构和液流长度；可采取双溢流或多溢流降液管、结构简单的筛板塔。

四、计算题（共100分）

1、（20分）

解：设高位槽E高出D点Hm，则当R1=0时，管路DE上无流体通过，由静力学方程可得容器E的

6

PDPE0.05100

高度H：H5.089mPD≠PC（3分）

g9.8071000

总管流量：在如图中以0-0截面为基准水平面，0-1截面间列柏努利方程：

Pu2Pu2

zooz11H

0g2g1g2gf01

z00,Po0,uo0,z11m,P112kPa,u1u,

其中：22（2分）

lABu5u2

Hf010.030.07648u

dAB2g0.12g

代入数据可得：u=1.324m/s；流量V为0.01040m3/s=37.45m3/h（2分）

DF段的流量：

2P2136000.49.807

VCA0.6250.0252

DFoo41000（2分）

3.169103m3/s11.41m3/h

3

DE段的流量：VDE=V-VDF=37.45-11.41=26.04m/h（1分）

4V

DE（1分）

uDE21.880m/s

dDE

考试科目:化工原理总102页第96页

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在如图中以D-D截面为基准水平面，D-E截面间列柏努利方程：

Pu2Pu2

zDDzEEH（2分）

Dg2g1g2gfDE

在如图中以0-0截面为基准水平面，0-D截面间列柏努利方程：

Pu2Pu2

zoozDDH（2分）

0g2g1g2gf0D

Pu2Pu2

两式相加得：zoozEEHH

0g2gEg2gf0DfD-E

z00,Po0,uo0,zE115.098m,PE0kPa,uE0,

lu2851.3242

其中：AD（2分）

Hf0D0.032.279m

dAD2g0.12g

22

lDEu301.880

HfD-E0.032.317m

dDE2g0.072g

代入数据可得：H=19.69m（1分）

有效功率为：NeQHg0.010409.69510009.8072009W（1分）

N2009

轴功率为：Ne3090W（1分）

0.65

考试科目:化工原理总102页第97页

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2、（20分）

解：①V2KA2（3分）

V252

A30.43m2（3分）

K1.51051800

V2

②,Vw0.125V（2分）

KA2

2

dV1dVKAVw

w（2分）

d4d8VdV

wE

dw

最佳操作周期：wD（1分）

D900(sec)（1分）

2

233

VKA3.536mV饼cV0.4243m（2分）

③P减半，K减半，τD不变，最佳操作周期不变，

故有Q'0.50.5Q0.707Q（6分）

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考试科目:化工原理总102页第99页

3、（20分）解：①换热器的总传热系数；

dG0.0152104

Re2.508104104(2分)

π23

μ36004040.0150.4710

cμ18000.47103

PrP6.043(1分)

λ0.14

0.01540.80.4W

0.0232.508106.04314582(2分)

i0.14mK

1

1194191W

Ko8.510477.32(2分)

1458151510000mK

②判断该换热器是否可用；

2104

QmC(tt)180055203.5105W(2分)

2p2213600

tt

t1305575℃,t13020110℃t1291.38℃(2分)

12mt

ln1

t2

5

Q3.5102

Ko534.7W/(mK)实际总传热系数

Atm400.019391.38

(1分)

该换热器不能满足要求。(1分)

2104

③Q'1800t'20477.391.38t(2分)

36002m

'

13020130t'

其中：t2解得：t51.85℃(1分)

m130202

ln'

130t2

④措施：延长管长增加传热面积；管程改两管程；提高加热蒸汽温度；加入阻垢剂减少污垢产生

速度。（4分）

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考试科目:化工原理总102页第100页

4、（20分）

yb0.06

解：①Yb0.06383

1yb10.06

4

YaYb10.0638310.996.38310（4分）

2

VG1yb21.2810.0620.0kmol/mh

②操作液气比：L50

2.5

V20.0

LYY0.063836.383104

最小液气比：ba0.891

VX*X0.06383

minba0.9

LL

2.50.8912.806（4分）

VVmin

③吸收因数法：

Sm0.90.36

L2.5

V

1YbmXa1

NOGln1S

1SYamXaS（6分）

10.063831

ln10.366.565

4

10.366.383100.36

h4.6

HOG0.70m

NOG6.565

④改变压力可影响传质系数及相平衡常数m，从而影响NOG

压力增加一倍后：

m'P1

mP'21

S'm'm0.18

V1H'P1L2

HOG

OGV

KyaPHOGP'2

'10.063831

NOGln10.185.454

10.186.3831040.18

''

h'HOGNOG0.355.4541.91m（6分）

h'1.91

0.415

h4.6

100

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考试科目:化工原理总102页第101页

5、（20分）

DxD0.95

解：①D0.98D36.1kmol/h