江南大学化工原理考研模拟卷

江南大学食品学院食品科学与工程专业802化工原理〔含实验〕重点、难点及模拟测试题目录16460第一局部专业课考试科目剖析328115第二局部知识点串讲42443一、流体流动413095二、流体输送机械417144三、非均相物系的别离59418四、传热526103五、蒸馏524372六、吸收611044七、液液萃取及枯燥65773第三局部应试技巧717432第四局部模拟测试题及答案850762012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔一〕8257192012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔二〕1161992012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔三〕1472762012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔一〕答案解攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔二〕答案解析20225182012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔三〕答案解析24第一局部专业课考试科目剖析考试题型填空：30分计算：30分*4=120分考试重点主要是三传：动量传递、传热、传质，其中动量传递对应着课本上的流体流动和其输送机械泵，传热对应着课本上的传热章节，而传质那么对应于课本上的蒸馏、吸收及枯燥等内容。三、科目剖析化工原理是化工及相近专业的综合性技术专业根底主干课程，理论与实际紧密相连，在化学工程与工艺专业课程设置中占有重要的地位和作用。根据以往化工原理的考试大纲，主要内容是流体流动与输送机械、非均相物系的别离、传热、蒸馏、吸收、萃取及枯燥等单元操作，利用这些单元操作概念和公式去解决工程问题，所以复习中，重点要放在对概念的理解和对公式的应用上。在考试过程中，也会遇到把多个单元操作结合起来的现象，这就增加了些难度，常被视为难点，但只要从各个单元操作着手，问题还是会很快迎刃而解的。第二局部知识点串讲一、流体流动1、公式：静力学方程：P=P0+ρgh连续性方程：u1A1ρ1=u2A2ρ2〔稳态流动〕u1A1=u2A2〔不可压缩流体〕 u1d12=u2d22〔圆管〕伯努利方程：〔三种形式〕阻力公式：包括直管阻力和局部阻力2、重要概念：连续性介质模型、等压面、牛顿黏性定律、牛顿型流体与非牛顿型流体黏度及其影响因素、雷诺数、流动类型层流与湍流的本质区别量纲分析法本质边界层概念设备及仪表等二、流体输送机械1、离心泵〔重点〕：结构、工作原理影响特性曲线的因素流量调节泵的组合操作安装高度气缚、气蚀现象往复泵〔与离心泵比照〕：工作原理、特性曲线的形状、流量调节方法、安装通风机〔与离心泵比照〕：主要性能参数：风量、风向、功率、效率特性曲线的形状三、非均相物系的别离1、过滤：过滤速度公式洗涤速度公式恒压过滤方程恒速过滤方程重要概念：滤浆、滤饼、过滤介质、滤液、生产能力设备：板框机、叶滤机、转筒真空过滤机2、沉降：自由沉降的斯托克斯公式离心沉降的速度公式重要概念：自由沉降、离心沉降、沉降速度、影响沉降速度的因素、离心别离因素设备：沉降室、旋风别离器四、传热根本概念：热阻与温度差成正比假设稳态导热那么：平壁的各层热通量相同，而圆筒壁的热通量不同对流传热的主要热阻集中在层流底层内，影响因素很多蒸汽冷凝方式冷凝的影响因素液体沸腾的方式、沸腾曲线、影响沸腾的因素辐射传热的一些根本概念五、蒸馏1、平衡蒸馏理论板概念以及恒摩尔流假定物料衡算和操作线方程进料热状况的影响回流比的影响和选择塔高和塔径的计算其他蒸馏简单蒸馏复杂蒸馏间歇蒸馏特殊蒸馏：恒沸蒸馏、萃取蒸馏等六、吸收1、吸收气体吸收的相平衡关系相平衡关系在吸收过程中的应用传质机理和吸收速率吸收过程的机理吸收速率方程吸收塔的计算影响吸收过程因素分析2、解吸七、液液萃取及枯燥1、液液萃取萃取的根本原理三元体系的液液相平衡萃取过程的计算：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取等2、枯燥枯燥的原理及必要条件湿空气的性质以及湿焓图枯燥过程的物料衡算与热量衡算固体物料在枯燥过程中的平衡关系和速率关系第三局部应试技巧合理规划日程表化工原理属于理工科类的，做题需要静下心来投入的做，所以复习时可以把自己学习效率最高的时段安排来复习化工原理，并且要保证每天都看化工原理的知识或做相关的题。也就是说，定一个复习方案，要有集中的时间和安静的环境，尽量减少干扰，保证能集中注意力。二、复习要诀复习要围绕一个中心内容来进行。从内容上来说不要超越教学大纲，也不要离开教材范围；每次复习的内容不要太多，要适当。要做好复习的前期准备工作。平时要利用零星时间，把与复习有关的书、笔记、作业试卷、参考题准备好，以便复习时综合比拟，防止浪费时间。认真做好复习笔记。在复习中应及时把自己思考总结出的完整而系统的知识记下尽量简明，有的可用图表。汇总起来，就是编织的知识之网。由厚厚一本书变成薄薄几页纸上的东西，既起到提纲挈领又有利于下次复习，强化记忆的作用。用回忆法进行复习。在复习每个具体问题时，最好先独立想一想再看书；在复习每第二个章节时，最好先把前面的回忆一下。在全面复习完后，最好把整个的知识点在脑中过一次电影。要适当看点题，做点题。在复习知识的同时再做些题目练一练。做题时应先回忆解题思路。做题应围绕复习的中心选题，题目宜精不宜多，应注意题目的类型和综合性。三、其他准备复习过程中要注意作息，首先要保证以一个好身体投入复习，其次要保持良好的心态，积极地投入复习，尽量少受周围不良情绪的影响。第四局部模拟测试题及答案2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔一〕考试科目：化工原理〔含实验〕共3页〔所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效〕概念题〔30分，每空或每选择1.5分〕1、SI制中黏度的单位为__________,其物理意义为_____________。随温度的升高，液体的黏度__________,气体的黏度_____________。2、某孔板流量计，当水流量为qV时，U型压差计读数R=600mm〔指示液〕，假设改用的指示液，水流量不变，那么读数R变为_____________mm。3、用板框过滤机在恒压下过滤悬浮液。假设滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。当其他条件不变，过滤面积加倍，那么获得的滤液量为原来的_____倍；当其他条件不变，过滤时间减半，那么获得的滤液量为原来的_____倍；当其他条件不变，过滤压强加倍，那么获得的滤液量为原来的_____倍。4、难溶气体的吸收过程属于________控制过程，传质总阻力主要集中在_______侧，提高吸收速率的有效措施是提高________相流体的流速和湍动程度。5、萃取是利用原料液中各组分_____的差异而实现别离的单元操作。6、空气在进入枯燥器前必须预热，其目的是________和_________。7、物料的平衡水分______结合水分〔一定是、不是、不一定是〕。8、精馏塔板负荷性能图中包含的5条线是______、_______、_______、________、_______。二、〔30分〕水以60m3/h的流量在一倾斜管中流过，此管中内径由100mm突然扩大到200mm，A、B两点的垂直距离为0.2m。在此两点间连接一U型压差计，指示液为四氯化碳，其密度为1630kg/m3。假设无视阻力损失，试求：〔1〕U型管两侧的指示液液面哪测高，相差多少毫米？〔2〕假设将上述扩大管道改为水平放置，压差计的读数有何变化？〔30分〕在逆流操作的单程管壳式换热器中，热气体将2.5kg/s的水从35℃加热到85℃。热气体温度由200℃降到93℃。水在管内流动。换热器的总传热系数为180W/(m2*℃)，水和气体的比热容分别为4.18KJ/〔kg*℃〕和1.09KJ/(kg*℃)。假设水的流量减小一半，气体流量和两流体进口温度均不变，试求：水和空气的出口温度；传热量减小的百分数。〔30分〕在填料塔内逆流吸收空气-氨混合气中的氨，进塔气中含氨4.0%〔体积〕，要求回收率为0.96，气相流率V为0.35kg/(m2*s)。采用的液气比为最小液气比的1.6倍，平衡关系为，总传质系数为0.043kmol/(m3*s)。试求：塔底液相浓度x1;所需填料层高度Z。〔30分〕某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线方程分别如下：精馏线：，提馏线：，试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔二〕考试科目：化工原理〔含实验〕共3页〔所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效〕概念题〔30分，每空或每选择1.5分〕1、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将______;假设改用转子流量计，那么转子前后压差值将__________。2、离心泵开启前必须先灌泵，其作用是为了防止_______，而后需关闭出口阀再启动，其目的是___________；离心泵的安装高度不当，会发生__________。3、在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的黏度相同时，板框式过滤机的洗涤速度是最终过滤速度的_______，其原因是洗涤液通过的滤饼层厚度和面积分别是过滤终了时的______和______。4、大容积液体沸腾现象有_____沸腾和_____沸腾之分，工业上的沸腾传热装置一般是按______沸腾设计的。5、物料的平衡含水量取决于___和____，而结合水分量仅____与有关。6、恒定枯燥条件下，物料的枯燥过程通常分_____和_____两个阶段，其分界处物料的含水量称为______。7、塔板上的气液接触状态有_____、_____和_______三种。二、〔30分〕两贮罐中均装有密度为800kg/m3的油品，用一根管路连通〔见图〕。两贮罐的直径分别为1.2m和0.48m，贮罐1中的真空度为1.2*104Pa且维持恒定，贮罐2与大气相通。当阀门F关闭时，贮罐1、2内的液面高度分别是2.4m，1.8m。试判断阀门开启后油品的流向，并计算平衡后两贮罐新的液面高度。三、〔30分〕一列管式冷凝器，换热管规格是，其有效长度为3.0m。冷凝剂以0.7m/s的流速在管内流过，其温度由20℃升至50℃。流量为5000kg/h，温度为75℃以饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为310KJ/kg。已测得蒸汽冷凝传热系数为800W/(m2*K)，冷却剂的对流传热系数为2500W/(m2*K)。冷却剂侧的污垢热阻为0.00055m2*K/W，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻忽略不计。试计算该换热器的传热面积，并确定该换热器中换热管的总根数及管程数。四、〔30分〕有一吸收塔，填料层高度为3m，在常压、20℃用清水来吸收氨和空气混合气体中的氨。吸收率为99%，进口气体中含氨6%〔体积百分数〕，进口气体速率为580kg/m2*h，进口清水速率为770kg/m2*h，假设在等温条件下逆流吸收操作，平衡关系，且与气体质量流速的0.8次方成正比，分别计算改变以下操作条件后，到达相同别离程度所需填料层高度。〔1〕将操作压强增加一倍〔P=202.6kPa〕，其他条件不变。〔2〕将进口清水量增加一倍，其他条件不变。〔3〕将进口气体流量增加一倍，其他条件不变。〔30分〕苯、甲苯双组分混合液用如下图的设备进行常压连续蒸馏操作，设备内不设塔板，原料以其泡点温度直接参加设有盘管式加热器的塔釜中，进料量为100kmol/h，进料中苯的摩尔分数为0.7。要求塔顶产品中苯的摩尔分数不低于0.8，塔顶采用分凝器，它将50%的塔顶蒸汽冷凝后作为回流液返回塔内。体系的相对挥发度为2.46。问塔顶、塔底产量为多少？并求该塔操作线方程。2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔三〕考试科目：化工原理〔含实验〕共3页〔所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效〕一、概念题〔30分，每空或每选择1.5分〕1、有一并联管路，其两支管的流量、流速、管径、管长及流动能量损失分别为、u1、d1、l1、和、u2、d2、l2、。d1=2d2，l1=3l2，流体在两支管中均为层流流动，那么/=____________，/=____________，u1/u2=_________。2、现用离心泵向高压容器输送液体，假设将高压容器改为常压，其他条件不变，那么该泵输送的液体量__________，轴功率__________。3、在以下各因素中，与过滤常数K无关的是_________和_________。滤液的黏度；滤浆的浓度；滤饼的压缩性指数；过滤面积；滤饼层的空隙率；滤饼层的厚度4、降尘室和旋风别离器的临界颗粒直径是指__________________。5、饱和蒸汽冷凝时，壁温与饱和蒸汽的温差越大，那么冷凝传热系数越______。6、某精馏塔精馏段内相邻两层理论板，离开上层板的气相露点温度为t1，液相泡点温度为t2；离开下层板的气相露点为t3，液相泡点温度为t4。试按从大到小的顺序将以上4个温度排列_____________。7、以空气作为湿物料的枯燥介质，当所用空气的相对湿度增大时，湿物料的平衡含水量相应____，自由含水量相应______。8、恒速枯燥阶段又称为_____，影响该阶段枯燥速率的主要因素是_______；降速枯燥阶段又称为_____，影响该阶段枯燥速率的主要因素是______。9、从塔板水力学性能的角度来看，引起塔板效率不高的原因可能是_______、______、_______、________。二、〔30分〕如下图，从自来水总管接一管段AB向实验楼供水，在B处分成两路各通向一楼和二楼。两支路各安装一截止阀，出口分别为C和D。管段AB、BC和BD的长度分别为100m、10m和20m〔包括直管长度及管件的当量长度，但不包括阀门的当量长度〕，馆内径皆为30mm。假定总管在A处的表压为0.343MPa，不考虑分支点B处的动能交换和能量损失，且可认为各管段内的流动均进入阻力平方区，摩擦系数皆为0.03，试求：〔1〕D阀关闭，C阀全开〔〕时，BC管的流量为多少？〔2〕D阀全开，C阀关小至流量减半时，BD管的流量为多少？总管流量又为多少？三、〔30分〕拟用150℃的饱和水蒸气将流量为90000kg/h的某溶液产品由25℃升温到35℃。现有一台单管程列管式换热器，换热管规格为，传热面积为15m2。蒸汽在其壳程冷凝，传热系数为12000W/〔m2*k〕；溶液走管程，其对流传热系数估计为330W/〔m2*k〕，比热容为1.9KJ/〔kg*k〕。壳程污垢热阻和管壁热阻忽略不计，管程污垢热阻估计为0.0001m2*k/W。试问这台换热器是否能够满足上述换热要求？如不能满足换热要求，采用加隔板的方式将该换热器变为双管程换热器，问能否满足换热要求？〔注：由于黏性较大，溶液在管程流动为层流，故其对流传热系数与流速的1/3次方成正比〕四、〔30分〕填料吸收塔内，用清水吸收混合气体中溶质A，操作条件下体系的相平衡常数m为3，进塔气体浓度为0.05〔摩尔比〕，当操作液气比为5时，〔1〕计算逆流操作时气体出口与液体出口极限浓度；〔2〕并流操作时气体出口与液体出口极限浓度；〔3〕假设相平衡常数m为5，操作液气比为3时，再分别计算逆流和并流操作时气体出口液体出口极限浓度。五、〔30分〕某二元理想混合液中易挥发组分的含量为0.5〔摩尔分数，下同〕，用常压连续精馏塔别离，要求塔顶产品浓度为0.97，进料为气、液混合物，其中蒸汽量占2/5。塔顶采用分凝器，由其中引出的饱和液体作为回流液送人塔内，引出的蒸汽送人全凝器中冷凝后作为产品排出。操作条件下体系的平均相对挥发度为2.5，回流比采用最小回流比的2.2倍。试求〔1〕原料中气相及液相的组成；〔2〕由塔顶第一块理论板上升的蒸汽组成。2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔一〕答案解析概念题；流体流动时在垂直于流动方向上产生单位速度梯度所需要的剪应力；降低；升高2402;0.707;1.414液膜；液膜；液在适宜的溶剂中溶解度提高湿空气温度，提高湿空气的焓值，使其作为载热体；降低相对湿度，使其作为载湿体一定是液体流量上限线；液体流量下限线；严重漏液线；液泛线；过量雾沫夹带线解：〔1〕选取A所在的截面为上游截面，B点所在的截面为下游截面，基准水平面为U型管较低液面所在的水平面。〔上下游截面与流体流动方向垂直。〕在上下游截面之间列伯努利方程得到： (a)此题中We=0，Wf，AB=0那么负号说明指示液液面左侧高于右侧，与图示相反。此时，U型压差计测出的虚拟压力差，即即当管道水平放置，ZA=ZB,U型压差计测出的为将ZA=ZB,We=0，Wf，AB=0代入〔a〕，整理得那么上式与管道倾斜放置的结果相同，且式中的uA、uB的值与管道放置位置无关，故R也与管道放置位置无关，读数R不变。解：〔1〕旧工况下新工况下所以根据和比定律由得又所以所以又得④由④得传热量减小百分数即冷水流量减小一半后，传热量约减小11.55%。解：〔1〕那么x1=0.0272故解：由精馏线得由提馏线得提馏线斜率：，得F=1.5D提馏线截距：，得由得2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔二〕答案解析概念题增加；不变气缚现象发生；减小启动功率；气蚀现象1/4;2倍；1/2核状；膜状；核状物料种类；湿空气性质；物料的种类恒速枯燥；降速枯燥；临界含水量鼓泡；泡沫；喷射解：比拟两贮罐液面处总势能即静压能与位能之和的大小。贮罐1：贮罐2：因，故阀门开启后油品将从贮罐2向贮罐1流动。设平衡时，贮罐1的液位上升了h1，贮罐2的液位下降了h2，二者满足如下关系那么可求的h2=6.25h1平衡时，两贮罐液面处总势能应相等，即整理得h2=6.25h1=0.81m故平衡时，两贮罐的液位高度分别为解：有机蒸汽冷凝放热量：传热平均温差：总传热系数：即ko=410W/〔m2*k〕所需传热面积：冷却剂用量：每程换热管数由冷却剂总流量和每管中冷却剂的流量求出：每管程的传热面积为：管程数取管程数N=4总管数：解：(1)求现有条件下的分别计算：时，由于亨利定律中P=Ex，E与P无关，故故故解：进入分凝器的蒸汽发生局部冷凝，从其中出来的气、液两相浓度服从相平衡关系，因此对分凝器进行质量衡算可得塔内上升蒸汽的浓度：塔内上升蒸汽系由釜液受盘管加热后局部汽化而产生，因此釜液与塔内上升蒸汽成相平衡，y1与xW满足相平衡关系：由全塔质量衡算得：该塔同样有精馏段和提馏段。在精馏段，回流比为1，其操作线方程为：在提馏段：这样，提馏段操作线方程为：2012年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题〔三〕答案解析概念题1、1；16/3；4/3增大；增大过滤面积；滤饼层的厚度能够完全被除去的最小颗粒直径小增加；减少外表汽化控制阶段；枯燥介质的状态及流速，空气与物料的接触方式；内部扩散控制阶段；物料结构及含水性质，物料与空气的接触方式，物料的温度溢流液泛；降液管液泛；严重漏液；过量雾沫夹带解：〔1〕D阀关闭时，为简单管路。在A—C截面〔阀门出口内侧〕列伯努利方程其中，,,(表压)所以那么BC管的流量D阀全开，C阀关小至流量减半时：(1)在A-C截面〔阀门出口内侧〕列伯努利方程，且不计分支点B处能量损失，有其中，zA=0，zD=5，pD=0〔表压〕所以代入数据得(2)式〔2〕与式〔1〕联立，得uD=1.15m/s，uA=2.3