1999年-208研究生考试化工原理试题10套Word文档格式.docx
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②粘度大、流量小的流体:
。
A.管程 B.壳程 C.管程或壳程均可
5.含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作,若其它操作条件不变,而入口气体量增加,则对于气膜控制系统:
其出口气体组成ya 将 ,出口液体组成 yb 将
,溶质回收率将 。
A.增大 B.减小 C. 不变
6.在图示的封闭容器中盛有深度为1m的水,
第3题图
第6题图
容器侧壁在水深0.5m的A处接一细管,细管一端通大气,容器底部接一垂直管,管长1m,容器内径与垂直管内径比D/d=50。
若忽略流动阻力,则容器中的水流出一半所需的时间为 秒。
总3页 第2页
7.粘度的物理意义是 。
若某流体的粘度为μ cP,密度为ρkg/m3,则其运动粘度为 cSt。
8.流化床出现下列异常情况时,可能是什么原因造成的?
①床层实际压降比理论计算值低:
②床层压降波动幅度较大:
9.欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500m3/h的常压空气,空气中所需除去的最小颗粒的沉降速度为5×
10—3m/s。
已知降尘室长5m、宽2m、高2m,则室内需设 块隔板。
10.转筒真空过滤机的转鼓在操作时大致可分为
、 、 及 四个区域。
是 这
一部件使过滤室在不同部位时,能自动进行相应的不同操作。
11.冷热两流体通过套管换热器进行换热,热流体走内管,处于湍流状态。
现将该套管换热器的内管内径缩至原来的1/2,假设热流体的流量及物性不发生变化,则热流体侧的对流传热膜系数变为原
来的 倍。
12.如图,1表面为平面,2表面为半球面,二者构成一封闭表面,则角系数
ψ12= ,ψ21= 。
13.在萃取操作中,分配系数是指
选择性系数是指 。
14.直接水蒸汽加热的精馏塔适用于 的
情况。
直接水蒸汽加热与间接水蒸汽加热相比,当xD、xF、R、q、α及回收率相同时,其所需
第12题图
理论板数要 (多、少或相等)。
15.雾沫夹带是指 的现象。
正常操作的板式塔,雾沫夹带量应控制为
kg液/kg气。
影响雾沫夹带的主要因素是 。
二、计算题(共60分)
1.(15分)如图所示为一供水系统,水池及两分支管出口均通大气,两分
支管路在同一水平面上,距水池液面10m。
总3页 第3页
管路中装有两台规格相同的离心泵,单台泵的特性曲线可表示为:
H=40-4×
105Q2 (H—扬程,m;
Q—流量,m3/s)
适当地关闭、开启阀门,两台泵既可单独工作,又可串联或并联工作。
假设管
内流动均处于阻力平方区,管路中各管段的有关数据为:
管段
总管长∑(l+le)
m
管径d,mm
摩擦系数λ
AB
50
100
0.015
BC
80
0.02
BD
60
水池至A之间的连接管路的阻力损失可忽略。
试确定:
①采用单台泵供水时BC、BD段的流量,m3/h;
②关闭BC段的阀门,采用两台泵串联组合进行供水时水的流量为多少?
2.(10分) 通过一列管换热器,110℃的饱和蒸汽在壳程被冷凝为
110℃的水,一定流量的空气以湍流状态流过管程由30℃被加热至
50℃。
现因空气的流量增加,致使其出口温度降低了3℃。
换热器的管壁及污垢热阻可忽略,不计热损失。
试求:
①空气流量为原来的多少倍?
②冷凝水的产生量为原来的多少倍?
(提示:
可以运用控制热阻的概念。
)
3.(15分) 某生产过程中产生两股含有HCl的混合气体,一股流量
G1=0.015kmol/s,HCl的浓度yG1=0.04(摩尔分率),另一股流量
G2=0.015kmol/s,HCl的浓度yG2=0.02(摩尔分率)。
今拟用一个吸收塔回收两股气体中的HCl,总回收率不低于85%,所用吸收剂为
20℃的纯水,亨利系数E=2.786×
105Pa,操作压强为常压,则:
①将两股物料混合后由吸收塔塔底入塔,最少吸收剂用量为多少?
②若空塔气速取0.5m/s,此气速下Kya=8×
10-3kmol/(s.m3),实际液气比取最小液气比的1.2倍,混合进料时所需塔高为多少?
③若将第一股物料由吸收塔塔底入塔,第二股物料在最佳位置加入塔内,最少吸收剂用量变为多少?
4.(10分)用连续精馏塔分离某二元混合物,塔顶采用全凝器,要求塔顶产品组成xD=0.94(摩尔分率,下同),塔底产品组成xW=0.04,q线方程为y=6x-3,操作回流比为最小回流比的1.2倍,操作条件下的相对挥发度α=1.2,试求:
①进料的组成;
②塔顶产品采出率D/F;
③通过实验测得该塔精馏段中相邻两层塔板上上升蒸汽的组成分别为
0.85、0.858,试计算其中一层塔板的Murphree板效率。
5.(10分) 实验室中在100kPa的压差下对某种悬浮液进行过滤实验,测得qe=0.01m3/m2,K=1.936×
10-4m2/s,滤饼不可压缩。
今采用一台直径
1.5m、长10m的转筒真空过滤机处理此种料浆,所用滤布与实验时的相同,转筒的浸没角为120度,转速为0.5转/分,操作真空度为80kPa。
试求该过
滤机的生产能力为多少?
以(m3滤液/h)表示。
一九九九年硕士研究生入学考试《化工原理》试题答案
一、填空及选择题(共40分,选择题每题2分,填空题每题3分):
1.C、A、B
2.C、C、A
3.A
4.A、B
5.A、A、B
6.230.4
7.单位接触面积、单位速度梯度时内摩擦力大小;
1000μ/ρ
8.床层存在沟流;
床层发生节涌。
9.13
10.过滤、洗涤及洗干、卸渣、滤布再生;
分配头。
11.3.48
12.1,0.5
13.溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的组成比;
萃取相中溶质与稀释剂
的组成之比同萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。
14.所处理的物料为水溶液,水为重组分,塔底产品近于纯水;
多。
15.气体通过塔板上的液层后,将部分较小的液滴夹带至上层塔板的现象;
板间距、空塔气速、气液相的物性等(答出两个因素即可)。
1.(15分)
解:
①(10分)下面分别以u、u1、u2表示AB段、BC段、BD段的流速。
由水池液面至B面、再至D或C面列柏氏方程,有:
He=10+u21/2g+HfAB+HfBC=10+u22/2g+HfAB+HfBD (a)
其中:
HfAB=0.015×
(50/0.1)×
(u2/2g)=7.5(u2/2g)
HfBC=0.02×
(80/0.05)×
(u21/2g)=32(u21/2g)HfBD=0.02×
(60/0.05)×
(u22/2g)=24(u22/2g)
由B面至C面、B面至D面列柏氏方程得:
u22/2g+HfBD=u21/2g+HfBC 即:
33(u21/2g)=25(u22/2g)
或u2=1.149u1 (b)
同时:
VAB=VBC+VBD 即:
0.12u=0.052(u1+u2) (c)
由b、c两式:
u1=1.861u
从而:
He=10+u21/2g+HfAB+HfBC=10+7.5(u2/2g)+33(u21/2g)
=10+6.207u2 (e)
(e)式即为管路的特性曲线方程。
泵的特性曲线方程:
H=40-4×
105Q2=40-4×
105(0.785×
0.12u)
2
=40-24.65u2 (f)
联解(e)、(f)得:
u=0.986m/s,u1=1.835m/s,u2=2.108m/sVBC=0.785×
0.052×
1.835=0.00360m3/s=13.0m3/hVBD=0.785×
2.108=0.00414m3/s=14.9m3/h
BD
②(5分)管路的特性曲线:
He=10+HfAB+HfBD+u2/2g=10+7.5(u2/2g)+25{(4u)
2/2g}
=10+20.77u2
串联时泵的特性曲线:
H=2(40-4×
105Q2)=80-49.30u2
H=He解得:
u=1.00m/sV=0.785×
0.12×
1.123=0.00785m/s=28.3m3/h
2.(10分)
一侧有相变化,αo>
>
αi,管壁及污垢热阻可忽略,不计热损失,故:
K≈αi
空气流量增加前:
Q=mCp(50-30)=KAΔtm空气流量增加后:
Q=mCp(47-30)=K’AΔtm’Δtm=(80+60)/2=70℃
Δtm’=(80+63)/2=71.5℃
Q/Q’=20m/(17m’)=70K/(71.5K’)
湍流状态:
αi∝m0.8即K∝m0.8,所以:
Q/Q’=20m/(17m’)=70K0.8/(71.5K’0.8)m’/m=2.505,Q/Q’=2.130
(m’/m)water=Q/Q’=2.130
3.(15分)
①(5分)m=E/P=2.786/1.103=2.75
混合气体的组成y1=(yG1+yG2)/2=(0.04+0.02)/2=0.03
混合气体的流量G=G1+G2=0.03kmol/s
气体出口浓度y2=(1-η)y1=(1-0.85)×
0.03=0.0045(L/G)min=(y1-y2)/(y1/m)=(0.03-0.0045)/(0.03/2.75)=2.3375Lmin=2.3375G=2.3375×
0.03=0.0701kmol/s
②(6分)
混合气V=22.4×
0.03×
293/273=0.721m3/s
塔径D=(4V/πu)0.5=[4×
0.721/(3.14×
0.5)]0.5=1.335m(L/G)=1.2(L/G)min=1.2×
2.3375=2.805
x1=(y1-y2)G/L+x2=(0.03-0.0045)/2.805=0.00909
Δy1=y1-mx1=0.03-2.75×
0.00909=0.005
Δy2=y2-mx2=0.0045
Δym=(0.005-0.0045)/2=0.00475
Z= 0.03
8´
10-3´
0.785´
1.3352
´
0.03-0.0045
0.00475
=14.4m
③(4分)两股气体
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- 1999 208 研究生 考试 化工 原理 试题 10
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