1999年-208研究生考试化工原理试题10套.docx
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石油大学(华东)
一九九九年硕士研究生入学考试试题
考试科目:
化工原理 总3页 第1
页
适用专业:
有机化工、应用化学、精细化工、环境化工
注意:
全部答案均需写在答题纸上,否则无效。
一、填空及选择题(共40分):
1.理想流体在一条水平圆管中作稳定流动,则直径大的截面比直径小的截面
比位能 ,比静压能 ,比动能 。
A.大 B.小 C.相等
2.原用以输送水的离心泵,现改用来输送密度为水的1.2倍的水溶液,水溶液的其它性质可视为与水的相同。
若管路
布局等都不改变,则泵的流量将 ,扬程将 ,泵出口处的压强将 。
A.增大 B.减小 C.
不变3.已知钢质圆管(外半径为r1)外两层不等厚(b1 A.大于 B.小于 C. 等于 4.根据列管换热器中流体流径选择的一般原则,下列流体应走管程还是壳程? ①具有腐蚀性、高温、高压的流体: ; 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 50 0.02 BD 60 50 0.02 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。 石油大学(华东) 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)。 二、计算题(共60分) 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=0.785×0.052×2.108=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) 解: 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