全国研究生入学考试化工原理全真模拟试题与答案 2.docx
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全国研究生入学考试化工原理全真模拟试题与答案2
2015年全国研究生入学考试全真试题
化工原理
一.概念题(20分)
1.用U管差压计测量管道中的压降,指示液为水,若P值不变,欲使读数R增大,应更换一种密度比水______的指示液。
2.层流底层越薄______。
(Α)近壁面速度梯度越小(B)流动阻力越小
(C)流动阻力越大(D)流体湍动程度越小
3.对离心泵的允许安装高度无影响的是下列情况中的______。
(A)安装处的大气压(B)被输送液体的温度
(C)吸入管道的流动阻力(D)排出管道的流动阻力
4.离心泵的出口阀门开度的改变不会改变______。
(A)泵的特性曲线(B)管路特性曲线
(C)管路所需的压头 (D)泵的工作点
5.旋风分离器的总分离效率是指______。
(A颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率
(B不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和
(C)颗粒群中最小粒子的分离效率
(D)理论上全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率
6.恒压过滤,且介质阻力忽略不计时,如果粘度降低20%,则在同一过滤时间内,得到的滤液量增大______。
(A)11.8% (B)9.54%
(C)20% (D)44%
7.分离因素是物料在离心力场中所受的______力与______力之比。
8.蒸汽膜状冷凝时,在壁面上存在一层冷凝液膜,液膜外又有一层气膜,传热的主要热阻______。
(A)决定于汽膜厚度 (B)决定于液膜厚度
(C)决定于汽膜和液膜厚度 (D)与汽膜或液膜的厚度无关
9.在两灰体间进行辐射传热,两灰体的温度相差50℃,现因某种原因,两者的温度各升高100℃,则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比,应该______。
(A)变小 (B)增大 (C)不变
10.真空蒸发时,冷凝器操作压强的最低极限取决于______。
(A)蒸发器的蒸发水量(B)真空泵的能力
(C)当地大气压力(D)冷凝水的温度
11.蒸发操作中,料液在高于沸点下进料时,其加热蒸汽消耗量少于沸点进料时的蒸汽消耗量,因为此时料液进入蒸发器后有______现象产生。
12.扩散通量式JA=-D(dCA/DZ)=-JB______。
(A)可以用于多组分体系(B)只能用于双组分体系
(C)只能用于稀溶液(D)只能用于理想气体
13.逆流操作的填料吸收塔,当吸收因数A<1且填料为无穷高时,气液两相将在______达到平衡。
14.操作中连续精馏塔,如采用回流比小于最小回流比,则_______
(A)XD,XW均增加(B)XD,XW均不变
(C)不能操作(D)XD减小,XW增加
15.操作中的精馏塔,保持qF(F),XF,q,qg’(V’)不变,减少qD(D),则塔顶易挥发组分回收率变化为______。
(A)变大(B)变小
(C)不变(D)不确定
16.如需将空气减湿,应使水温________。
(A)高于湿球温度(B)低于湿球温度
(C)高于露点(D)低于露点
17.干燥热敏性物料时,为提高干燥速率,可采取的措施是_______
(A)增大干燥面积(B)提高干燥介质的温度
(C)降低干燥介质相对湿度(D)提高干燥介质流速
18.真空干燥的主要优点是______。
(A)省钱(B)干燥速率缓慢
(C)能避免物料发生不利反应(D)能避免表面硬化
19.进行萃取操作时应使________。
(A)分配系数大于1(B)分配系数小于1
(C)选择性系数大于1(D)选择性系数小于1
20.在部分互溶系统中,若萃取相中含溶质,稀释剂,溶剂,则萃取相中_______.(均表示质量分率)
二.(20分)用一离心泵将敞口贮槽内的某悬浮液送入过滤机进行过滤。
悬浮液的密度为1200kg/m3,粘度为5mpas。
在过滤机入口前装一调节阀。
管路总长10m(包括除调节阀外的所有局部阻力),内径50mm,滤液出口为大气压,贮槽和滤液机出口间的高度差可忽略不计。
泵的特性曲线为H=22.4+5Q-20Q2(流量Q的单位为m3/s,扬程H的单位为m).过滤机的过滤面积为20m2,滤液与滤饼的体积比为9:
1,滤饼不可压缩,滤布阻力不计。
过滤在恒压下进行,第1小时内压差为50KPa,过滤方程为q2=4.2×10-4
(过滤时间τ的单位为s,q的单位为m3/m2).试求:
(1)调节阀的阻力系数(流速可按第1小时内的平均流量算);
(2)第1小时内的管路特性方程。
(层流下摩擦因数λ=64/Re,湍流下摩擦因数λ=0.3164/Re0.25)
三.(20分)用120℃饱和水蒸气在列管式换热器内加热水。
水走管内,钢管壁热阻,污垢热阻和热损失均忽略不计,水的定压比热容可视为常数。
传热为强制湍流。
当水的流速为1m/s时,可将水从20℃加热到80℃,且测得基于外表面的传热系数K为2115W/m2K。
当水的进口温度不变,流速增加到为1.5m/s时,测得K´=2660W/m2K。
求:
(1)水蒸气冷凝的表面传热系数;
(2)流速增加后水的出口温度。
四.(20分)在常压板式蒸馏塔中分离某双组分理想溶液。
溶液的相对挥发度a=2。
操作时塔顶采用全凝器,泡点回流,回流比R=1.92Rmin,塔釜采用间接蒸汽加热。
已知原料液中含易挥发组分A40%(摩尔%),泡点进料,流量为150Kmol/h。
现要求塔顶馏出液中组分A的回收率为97%,塔底采出液中组分B的回收率为95%。
试求:
(1)操作回流比R;
(2)精馏段操作线方程;(3)提馏段操作线方程;(4)若塔顶第一块板的气相单板效率为95%,求由塔顶第二块板上升的气相组成。
五.(20分)在常压逆流操作的填料塔中用清水吸收氨-空气中的氨。
已知填料层高度为6m,进塔混合气中氨的摩尔分率y1=0.03,要求吸收率
=90%,操作条件下y*=1.2X,出塔水溶液浓度X1=0.02。
试求:
(1)实际操作液气比是最小液气比的多少倍?
(2)出塔水溶液的最大浓度X1max;(3)完成上述分离任务所需的气相传质单元高度HOG为多少m;(4)若要求出塔混合气中氨的摩尔分率
y2´=0.002,其它操作条件及L/V(液气比)不变,此塔是否适用?
(注:
计算中摩尔比可用摩尔分率代替,惰性气体流量可用混合气体流量代替,溶剂流量可用溶液流量代替)
化工原理研究生入学考试试题参考答案
一、概念题
1.小;由△P=ρgh∴当R↑,欲使△P不变,则ρ↓
2.C;同1998年第一题的1
(2)
3.D;类同1999年第一题的2
(1),2000年第一题的4
4.A;
5.D;
6.A;V2=KA2θV∝μ-1/2=(1/0.8)1/2=111.8%
K=2△P(1-S)/(μr'ν)K∝1/μ∴增大11.8%
7.离心;重力
8.B;
9.B;同2001年第一题的10
10.D;
11.自蒸发;
12.A;如A、B两组分中加入C组分,但C组分不影响A、B,如:
一种固体盐。
13.塔底;
14.D;当R 15.B;此题借助于图形进行定性分析较好,下面这个分析仅供参考 由V=(R+1)D,知D↓,R↑,xD↑ 当R↑,(L/V)↑,NT↓,则NT=lg{[xD/(1-xD)][(1-xW)/xW]}/lgαm 欲使NT↓,则[(1-xW)/xW]↓才能完全符合NT↓ ∴(1/xW-1)↓xW↑ DxD↓ η=(DxD/WxW)↓ 又由F=D+W FxF=DxD+WxW 16.D;td=f(H)知识点类同于09年小题最后一题 17.A; 18.C; 19.C;同09年小题 20.17/3; 二、 (1)V液2=KA2θ∴V液=(4.2×10-4×202×3600)1/2=24.59为滤液体积 ∴V总=10V液/9=27.33(m3)∴Q=27.33(m3/h)=7.59×10-3(m3/s) ∴H=22.4+7.59×10-3-20×(7.59×10-3)2=22.4368(m) 取敞口贮槽为1-1截面,过滤机出口为2-2截面,并以敞口贮槽为基准面0-0,列柏努利方程如下: P1/ρ+u12/2+gZ1+Hg=P2/ρ+u22/2+gZ2+∑hf 其中∑hf=(λl/d+ξ)(u2/2) u=Q/(3600×πd2/4)=27.325/(3600×0.052×π/4)=3.8657(m/s) Re=duρ/μ=0.05×3.8657×1200/(5×10-3)=4.6388×104>104 ∴λ=0.3164/Re0.25=0.01256 ∴∑hf=(0.02156×10/0.05+ξ)(u2/2)=(4.312+ξ)×7.472 ∴22.4368×9.81=32.1687+7.4272ξ∴ξ=25.3 (2)He=△Z+△P/ρg+△u2/g+Hf=Hf Hf=(λl/d+ξ)(u2/2)=10λ/0.05+25.3)(0.141Q/2)2=(2λ+0.253)Q2 1当Re<2000时,即Q<1.182时,λ=64/(1692Q)=0.0378/Q ∴Hf=0.0757Q+0.253Q2 2当Re>3000时,即Q>1.773时,λ=0.049Q-0.25 ∴Hf=0.098Q1.75+0.253Q2 三、 (1)由1/ko=1/αo+do/(diαi) αo=8.122×103(W/(m2·℃)) 1/2115=1/αo+do/(diαi) 1/2660=1/αo+do/(diαi) ln[(T-t1)/(T-t2)]=KS/WcCpc ln[(T-t1)/(T-t2′)]=K′S/(1.5WcCpc) (2)WcCpc(t2-t1)=KS△tm △tm=(t2-t1)/ln[(T-t1)/(T-t2)] ln(100/40)=KS/WcCpc S/WcCpc=4.33234×10-4 ∴ln[100/(T-t2′)]=(2660/1.5)×4.33234×10-4 ∴t2′=73.62(℃) D=62.7 W=87.3 xW=0.0206 xD=0.928 四、 (1)由 DxD/FxF=0.97 W(1-xW)/F(1-xF)=0.95 F=D+W FxF=DxD+WxW q=1,xq=xF=0.4 yq=2×0.4/(1+1×0.4)=0.571 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.928-0.571)/(0.571-0.4)=2.088 R=1.92Rmin=4 (2)yn+1=R/(R+1)xn+xD/(R+1)=0.8xn+0.1856 (3)ym+1'=(L+qF)/(L+qF-W)xm'-WxW/(L+qF-W) =(4×62.7+150)xm'/(4×62.7+150-87.3)-87.3×0.0206/(4×62.7+150-87.3) =1.278xm'-0.0057 (4)EMV1=(0.928-y2)/(y1*-y2)=0.95 y1*=2x1/(1+x1) y2=0.8x1+0.1856 (0.928-y2)/[2(y2-0.1856)/(y2+0.6144)-y2]=0.95 ∴0.05y22+1.00272y2-0.9226=0 ∴y2=0.8814 五、题中已指定摩尔比用摩尔分数代替,故 Y1=0.03;X2=0;Y2=0.003;φ=0.9;m=1.2;X1=0.02 (1)(L/V)min=mφ=0.126×0.808=1.08 (L/V)=(Y1-Y2)/(X1-X2)=(0.03-0.003)/0.02=1.35 ∴(L/V)=1.25(L/V)min (2)X1,max=Y1/m=0.03/1.2=0.025 (3)由S=m/(L/V)=1.2/1.35=0.89 NOG={㏑[(1-S)(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)+S]}/(1-S)={㏑[(1-S)/(1-φ)+S]}/(1-S) ∴NOG=6.256(m) ∴HOG=Z/NOG=0.96(m) (4)当Y2'=0.002时 L/V=1.35 φ=0.028/0.03=93.3% NOG={㏑[(1-S)/(1-φ)+S]}/(1-S)=8.474(m) Z=NOG·HOG=8.315(m)>6m∴不可用
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