石油大学化工原理复试.docx
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石油大学化工原理复试.docx
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石油大学化工原理复试
石油大学(华东)
2004年硕士研究生复试考题
考试科目:
化工原理(特别提示:
请将答案全部写在答题纸上)总3页第1页
一、选择及填空题(共30分)
1.某稳定流动管路,流体在流经一半开闸阀后,其质量流量,总机械能。
A变大B变小C不变D不一定
2.如在测定离心泵的性能曲线时,错误地将压力表安装在泵出口调节阀以后,则操作时压力表读数(表压)将。
A随真空表读数的增大而减小B随流量的增大而减小
C随泵的实际扬程增大而增大D随流量的增大而增大
3.离心式水泵吸入管路漏入过量的空气后,将发生现象,当离心式水泵入口压力低于被输送液体的饱和蒸汽压时,将发生现象。
A气蚀B气浮C过载D气缚
4.灰体辐射能力同温度下黑体辐射能力;灰体的吸收率该灰体的黑度。
A大于B小于C等于D不确定
5.实验室用水吸收NH3的过程,气相中的浓度梯度液相中的浓度梯度(均已换算为相应的液相组成);气膜阻力液膜阻力。
A大于B小于C等于D不确定
6.下列情况不是诱发降液管液泛的原因。
A气液负荷过大B过量雾沫夹带C塔板间距过小D过量漏液
7.精馏的操作线是直线,主要基于如下原因。
A理论板假定B理想物系C恒摩尔假定D塔顶泡点回流
8.有一黑表面,当其温度分别为327℃和27℃时,向外辐射的能量之比为。
A2 B4C8D16
9.用管子从高位槽放水,当管径增大一倍,则水的流量为原流量倍。
假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变,且管路出口处的流体动能项可忽略。
10.某设备上,真空表的读数为80mmHg,其绝压= kgf/cm2=Pa,该地区大气压强为720mmHg。
11.降液管内停留时间太短会造成,而泛点率过大则会造成,
气相流速太小会造成。
考试科目:
化工原理总3页第2页
12.萃取操作选择萃取剂的原则为(写出两条):
;。
二、问答题(共20分,第1、2题各6分,第3题8分)
1.试分析造成加热炉热效率低的可能原因(至少提出三条),并阐述它们是如何影响热效率的。
2.根据所学知识,设计一实验用于测定离心泵的特性曲线。
请画出实验流程示意图、写出主要的设备名称及所需测定的主要参数。
3.试分析一现场操作的精馏塔,在进料量、进料组成、进料状况及塔底汽化量均保持不变,而塔顶产品量减少时,此时塔顶、塔底产品组成应如何变化?
三、计算题(50分)
1.(10分)用离心泵将20℃的水从储水池打入一高位槽,已知水的物性参数如下:
密度ρ为998.2kg/m3,粘度μ为1.005cP。
已知泵入口真空表读数为400mmHg,输送管路为Φ108×4mm的钢管,总长度(包括当量长度)为50m,其中吸入管路长度为6m(包括当量长度),储水池与高位槽两液面高度差为30m,管路摩擦系数λ为0.02,流量为45m3/h,压力表和真空表之间的垂直距离为20cm。
压力表和真空表之间的阻力损失可以忽略不计,试问:
(1)泵的扬程;
(2)泵出口处压力表的读数,
。
2.(10分)某板框压滤机有10个边长为1m的正方形滤框,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=1.5×10-4m2/s,滤饼与滤液的体积比为0.04m3/m3,整理、装卸等辅助时间为20min。
滤饼不洗涤,过滤介质阻力可以忽略不计。
(1)过滤10min时所得滤液体积;
(2)若板框压滤机滤框的厚度为40mm,求该板框压滤机的生产能力?
m3/h。
考试科目:
化工原理总3页第3页
3.(10分)在某厂一套管换热器中,将溶液与冷却水进行逆流换热。
溶液走壳程,流量为
,比热为
,从150℃冷却到80℃;冷却水走管程,从15℃加热到40℃。
已知壳程的对流传热系数
,换热管的尺寸为
,管壁的导热系数
;水的物性为:
,
,
,
。
污垢热阻忽略不计,试求:
(1)换热器的热负荷
;
(2)冷却水的流量
;
(3)传热过程的总传热系数
。
4.(10分)逆流操作的吸收塔中,用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽,进塔气体中含丙酮0.03(摩尔分率),需在该塔中将丙酮吸收掉95%,空气入塔流率V=72kmol/(m2·h),相平衡关系为:
,体积总传质系数
=0.016kmol/(m3·s),用水量为2500kg/(m2·h)。
试求:
(1)气相出口浓度
;
(2)用水量为最小用水量的多少倍;
(3)填料层高度h,m。
5.(10分)在连续精馏塔内分离苯-甲苯溶液,过冷液体进料,
。
已知操作线方程为:
精馏段
;提馏段
。
试求:
(1)塔顶轻组份的组成
;
(2)塔底轻组份的组成
;
(3)进料中轻组份的组成
。
2004年工程硕士研究生入学考试试题答案
一、选择及填空题(共30分)总7页第1页
1.某稳定流动管路,流体在流经一半开闸阀后,其质量流量C,总机械能B。
A变大B变小C不变D不一定
2.如在测定离心泵的性能曲线时,错误地将压力表安装在泵出口调节阀以后,则操作时压力表读数(表压)将D。
A随真空表读数的增大而减小B随流量的增大而减小
C随泵的实际扬程增大而增大D随流量的增大而增大
3.离心式水泵吸入管路漏入过量的空气后,将发生D现象,当离心式水泵入口压力低于被输送液体的饱和蒸汽压时,将发生A现象。
A气蚀B气浮C过载D气缚
4.灰体辐射能力B同温度下黑体辐射能力;灰体的吸收率C该灰体的黑度。
A大于B小于C等于D不确定
5.实验室用水吸收NH3的过程,气相中的浓度梯度A液相中的浓度梯度(均已换算为相应的液相组成);气膜阻力A液膜阻力。
A大于B小于C等于D不确定
6.下列情况D不是诱发降液管液泛的原因。
A气液负荷过大B过量雾沫夹带C塔板间距过小D过量漏液
7.精馏的操作线是直线,主要基于如下原因C。
A理论板假定B理想物系C恒摩尔假定D塔顶泡点回流
8.有一黑表面,当其温度分别为327℃和27℃时,向外辐射的能量之比为D。
A2 B4C8D16
9.用管子从高位槽放水,当管径增大一倍,则水的流量为原流量
倍。
假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变,且管路出口处的流体动能项可忽略。
10.某设备上,真空表的读数为80mmHg,其绝压= 0.87 kgf/cm2=85326Pa,该地区大气压强为720mmHg。
11.降液管内停留时间太短会造成过量气泡夹带,而泛点率过大则会造成过量雾沫夹带,气相流速太小会造成漏液。
总7页第2页
12.萃取操作选择萃取剂的原则为(写出两条):
选择性系数β比较大;
易于与被萃取物分离。
二、问答题(共10分)
1.试分析造成加热炉热效率低的可能原因(至少提出三条),并阐述它们是如何影响热效率的。
答:
①过剩空气系数α过大,致使烟气量增大,烟气带走热量增加,使η下降;
②炉体密封不严,致使大量空气进入炉膛,烟气量增加,使η下降;
③火嘴雾化燃烧效果不好,燃料燃烧不充分,使η下降。
2.根据所学知识,设计一实验用于测定离心泵的特性曲线。
请画出实验流程示意图、写出主要的设备名称及所需测定的主要参数。
答:
实验装置:
离心泵,真空表、压力表、功率表、转速表、温度计,流量计。
所需测定的主要参数:
离心泵进出口压力,电机功率及转速,水的温度,流体流量。
三、计算题
1.(15分)用离心泵将20℃的水从储水池打入一高位槽,已知水的物性参数如下:
密度ρ为998.2kg/m3,粘度μ为1.005cP。
已知泵入口真空表读数为400mmHg,输送管路为Φ108×4mm的钢管,总长度(包括当量长度)为50m,其中吸入管路长度为6m(包括当量长度),储水池与高位槽两液面高度差为30m,管路摩擦系数λ为0.02,流量为45m3/h,压力表和真空表之间的垂直距离为20cm,压力表和真空表之间的阻力损失可以忽略不计,试问:
(1)泵的扬程;
(2)泵出口处压力表的读数,
。
解:
(1)泵的扬程
在两液面间列柏努利方程
总7页第3页
其中
(2)在真空表和压力表之间列柏努利方程式
代入数据
2.(10分)某板框压滤机有10个边长为1m的正方形滤框,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=1.5×10-4m2/s,滤饼与滤液的体积比为0.04m3/m3,整理、装卸等辅助时间为20min。
滤饼不洗涤,过滤介质阻力可以忽略不计。
请计算:
(1)过滤10min时所得滤液体积;
(2)若板框压滤机滤框的厚度为40mm,求该板框压滤机的生产能力?
m3/h。
解:
(1)过滤10min时所得滤液体积
根据公式,得
(2)板框压滤机的生产能力
总7页第4页
3.(15分)在某厂一套管换热器中,将溶液与冷却水进行逆流换热。
溶液走壳程,流量为
,比热为
,从150℃冷却到80℃;冷却水走管程,从15℃加热到40℃。
已知壳程的对流传热系数
,换热管的尺寸为
,管壁的导热系数
;水的物性为:
,
,
。
污垢热阻忽略不计,试求:
(1)换热器的热负荷
;
(2)冷却水的流量
;
(3)传热过程的总传热系数
。
解:
(1)换热器的热负荷
(2)冷却水的流量
(3)传热过程的总传热系数
总7页第5页
4.(10分)逆流操作的吸收塔中,用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽,进塔气体中含丙酮0.03(摩尔分率),需在该塔中将丙酮吸收掉95%,空气入塔流率V=72kmol/(m2·h),相平衡关系为:
,体积总传质系数
=0.016kmol/(m3·s),用水量为2500kg/(m2·h),试求:
(1)气相出口浓度
;
(2)用水量为最小用水量的多少倍;
(3)填料层高度h,m。
解:
(1)
(2)
(kmol/(m2·h))
(3)由全塔的物料衡算
①对数平均推动力法:
总7页第6页
②数学分析法:
5.(10分)在连续精馏塔内分离苯-甲苯溶液,过冷液体进料,
。
已知操作线方程为:
精馏段
;提馏段
。
试求:
(1)塔顶轻组份的组成
;
(2)塔底轻组份的组成
;
(3)进料中轻组份的组成
。
总7页第7页
解:
1.求
由精馏段操作线方程,可知:
解得
2.求
由提馏段操作线方程和对角线方程
解得
3.求
由精馏段操作线方程和提馏段的操作线方程
解得
线方程为:
将
代入
线方程,得
..
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