全国研究生入学考试化工原理全真模拟试题与答案 7.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7
2015年全国研究生入学考试全真试题
化工原理
一、概念题(30分,每空或每选择1.5分)
1.水在内径一定的圆管中稳定流动,若水的质量流量保持恒定,当水温升高,Re值将_______。
(A)变大(B)变小(C)不变(D)不确定
2.当吼径与孔径相同时,文丘里流量计的能量损失比孔板流量计的能量损失______。
(A)大(B)小(C)相等(D)不确定
3.在测速管工作时,测压孔迎对流体流动方向时所测压力代表该处的_______,此时测速管侧壁压力代表该处的______。
()
(A)动压,静压(B)动压,动压与静压之和
(C)动压与静压之和,静压(D)静压,动压与静压之和
4.离心泵铭牌上标明的扬程是______________________________。
5.用离心泵将水池的的水抽吸到水塔中,设水池和水塔水面维持恒定,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出水口阀门将导致______。
(A)送水量增加,泵的压头下降
(B)送水量增加,泵的压头增大
(C)送水量增加,泵的轴功率不变
(D)送水量增加,泵的轴功率下降
6.在重力场中,微小颗粒的沉降速度与_______无关。
(A)颗粒的几何形状(B)颗粒的尺寸大小
(C)流体与颗粒的密度(D)流体的速度
7.过滤常数K与_______无关。
(A)滤液的粘度(B)过滤面积
(C)滤浆的浓度(D)滤饼的压缩指数
8.两台同样的列管式换热器,拟作气体冷却器用,气、液流量及进口温度一定时,为使气体温度降到最低,宜采用的流程为______。
(A)气体走管内,串联逆流操作
(B)气体走管内,并联逆流操作
(C)气体走管外,并联逆流操作
9.间壁两侧流体的传热过程中,αo、αi值相差很大(αo<<αi),K值接近______。
10.真空蒸发时,冷凝器操作压强的最低极限取决于_______。
(A)冷凝水的温度(B)真空泵的能力
(C)当地大气压力(D)蒸发器的蒸发水量
11.溶解度很大的气体,属于______控制。
12.在逆流操作的填料塔中,当A<1时,若填料层高h=∞,则气液两相将于塔______达到平衡。
13.某二元混合物,进料量为100kmol/h,xF=0.6,要求得到塔顶xD不小于0.9,则塔顶最大产量为——。
(A)60kmol/h(B)66.7kmol/h
(C)90kmol/h(D)不确定
14.判断题:
在已建成的板式精馏塔中分离某二元混合液,在进料量组成一定,精馏过程中要求得到一定流量和组成的精馏产品,进料位置不变,而将进料状况由冷凝进料改为饱和液体进料时,设两种进料状况下塔效率不变,则塔底再沸器中加热介质的流量应减少,塔顶冷凝器和冷却器中冷却介质流量应加大——。
15.当填料塔操作气速达到泛点气速时,压降急剧______(升高、降低、不变)。
16.判断题:
同一塔板上液体流量愈大,则液面落差也愈大______
17.一吸湿性物料和一非吸湿性物料,具有相同的干燥面积,在相同的干燥条件下进行干燥,前者的干燥速度为UA,后者的干燥速率为UB,则在恒速干燥段UA_______UB。
(>,=,<)
18.干燥器内部无补充加热的情况下,进干燥器的气体状态一定,干燥任务一定,则气体离开干燥器的湿度H2越______,干燥器的热效率就越高。
19.物料的平衡水分一定是______。
(A)非结合水分(B)自由水分
(C)结合水分(D)临界水分
20.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
二、(30分)用离心泵向常压凉水塔供应水,管路总长为100m(包括所有局部损失当量长度在内)直径为100mm。
管内流动已进入阻力平方区,摩擦系数为0.025。
冷却水入塔截面与塔底水面相差5m。
所用离心泵在转速为2900r/min的特性曲线方程为H=22.2-4.63×10-4Q2,式中,Q单位为m3/h;H单位为m。
试计算:
(1)冷却水输送量及泵的有效功率;
(2)现因水温下降,故所需冷却水用量将减少20%,拟用调节管路阀门的方法实施操作,则离心泵有效功率有何变化?
(3)若采用调节电机转速的方法进行上述流量调节,电机转速应为多少?
三、(30分)有一列管式换热器,传热面积为50m2,加热管为φ25mm的薄壁铜管。
用120℃的饱和水蒸气将油从40℃加热到80℃;油走管程,处理量为36吨/小时,流动状态为湍流。
已知饱和水蒸气的冷凝传热系数为1.2×104W/(m2℃),油的平均比热容为2.1kJ/(kg℃),试计算:
(1)该换热器传热系数K;
(2)如果该换热器仍用于加热原来的油,油的处理量增加一倍,假设其他物性不变,问油的出口温度为多少?
(3)如果该换热器用于加热另一种黏度更大的油,油的黏度提高一倍,油的处理量仍为36吨/小时,假设其他物性不变,流动仍为湍流,问油的出口温度为多少?
四、(30分)在一逆流操作的填料塔中,用含A组分0.2%的矿物油吸收混合气中的A组分。
已知进口混合器中A组分的含量为y1=1.5%(以上均为摩尔分数),操作压力为1atm。
系统平衡关系服从拉乌尔定律。
操作温度下A组分的饱和蒸汽压为380mmHg。
试求:
(1)当吸收剂用量为最小用量的3倍时,气相总传质单元高度HOG=1.2m,求填料层高度(此时回收率不变)。
[注:
因属低浓度吸收,可认为摩尔分数近似等于比摩尔分数]
5、(30分)某料液以2.5kmol/h的流率加入提馏塔的顶部,其组成为0.4(mol%,下同),温度为10℃,塔顶蒸汽冷凝后全部作为产品,不回流。
已知:
料液泡点为98℃,平均比热容为1.6kJ/(kmolK),汽化潜热为350kJ/kmol,塔顶产品馏出率D/F为0.717,xW=0.02,料液相对挥发度α为3。
塔内物料循环遵循恒摩尔流假定。
试求:
(1)塔内液气比为多少?
(2)经第一块理论板的汽相增浓了多少?
化工原理研究生入学考试试题参考答案
一、概念题
1.A;当水温↑,液体μ随t↑而↓,则Re↑=duρ/μ↓∴Re↑
2.B;文丘里流量计有渐缩段和渐扩段,且动能大部分能转回成静压能。
∴能量损失较小。
3.C;
4.指泵在运行时效率最高点的压头;
5.A;由H-Q图可知。
6.D;
7.B;由K=2k(△p)1-s和k=1/(μr'ν)可知
8.A;同1999年第一题5
(1),同2004年第一题7,同09年小题
9.α0;
10.A;同2002年第一题10,同2005年第一题12
11.气;1/KG=1/kG+1/(HkL)
12.底;同2002年第一题13,同2005年第一题14,类同09年第五题
(2)
13.B;
14.×;当R一定时,全凝器带走热量及冷却水用量均为定值。
但随q值减小,塔底再沸器供热必然减小,加热蒸汽消耗量降低。
但全塔总耗量是一定的。
15.↑;
16.√;
17.=;1998年第一题9
(1)
18.大;同2001年第一题17
19.C
20.C同2002年第一题19,同09年小题
二、
(1)由He=△Z+△P/ρg+△u2/2g+λ(l/d)(u2/2g)
=5+0+0+0.025×(100/0.1)×[Q/(3600×π×0.12/4)]2/(2×9.81)
=5+1.594×10-3Q2
Q=91.44(m3/h)
H=18.33(m)
H=22.4-4.63×10-4Q2
He=5+15.94×10-4Q2
(2)∵K=△Z+△P/ρg不变。
∵阻力平方区,则B不变
∴H=22.4-4.63×10-4Q2
当Q'=0.8Q时,H=19.72(m)
Ne=3931.4(W)∴Ne↓
H'/(n'/n)2=22.2-4.63×10-4[Q'/(n'/n)]2
(3)由H'/H=(n'/n)2
Q'/Q=n'/n
∴H'=22.2(n'/n)2-4.63×10-4(Q')2
He=5+1.594×10-3Q2
∴Q'=0.8Q时,n'/n=0.72
∴n'=2092.2(r/min)
三、S=50m2;do=25mm(薄壁);t1=40℃;t2=80℃
Wc=(36000/3600)=10(Kg/s)
αo=1.2×104(W/(m2·℃))cpc=2100J(Kg·℃)
(1)由Q=KS△tm=Wccpc(t2-t1)
120120△tm=40/ln(80/40)=57.7(℃)
8040
∴K=10×2100×(80-40)/(50×57.7)=291.2(W/(m2·℃))
(2)由薄壁及题意知,1/K=1/αi+1/αo∴αi=298.4(W/(m2·℃))
当流量增大一倍时,则流速增大一倍
则αi'=
(2)0.8αi=519.55(W/(m2·℃))∴K'=498(W/(m2·℃))
由公式Wccpc(t2-t1)=KS△tm得
2Wccpc(t2'-t1)=K'S△tm'
2×10×2100×(t2'-t1)=498×50×(t2'-t1)/ln[(T-t1)/(T-t2')]
ln[80/(120-t2')]=498×50/(2×10×2100)∴t2'=75.78(℃)
(3)当μ↑时,由αi=0.023(λ/di)(diuρ/μ)0.8(cpμ/λ)0.4
∴αi∝u-0.4∴αi=2-0.4×298.4=226.15(W/(m2•℃))
1/K'=1/αi+1/αo=1/226.15+1/(1.2×104)∴K'=221.97(W/(m2·℃))
由Wccpc(t2'-t1)=K'S△tm'
则Wccpc(t2'-t1)=K'S(t2'-t1)/ln[(T-t1)/(T-t2')]
∴ln80/(120-t2')=221.97×50/(10×2100)∴t2'=72.84(℃)
四、
(1)当外压不高时,平衡的气相可视为理想气体,遵循道尔顿定律。
∴PA=PyA=1×1.5%=0.015(atm)
又由题意知,系统服从拉乌尔定律,∴PA=PAoxA
∴xAmax=0.015/0.5=0.03
(2)由XA=YA/m∴mmin=YA/XAmax=1.5%/0.03=0.5(题中给出摩尔分数近似等于比摩尔分数)
∴m=0.5时,(L/V)min=(Y1-Y2)/(X1*-X2)
=[Y1-Y1(1-φ)]/(Y1/m-X2)
=Y1φ/(Y1/m-X2)
=1.5%×85%/(1.5%/0.5-0.2%)
=0.455
(3)L/V=3(L/V)min=1.366S=m/(L/V)=0.366
NOG={ln[(1-S)(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)+S]}/(1-S)
=ln[(1-0.366)(1.5%-0.5×0.2%)/[1.5%(1-85%)-0.5×0.2%)]+0.366]}/(1-0.366)
=3.17(m)
∴Z=HOGNOG=3.81(m)
五、
(1)q=[r+cp(ts-tF)]/r=1+1.6×88/3500=1.402
R=0
L'/V'=(L+qF)/[V+(q-1)F]=(RD+qF)/[(R+1)D+(q-1)F]
=1.402F/(0.717F+0.402F)=1.253
由F=D+W
FxF=DxD+WxW
W=0.7075
xD=0.55
(2)
ym+1'=L'xm'/V'-WxW/V'
=1.253xm'-0.7075×0.02/(1.115×2.5)
=1.253xm'-0.005
y1=xD=0.55
y1=αx1/[1+(α-1)x1]x1=0.29
=1.253x1-0.05=0.35837△y=0.55-0.35837=0.192
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