2011年武汉科技大学考研试题化工原理

二O 一一年招收硕士研究生入学考试试题 考试科目及代码： 化工原理（834） 适用专业： 化学工程、化学工艺、应用化学、工业催化、环境工程 可使用的常用工具：计算器、三角板等文具 答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。 考试时间3小时，总分值 150 分。

姓名： 报考学科、专业： 准考证号码： 密封线内不要写题 一、

填空题（每题2分 共24分） 1. 流体流动的连续性方程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2. 离心泵的工作点是＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿＿曲线的交点。 3. 分离任务要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，＿＿＿进料的q 值最大，分离所需的总理论板数＿＿。 4. 在过滤操作中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是_______而不是______。 5. 沸腾传热可分为三个区域，它们是_______、_________、_________ 。应维持在_____________区内操作。 6. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。 7. 在B-S 部分互溶体系中，适当提高操作温度将使其两相区的范围将________（填增大或减小）。 8. 板式塔的操作条件不合适或塔板设计不合理，会发生____________、____________和__________等几种不正常操作现象。 9. 湿空气经预热器后，其湿度H 将 ____________，相对湿度φ将 ____________。 10．在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥（忽略辐射传热等的影响）时，在恒速干燥阶段，物料的表面温度等于________________________温度。 11. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG 将__________，N OG 将__________（变大，变小，不变）。 12. 两流体通过间壁进行换热操作，已知热流体温度由80℃降至40℃，冷流体温度相应由20℃升至50℃，则此两流体的换热操作为 操作。(请选择“逆流” 或“并流” )。

二、单项选择题（每题3分，共30分）

1．有关转子流量计，下面哪一种说法是错误的( )。

A.其为变截面的流量计；

B.通过转子流量计的流体压力降与流量无关；

C.当所测流体的密度变化时需要校准；

D.只能用于测定液体的流量

2．两厚度相同的双层平壁稳定热传导过程，已知两层温度差△t1>△t2，则两层导热系数的关系是( )。

A. λ1>λ2

B. λ1=λ2

C. λ1<λ2

D. 无法判断

3. 球形固体颗粒在重力沉降槽内作自由沉降，当操作处于层流沉降区时，升高悬浮液的温度，粒子的沉降速度将( )。

A. 增大

B. 不变

C. 减小

D. 无法判断

4. 焦炉煤气精脱萘，可采用洗油或轻质柴油为吸收剂，要使煤气中的萘脱除速率加快，采取的措施是( )。

A. 降温减压

B. 升温减压

C. 降温加压

D. 升温加压

5. 空气的干球温度一定时，当空气的湿度H降低时，对应的绝热饱和温度t as将( )，

相对湿度ψ将( )。

A.增大

B.减小

C.基本不变

D.不确定

6.萃取操作中，萃取剂的加入量应使和点M位于( )。

A.溶解度曲线的上方区域

B.溶解度曲线上

C.溶解度曲线的下方区域

D.单相区

7.单级萃取中，若维持进料液组成和萃取相浓度不变，而用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，则所得的萃余液浓度将( )。

A. 不变

B. 变小

C. 变大

D. 无法判定

8.列管换热器内外侧对流传热系数分别是αi和αo且αi>>αo,要提高总传热系数，关键是( )。

A. 减小αi

B. 增大αi

C. 减小αo

D. 增大αo

9. 一般情况下，原溶剂B分配系数k B值( )。

A. k B<1

B. k B >1

C. k B =1

D. 不确定

10.设计精馏塔时，若F、x F、x D、x w均为定值，将进料状况从q=1变为q>1，但回流比不变，则所需理论板数（），塔釜再沸器热负荷（）。

A. 变大

B.变小

C. 不变

D. 无法判断

三、实验题（共16分）

试设计一套实验装置用于测定在特定温度和压力下离心泵性能曲线。

要求：

1) 画出实验装置的简图；

2) 列出主要设备名称；

3) 实验中应测定的数据；

4) 必要的数据处理过程。

四、计算题（80分）

1. （18分）用泵将20℃水从敞口贮槽送至表

压为1.5×105Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定

不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺

寸为 108×4mm 的无缝钢管，吸入管长为20m ，

排出管长为100m （各段管长均包括所有局部

阻力的当量长度）。当阀门为3/4开度时，真空

表读数为42700Pa ，两测压口的垂直距离为

0.5m ，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可

取为0.02。试求：

(1)阀门3/4开度时管路的流量(m 3/h)；

(2)压强表读数（Pa ）；

(3)泵的压头（m ）。 2．（17分）在列管式换热器中，已知管内流体

的流速为1.4m/s ，管子的内径为36mm ，管内流体的密度为985kg/m 3，粘度为0.785mPa ?s ，热导率为0.648 W/(m ?K)，热容为4.174KJ/(Kg ?K)，管内流体被加热，管外的对流传热系数αo =2156W/(m 2?K)，壳程设有折流挡板，管壁厚为2mm ，管内污垢热阻取0.58×10-3 (m 2?K)/W ，管壁热阻和管外污垢热阻可忽略，试求：

（1）管内的对流传热系数？

（2）该换热器基于管外表面积的总传热系数？

（3）若管内流速增大一倍，求此时基于管外表面积的总传热系数？

3．（15分）气体混合物中溶质摩尔分率为0.05，要求在填料塔中吸收其中的99%，平衡关系可用y*=x 表示，气体流率G=140kmol/(m 2h)，气相总传质系数K y a=120 kmol/(m 3h)，试求： ⑴ 入塔液相浓度为x a =0.0001，液气比L/G=1.25时，所需填料层高度；

⑵ 若用纯溶剂吸收，当L/G=0.8时，最大吸收率为多少？

4. （15分）用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液，原料中含苯0.4，塔顶馏出液中含苯0.95（摩尔分率，下同）。原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔数比），系统的平均相

16m 3m

对挥发度为2.5，回流比R=2R min。试求：

⑴原料液中汽、液相的组成；

⑵最小回流比R min；

⑶若塔顶用全凝器，第二块理论板下降的液体组成x2。

5．（15分）用热空气将流量G1=2000kg/h的湿物料中的水分干燥。物料原含水率为0.45，产品含水率为0.10（均为湿基）。热空气初始温度为20℃，湿度为0.002 kg/kg，在预热器中被加热到80℃后进入干燥室。出干燥室时，空气温度为50℃，湿度为0.016 kg/kg。试求：

⑴干燥过程中所除去的水分量；

⑵干燥过程中所需绝干空气量L和实际总的空气用量Le；

⑶出干燥室的废气的焓I2。