华东理工大学化工原理试题1999.docx

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华东理工大学化工原理试题1999

华东理工大学二00四年硕士研究生入学考试试题

考试科目代码及名称：

461化工原理（含实验）

一、简答题：

（30分）

1．动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时，二者关系如何?

2．简述因次分析法规划实验的主要步骤。

3．简述搅拌过程中强化湍动的主要措施。

4．影响颗粒沉降速度的因素有哪些?

5．何谓流化床层的内生不稳定性?

如何抑制?

6．影响辐射传热的主要因素有哪些?

7．化学吸收和物理吸收相比有何优点?

8．简述恒沸精馏和萃取精馏的主要异同点。

9．板式塔的不正常操作现象有哪些?

10．何谓填料塔的载点和泛点?

二、流体流动计算30分）

如图所示的输水管路系统，AO管长lAO=100m，管内径75mm，两支管管长分别为lOB=lOC=75m，管内径均为50mm，支管OC上阀门全开时的局部阻力系数ξ==15。

所有管路均取摩擦系数λ＝0.03。

支管OB中流量为18m3/h，方向如图所示。

除阀门外其他局部阻力的当量长度均已包括在上述管长中。

试求：

（1）支管OC的流量，m3/h；

（2）A糟上方压强表的读数PA，kPa。

三、吸收计算（30分）

某填料吸收塔，用纯水逆流吸收气体混合物中的可溶组分A，气相总传质单元高度HOG为0.3m。

入塔气体中A组分的含量为0.06（摩尔分率，下同），工艺要求A组分的回收率为95%,采用液气比为最小液气比的1.4倍。

己知在操作范围内相平衡关系为y＝0.2x。

试求：

（1）填料塔的有效高度应为多少？

（2）若在该填料塔内进行吸收操作，采用液气比为1.8，则出塔的液体、气体浓度各为多少？

四、精馏计算（30分）

如图所示的连续精馏流程，以回收二元理想混合物中的易挥发组分A。

两塔塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热．物系相对挥发度α＝2．0，已知xF＝0．4，xD＝0．99，xW＝0．01,xT＝0．7,xB＝0．2（均为摩尔分率），加料F=100kmol/h。

F、T、B均为饱和液体。

试求：

（1）D，T，B，W的流率；

（2）塔I的最小回流比Rmin；

（3）当塔I的回流比取R=1．5Rmin时，写出F与B之间塔段的操作线数值方程。

五、传热（此题应届考生必答，30分）

质量162kg的某液体在一装有换热盘管的无夹套搅拌釜中用饱和蒸汽加热。

盘管内蒸汽的温度为383K，盘管的换热面积为lm2。

总传热系数为500W／m2.K。

搅拌釜的外表面积为2．5m2，环境温度为293K，釜壁对环境的给热系数为5W／m2.K。

试求将液体从293K加热到377K所需时间。

（设液体的热容为2．1kJ/kg.K，且不随温度而变。

釜内液体因充分混合，温度保持均一。

忽略釜壁热阻，釜壁温度可取与液体温度相同。

）

如用一连续逆流换热器取代间歇的搅拌釜，加热介质的进出口温度分别为388K和333K，总传热系数为250W／m2.K,在同样时间内完成162kg该液体的加热，忽略热损失，试问连续换热器的面积为多少？

六、传热（此题在职考生必答，30分）

有一套管换热器对油品进行冷却，水以0.1kg/s的质量流量通过金属内管，内管管径为φ19×1.3mm，热油以0.075kg/s的质量流量逆流通过套管的环隙。

已知管长2m，热油和冷水的进口温度分别为370K和280K。

油侧的给热系数为l．7KW／m2.K，水侧的给热系数为2．5KW／m2.K。

油的平均热容为l.9kJ/kg.K，水的平均热容为4．18kJ/kg.K。

试求：

（1）以金属内管外表面为基准的总传热系数；

（2）油和水的出口温度。

（忽略管壁热阻、垢层热阻及热损失。

）

华东理工大学二00三年硕士研究生入学考试试题

考试科目号码及名称：

461化工原理（含实验）

一、简答题：

（40分）

11．什么是流体流动的边界层？

边界层分离的条件是什么？

12．非牛顿流体中，震凝性流体的特点是什么？

13．搅拌器按工作原理可分为哪几类？

各类搅拌器的特点是什么？

14．简述数学模型实验研究方法的主要步骤。

15．实际流化现象有哪两种？

通常，各自发生于什么系统？

16．简述填料塔载点、泛点的概念。

17．液液萃取溶剂的必要条件有哪些？

18．吸附分离常用的吸附剂有哪些？

19．简述膜分离的基本原理。

20．在恒定干燥条件下，将含水20％（湿基）的湿物料进行干燥，开始时干燥速度恒定，当干燥至含水量为5％（干基）时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0．05％，则物料的临界含水量为_______（干基），平衡含水量为_____（干基），自由含水量为______（干基）。

二、带泵管路（25分）

如图所示的输水循环管路，两台离心泵型号相同，两条管路除两个阀门开度不同外，其它条件完全相同，流向如图示。

封闭容器B内的真空度为7×104Pa，两液面的高度差为9m。

两管路内的流速均为3m/s，泵1出口阀两端的水银U形压差计读数R为300mm。

试求；

（1）泵1出口阀的局部阻力系数为多少？

（2）泵2出口阀的局部阻力系数为多少？

三、吸收计算（30分）

某厂吸收塔的填料层高度3m，用纯溶剂逆流等温吸收尾气中的有害组分。

入塔气体中有害组分的含量为0．04（摩尔分率，下同），出塔气体中有害组分含量为0.008，出塔液体中有害组分含量为0.03。

己知在操作范围内相平衡关系为y＝o.8x。

试求：

（1）填料塔的气相总传质单元高度HOG为多少？

（2）原塔操作液气比为最小液气比的多少倍？

（3）因法定排放气有害组分含量为0.004，现增加塔高以使出口气体达标，若液气比不受，填料层总高应为多少？

四、精馏计算（30分）

采用连续精馏塔分离苯、甲苯混合物，进料量为100kmol/h，进料中苯（易挥发组分）浓度0.4（摩尔分率，下同）,饱和汽体进料。

该塔塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。

要求塔顶产品苯浓度为0.99，塔釜产品苯浓度为0.03，操作条件下，该物系相对挥发度α＝2．5，实际回流比为最小回流比的1．5倍。

试求：

（1）塔顶采出率和易挥发组分的回收率；

（2）精馏段和提馏段的操作线方程；

（3）若塔釜停止供应蒸汽，保持回流比不变，若塔板数无限多，塔底残液的浓度为多少？

五、传热（此题应届考生必答，25分）

用一带有搅拌器的夹套式换热器将质量m=800kg，比热容为2.2kJ/kg℃的有机物从80℃冷却至40℃。

己知夹套式换热器的总传热系数K=160W／m2℃，传热面积为3m2，冷却水流量为0.1kJ/s，入口温度t1＝20℃，忽略热损失，搅拌器内液体主体温度均一。

试求：

（1）完成冷却任务所需时间。

（2）终了时，冷却水的出口温度。

六、传热（此题在职考生必答，25分）

一管壳式换热器由38根φ25×2.5mm，长3m的钢管组成。

110℃的饱和蒸汽通入壳程，加热管程中的甲苯，蒸汽冷凝对流给热系数为10000W／m2℃。

甲苯流量为7kg/s，入口温度为30℃。

甲苯的比热为1840J/Kg℃。

该流量条件下，甲苯侧的对流给热系数为1090W／m2℃,管壁很薄，可忽略管壁及两侧的垢层热阻。

试求：

（1）此时，甲苯的出口温度为多少℃？

（2）现因生产需要，甲苯的处理量增加50％，蒸汽冷凝对流给热系数视作不变，甲苯的出口温度为多少℃？

华东理工大学二00二年研究生（硕士、博士）入学考试试题

考试科目号码及名称：

501化工原理（含实验）

一、简答题：

（20分）

1.层流与湍流的本质区别是什么？

2.非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？

3.搅拌器的两个功能是什么？

改善搅拌效果的工程措施有哪些？

4.加快过滤速率的途径有哪些？

5.什么是颗粒的自由沉降速度？

6.简述辐射传热中灰体的概念。

7.简述填料塔等板高度HETP的概念。

8.简述萃取过程中选择溶剂的基本要求有哪些？

9.恒速干燥阶段的湿物料表面温度是什么温度？

为什么？

10.简述综合评价板式塔塔板性能优劣的主要标准。

二、带泵管路（20分）图示离心泵输水管路，将敞口低位槽中的水输送到塔设备中。

泵的扬程可用H＝40-6×104q2V（He:

m，qv:

m3/s）表示，管路均为Φ50×2.5mm，总管长（包括局部阻力当量长度）为80m，摩擦系数λ＝0.025。

塔内压强为0.1MPa（表）塔内出水口与低位槽液面垂直高差为12m。

试求：

（l）管路的流量为多少m3/s？

泵的有效功率为多少？

（2）若塔内压强变为0.2MPa（表），则此时流量为原流量的百分之几？

三、吸收计算（20分）某逆流操作的吸收塔，用纯溶剂等温吸收某混合气中的A组分。

混合气的处理量为60kmol/h，进塔混合气中A组分的含量为0.05（mol分率），回收率为80％，相平衡关系为y＝2x。

填料塔的塔径为0.8米，气相体积总传质系数为120kmol/（m3·h）,该过程为气相阻力控制。

设计液气比为最小液气比的1.25倍，试求:

（1）填料塔的有效高度H为多少？

（2）若采用20%的吸收剂再循环，新鲜吸收剂的用量和其它入塔条件不变，则回收率为多少？

四、精馏计算（20分）采用连续精馏塔分离某双组分液体混合物，进料量为200kmol/h，进料中易挥发组分浓度0.4，汽液混合物进料，汽：

液=1：

1（摩尔量之比）。

该塔塔顶设全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。

要求塔顶产品浓度为0.95，塔釜产品浓度为0.05（以上皆为摩尔分率），操作条件下，该物系相对挥发度α＝2.5，实际回流比为最小回流比的1.5倍。

试求：

（1）塔顶易挥发组分和塔釜难挥发组分的回收率；

（2）精馏段和提馏段的操作线方程；

（3）若第一块板的汽相默弗里板效率EmV为0.6，求塔顶第二块板（自塔顶向下数）上升汽相的组成。

五、传热（此题应届考生必答，20分）某熔盐槽内盛有温度为800℃的熔盐。

在熔盐内浸有一电加热器。

开始通电时，加热器的温度与熔盐相同。

加热过程中熔盐温度保持恒定。

己知加热器功率为1.0kW，加热器外表面积为0.05m2，加热器的热容相当于1kg水，水的比热容4.183kJ/（kg℃）,熔盐与加热器表面间的给热系为1.5kW／（m2℃）。

假设在加热过程中给热系数不变，加热器温度始终保持均一，求通电1分钟时加热器的壁温为多少度？

加热器的最高壁温可达多少度？

六、传热（此题在职考生必答，20分）

有一逆流操作管壳式换热器，120℃的热油通过管程冷却至80℃,20℃冷水通过壳程加热至50℃，管、壳程流体流动均处于高度湍流状态，管程给热系数1.0kW／（m2℃），壳程给热系数为2.5kW／（m2℃），若将管程的热油流量加倍，其它操作条件不变，油和水的出口温度分别变为多少度？

（管壁很薄，忽略管壁及两侧的垢层热阻）

华东理工大学二00一年研究生（硕士、博士）入学考试试题

考试科目号码及名称：

501化工原理（含实验）

一、简答题：

（20分）

1.流体流动过程中，稳定性是指什么?

定态性是指什么?

2.简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。

3.在表面过滤方式中，何谓架桥现象?

4.简述旋风分离器性能指标中分割直径Dpc的概念。

5.液体沸腾的必要条件有哪两个?

6.循环型蒸发器中，降低单程汽化率的目的是什么?

7.筛板塔的气液接触状态有哪三种，各有什么特点?

8.简述萃取（三元物系）过程中的临界混溶点、选择性系数?

9.在恒定干燥条件下，将含水35%（湿基）的湿物料进行干燥，开始时干燥速度恒定，当干燥至含水量为8%（干基）时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.08%（干基），则物料的临界含水量为________（干基），平衡含水量为________（干基），白由含水量为_______（干基）。

10.简述干燥中的临界含水量受哪些因素影响。

二、（20分）一列管式换热器，内有Φ19×2mm钢管33根，管长1.5m，单管程。

现将此换热器用来冷凝某工艺物料的蒸汽，壳程蒸汽冷凝温度为90℃，蒸汽侧热阻、管壁热阻可忽略。

冷却水走管程，进口温度t1=20℃，流量为21m3/h。

试求：

（1）蒸汽冷凝量为多少?

冷却水的出口温度为多少?

（0.522kg/s，40.70℃）

（2）夏季时，冷却水进口温度为25℃时，若冷却水流量不变，则蒸汽冷凝量为多少?

已知冷却水比热Cp=4180J/kg·K，粘度μ=lmPa·S占，密度ρ=1000Kg/m3，导热系数λ=0.6W/m2·K，物料蒸汽汽化潜热r=1.2×106J/Kg。

（设以上物性不随温度而变。

）

三、（20分）欲按下图流程设计吸收塔。

已知:

y1=0.05（摩尔分率，下同）,吸收率η=0.9，G=150kmol/m2h，x3=0.004，x2=0.015，L2=L3塔顶处液气比（摩尔比）为0.5，全塔HOG=0.5m，相平衡关系：

y=0.5x。

L2在塔内液相组成与X2相同处加入.试求：

（1）所需塔高，（2.943m）

（2）若L2与L3合并后，由塔顶加入，试定性分析所需塔高将发生什么变化。

在y-x图上画出上述两种进料方案的操作线。

（所需塔高增加，略）

四、（20分）一连续操作的常压精馏塔用于分离双组分混合物。

己知原料液中含易挥发组分xf=0.40（摩尔分率，下同），进料状况为汽液混合物，其摩尔比为：

汽量比液量=1比1，所达分离结果为塔顶产品xD=0.98，塔釜残液xW=0.02，若该系统的相对挥发度α=2，操作时采用的回流比R=1.6Rmin，试计算：

（1）易挥发组分的回收率：

（0.970）

（2）最小回流比Rmin;（3.04）

（3）提馏段操作线的数值方程；（y=1.332x-0.00663）

（4）若在饱和液相组成xθ=0.70的塔板处抽侧线，其量θ又和有侧线时获得的塔顶产品量D相等，减少采出率D／F，回流比R=5，理论板为无穷多，那么此时塔顶的浓度xD可能维持的最高值将是多少?

（0.92）

五、（此题应届考生必答，20分）用离心泵将敞口水池中的水送往敞口高位槽，两液位差为6m。

泵的特性方程为He=28-1.45×105q2V（He:

m,qv:

m3/s），管路流量为0.01m3/s。

试求：

（1）泵的有效功率?

（1324W）

（2）若高位槽直径为2m，水池液面高度不变，要使高位槽液位上升1m需多长时间?

（317．6s）

六、（此题在职考生必答，20分）

某厂自江水中取水去冷却某物质，换热后的水仍排入江中，流程见图。

当电机转速为2900转/分时，离心泵的特性方程为He=48-1.3×106q2V（He-m,Qv-m3/s），该泵吸入管路长为20m，压出管路长为100m（以上管长均包括了全部局部阻力的当量长度，也包括了流体流经换热器的阻力当量长度），管路直径均为Φ57×3.5mm，摩擦系数为0.02。

试求：

（1）泵的有效功率?

（769.9W）

（2）泵入口处真空表的读数?

（7.8l×104Pa）

（3）当泵的转速调为2700转／分时，泵的有效功率又为多少?

（62lW）

华东理工大学二000年研究生（硕士、博士）入学考试试题

考试科目号码及名称：

501化工原理（含实验）

一、简答题：

（14分）

1．功能校正系数α为什么总是大于、等于l的？

试说明理由？

2．大小不一的搅拌器能否使用同一条功率曲线？

为什么？

3．简述数学模型法规划实验的主要步骤。

4．加快过滤速率有哪几种途径？

5．评价旋风分离器性能的主要指标有哪些？

6．简述辐射传热中黑体和灰体的概念？

7．液液萃取塔设备的主要技术性能有哪些？

二、（20分）贮槽内有40℃的粗汽油（密度ρ=710kg/m3）,维持液面恒定，用泵抽出后分成两股，一股送到分馏塔顶部，另一股送到吸收解吸塔中部。

有关位置距地面以上的高度见附图。

若阀门全开时，包括局都阻力当量长度的各管段长度如下：

1-0段，l1＝10m,0-3段，l3＝20m,管内径均为50mm，摩擦系数均为λ=0.03。

调节0－2段中阀门开度，使送往吸收解吸塔的流量为送往分馏塔的流量的一半。

此时，孔板流量计的压差ΔP=513mmHg,孔径d0=25mm，流量系数C0=0.62。

试求：

①总管流量和管路所需的压头；（6.33×10-3m3/s,22.7m）

②若泵效率为60%，求所需泵功率。

（1.67kw）

三、（l2分）用连续精馏塔分离双组分混合液，混合液中含易挥发组分xF=0.4（摩尔分率、下同），原料以饱和液体状态加入塔中部，塔顶全凝，泡点回流。

操作条件下物系的相对挥发度α=2.5，要求塔顶产品浓度xD=0.8，塔顶易挥发组分的回收率η=0.9。

塔釜间接蒸汽加热。

试求：

①完成上述分离任务的最小回流比；（0.778）

②若操作回流比取最小回流比的1.5倍，则进入塔顶第一块塔板的汽相组成为多少？

（0.7006）

四、（14分）间歇干燥处理某湿物料3.89kg，含水量为10%（湿基），用总压100kPa、温度为50℃的空气进行干燥，并测得空气的露点温度为23℃，湿球温度为30℃，要求干燥产品的含水量不超过l%（湿基）。

已知干燥面积为外0.5m2，气相传质系数kH为0.0695kg／s.m2，物料的临界自由含水量Xc为0.07kg／kg干料，平衡含水量可视为零。

降速阶段的干燥速率曲线可按通过原点的直线处理，求干燥时间。

（0.545h）

温度t/℃233050

饱和蒸汽压/kPa2.9044.25012.34

五、（20分）一逆流操作吸收塔如图所示。

混合气体由塔底引入，其中可溶组分的浓度y1=0.05（摩尔分率，下同），单位塔截面上的气相流率G=0.014kmol／m2.s。

吸收剂分两处加入。

由塔顶加入的为纯溶剂，单位塔截面上的流率L1=0.0112kmol／m2.s。

从塔顶往下，经2米填料层高度后，又加入一股x’2＝0.01的吸收剂，单位塔截面上的流率L2＝0.0112kmol／m2.s，再经6米填料层高度后，液体由塔底引出。

全塔各处Kya均为0.028kmol／m3.s，物系平衡关系y=0.8x。

试求：

（1）第二股吸收剂L2加入后，塔内该截面的液相浓度X’’2;（0.008378）

（2）塔底排出的液相浓度x1。

（0.035405）

（3）为使出塔气体浓度y2降低，第二股吸收剂的加入口应向上移还是向下移？

为什么？

（下移）

六、（此题应届考生必答，20分）槽内盛有10吨某有机物，拟用图示装置加热，加热介质为120℃的饱和水蒸汽，在加热过程中，传热系数的平均值为320W／m2K，加热器的换热面积为12m2，泵的输送量为W＝4000kg／h，有机物的比热容Cp=2.1kJ／kg.K。

试求:

（1）若将槽内有机物从20℃加热到80℃，需多长时间？

（2）若泵的输送量增加为5000kg／h,传热系数K∝W0.8，则将槽内有机物从20℃加热到80℃，需多长时间？

（槽内液体因搅拌而温度均一，忽略热损失。

）（2.84hr,2.31hr）

七、（此题在职考生必答，20分）用某热流体与甲苯在一台列管式换热器中进行逆流换热。

列管的管内径为25mm，甲苯走管内，入口温度t1=20℃，出口温度t2=80℃；热流体走管外；入口温度T1=200℃，出口温度T2＝120℃。

已知此时热流体的对流给热系数α1=1000W/m2.K，甲苯的对流给热系数为α2=2800W／m2.K。

现把甲苯的流量增大50%，试求：

①热流体的出口温度为多少？

（106.6℃）

②新工况的热流量Q’较原来增加了多少？

（17%）

（已知甲苯的Re＞104,Pr＞0.7，管壁热阻可略，流体物性随温度的变化可忽略。

）

华东理工大学一九九九年研究生（硕士、博士）入学考试试题

（试题附在考卷内交回）考试科目号码及名称：

501化工原理（含实验）

一、简答题：

（20分）

1．何谓轨线？

何谓流线？

为什么流线互不相交？

2．简述往复泵的水锤现象。

往复泵的流量调节方法有哪几种？

3．搅拌器应具有哪两种功能？

4．在考虑流体通过固定床流动的压降时，颗粒群平均直径是按什么规则定义的？

为什么？

5．因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？

原因何在？

6．影响辐射传热的因素有那些？

7．综合评价塔板性能的标准是什么？

8．当两相流量比相差很大时，而且所选用的萃取塔设备又可能产生严重的轴向返混，此时应将流量大的还是流量小的一相作为分散相？

为什么？

9．何谓平衡水、自由水、结合水和非结合水？

它们之间有何关系？

10.何谓蒸发设备的生产强度？

二、（20分）某列管换热器，壳程通以0.2Mpa（绝）的饱和蒸汽，可将一定量的冷水从25℃加热到65℃。

若加热蒸汽的压强及水的入口温度保持不变，水的出口温度降为63℃，求此时换热器的热通量较原工况有何变化（以原工况的相对比值表示）？

计算时可忽略垢阻、管壁及蒸汽侧的热阻，水在管内作湍流流动。

0.2Mpa（绝）的饱和蒸汽温度为120℃。

三、（20分）在一逆流操作吸收塔中，吸收混合气体（氨与空气）中的氨。

单位塔截面上的混合气体流率为0.036kmol／m2.s，含氨2%（体积），新鲜吸收剂为含氨0.0003（mol分率）的水溶液，从塔顶加入，要求氨的回收率不低于91%，设计采用液气比为最小液气比的1.3倍，氨-水-空气物系的相平衡关系y=1.2x。

已知气相总传质系数Kya均为0.0483kmol／m3.s，试求：

（1）所需塔高H;

（2）若采用部分吸收剂再循环从塔顶加入，新鲜吸收剂用量不变，循环量与新鲜吸收剂用量之比为1：

10，为达到同样的回收率，所需塔高为多少？

（5.03m,12.84m）

四、（20分）用连续精馏塔分离双组分混合液，进料组成为0.4（易挥发组分摩尔分率），进料液气比为1：

1（摩尔量之比）。

塔顶泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。

要求塔顶易挥发组分的回收率达到98%，塔釜难挥发组分的回收率达到99%，操作条件下物系的相对挥发度为3。

试求：

（1）塔顶、塔底的浓度和塔顶采出率；（0.985,0.0133,0.398）

（2）最小回流比；（1.783）

（3）若操作回流比取最小回流比的1.5倍，试写出提馏段操作线方程。

（y=1.626x-0.008314）

五、（此题应届考生必答，20分）图示输水管路，圆桶形高位槽直径位为0.5m,底部接一长30m（包括局都阻力当量长度）,内径为20mm的管路，摩擦系数λ=0.02。

水平支管很短，除阀门外的其它阻力可忽略，支管直径与总管相同。

高位槽水面与支管出口的初始距离为5m，槽内水深为1m，阀门1、2的类型相同。

试求：

（1）当一个阀门1全开（ξ=2）、阀门2全关时，支管1中的瞬时流速为多少？

（2）在上述情况下，将槽中的水放出一半，需多少时间？

（3）若在阀门1全开、阀门2全关的条件下放水100秒后，将阀门2也全开，问放完槽中的水总共需多长时间？

（1.72m／s,186s,374s）

六、（此题在职考生必答，2