华南理工大学10年化工原理考研试题.docx

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华南理工大学10年化工原理考研试题

选择填空题（50分）

1、流体在等径管中作稳定水平流动，流体由于流动而有摩擦损失，流体的压强沿管长（），流速（）。

A）增加　　　　B）减少　　　　　C）不变　　　　　D）不定

2、孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值（）。

A）总在增大，　　　　　B）先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值；

C）总是减小；　　　　　D）不定。

3、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。

A）气缚现象B）汽蚀现象C）汽化现象D）冷凝现象

4、有一套管换热器，在内管中空气从20

被加热到50

，环隙内有119.6

的水蒸汽冷凝，管壁温度接近（）

。

A）35B）119.6C）77.3D）无法判断

5、提高进入干燥器空气的温度，空气的湿含量H（　　　），相对湿度（），焓（）。

A）不变　　　　　B）变小　　　　　C）变大　　　　　D）不确定

6、干燥器进口温度计最小分度是0.1OC，下面是同一温度时的几种记录，哪一种是正确的（）。

A）75oCB）75.0oCC）75.014oCD）75.97oC

7、某低浓度逆流吸收塔在正常操作一段时间后，发现气体出口含量y2增大，原因可能是（　　　　）。

A）气体进口含量y1下降　　　　　　　　B）吸收剂温度降低　

C）入塔的吸收剂量减少　　　　　　　　D）前述三个原因都有

8、某精馏塔设计时，进料量qn,F、进料浓度xF、进料热状况q、塔顶产品qn,D、塔顶产品浓度xD以及回流比R一定，若将塔釜间接蒸气加热改为直接蒸气加热，则（　　　　　）。

A）塔底产品减少　　　　　　　　　　　B）塔底产品浓度降低　

C）塔板数量减少　　　　　　　　　　　D）提馏段液气比增加。

9、低浓度逆流吸收操作中，当吸收剂用量增加而其他条件不变时，试判断下列参数的变化：

吸收推动力Δy（），回收率η（）；当温度下降而其他条件不变时，吸收推动力Δy（），回收率η（）。

A）增大B）减小C）不变D）不确定

10、在房间中利用火炉取暖时，其传热方式为：

（）

A）传导和对流　　　B）传导和辐射　　　　C）对流和辐射　　　　D传导、对流和辐射

11、某液体在内径为

的水平管路中稳定层流流动，其平均流速为　

　，当它以相同的体积流量通过等长的内径为

的管子时，则其流速为原来的（）倍，压降△P是原来的（）倍。

12、离心泵通过给定的管路，将河水送到固定高度的储罐。

当冬天河水水位下降时，泵的输水能力（）；为了保持原来的输送能力，可以采用（）的方法调到原来的流量。

13、板式塔是根据塔板上的气液接触元件来分类，请列举三种板式塔1）：

（）；2）：

（）；3）：

（）。

14、为了获得管内流体的速度分布，可以采用（）进行测量。

15、降尘室的生产能力只与降尘室的（）和（）有关，而与（）无关。

16、对恒压过滤，如滤饼不可压缩，介质阻力可以忽略时：

（1）过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的（）；

（2）当过滤面积增大一倍时，则过滤速率增大为原来的（）倍。

17、

（1）纯蒸气冷凝时，热阻由（）决定；

（2）含不凝性气体的蒸气冷凝时，热阻由（）决定。

18、为了提高恒速干燥过程的速率，可以采取（）措施实现；对于降速干燥阶段，为了提高其干燥过程速率，可以采取（）措施实现。

19、满足恒摩尔流的条件为

（1）（　　　　　　　），

（2）（　　　　　　　　　　　　　　），（3）（）。

20、连续精馏操作，原为泡点进料，现因故导致料液温度下降。

若进料浓度、回流比、塔顶采出率以及进料位置均保持不变，则塔釜加热量将（　　　　　　　），塔顶易挥发组分浓度将（　　　　　　　　）。

二、计算题（共100分）

1、（10分）某化工过程，为回收苯，先将苯蒸发到干燥的空气中形成混合气体，在30oC和1atm（绝压）下的相对湿度为60%，然后使混合气体冷却到-11.5oC，苯在30oC和-11.5oC时的饱和蒸气压分别为118mmHg和10mmHg，求苯的回收率。

苯和空气的分子量分别取78和29。

2、（10分）一板框式过滤机，过滤面积为2m2，在1.5kgf/cm2（表压）下恒压过滤操作2h，得滤液36m3，装卸时间为0.5h，滤饼不可压缩，忽略介质阻力。

试求：

（1）过滤常数K（m2/s）和2h时的过滤速率（m3/s）？

（2）若过滤2h后，以5m3水洗涤饼，洗涤时间（h）及生产能力又为多少（m3/h）？

3、（20分）流量为9.17kg/s和温度为20℃的水在面积50m2列管换热器中逆流将110℃的醋酸冷却到40℃，冷却水的出口温度为45℃。

但换热器投入运行一段时间后，冷、热流体的流量和进口温度均不变，但测得冷却水的出口温度降为38℃，求

（1）前后总传热系数改变多少？

（2）换热器的污垢热阻为多少？

（3）若冷、热流体的对流传热分系数的比值为1：

3，为了提高传热总系数，你认为提高哪一种流体的传热分系数更有效，为什么？

4、（20分）一常压连续精馏塔分离某二元理想混合液，已知塔顶为泡点回流，进料为饱和液体，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），该系统的相对挥发度为α=2.5。

测得精馏段第n块塔板的汽、液相组成分别为

，相邻上层塔板的液相组成为

，相邻下层塔板的汽相组成为

，试求：

（1）精馏段操作线方程；

（2）最小回流比；

（3）精馏段第n块塔板的气相默弗里（Murphree）板效率Emv,n；

5、（20分）、图示离心泵管路系统，将水从低位槽送往高位槽，吸入管（泵前）直径d1=80mm，长l1=6m，摩擦系数λ1=0.02。

排出管（泵后）直径d2=60mm，长l2=13m，摩擦系数λ2=0.03，在排出管C处装有阀门，其局部阻力系数ζ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一个90º弯头，ζ=0.75。

管路两端水面高度差H＝10m，泵进口高于水面2m，管内水流量为12L/s。

试求：

（1）每kg流体需从泵获得多少机械能（泵的有效功W=?

J/kg）？

（2）泵进、出口断面的压强PA和PB各为多少（N/m2）？

（3）如果是高位槽中的水沿同样管路向下（低位槽）流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？

6、（20分）在一填料塔中，用含苯0.00015（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。

混合气的处理量为73.6kmol/h，进塔气体中含苯0.03，要求苯的回收率为90％，操作在101.3kPa、25℃下进行，塔径0.8m，物系的平衡关系为Y×=26X，操作液气比为最小液气比的1.3倍，气相总体积传质系数Kya＝0.045kmol/（m3·s）,苯的分子量为78.1，洗油的分子量为170。

试求：

每小时所需吸收剂用量以及苯的回收量（kg/h）;

所需的填料层高度（m）;

其他条件不变，改用性能更好的填料，分析该措施是如何影响回收率的。

2007

一、（50分）填空和选择题

1、流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：

压强降与速度（）成正比。

极度湍动区；压强降与速度（）成正比。

2、U形管差压计用水作指示液，测量气体管道的压降，若指示液读数R＝20㎜，则表示压压降为（）Pa,，为使R读数增大，而△P值不变，应更换一种密度比水（）的指示液。

3、某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2kg/m3的空气时，最大流量为400m3/h。

现用来测量密度为0.8kg/m3氨气时，其最大流量为（）m3/h。

4、离心泵的工作点是（）曲线与（）曲线的交点。

列举三种改变工作点的方法（），（），（）。

5、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。

用离心泵输送接近沸点的液体时，该泵应安装与被输送液体液面的（）方。

6、重力沉降和离心沉降的理论依据是：

（）

7、三种传热方式的基本定律：

热传导（）；

热对流（）；

热辐射（）。

8、在包有两层相同厚度但热传导系数不同的保温材料的圆形管道上，应该将（）材料包在内层，其原因是（）。

9、流体沸腾根据温度差大小可分为（）、（）、

（）、三个阶段，操作应控制在（）

10、将单程列管式换热器改为双程的作用是（），但这将使（）减小，（）增大。

11、列管换器中，用饱和水蒸气加热空气，空气走管内，蒸气走管间，则管壁温度接近（）的温度，总传热系数接近（）的对流传热系数。

12、图示为一异径管段，从A段流向B段，测得U形压差计的读数为R=R1，从B段流向A段测得U形压差计读数为R=R2，若两种情况下的水流量相同，则

①

②

　　③

　　④

B

13、孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值。

（A）总在增大；（B）先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值；

（C）总是减小；（D）不定

14、碳钢的导热系数为_____；不锈钢的导热系数为_____；铜的导热系数为_____，常压常温空气的导热系数为_____；常温水的导热系数为_____。

（A）17W/（m

）（B）380W/（m

）（C）45W/（m

）

（D）16W/（m

）（E）0.62W/（m

）（F）0.025W/（m

）

15、翅片管加热器一般用于___________。

（A）两侧均为液体，（B）两侧流体均有相变化。

（C）一侧为气体，一侧为蒸气冷凝，（D）一侧为液体沸腾，一侧为高温液体

16、操作中的精馏塔，若维持F、xF、q、D、R不变（F、xF、q、D、R分别为进料量、进料组成、进料热状况参数、塔顶产品量和回流比），将加料口由原来的最佳进料位置向下移动几块塔板，则会导致塔顶产品浓度xD和塔低产品浓度xW发生以下变化（）

（A）xD变小，xW变大（B）xD变小，xW变小

（C）xD变大，xW变大（D）xD变大，xW变小

17、已知某一气液平衡物系符合亨利定律，由此可作出以下判断：

该平衡物系中，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（）

（A）正值（B）负值（C）零（D）不确定

18、在恒定干燥实验中，其他实验条件不变，仅降低进入干燥设备的热空气的湿度，则下列推论中，合理的是（）

（A）湿物料的临界水分将降低，恒速干燥段时间缩短

（B）湿物料的临界水分将降低，恒速干燥段时间延长

（C）湿物料的临界水分将提高，恒速干燥段时间延长

（D）湿物料的临界水分将提高，恒速干燥段时间缩短

19、影响塔设备操作弹性的因素有（）

①物系性质，②塔的结构，③气液负荷

（A）①和②（B）①和③（C）②和③（D）①、②和③

20、根据有效膜模型（双膜理论），当被吸收组分在吸收液中的溶解度很大时，气相总传质系数Ky（）

（A）大于气相对流传质系数ky（B）大于液相对流传质系数kx

（C）近似等于气相对流传质系数ky（D）近似等于液相对流传质系数kx

21、在板式塔塔板结构设计中，当哪些因素考虑不周时，将可能引起降液管液泛，请列举其中三个考虑不周的因素：

①、②、③。

22、在干燥操作中，作为干燥介质的湿空气经预热器加热后，其湿度、相对湿度。

23、在吸收操作中，压力和温度，可使平衡常数，这有利于吸收操作。

24、设计精馏塔时，若进料量F、进料组成xF、塔顶、塔底馏出液组成xD、xW和回流比R一定，提高进料温度，则理论板数将，冷凝器负荷，再沸器热负荷。

25、简单蒸馏用于分离的均相混合物。

在简单蒸馏操作中，随着蒸馏的进行，蒸馏釜内的易挥发组分浓度逐渐，釜内溶液沸点逐渐。

二、（20分）在附图所示的管路系统中，有一直径为

38

2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，孔流系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6

104Pa，AB段摩擦系数

取为0.022，试计算：

（1）流体流经AB段的压强差；

（2）若泵的轴功率为800W，效率为62％，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。

已知：

操作条件下流体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600kg/m3。

（3）若输送流量提高到原流量的1.8倍，用计算结果说明该泵是否仍能满足要求？

（设摩擦阻力系数

不变）。

三、（20分）某酒精精馏厂，塔顶馏出液冷凝器中有

25×2.5的管50根，长2m，管内通冷却水，流速为1.0m/s，其进、出口温度分别为20℃和40℃，管外为饱和蒸气冷凝，试求：

（1）管壁对冷却水的对流传热系数hi。

（2）该厂仓库有一台与上述传热面积相同，管径相同，但管数为60根的换热器拟作备用品，若保持冷却水进出口温度不变，问该备用品是否合用（用计算等说明）？

（3）若不合用，为完成原来的冷凝任务，试说明用该备用换热器如何调整操作条件使之满足生产要求？

水物性数据可取为：

Cp=4.174kJ/（kg·K）,ρ=995.7kg/m3;λ=0.617W/（m·K）,μ=0.8cp

四、（20分）在逆流操作的填料塔内，用20℃的清水吸收氨气-空气混合气中的氨气，已知混合气流量为540m3/h（标准状态下），塔底气体进塔浓度为0.06（摩尔分率），要求氨的回收率为99%，已知塔内径（直径）为0.8m，清水用量为1.1m3/h，操作条件下的平衡关系为Y*=0.9X，气相总体积传质系数Kya=107kmol/m3.h，20℃水的密度为998.2kg/m3。

试求：

（１）吸收液的出口浓度X1（摩尔比）；

（２）气相总传质单元数NOG及所需的填料层高度Z；

（３）若混合气流量（标准状态下）增加20%，维持操作压强和用水量不变，要达到原来的回收率，填料层高度至少应调整为多少？

（已知吸收过程为气膜控制，Kya与气体流速的0.8次方成正比）。

五、（20分）在一常压连续操作的精馏塔中分离某双组分混合液，已知该物系的平均相对挥发度为3.2。

进料量为1000kmol/h，饱和蒸气进料，进料中易挥发物的组成xf=0.4。

要求塔顶产品中易挥发组成xD=0.9（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的90%由塔顶馏出。

取回流比为3.5。

塔釜采用间接加热，塔顶采用全凝器。

试计算：

（1）精馏段和提馏段上升的蒸气量；

（2）从塔顶数起的第二块理论板上升的蒸气组成为多少；

（3）现因结垢导致再沸器换热能力下降，若维持原来的进料量、进料组成、进料热状况和塔顶产品量不变，分析塔顶产品浓度和塔底产品浓度将如何变化？

六、（10分）用一过滤面积为0.05m2的板框过滤机过滤某悬浮液，操作压强为399kN/m2,过滤300s所得到的滤液量为0.025m3，再过滤300s时再得到0.015m3的滤液量，此时板框已充满滤饼，试求：

（1）过滤常数K（m2/s）和当量滤液量Vm（m3）？

（2）过滤终了时的过滤速率？

七、（10分）在常压（101.33kPa）绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料，湿物料从含水量为35%干燥至5%（均为湿基含水量），产品产量为450kg/h。

空气初始温度为25℃，相对湿度为35%，经预热器加热至90℃后进入干燥器，离开干燥器时空气的温度为45℃。

（已知25℃时，水的饱和蒸气压为3.1684kPa）。

试求：

（1）干燥器除去的水量（kg/h）；

（2）空气离开干燥器时的湿度（kg水/kg绝干空气）；

（3）绝干空气的消耗量（kg绝干空气/h）。

空气的焓可由下式计算：

851华南理工大学2008年

一、选择填空题（50分）

1、流体在管内的流速u=0.5m/s，管径d=0.01m，密度为1000kg/m3，粘度μ=0.005kg/（m.s），其Re=，流动形态为流，最大速度为。

2、在换热器的操作中有逆流操作和并流操作，对于高粘度的冷流体，为了降低粘度，宜采用_______操作；为了减少加热剂或冷却剂用量，宜采用_______操作。

3、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在0.1MPa（表压）下20min可在每平方米过滤面积上得到0.197m3的滤液，再过滤20min又得到滤液0.09m3，则共过滤一小时可得总滤液量______m3。

4、蒸气冷凝分为________和_________，工业用冷凝器的设计都是按_________的情况进行设计。

5、一降尘窒长5m，宽3m，高1m，中间装有l0块隔板，隔板间距为0.1m，现颗粒最小直径10μm，其速度为0.02m／s，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，含尘气体的最大流速不能超过______m／s。

6、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应__________，主要原因是______________________________。

7、水平串联的两直管道Ⅰ、Ⅱ，已知管径dⅠ=0.5dⅡ，流体在管道Ⅰ中的雷诺数ReⅠ=1800，管道Ⅰ长为100m。

测得某流体经管道Ⅰ的压降为0.64m液柱，流经管道Ⅱ的压降为64mm液柱，则管道Ⅱ的长度为_______。

A80m；B100m；C140m；D160m

8、流体在某管内作层流流动，当流量减小时，其摩擦系数入_________，阻力损失_________。

9、一套管换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于流体入口温度下降，在流量不变的情况下，为仍达到原来的出口温度（此设备再提高压力强度已不允许），采用简便有效的措施为__________。

①管内加麻花铁；②提高壳程数；③减少壳程数；④换封头

10、流体流动的速度分布方程：

）（422rRLpur−Δ=μ的使用条件是：

第2页

__________________；_______________________；__________________。

11、造成离心泵气缚的现象原因是_________。

A安装高度太高；B泵内流体密度太小；C入口管路阻力太大；D泵不能抽水

12、转子流量计的特点是、。

测流体流量时，随着流体流量减小，孔板流量计两侧压差值将，若改用转子流量计测量，当流量减小时，转子两端压差值将。

13、在某输液的管路中，并联一台同型号的离心泵，并联双泵后工作点的输液效果为。

A．并联的输液量将是单泵的两倍B．并联输液的扬程是单泵的两倍

C．并联的能耗将是单泵的两倍D．无论输液量、扬程或能耗都不会是原泵的两倍

14、湿空气的温度一定，湿度越高湿球温度（）。

15、空气的湿球温度受湿空气的（）和（）两个因素控制。

16、.在恒定的温度下，物料的结合水与非结合水的划分，（）。

恒速干燥阶段，干燥速率（），降速干燥阶段，干燥速率（）

A）只取决于物料本身的特性；B）只取决于空气状态

C）取决于空气状态和物料本身的特性；D）不定

17、.在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障，水量减少时，气相总传质单元数NOG（）

A增加；B减少；C不变D不定。

18、在吸收塔某处，气相主体浓度Y=0.025，液相主体浓度X=0.01，气相传质分系数kY=2mol/m2.h，气相总传质系数KY=1.5mol/m2.h，则该处气液界面上气相浓度Yi应为（），已知平衡关系为Y*=0.5X。

A0.02B0.01C0.015D0.005

19、.实验室用水吸收空气中的CO2，基本上属于（）。

其气膜中的浓度梯度（）液膜中的浓度梯度（均换算为对应的液相组成表示）。

气膜阻力（）液膜阻力。

A大于，B等于，C小于，D气膜控制，E液膜控制，F两相扩散控制

20、在吸收操作中，操作温度升高，吸收的推动力（）；当操作压力升高，吸收的推动力（）

21、.连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数N1。

若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为N2。

比较：

（）

AN2>N1BN2=N1CN2

22、某二元混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为xD，xW。

如进料为xf1时，则相应的最小回流比为Rm1，若进料为xf2相应为Rm2，现xf1

（）第3页

（A）Rm1Rm2（D）无法确定Rm大小

23、相对挥发度αAB=2的双组分混合物，当气相与液相达到平衡时，两相间的组成的关系是（）.A.yA>xA;B.yA

24、精馏塔设计时，保持塔顶和塔底产品的流量和组成不变，当提高回流比时，所需的理论板数将（），塔顶全凝器所需冷却水的用量将（）；塔底再沸器的热负荷将（）

25、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下的变化（）

A平衡线；B操作线与q线；C平衡线与操作线；D平衡线与q线。

二、（20分）一个常压连续精馏塔分离苯和甲苯混合物。

精馏塔塔顶第一块板上升蒸汽的组成为y1=0.94（苯的摩尔分率），如图。

在分凝器中，蒸汽量的2/3冷凝成饱和液体作回流液。

未冷凝部分的饱和蒸汽送入下一冷凝器全部冷凝为塔顶产品。

操作条件下，苯—甲苯混合物的相对挥发度为2.5，求：

（1）塔顶产品组成（xD），回流液组成（x0）.

（2）第二块理论板的上升蒸汽组成（y2）.

第二题附图

三、（20分）在一吸收塔中，用清水逆流吸收某气体混合物，入塔气相组成为0.04（摩尔分率，下同）操作条件下物系的平衡关系为Y*=1.2X，操作气液比为1.2，出塔气相组成为0.01，吸收过程为气膜控制，KYa∝V0.7（V为气体混合物中惰性气体的摩尔流率）。

（1）求气相总传质单元数NOG；

（2）若气液初始组成、流量、清水流量及操作条件不变，当两个完全相同的塔并联逆流操作时，气液两相流量分配相等，此时气体出口组成为多大？

四、（25分）如附图所示，从水池用离心泵向一高位槽送水，高位槽的压力为0.2kgf/m2，一定阀门开度时送水量为每小时45m3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m，吸入管和排出管路均Ф108×4mm的光滑管，当Re=3000~107时，管路的摩擦系数λ=0.3164/Re0.25。

试求：

（1）该泵的扬程和轴功率。

已知泵的效率为65%，水的密度为1000kg/m3，水的粘度为1×10-3Pa.s。

第4页

（2）当水池水位下降（设泵仍能正常工作），是否影响泵的输送能力？

此时管路中的阻力损失如何变化？

怎样调节到原来的输送流量？

（分析并画图说明）

第四题附图

五、（25分）某生产过程需要将440kg/h的常压空气从20℃加热到95℃，为完成该传热任务，现选用一台单程列管式换热器，所用的换热器尺寸如下：

管子规格为φ25mm×2.5mm的钢管，管长为1.5m，管子数为38根。

壳程采用115℃的饱和水蒸汽加热。

已知空气的物性数据为：

Cp=1kJ/（kg·K）;λ=0.029W/（m·K）;μ=0.02cp

试求：

（1）通过计算说明该换热器是否能满足生产要求?

（2）如使用此换热器时空气的实际出口温度为多少？

（3）若要求空气的出口温度能达到95℃，则该换热器在结构和操作上应采取什么措施？

（用计算等说明）（受锅炉压力所限，蒸汽温度不能再提高）

注：

①计算中可忽略管壁及污垢热阻，热损失