华东理工大学199807考研化工原理试题DOC.docx

1、华东理工大学199807考研化工原理试题DOC一。简答题（30分）1.什么是离心泵的气缚及汽蚀现象？在工业应用中分别如何预防？2.列举三种常用的搅拌器，并简要说明其特点。3.简述数学模型法的主要步骤。4.简述辐射传热中黑体及灰体的概念。5.什么是传质单元数和传质单元高度？两者分别与哪些因素有关？6.列举气液传质设备中常用的三种除沫器。7.简述（三元物系）萃取过程中的临界混溶点，分配系数及选择系数。8.结晶操作中，晶核的成核机理有哪几种？一般工业结晶操作采用哪种机理？9.简述吸附操作中的负荷曲线，浓度波及透过曲线的概念。10.什么是不饱和湿空气的露点，湿球温度及绝热饱和温度。华东理工大学二00五

2、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）（答案必须写在答题纸上，写在试题上无效）考试科目代码及名称：461化工原理 （共150分）一、简答题：（30分）1非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？2试列举出三种搅拌器放大的准则。3加快过滤速率的途径有哪些？4对于非球形颗粒，当沉降处于斯托克斯定律区时，试写出颗粒的等沉降速度当量直径de的计算式。5在考虑流体通过固定床流动的压降时，颗粒群的平均直径是按什么原则定义的？为什么？6蒸发器提高液体循环速度的意义有哪些？7筛板塔的汽液接触状态有哪三种，各有什么特点？8简述填料塔载点、泛点的概念。9简述萃取过程中选择溶剂的基本要求有哪

3、些？10湿球温度与绝热饱和温度的物理意义有何区别？二、流体流动计算（30分） 如图示常温水由高位槽流向低位槽，管内流速1.5rn/s，管路中装有一个孔板流量计和一个截止阀，己知管道为中573.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为60m，截止阀在某一开度时的局部阻力系数为7.5。设系统为稳定湍流。管路摩擦系数为0.026。求：(1）管路中的质量流量及两槽液面的位差Z; (2）阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2。若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，近似不变。问： (3)孔板流量计的读数R1变为原来的多少倍（流量系数不变）？截止阀的变为多少？ (4

4、)定性分析阀门前a点处的压强如何变化？为什么？三、吸收计算（30分） 用CO2水溶液的解吸来测定新型填料的传质单元高度HOG值。实验塔中填料层高度为2.0m，塔顶入塔水流量为5000kg水/h，CO2浓度为710-5（摩尔分率），塔底通入不含CO2的新鲜空气，用量为8kg/ h，现测得出塔液体浓度为310-6（摩尔分率），相平衡关系为y=1240x(摩尔分率），试求： (1)出塔气体（摩尔分率）浓度； (2)该填料的HOG值；(3)现若将气体用量增加20%，且设HOG不变，则出塔液体、气体浓度将各为多少?四、精馏计算（30分） 常压下，将乙醇-水混合物（其恒沸物含乙醇摩尔分率为0.894）加以

5、分离。加料F=1 ookmol/h，xF.=0.3（乙醇摩尔分率，下同），进料状态为汽液混合状态，其中汽相含乙醇y=0.48,液相含乙醇x=0.12。要求xD=0.75，xW=0.1。塔釜间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点下回流，设回流比R=1.6Rmin，夹紧点不是平衡线与操作线的切点。系统符合恒摩尔流假定。试求：（1）q线方程；（2）最小回流比；（3）提馏段操作线方程；（4）若F、xF、q、D、 R不变，理论板数不受限制，且假定平切线与操作线不出现切点，则馏出液可能达到的最大浓度为多少？釜液可能达到的最低浓度为多少？五、传热计算（此题应届考生必答，30分） 一夹套搅拌反应釜装有0.25m3

6、密度为900kg/m3、热容为3 .3 kJ/kg的液体。拟通过夹套用蒸汽加热，釜内的温度到处均匀一致。夹套换热面积为2.5m2，蒸汽温度为107，釜壁厚度为l0mm，导热系数为6.0 W/m，釜壁外蒸汽侧的给热系数为1.7kW/ m2。在搅拌转速为1.5rps时，釜内侧的给热系数为1.1 kW/ m2。现搅拌器转速为3rps，己知釜内侧的给热系数与搅拌速度的2/3次方成正比，忽略热损失及垢层热阻。将釜内液体从22加热到102需多长时间？六、传热计算（此题在职考生必答，30分） 拟用一套管换热器将密度为1100kg/m3、热容为4.0kJ/kgK的料液从295K加热到375K。料液走管内，管外

7、用395K的饱和蒸汽加热。料液的流量为1.7510-4 m3/s，管内料液侧的给热系数为0.141 kW/m2 K。管外蒸汽侧的给热系数为3.40kW/m2 K。假定管内料液侧的给热系数与流速的0.8次方成正比，并忽略热损失、管壁与垢层热阻。（1）试求所需的换热面积；（2）该换热器投入使用时，料液的流量增大至3.2510-4 m3/s , 其余条件均不变，试求料液的出口温度。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

8、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=15。所有管路均取摩擦系数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

9、： (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y0.2x。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

10、汽加热物系相对挥发度20，已知xF04，xD099，xW001, xT07, xB02(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=15Rmin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l m2。总传热系数为500 Wm2.K。搅拌釜的外表面积为25 m2，环境温度为293K，釜壁对环境的给热系数为5 Wm2.K。试求将液体从293

11、K加热到377K所需时间。（设液体的热容为21 kJ/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250 Wm2.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191.3mm，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28

12、0K。油侧的给热系数为l7 KWm2.K，水侧的给热系数为 25KWm2.K。油的平均热容为l.9 kJ/kg.K，水的平均热容为 418 kJ/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

13、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005，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7104Pa，两液面的高度差

14、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004(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yo.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

15、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25，实际回流比为最小回流比的15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

16、热容为2.2 kJ/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=160Wm2，传热面积为3 m2，冷却水流量为0.1 kJ/s，入口温度t120，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252.5mm，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 10000Wm2。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 1090 Wm2,管壁很薄，可忽略管壁及两侧

17、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

18、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 H40-6104q2V（He:m，qv:m3/s）表示，管路均为502.5mm，总管长（包括局部阻力当量长度）为80m，摩擦系数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60k

19、mol/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y2x。填料塔的塔径为0.8米，气相体积总传质系数为120kmol/（m3h）,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

20、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

21、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

22、）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

23、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192mm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/kgK，粘度=l mPaS占，密度= 1000Kg/m3 ，

24、导热系数= 0.6W/m2 K，物料蒸汽汽化潜热r=1.2106J/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=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

25、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=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x=0.70的塔板处抽侧线，其量又和有侧线时获得的塔顶产品量D相等，减少采出率DF，回流比R=5 ，理论板为无穷多，那么此时塔顶的浓度x

26、D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=28-1.45105q2V(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? (3176s)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=48-1.3106q2V (He-m,Qv-m3/s)，该泵吸入管路长为20m

27、，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573.5mm，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? (7.8l104Pa)(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

28、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=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=0.03。调节02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P=513mmHg,孔径d0=25mm，流量系数C0=0.62。

29、试求：总管流量和管路所需的压头；(6.3310-3m3 /s,22.7m)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=2.5，要求塔顶产品浓度xD=0.8，塔顶易挥发组分的回收率=0.9。塔釜间接蒸汽加热。试求：完成上述分离任务的最小回流比；(0.778) 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

30、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0.0695kgs.m2，物料的临界自由含水量Xc为0.07kgkg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/ 23 30 50 饱和蒸汽压/kPa 2.904 4.250 12.34五、（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=0.014kmolm2.s。吸收

31、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=0.0112 kmolm2.s。从塔顶往下，经2米填料层高度后，又加入一股 x20.01的吸收剂，单位塔截面上的流率 L20.0112 kmolm2.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0.028 kmolm3.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X2; (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