Ａ.大于Ｂ.小于Ｃ.等于
4.根据列管换热器中流体流径选择的一般原则，下列流体应走管程还是壳程？
①具有腐蚀性、高温、高压的流体：
________；
②粘度大、流量小的流体：
_________。
Ａ.管程B.壳程Ｃ.管程或壳程均可
第6题图
5.含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若其它操作条件不变，而入口气体量增加，则对于气膜控制系统：
其出口气体组成ya将______，出口液体组成yb将_____，溶质回收率将________。
Ａ.增大B.减小C.不变
6.在图示的封闭容器中盛有深度为１m的水，容器侧壁在水深0.5m的Ａ处接一细管，细管一端通大气，容器底部接一垂直管，管长１m，容器内径与垂直管内径比Ｄ/d＝５０。
若忽略流动阻力，则容器中的水流出一半所需的时间为________秒。
总3页第2页
7.粘度的物理意义是____________。
若某流体的粘度为μcP，密度为ρkg/m3，则其运动粘度为________cSt。
8.流化床出现下列异常情况时，可能是什么原因造成的？
①床层实际压降比理论计算值低：
__________；
②床层压降波动幅度较大：
________。
9.欲用降尘室净化温度为２０℃、流量为２５００m3/h的常压空气，空气中所需除去的最小颗粒的沉降速度为５×１０—３m/s。
已知降尘室长５m、宽２m、高２m，则室内需设______块隔板。
10.转筒真空过滤机的转鼓在操作时大致可分为_________、___________、_______及________四个区域。
是__________这一部件使过滤室在不同部位时，能自动进行相应的不同操作。
第１２题图
11.冷热两流体通过套管换热器进行换热，热流体走内管，处于湍流状态。
现将该套管换热器的内管内径缩至原来的1/2，假设热流体的流量及物性不发生变化，则热流体侧的对流传热膜系数变为原来的_________倍。
12.如图，１表面为平面，２表面为半球面，二者构成一封闭表面，则角系数ψ１２＝_____，ψ２１＝_______。
13.在萃取操作中，分配系数是指__________；选择性系数是指__________。
14.直接水蒸汽加热的精馏塔适用于______的情况。
直接水蒸汽加热与间接水蒸汽加热相比，当xD、xF、R、q、α及回收率相同时，其所需理论板数要_____（多、少或相等）。
15.雾沫夹带是指______的现象。
正常操作的板式塔，雾沫夹带量应控制为______kg液/kg气。
影响雾沫夹带的主要因素是_________。
二、计算题（共６０分）
１．（１５分）如图所示为一供水系统，水池及两分支管出口均通大气，两分支管路在同一水平面上，距水池液面１０m。
总3页第3页
管路中装有两台规格相同的离心泵，单台泵的特性曲线可表示为：
Ｈ＝４０-４×１０５Ｑ２（Ｈ—扬程，m；Ｑ—流量，m3/s）
适当地关闭、开启阀门，两台泵既可单独工作，又可串联或并联工作。
假设管
内流动均处于阻力平方区，管路中各管段的有关数据为：
管段
总管长∑（l+le）,m
管径d，mm
摩擦系数λ
ＡＢ
５０
１００
0.015
ＢＣ
８０
５０
0.02
ＢＤ
６０
５０
0.02
水池至Ａ之间的连接管路的阻力损失可忽略。
试确定：
①采用单台泵供水时ＢＣ、ＢＤ段的流量，m3/h；
②关闭ＢＣ段的阀门，采用两台泵串联组合进行供水时水的流量为多少？
２．（１０分）通过一列管换热器，１１０℃的饱和蒸汽在壳程被冷凝为１１０℃的水，一定流量的空气以湍流状态流过管程由３０℃被加热至５０℃。
现因空气的流量增加，致使其出口温度降低了３℃。
换热器的管壁及污垢热阻可忽略，不计热损失。
试求：
①空气流量为原来的多少倍？
②冷凝水的产生量为原来的多少倍？
（提示：
可以运用控制热阻的概念。
）
３．（１５分）某生产过程中产生两股含有HCl的混合气体，一股流量Ｇ１＝0.015kmol/s，HCl的浓度yG1＝０.０４（摩尔分率），另一股流量Ｇ２＝0.015kmol/s，HCl的浓度yG２＝０.０２（摩尔分率）。
今拟用一个吸收塔回收两股气体中的HCl，总回收率不低于８５％，所用吸收剂为２０℃的纯水，亨利系数Ｅ＝2.786×105Pa，操作压强为常压，则：
①将两股物料混合后由吸收塔塔底入塔，最少吸收剂用量为多少？
②若空塔气速取０.５m/s，此气速下Kya＝8×10-3kmol/（s.m3），实际液气比取最小液气比的1.2倍，混合进料时所需塔高为多少？
③若将第一股物料由吸收塔塔底入塔，第二股物料在最佳位置加入塔内，最少吸收剂用量变为多少？
４．（１０分）用连续精馏塔分离某二元混合物，塔顶采用全凝器，要求塔顶产品组成xD＝0.94（摩尔分率，下同），塔底产品组成xW＝0.04，q线方程为y＝6x-3，操作回流比为最小回流比的1.2倍，操作条件下的相对挥发度α＝1.2，试求：
①进料的组成；
②塔顶产品采出率Ｄ/Ｆ；
③通过实验测得该塔精馏段中相邻两层塔板上上升蒸汽的组成分别为0.85、0.858，试计算其中一层塔板的Murphree板效率。
５．（１０分）实验室中在100kPa的压差下对某种悬浮液进行过滤实验，测得qe＝0.01m3/m2,K＝1.936×10-4m2/s,滤饼不可压缩。
今采用一台直径1.5m、长10m的转筒真空过滤机处理此种料浆，所用滤布与实验时的相同，转筒的浸没角为120度,转速为0.5转/分，操作真空度为80kPa。
试求该过滤机的生产能力为多少？
以（m3滤液/h）表示。
石油大学（华东）
一九九九年硕士研究生入学考试《化工原理》试题答案
一、填空及选择题（共４０分，选择题每题２分，填空题每题３分）：
１．Ｃ、Ａ、Ｂ
２．Ｃ、Ｃ、Ａ
３．Ａ
４．Ａ、Ｂ
５．Ａ、Ａ、Ｂ
６．２３０.４
７．单位接触面积、单位速度梯度时内摩擦力大小；１０００μ/ρ
８．床层存在沟流；床层发生节涌。
９．１３
１０．过滤、洗涤及洗干、卸渣、滤布再生；分配头。
１１．３.４８
１２．１，０.５
１３．溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的组成比；萃取相中溶质与稀释剂的组成之比同萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。
１４．所处理的物料为水溶液，水为重组分，塔底产品近于纯水；多。
１５．气体通过塔板上的液层后，将部分较小的液滴夹带至上层塔板的现象；板间距、空塔气速、气液相的物性等（答出两个因素即可）。
二、计算题（共６０分）
１．（１５分）
解：
①（10分）下面分别以u、u１、u２表示ＡＢ段、ＢＣ段、ＢＤ段的流速。
由水池液面至Ｂ面、再至Ｄ或Ｃ面列柏氏方程，有：
He=10+u21/2g+HfAB+HfBC=10+u22/2g+HfAB+HfBD（a）
其中：
HfAB=0.015×（50/0.1）×（u2/2g）=7.5（u2/2g）
HfBC=0.02×（80/0.05）×（u21/2g）=32（u21/2g）
HfBD=0.02×（60/0.05）×（u22/2g）=24（u22/2g）
由Ｂ面至Ｃ面、Ｂ面至Ｄ面列柏氏方程得：
u22/2g＋HfBD＝u21/2g＋HfBC即：
33（u21/2g）=25（u22/2g）
或u２＝1.149u１（b）
同时：
ＶＡＢ＝ＶＢＣ＋ＶＢＤ即：
0.12u=0.052（u1+u2）（c）
由b、c两式：
u1=1.861u
从而：
He=10+u21/2g+HfAB+HfBC=10+7.5（u2/2g）+33（u21/2g）
=10+6.207u2（e）
（e）式即为管路的特性曲线方程。
泵的特性曲线方程：
Ｈ＝４０-４×１０５Ｑ２=４０-４×１０５（0.785×0.12u）2
=40-24.65u2（f）
联解（e）、（f）得：
u=0.986m/s,u1=1.835m/s,u2=2.108m/s
VBC=0.785×0.052×1.835=0.00360m3/s=13.0m3/h
VBD=0.785×0.052×2.108=0.00414m3/s=14.9m3/h
②（５分）管路的特性曲线：
He=10+HfAB+HfBD+u2BD/2g=10+7.5（u2/2g）+25{（4u）2/2g}
=10+20.77u2
串联时泵的特性曲线：
H=2（40-4×105Q2）=80-49.30u2
Ｈ＝Ｈe解得：
u=1.00m/s
V=0.785×0.12×1.123=0.00785m/s=28.3m3/h
２．（１０分）
解：
一侧有相变化，αo>>αi，管壁及污垢热阻可忽略，不计热损失，故：
Ｋ≈αi
空气流量增加前：
Q=mCp（50-30）=KAΔtm
空气流量增加后：
Q=mCp（47-30）=K’AΔtm’
Δtm=（80+60）/2=70℃
Δtm’=（80+63）/2=71.5℃
Q/Q’=20m/（17m’）=70K/（71.5K’）
湍流状态：
αi∝m0.8即Ｋ∝m0.8，所以：
Q/Q’=20m/（17m’）=70K0.8/（71.5K’0.8）
m’/m=2.505,Q/Q’=2.130
（m’/m）water=Q/Q’=2.130
３．（１５分）
①（５分）m=E/P=2.786/1.103=2.75
混合气体的组成y1=（yG1+yG2）/2=（0.04+0.02）/2=0.03
混合气体的流量G=G1+G2=0.03kmol/s
气体出口浓度y2=（1-η）y1=（1-0.85）×0.03=0.0045
（L/G）min=（y1-y2）/（y1/m）=（0.03-0.0045）/（0.03/2.75）=2.3375
Lmin=2.3375G=2.3375×0.03=0.0701kmol/s
②（６分）
混合气Ｖ=22.4×0.03×293/273=0.721m3/s
塔径Ｄ＝（4V/πu）0.5=[4×0.721/（3.14×0.5）]0.5=1.335m
（L/G）=1.2（L/G）min=1.2×2.3375=2.805
x1=（y1-y2）G/L+x2=（0.03-0.0045）/2.805=0.00909
Δy1=y1-mx1=0.03-2.75×0.00909=0.005
Δy2=y2-mx2=0.0045
Δym=（0.005-0.0045）/2=0.00475
Z=
=14.4m
③（４分）两股气体分别进塔时，塔下半部液气比大于上半部，操作线首先在中间加料处与平衡线相交。
（L/G）min=（0.02-0.0045）/（0.02/2.75）=2.1312
Lmin=2.1312G=2.1312×0.03=0.0639kmol/s
４．（１０分）
①（３分）q/（q-1）=6q=1.2
xF/（q-1）=xF/0.2=3xF=0.6
②（２分）0.6F=0.04（F-D）+0.94D
D/F=0.622
③（５分）由y=6x-3及y=1.2x/（1+0.2x）得：
x=0.6085y=0.6510
Rmin=（0.94-0.6510）/（0.6510-0.6085）=6.8
Yn+1=0.8718xn+0.1205
０.85=0.8718xn+0.1205
xn=0.8368yn*=0.8602
EMV=（0.858-0.85）/（0.8602-0.85）=0.784
５．（１０分）
恒压过滤，s=0,K∝ΔＰ
Ｋ＝1.936×10-4×8/10=1.5488×10-4m2/s
τe=qe2/K=0.012/1.5488×10-4=0.65s
τ=φ/n=40s
（q+qe）2=K（τ+τe）
∴q=[1.5488×10-4（40+0.65）]0.5-0.01=0.0693m3/m2
V=Aq=πDlq=3.14×1.5×10×0.0693=3.264m3
T=120s
Q=V/T=3.264/120=0.0272m3/s=97.9m3/h
石油大学（华东）
二○○○年硕士研究生入学考试试题
科目名称：
化工原理共4页
注意：
全部答案均需写在答题纸上，否则无效。
一、填空及选择题（共25分）：
1.当管路的特性曲线写为H=A+BQ2时，______。
A.A只包括单位重量流体增加的位能。
B.A只包括单位重量流体增加的位能与静压能之和。
C.BQ2代表管路系统的阻力损失。
D.BQ2代表单位重量流体增加的动能。
2.如图所示，两个相互连通的密闭容器中装有处于静止状态、密度为ρ的液体，对于图中A、B两点，PA____PB,
____。
A.>B..3.从地槽向常压吸收塔送液，采用一台离心泵时恰好在其高效区工作。
若管路不变，再并联一台相同型号的泵，则______。
A.两台泵均在高效区工作。
B.两台泵均不在高效区工作。
C.仅原泵在高效区工作。
D.仅新装的泵在高效区工作。
4.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与______无关。
A.粒子的几何形状B.粒子的几何尺寸
C.流体与粒子的密度D.流体的流速
5.用转筒真空过滤机处理某悬浮液，若保持其他条件不变，提高转筒转速，则滤饼厚度_____，生产能力______。
（增大、不变或减小）
6.为减少室外设备的热损失，拟在保温层外再包一层金属皮，则选择金属皮时，应优先考虑的因素是选用______的材料。
A.颜色较深B.表面粗糙C.颜色较浅D.表面光滑
7.试指出下列传质过程中的扩散类型：
①恒摩尔流假定成立的蒸馏过程：
。
②惰性组分不溶于液相的吸收过程：
。
③稀释剂与萃取剂互不相溶的萃取过程：
。
8.实验室用水吸收NH3的过程基本上属于（A.气膜控制；B.液膜控制；C.双膜控制）过程；其中气相中的浓度梯度液相中的浓度梯度（均已换算为相应的液相组成；A.>；B.<；C.＝）；气膜阻力液膜阻力（A.>；B.<；C.＝）。
9.离开精馏塔提馏段某理论板气相露点温度为t1，液相泡点温度为t2，气相在该板上的浓度改变量为Δy，液相在该板上的浓度改变量为Δx，则t1t2，Δx___Δy。
A.≥B.＝C.≤
10.A-B-S物系的溶解度曲线如图所示。
P、Q代表互呈平衡的两相，则该两相中A、B的质量比、间关系为______。
A.>B.=
C.<
第10题图
11.利用LoBo-Evans方法进行辐射室传热计算时，冷平面面积是指；当量冷平面面积是指。
二、简答题（15分）
试用最简洁的语言描述《化工原理》课程所涉及到的各种单元操作的核心内容。
要求：
至少需描述5种单元操作，每种单元操作的叙述限于1～2句话。
三、计算题（共60分）
６．（10分）某化工厂吸收塔的操作压力P=60kPa（绝）,由水泵或高位槽向塔顶输入作为吸收剂的20℃的清水，流程如图所示（高位槽水位恒定）。
已知：
∑lAB=100m，∑lAC=200m（均包括局部阻力当量长度）,管线内径均为0.1m，摩擦系数均为0.03,当地大气压力为100kPa，AD间距H=10m。
试求：
①未启动泵时，高位槽向吸收塔的供水量Q1，m3/h；
②启动泵后，AC管路中水量Q2为多大时，高位槽将停止供水？
第1题图
７．（10分）1.75米长的套管换热器，内管为Φ25×2.5mm的钢管，外管为Φ60×3.5mm的钢管。
管间为蒸汽冷凝，内管中空气流量为12.751kg/h,进、出口温度分别为20℃和60℃。
试求：
①空气侧对流传热系数，W/m2K；
②已测出蒸汽侧的对流传热系数为104W/m2K,传热的平均温差多大？
注：
①计算过程中不计热损失，忽略管壁及污垢热阻；
②空气的物性参数可视为常数：
ρ＝1.128kg/m3,Cp=1.005kJ/kg•K，λ＝0.0276W/m•K,μ＝0.0196cP。
８．（15分）在一吸收塔内用纯水吸收某气体混合物，混合物的初始浓度为0.06（摩尔分率，下同），在操作条件下，相平衡关系为ye=1.2x，液气比为1.2,两相逆流操作，气体出口浓度为0.01,吸收过程为气膜阻力控制，Kya∝V0.7（其中V为入塔气体流率，kmol/（m2s））。
现另有一完全相同的吸收塔，在两流体入口浓度、流量及操作条件皆不变的前提下，两塔可以串连或并联组合操作，如图所示。
请问：
①单塔操作时，传质单元数为多少？
②两塔串联组合逆流操作时（图a），气体残余浓度为多少？
③两塔并联组合逆流操作、气液两相皆均匀分配时（图b），气体残余浓度为多少？
第3题图
９．（15分）在连续操作的精馏塔中分离苯—甲苯溶液。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶为全凝器，泡点回流。
饱和蒸汽进料，其中含苯0.35（摩尔分率，下同），流量为100kmol/h。
塔顶馏出液量为40kmol/h.系统的相对挥发度为2.5,且知精馏段操作线方程为y=0.8x+0.16。
试求：
①提馏段操作线方程；
②若塔顶第一块板下降的液体中含苯0.70,求该板以气相组成表示的板效率EMV；
③若塔釜停止供应蒸汽，保持回流比不变，当塔板数无限多时，塔底残液的浓度为多少？
１０．（10分）某混合液含溶质A30%，稀释剂B70%（均为质量分率），拟采用多级逆流萃取加以分离，已知萃取剂S与稀释剂B完全不相溶，溶质A在B与S之间的分配曲线如图所示，所用萃取剂为纯溶剂，要求溶质萃余率不超过10%，试求：
①最小萃取剂比（S/F）min；
②若所采用萃取剂比（S/F）为（S/F）min的1.2倍，则所需理论级数为多少？
第5题图
石油大学（华东）
二○○○年硕士研究生入学考试《化工原理》试题答案
一、填空及选择题（共25分）：
１６．Ｂ
１７．Ａ、Ｃ
１８．B
１９．D
２０．减小、增大
２１．D
２２．等分子反向扩散；单向扩散；单向扩散
２３．A、A、A
２４．B、C
２５．C
２６．管排占据的全部面积；烟气对管排的有效辐射面积
二、简答题（共15分）：
本题为主观创新型题目，无标准答案。
三、计算题（共６０分）
１．（10分）
解：
①（5分）以O-O’为基准，1～2面间列柏努利方程：
P1=100kPa,P2=60kPa
Z1=10m,Z2=0
u1=0,u2未知
其中：
所以：
u2=1.742m/s
②（5分）高位槽停止供水时：
3～2面间列柏努利方程：
u=2.145m/s
２．（１０分）
解：
①（6分）此为低粘度流体在圆直管内强制对流的情况。
故：
②（4分）
３．（１５分）
①（4分）因L/V=m，故：
②（5分）两塔串联组合时，每一个塔的NOG不变，总传质单元数加倍：
③（6分）
两塔并联组合时，每一个塔的单元高度为：
每一个塔的传质单元数为：
有
４．（15分）
④（5分）D=40kmol/h,W=60kmol/h
有R=4xD=0.8
L=RD=160kmol/hV=（R+1）D=200kmol/h
L’=L=160kmol/hV’=V-eF=200-100=100kmol/h
⑤（5分）x1=0.7y2=0.8x1+0.16=0.72
y1=xD=0.8
③（５分）塔板数无穷多、R=4不变时，xD＝1
W=L=4D故有5D=100D=20kmol/hW=80kmol/h
xW=0.1875
５．（10分）
①（5分）
对B与S互不相溶的多级逆流萃取，其操作线
的斜率为（B/S），S越小，则（B/S）越大，操
作线越靠近分配曲线，当S=Smin时，操作线
与分配曲线相交，如图求出点A，则直线AC
的斜率为（B/S）max，得：
则：
②（5分）若
则：
操作线方程为：
升级会员 