重慶大學(xué)化工原理考研試題附標(biāo)準(zhǔn)答案

1、一填空題 （20分，每空一分）1. 流體在管內(nèi)作層流流動(dòng)，如流量不變，若僅增大管徑，則摩擦系數(shù)變大， 直管阻力變小。2. 離心泵的工作點(diǎn)是管路特性曲線和泵的特性曲線兩條曲線的交點(diǎn)。3. 正位移泵不能通過出口閥門來調(diào)節(jié)流量，它們流量調(diào)節(jié)的方法 有調(diào)節(jié)回路和泵的轉(zhuǎn)速或活塞行程。4. 含塵氣體通過長(zhǎng)為 4 米，寬為 3 米，高為 1 米的降塵室，顆粒的沉降速 度為 0.03m/s, 則降塵室的生產(chǎn)能力為 0.36 m 3/s.矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。5. 間壁式換熱器中冷熱流體定態(tài)傳熱， 如在殼程用飽和蒸汽加熱， 總傳熱系 數(shù)接近于管內(nèi)側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，因此若強(qiáng)化該傳熱過程，應(yīng)從管內(nèi)側(cè)著手 聞創(chuàng)溝燴鐺

2、險(xiǎn)愛氌譴凈。6. 兩組份的相對(duì)揮發(fā)度越小， 則表示分離該物系越 難 。二元溶 液連續(xù)精餾計(jì)算中， 進(jìn)料熱狀態(tài)的變化將引起平衡線、 操作線與線中哪幾條線 的變化？ 操作線 和 q 線。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。7. 某精餾塔在操作時(shí)， 加料熱狀態(tài)由原來的飽和液體進(jìn)料改為冷液進(jìn)料， 且 保持， F，不變，則此時(shí)塔頂物料濃度 D 增加 ，塔底 物料濃度 W 減少。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。8. 氣體吸收計(jì)算中， 傳質(zhì)單元高度是表示傳質(zhì)設(shè)備性能好壞的一個(gè)參量， 而 傳質(zhì)單元數(shù)是表示物料分離難易程度的參量。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。9. 用溶劑 S 分離 A、B 液相混合物（ A 為溶質(zhì)），二相平衡時(shí)萃取相中

3、yA =0.3,y S = 0.6;萃余相中 xA = 0.15, xS = 0.05,則分配系數(shù) kA為 2 ，選擇性系數(shù) 為 16。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。10. 已知在常壓及 25 下水份在某濕物料與空氣之間的平衡關(guān)系為： 相對(duì)濕 度=100%時(shí)，平衡含水量 x* = 0.02kg 水kg絕干料；相對(duì)濕度 = 40%時(shí), 平 衡含水量 x* = 0.007 kg 水 kg 絕干料?，F(xiàn)該物料含水量為 0.23kg 水kg 絕干 料, 令其與 25, =40% 的空氣接觸 , 則該物料的自由含水量為 0.223kg水kg 絕干料, 結(jié)合水含量為0.02 kg水kg 絕干料。 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)

4、騷。二選擇題 （20分，每題 2分）1流量 qv增加一倍，孔板流量計(jì)壓差計(jì)讀數(shù)為原來的D 倍，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的環(huán)隙面積 A0為原來的 B 倍。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。A1B2C 3D 42. 離心泵的揚(yáng)程是指泵給予 B 液體的有效能量。A 1 kgB 1NC 1m 3D 1Pa3. 三只長(zhǎng)度相等的并聯(lián)管路，管徑的比為 1:2:3 ，若三只管路的流動(dòng)摩擦系數(shù)均 相等，則三只管路的體積流量之比為 C。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。A 1:1:1 B 1:2:3C 1:2 2.5:32.5D 1:4:94. 用一氣蝕余量為 2m 的離心泵輸送處于沸騰狀態(tài)下的塔底液體（ p0=pv），若 泵前管路的全部流動(dòng)阻力

5、為 1.5m 液柱，則此泵的安裝位置必須 C。 籟叢媽羥為贍僨 蟶練淨(jìng)。A 高于塔底液面 3.5 沒的上方 B 高于塔底液面 1.5m 的上方C 低于塔底液面 4m 的下方 D 低于塔底液面 2 m 的下方5實(shí)際生產(chǎn)中沸騰傳熱過程應(yīng)維持在 D 區(qū)操作A 自然對(duì)流 B 強(qiáng)制對(duì)流C 膜狀沸騰 D 泡狀沸騰6. 在吸收塔調(diào)節(jié)過程中，如減小液體的進(jìn)口濃度 x2，導(dǎo)致吸收推動(dòng)力增大，傳 質(zhì)速率增加，吸收比提高，則氣體出口濃度 y2 B ，液體出口濃度 B 。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。A 增加 B 減少 C 不變 D 無法判斷7. 在常壓下苯的沸點(diǎn)為 80.1，環(huán)己烷的沸點(diǎn)為 80.73 ，為使這兩組分的混

6、合 液能得到分離，可采用下列那種分離方法 A。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。A 萃取精餾 B 普通精餾 C 恒沸精餾 D 水蒸汽直接加熱精餾8. 全回流時(shí)精餾段操作線的斜率等于 B。A0B1 C D 任意值9. 在以下 4 種進(jìn)料熱狀況中， A 的 q 值最大。A 過冷液體 B 飽和液體 C 氣液混合物 D 飽和蒸汽10. 對(duì)于一定干球溫度的空氣，當(dāng)其相對(duì)濕度愈低時(shí)，其濕球溫度B。愈高愈低不變不一定，與其它因素有關(guān)三簡(jiǎn)答題 （20分）1（8分）以研究直管阻力系數(shù)為例，簡(jiǎn)要列出量綱分析法的步驟，并說明其 優(yōu)點(diǎn)。（1）析因?qū)嶒?yàn)，尋找影響過程的主要因素， 找出與直管阻力有關(guān)的影響因素有流 體密度、黏度、管

7、徑、管長(zhǎng)、粗糙度、流動(dòng)的流速。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。（2）規(guī)劃實(shí)驗(yàn)，將變量組合成無量綱數(shù)群，從而減少實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)。（3）數(shù)據(jù)處理，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確表達(dá)。優(yōu)點(diǎn)： 1、較少實(shí)驗(yàn)量。 2、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置。2.（6 分）某混合液含溶質(zhì) A20% ，稀釋劑 80%，擬用純?nèi)軇?S 單級(jí)萃取，要 求萃余液中 A 的含量為 10 % （去除 S后， x0A 0.1），溶解度曲線如圖所示。 在操作范圍內(nèi)溶質(zhì) A 的分配系數(shù) kA=1 ，如何計(jì)算每處理 100kg 原料液時(shí)，所需 溶劑用量。（要求將解題過程需要的線和符號(hào)在圖上畫出來，并簡(jiǎn)答計(jì)算步驟， 不需量取線段長(zhǎng)度計(jì)算實(shí)際數(shù)值） 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。答： 由

8、 xF=0.2 定 F 點(diǎn)，連結(jié) FS。再由 x 0A 0.1確定 R點(diǎn)，連結(jié) SR與溶解度 曲線交于 R 點(diǎn)。分配系數(shù) kA=1，即 yA=xA, 結(jié)線為一水平線，由此可得 E 點(diǎn)。 聯(lián) RE 交 FS 于 M 點(diǎn)。如圖所示。溶劑量 S=F MF/MS 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。3（ 6 分）全回流與最小回流比的意義是什么？各有什么用處？一般適宜回流比 為最小回流比的多少倍？答：全回流時(shí)， 達(dá)到指定分離要求的理論板數(shù)最少。 全回流主要用在精餾裝置開 停工和實(shí)驗(yàn)室研究等場(chǎng)合。 開工時(shí)為不穩(wěn)定過程， 為了盡快達(dá)到分離要求， 采用 全回流操作，然后再慢慢減小回流比，至規(guī)定回流比。最小回流比，是指達(dá)到指

9、 定分離要求的理論板數(shù)最多到無窮 ，是選擇適宜回流比的依據(jù)。一般適宜回流比是最小回流比的 1.12.0 倍。 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。四計(jì)算題 （20分）1.（20 分） 如圖所示， 用離心泵從水池將水送至 10 米高處的水塔， 輸水流量 qv = 0.21m 3/min ，總管路長(zhǎng) L=50m （包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度） ，管內(nèi)徑約為 40mm ， 摩擦系數(shù) =0.03 ，問： 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。（1）若選用的離心泵的特性方程為 H 40 222qv2 （qv單位 m 3/min）,證明該泵 適用。（2）管路情況不變時(shí)，此泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，管路實(shí)際流量為多少？（3）為使流量滿足設(shè)計(jì)要求，需用出

10、口閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。閥門調(diào)節(jié)后，整個(gè)管道 的阻力損失為多少 J/Kg ，消耗在該閥門的阻力損失增加多少 J/Kg. 買鯛鴯譖曇膚遙閆 擷凄。解：（1）將流量 qv = 0.21m 3/min 代入離心泵的特性方程：H 40 222qv2 40 222 0.212 30.2在兩儲(chǔ)槽液面之間列伯努力方程：p1pg2Z1 u21g Hep2pgZ22u222gHfqv2He 10 0.03 50 600.02210 335.8qv2e 0.04 2 9.83 v代入 qv = 0.21m3/min ，He=24.8 m，30.224.8, 所以泵適用。(2)管路曲線與離心泵的特性方程聯(lián)立求解，解得3qV

11、 0.232m3 /min(3)未調(diào)節(jié)前， H f 335.8 0.212 14.8J / N調(diào)節(jié)后 H f He 10 30.2 10 20.2J /N所以消耗在閥門上的阻力損失，得H E (20.2 14.8) 9.81 52.9J / kg2.(15 分)一板框過濾機(jī)用于恒溫恒壓( 251atm)條件下一懸浮液過濾。已知 濾框容積 450mm * 450mm * 25mm, 共 30 個(gè)框。每立方米濾液可形成 0.02m 3濾餅，qe = 0.02m 3/m2, K=6.89*10 -5 m2/s。過濾至濾餅滿框后用 1/10濾液體積的清水洗滌， 洗滌壓差與溫度同過濾過程而輔助時(shí)間為過濾

12、時(shí)間與洗滌時(shí)間之和的 80% ，試求： 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。11)過濾時(shí)間 (s)，提示：過濾時(shí)間： Tq2 2q qeK2)洗滌時(shí)間 (s)。提示：洗滌時(shí)間：qwdq dWqwK4(q qw )3)過濾機(jī)生產(chǎn)能力解：(1):框內(nèi)濾餅總體積VS 30 0.45 0.45 0.025 0.152m33濾液總體積 V 0.152 / 0.02 7.6m322過濾面積 A 30 0.452 2 12.1 5 6m2q V 0.626m3 /m2 A21T K q2 2q qe101.8 min0.6262 2 0.626 0.0236.89 10 5(2): 洗滌面積AW 30 0.452 6.0

13、6m2qWVwAw0.1 7.66.06320.125m /mdq K 2.65 10 5 m3 /(m2 s) d W 4 q qeqw4717sdq4717sdW(3): 生產(chǎn)能力 Q輔助時(shí)間 D 0.8(4717 6107) 8659sV 4 3 Q 3.9 10 4m3 / sD W P3(15分)有一碳鋼制造的套管換熱器，其管徑為 96mm 3.5mm, 流量為 2000kg/h 的苯在管內(nèi)中從 80冷卻到 50。冷卻水在環(huán)隙中從 15升到35. 苯的對(duì)流傳熱系數(shù) 1230W/(m 2K),水的對(duì)流傳熱系數(shù) 2290W/(m 2K)。忽略 污垢熱阻。試求： 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。(1

14、) 冷卻水的消耗量；(2) 并流和逆流操作時(shí)所需傳熱面積； 假設(shè)總傳熱系數(shù)隨溫度的變化忽略不計(jì) (苯 的比熱 1.86kJ/(kg. )，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù) 45W/(m k)貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。1 1d1d11 1 d2 )。 d2K1 1 dm 2d2 K 2 2 dm 1d1解： (1) 熱負(fù)荷：Q (2000 / 3600) 1.86 30 31kw水量：q水 3600 31 1335kg / h 水 20 4.18(2) 并流時(shí)的溫差tm并34.165ln15逆流式的溫差10tm逆39.845ln35以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù) K1，1K11bd 內(nèi)d內(nèi)1 dm2d21 0.035

15、89 89230 45 92.45 96 2900.00832K1 120.6W/(m2K)2并流操作傳熱面積， A1并7.53 m2逆流操作傳熱面積， A1逆6.46 m2 4（15 分）用精餾塔分離兩組分理想混合物，已知 F=100kmol/h， xF 0.4（摩 爾分率，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料， xD 0.95 ，Xw=0.05，操作回流比 R=1.61，物系相 對(duì)揮發(fā)度 =2.。5 試求：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品流量（ kmol/h ）； 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。（ 2）提餾段上升蒸汽流量（ kmol/h）；（3）寫出提餾段操作線方程；4）最小回流比。（提餾段方程為： ym1 L LqFqFW x

16、m L qWF W xW）解：（1）塔頂塔底產(chǎn)品流量，由全塔物料衡算：F D W， FxF DxD WxW ；代入數(shù)據(jù)：100 D W ，0.4F 0.95D 0.05W ；聯(lián)立解得：D 38.89kmol /h,W 61.11kmol /h2）提餾段上升蒸汽流量，由于泡點(diǎn)進(jìn)料，則有：V V L D RD D （R 1）D （1.61 1） 38.89 101.5kmol / h （3）提餾段操作線方程L RD 1.61 38.89 62.61kmol / hym 1 L qF WL qF W xW61.11ym 162.61 1 100xmxW 1.602xm 0.602xWm 1 62.6

17、1 1 100 61.11 m 62.61 1 100 61.11 W m W2.5x4)最小回流比 ，平衡線方程： yx 2.5x 2.5xq 線方程： x xF ；聯(lián)立解得： xq 0.4, yq 0.625則： Rmin xD yqyq xq0.95 0.625 1.440.625 0.41 1 x 1 2.5 1 x 1 1.5x5（15 分）. 在一填料塔中，用含苯 0.00015 （摩爾分?jǐn)?shù)，下同）的洗油逆流吸 收混合氣體中的苯。已知混合氣體的流量為 1467.8m 3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），進(jìn)塔氣中含苯 0.05 ，要求苯的吸收率為 90%。該塔塔徑為 0.6m ，操作條件下的平衡關(guān)系

18、 為 y*=26x ，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) Kya=0.045 kmol/（m3 s），實(shí)際操作液氣比為最小液氣比的 1.3 倍，洗油摩爾質(zhì)量為 170kg/kmol 。試求： 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。1. 吸收劑用量（ kg/h ）；2. 出塔洗油中苯的含量；所需填料層高度； （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：氣體體積 22.4kmol/m 3HOGGAK ya解：1G 1467.8 65.53kmol / h22.4y1 y20.05 0.005x1 x2 0.05/ 26 0.00015y2 1 y1 0.005L 1.3 L 1.3 25.38 32.99G G minL 32.99 65.53 2161.83kmol / h 170 367500kg / h L12 x1y1 y2 x20.05 0.005 0.00015 0.001511 G 1 2 2 32.993 H OG24D2Kya65.5320.62 0.045 360