清華大學(xué)1998年碩士入學(xué)考試化工原理試題

1、清華大學(xué)1998年碩士入學(xué)考試化工原理試題、填空題(12分)1、如圖1所示，液體在等徑傾斜管中穩(wěn)定流動(dòng)，那么閥的局部阻力系數(shù)E與壓差計(jì)讀數(shù)R的關(guān)系式為。2、評(píng)價(jià)塔板性能的標(biāo)準(zhǔn)是:3、在低濃度難溶氣體的逆流吸收塔中，假設(shè)其他條件不變而入塔液體量增加，那么此塔的液相傳質(zhì)單元數(shù)N (I)將，而氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N0G將，氣體出口濃度y (a)將。4、某精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)將塔釜由原來(lái)間接蒸汽加熱改為直接蒸汽加熱，而保持x(F),D/F, q, R x(D)不變，那么W/F將 , x(w)將,提餾段操作線斜率將 ,理論板數(shù)將。5、 濕空氣經(jīng)預(yù)熱后相對(duì)濕度$將。對(duì)易龜裂的物料，常采用 的方法來(lái)控制進(jìn)枯燥器的

2、$值?？菰锊僮鞯谋匾獥l件是 ，枯燥過(guò)程是 相結(jié)合的過(guò)程。6、 某降塵室高2m，寬2m，長(zhǎng)5m，用于礦石焙燒爐的爐氣除塵。礦塵密度為4500千克每立方米，其形狀近于圓球，操作條件下氣體流量為25000立方米每小時(shí)，氣體密度為0.6千克每立方米，粘度為3x10e-5Pas。那么理論上能除去礦塵顆粒的最小直徑為 卩m。二、選擇題(10分)1、有一并聯(lián)管路如圖2所示，兩段管路的流量、流速、管經(jīng)、管長(zhǎng)及流動(dòng)阻力損失分別為 V (1)、u(1)、d(1)、L(1)、h(f1) 及 V (2)、u(2)、d(2)、L、h(f2)。假設(shè) d(1)=2d(2) , L(1)=2L(2), 那么(1) h(f1)

3、/h(f2)=()A、2;E、4;C、1/2; D、1/4;E、 1(2) 當(dāng)管路中流體均作層流流動(dòng)時(shí)，V (1)/ V=()A、2；E、4; C、8；D、1/2;E、 1(3)當(dāng)兩段管路中流體均作湍流流動(dòng)時(shí)，并取入(1)=入(2),那么 V (1)/ V (2)=()。A、2;E、4; C、8;D、1/2;E、 1/42、計(jì)算以下四種“數(shù)時(shí)，其數(shù)值大小與單位制造選擇有關(guān)的是。A、普蘭德準(zhǔn)數(shù)；E、傳熱單元數(shù) NTU； C、離心別離因數(shù) K; D、過(guò)濾常數(shù)K3、(1)板框壓濾機(jī)洗滌速率為恒壓過(guò)濾最終速率的1/4,這一規(guī)律只有在 時(shí)才成立。A、過(guò)濾時(shí)的壓差與洗滌時(shí)的壓差相同；E、濾液的粘度與洗滌液

4、的粘度相同；C、過(guò)濾壓差與洗滌壓差相同且濾液的粘度與洗滌液的粘度相同；D、過(guò)濾壓差與洗滌壓差相同，濾液的粘度與洗滌液的粘度相同，且過(guò)濾面積與洗滌面積相同。(2)恒壓過(guò)濾且介質(zhì)阻力忽略不計(jì)時(shí)，如粘度降低20%，那么在同一時(shí)刻濾液增加A、11.8%； E、9.54%; C、20%; D、44%4、有兩臺(tái)同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻器用。 在氣、液流量及進(jìn)口溫度一定時(shí),為使氣體溫度降到最底應(yīng)采用的流程為 。A、氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作；E、氣體走管內(nèi)，氣體并聯(lián)逆流操作；C、氣體走管內(nèi)，氣體串聯(lián)逆流操作；D、氣體走管外，氣體串聯(lián)逆流操作。5、請(qǐng)將你認(rèn)為最恰當(dāng)?shù)拇鸢柑钤?)內(nèi)。(1) 與單級(jí)萃取

5、相比，如溶劑比、萃取比、萃取相濃度相同，那么多級(jí)逆流萃取可使萃 余分率()。A、增大；E、減??； C、根本不變； D、增大、減小均有可能。(2) 在B-S局部互溶的萃取過(guò)程中，假設(shè)參加的純?nèi)軇┝吭黾佣渌僮鳁l件不變，那么 萃取液濃度y( A)()。A、增大；E、減??； C、不變；D、變化趨勢(shì)不確定。三、計(jì)算題1、將20C的水(粘度 卩=0.001Pas)以30立方米每小時(shí)的流量從水池送至塔頂。塔頂壓強(qiáng)為0.05MPa (表)，與水池水面高差為10m，輸水管$ 89X4mm，長(zhǎng)18m,管線局部阻力系數(shù)刀E =13 (閥全開時(shí))，摩擦系數(shù) 入=0.01227+0.7543 /(Re (0.38次

6、方)。( 1 )求所需的理論功率( kw )；( 2)一泵的特性可近似用下式表達(dá)：揚(yáng)程：H= 22.4+5Q -20 QQ m效率：n = 2.5Q -2.1QQ式中Q的單位為立方米每分鐘。求最高效率點(diǎn)的效率，并評(píng)價(jià)此泵的適用性。如適用， 求因調(diào)節(jié)閥門使功率消耗增加多少。 (15分)2、 在一新的套管換熱器中，冷卻水在$ 25X2.5mm的內(nèi)管中流動(dòng)以冷凝環(huán)隙間的某蒸汽。當(dāng)冷卻水的流速為 0.4m/s 和 0.8m/s 時(shí)，測(cè)得基于內(nèi)管外外表的總傳熱系數(shù)分別為1200瓦每平方米開爾文和1700 瓦每平方米開爾文。水在管內(nèi)為湍流，管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為45w/m K。水流速改變后可認(rèn)為環(huán)隙間冷凝的傳熱

7、膜系數(shù)不變，試求：(1) 當(dāng)水的流速為0.4m/s時(shí)，管壁對(duì)水的對(duì)流傳熱系數(shù)為多少？( 2)管外蒸汽冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)為多少？(3) 假設(shè)操作一段時(shí)間后，水流速仍維持0.4m/s，但測(cè)得的總傳熱系數(shù)比操作初期下降10%，試分析可能的原因，并論述此時(shí)蒸汽的冷凝量是否也下降10%。(13分)3、 進(jìn)料量為9000kg/h，濃度為1% (質(zhì)量分率)的鹽溶液在40C下進(jìn)入單效蒸發(fā)器并被濃縮到 1.5%。蒸發(fā)器傳熱面積為 39.1 平方米，蒸發(fā)室絕對(duì)壓強(qiáng)為 0.04MPa (該壓力下水 的蒸發(fā)潛熱r'=2318.6kJ/kg ),加熱蒸汽溫度為 110C(該飽和溫度下水的蒸發(fā)潛熱r=2232kJ

8、/kg)。由于溶液很稀，假設(shè)溶液的沸點(diǎn)和水的沸點(diǎn)相同，0.04MPa下水的沸點(diǎn)為 754C,料液的比熱近似于水的比熱，Cp=4.174kJ/kg K。( 1)求蒸發(fā)量、濃縮液量、加熱蒸汽量和加熱室的傳熱系數(shù) K。(2) 如進(jìn)料量增加為12000kg/h，傳熱系數(shù)、加熱蒸汽壓強(qiáng)、蒸發(fā)室壓強(qiáng)、進(jìn)料溫度和 濃度均不變的情況下， 蒸發(fā)量、 濃縮液量和濃縮液濃度又為多少？均不考慮熱損失。 (10 分)4、某吸收塔填料層高 4m,用水吸收尾氣中的有害成分 A。在此情況下，測(cè)得的濃度如 圖所示。平衡關(guān)系為 Y=1.5X 。求( 1 )氣相總傳質(zhì)單元高度；( 2)操作液氣比為最小液氣比的多少倍？(3) 由于法

9、定排放濃度規(guī)定y必須小于0.002,所以擬將填料層加高。假設(shè)液氣比不 變,問(wèn)填料層應(yīng)加高多少？(4) 畫出填料加高前后吸收操作線的示意圖。(15分)5、苯、甲苯兩組分混合物進(jìn)行常壓蒸餾，原料組成X苯=0.7，要求得到組成為 0.8的塔頂產(chǎn)品以上均為摩爾分率，現(xiàn)用以下三種方法操作：1連續(xù)平衡蒸餾；2簡(jiǎn)單蒸餾微分蒸餾；3連續(xù)蒸餾。在3情況下，塔頂用一分凝器，其中 50%的蒸汽冷凝返回塔頂。出冷凝器的蒸汽與 冷凝液體呈平衡。對(duì)每種方法進(jìn)料量均為100kmol/h，問(wèn)塔頂、塔釜產(chǎn)量各為多少？汽化量為多少？ a =2.46。 15分6、在常壓連續(xù)枯燥器中將處理量為0.417kg/s的濕物料自含水量為 4

10、7%枯燥到5% 均為濕基，采用廢氣循環(huán)操作，新鮮空氣與廢氣混合后經(jīng)預(yù)熱器加熱，再送入枯燥器。循環(huán) 比廢氣中絕干空氣質(zhì)量與混合氣中絕干空氣質(zhì)量之比為0.8。新鮮空氣的濕度H o為0.0116kg/kg絕干氣，溫度為 22C,廢氣的濕度H 2為0.0789kg/kg絕干氣，溫度為 52C。假 設(shè)枯燥過(guò)程為絕熱過(guò)程，預(yù)熱氣的熱損失可忽略不計(jì)。試計(jì)算枯燥過(guò)程的耗熱量，并在H-I圖上定性畫出濕空氣的狀態(tài)變化情況。10分：絕干空氣比熱為1.01kJ/kg K水蒸氣的比熱為 1.88kJ/kg K0 C時(shí)水蒸汽潛熱為 2490kJ/kg清華大學(xué)1998年研究生入學(xué)考試：物理化學(xué)試題試題內(nèi)容：一、填空題(每空

11、 2分、共24分)1、1mol理想氣體經(jīng)節(jié)流膨脹(即 Joule-Tomson實(shí)驗(yàn))壓力自P 1降低到P 2,此過(guò)程的AA0,U0。(填,=或)2、298K時(shí)，HCI(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 f H m=-92.31kJ/mol ,HCI(g)的無(wú)限稀釋摩爾溶解焓(即1molHCl(g)溶于水形成無(wú)限稀薄溶液時(shí)的厶H)為-75.13kJ/mol。假設(shè)以b= b (0 )但仍遵守亨利定律的溶液作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，那么HCI(aq)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 f H m( HCI,aq)=。3、以下圖為Bi-Zn二組分體系的固液平衡相圖，(1) A區(qū)的平衡相態(tài)為,B區(qū)的平衡相態(tài)為。(2 ) 527K時(shí)，純Bi(s)和含

12、93%Bi (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的溶液成相平衡。假設(shè)以純Bi(s)作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，那么上述溶液中 Bi的活度為，活度系數(shù)為 。( Bi和Zn的相對(duì)原子質(zhì)量分別為209和65.39)4、 某原子基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)的能級(jí)是非簡(jiǎn)并的，第一激發(fā)態(tài)的簡(jiǎn)并度為3,假設(shè)其他能級(jí)可被忽略，且以基態(tài)作為能量的零點(diǎn)，298K時(shí)，此原子的電子配分函數(shù)q e=。當(dāng)體系平衡時(shí)，在此二能級(jí)上的粒子數(shù)之比N2/N 1=。(玻爾茲曼常數(shù) k= 1 . 38X10 -23J/K)。5、 對(duì)大多數(shù)純物質(zhì)的液體來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度升高時(shí)，其外表張力 。6、實(shí)驗(yàn)測(cè)得反響2A+B=C+D的速率方程式為r= k 1AAB，假設(shè)反響物的起始濃度為A 0=2 B

13、 0 ,那么速率方程式可寫為：r = k 2A A A , k 1與k 2的關(guān)系為k 1=k 2。7、在電池 中進(jìn)行的反響是Ni (S)+ H 2 O (I)TNiO(S)+H 2(g)二、選擇填空題： (每題 2 分，共 12 分)1、 假設(shè)理想氣體反響O = Mv B E在T 1T 2的溫度區(qū)間內(nèi)，各物質(zhì)均無(wú)相變，且AC p <0 (ACp=E v B Cp ,B),那么在此溫度區(qū)間內(nèi)，反響摩爾焓變厶fHm隨溫度升高而( )。(a)增大(b)減小(c)不變(d)無(wú)法確定其變化2、某純物質(zhì)的液體凝固時(shí)，液體的密度大于固體的密度，那么該液體的凝固點(diǎn)隨壓力升高而()。(a)升高(b)降低(

14、c)不變(d)不能確定其變化3、 對(duì)于組成不變的均相封閉體系，在w'= 0的條件下，=()(a)(b)(c)(d)4、 在濃差電池中，電池的電動(dòng)勢(shì)是E,液接電動(dòng)勢(shì)是已了，那么()(a)E > 0 ,Ej > 0(b)E > 0 ,Ej < 0(c) E < 0 ,Ej > 0(d)E < 0 ,Ej < 05、 平行反響中，k 1 = 10/min , k 2= 20/min，在反響過(guò)程中產(chǎn)物E和C的濃度之比，E/ C = ()(a)l(b)2(c)0 . 5(d)無(wú)法確定其變化6、 當(dāng)反響CaCO 3(s)=CaO (S)+CO 2(g

15、)在某給定條件下到達(dá)平衡時(shí)，假設(shè)保持其他反響條件不變，而將CaCO 3(s)的顆粒變小，平衡將()。(a)向左移動(dòng)(b)向右移動(dòng)(c)不移動(dòng)(d) 不能確定其移動(dòng)方向三、計(jì)算題：1、在熔點(diǎn)附近的溫度范圍內(nèi)，T a E r 5固體的蒸氣壓與溫度的關(guān)系為：lg(p/kPa)=1.696-5650/T;液體的蒸氣壓與溫度的關(guān)系為： lg(p/kPa)=7.296-3265/T 。試求TaBr 5三相點(diǎn)時(shí)的摩爾蒸發(fā)焓及摩爾熔化焓。(12分)2、 在1000C時(shí)，將4.4克CO 2(g)充入一放有過(guò)量碳的容積為1立方厘米體積的容器中，發(fā)生下述反響，CO2(g) +C (s)= 2 CO (g)當(dāng)反響達(dá)平

16、衡時(shí)，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 36g/mol 。(1) 計(jì)算此反響在1000 C時(shí)的K及容器中的平衡壓力。(2) 當(dāng)反響達(dá)平衡時(shí)，充入一些He(g)，使反響壓力增加一倍，求當(dāng)反響重新達(dá)平衡時(shí)CO (g)的質(zhì)量。(3) 如果當(dāng)反響溫度升高10C時(shí)，K的值增加一倍，求此反響的AHm和ASmC假設(shè) Cp = 0)。(14 分)3、電池(1) 寫出此電池的電極與電池反響；(2) 298K時(shí)，PbSO 4 的容度積K $ = 1.67 >10e-8,(3) 當(dāng)此電池在端電壓為1V的情況下，不可逆放電96500 C時(shí)，電池反響熱為-151.61kJ ,計(jì)算電池中硫酸根離子的活度a1。(9 E/T)p= 4.9 >10e-4 V /K。(14分)4、 當(dāng)一氣相反響2AP在一密閉容器中進(jìn)行時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反響器內(nèi)氣體的總壓隨時(shí)間的變化如下：t/s 0 100 200 300 4