07年中科院化工原理考研試題

1、07年中科院化工原理考研試題一 單選題（每題2.5 分，共25 分）1某流體在內(nèi)徑為D 的水平管中平穩(wěn)流動(dòng)，當(dāng)該流體以相同的體積流量通過(guò)等長(zhǎng)的內(nèi)徑為0.5D 的水平管時(shí)，如果流動(dòng)為完全湍流（阻力平方區(qū)），則壓降是原來(lái)的（ ）。. R( U8 s5 S4 I$ Q/ V* A. 4 倍； B. 8 倍； C. 16 倍； D. 32 倍。2 在空氣蒸汽間壁換熱過(guò)程中可采用（ ）方法來(lái)提高傳熱速率。A. 提高蒸汽速度；B. 采用過(guò)熱蒸汽； H2 |/ s3 n, EC. 降低空氣流速；, r8 a7 8 n l* c0 ?D. 提高空氣流速。3 有關(guān)多效蒸發(fā)器的三種加料類(lèi)型：并流加料、逆流加料、平

2、流加料，說(shuō)法錯(cuò)誤的是：8 a+ n/ L D a1 N（ ）。A. 并流加料和平流加料都采用并流換熱方式；+ , b) s* q% I( ! I% M A. Y/ B. 在同等進(jìn)料條件下，逆流加料的蒸發(fā)效率高于并流加料；C. 平流加料更適合于易結(jié)晶的物料；% I; R1 H! r) V2 b2 S+ 6 Z7 gD. 三種加料方式的采用都提高了物料蒸發(fā)量，但以犧牲蒸汽的經(jīng)濟(jì)性為代價(jià)。: x7 r3 x! w% o! d4結(jié)晶分離的過(guò)程通常采用降溫或者濃縮的方法，其目的是提高溶液的（ ），從而推% g/ J1 P; K& g# t動(dòng)晶體的析出。A. 過(guò)飽和度； B. 濃度差； C. 粘度差； D

3、. Gibbs 自由能。5 雙組分溶液萃取分離體系實(shí)際上是兩個(gè)部分互溶的液相，其組分?jǐn)?shù)為3，根據(jù)相律，系 _( 2 j$ I6 ?統(tǒng)的自由度為3，當(dāng)兩相處于平衡時(shí)，組成只占用1 個(gè)自由度，因此操作中（ ）。$ o7 t. v5 * X5 Y9 k3 i M- ?A. 只能調(diào)整壓力；/ L+ C9 m, E9 , l4 nB. 只能調(diào)整溫度；試題名稱(chēng)：化工原理共5 頁(yè)第1 頁(yè)C. 壓力和溫度都可以調(diào)整；D. 無(wú)法確定調(diào)整壓力還是溫度。6假設(shè)一液滴與一固體球的體積和密度都相同，并且在同一流體中自由沉降，則下列哪種 g6 ? 2 ?7 c 5 A6 f液滴所受到的曳力小于流體對(duì)固體球的曳力： （ ）

4、。A. 剛性小液滴；B. 有內(nèi)部環(huán)流的球形液滴；C. 曲折運(yùn)動(dòng)的橢球形液滴；( q# V: j( o8 I7 H) N a+ UD. 上述3 種液滴受到的曳力作用都大于固體球。8 R$ M2 P) # K* E% y1 V- H7空氣的干球溫度為t ，濕球溫度為tw ，露點(diǎn)為td ，當(dāng)空氣的相對(duì)濕度為95%時(shí)， 則, $ c8 h6 S% h% z（ ）。# J. K# f/ L/ . g bA. t = tw = td ； B. t tw td ； C. t tw tw = td0 U5 a. C: 0 8如果某固定床中的顆粒裝填為緊密排列，假設(shè)該固定床內(nèi)部包括下述幾種區(qū)域（圓柱狀, y0

5、9 z/ 8 _& Z% S$ 顆粒與球形顆粒的當(dāng)量直徑相等），請(qǐng)問(wèn)流體最難通過(guò)的床層區(qū)域是：（ ）。A. 壁面附近；B. 直徑均一的球形顆粒區(qū)；3 : z9 E7 i$ x w& m8 yC. 亂堆的圓柱狀顆粒區(qū)；7 f4 i& k8 G8 L1 r; xD. 直徑不等的球形顆粒區(qū)。 u6 K2 H, Y: ( O- k9下列板式塔中操作彈性最大的是（ ）。6 x3 S# I1 r) e5 Y7 2 DA. 篩板塔； B. 浮閥塔； C. 泡罩塔； D. 舌形噴射塔。10 厚度不同的兩種材料構(gòu)成兩層平壁，層接觸良好，已知壁厚d1d2，導(dǎo)熱系數(shù)0 n z, J M* G0 r4 F9 z. L

6、12，在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，下列關(guān)系式正確的是：（ ）。A. 導(dǎo)熱速率q1 q 2 ；B. 熱阻R1 R2, ； J5 * J# s w* u) cC. 溫差T1 T2 ；: N9 s. k5 . : K f% DD. 2 2 1 1 T R T R = ) g7 V2 n/ ( Z8 S u h二 填空題（每空1 分，共30 分）1如果板式塔設(shè)計(jì)不合理或操作不當(dāng)，可能產(chǎn)生、及等不正常現(xiàn)象，使塔無(wú)法工作。& i9 * w. G, K% K c( a+ 試題名稱(chēng)：化工原理共5 頁(yè)第2 頁(yè)+ F( ! h& |( p( s2啟動(dòng)時(shí)需要關(guān)閉出口閥門(mén)的液體輸送泵是： 。為改善往復(fù)泵流量不均勻的缺點(diǎn)，常用的

7、兩個(gè)方法是： 、。, m$ J& m4 n: ?6 U$ w3用裸露熱電偶測(cè)量管道內(nèi)溫度為1000K 的高溫氣體，由于輻射造成的測(cè)量誤差為10，管壁溫度為400K，當(dāng)氣體加熱到1500K 時(shí)，輻射造成的測(cè)量誤差約為。$ p% m0 i8 U( y) I3 D4恒定干燥條件下的干燥速率曲線一般包括和階段，其中兩干燥階段的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物料含水量稱(chēng)為。4 j L h6 i$ m, i- p7 b! U5對(duì)一定操作條件下的填料吸收塔，如將填料層增高一些，則塔的HOG ，NOG 。6 對(duì)流傳質(zhì)理論的主要三個(gè)理論是： 、。! r6 ) H2 g8 P- : n7 b7 蒸發(fā)器的熱阻主要是由四部分組成： 、和

8、。 b0 6 V: m6 N3 t8 膜分離發(fā)生所需要的驅(qū)動(dòng)力是或，請(qǐng)列舉三種典型的膜分離過(guò)程： 、。0 e x: B4 L) h4 s6 K9表征“三傳”的三個(gè)類(lèi)似的定律是：表征動(dòng)量傳遞的、表征熱量傳遞的、表征質(zhì)量傳遞的。 A# k* q, o! q. W B. r1 Q10邊界層分離會(huì)大大增加機(jī)械能的損耗，從流體流動(dòng)的結(jié)構(gòu)上分析，這是因?yàn)椋?。在管路流動(dòng)中，由于邊界層分離導(dǎo)致阻力損失增加的兩個(gè)典* h k4 G% F1 T T; g! d. n. 型的例子是： 、。三 簡(jiǎn)答題（每題4 分，共20 分）1 簡(jiǎn)述化學(xué)吸收的主要優(yōu)點(diǎn)。; Q q8 w m; Q1 * Z: 2化工廠有一攪拌反應(yīng)釜

9、，反應(yīng)的選擇性一直不理想。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)的湍流微觀混合效果不好，必須強(qiáng)化混合。要強(qiáng)化微觀混合，對(duì)攪拌器輸出液體量和輸出壓頭的大小有什么要求？如果該反應(yīng)釜的攪拌功率已不能再提高了，請(qǐng)問(wèn)如何改變攪拌槳1 D/ I0 S3 Y( Z7 K. G2 E( ?9 z的大小和攪拌操作條件？- o& ?+ 6 x2 J! u0 C3在氣體吸附分離或者氣體膜分離中，經(jīng)常碰到一個(gè)重要的擴(kuò)散努森（Knudsen）擴(kuò)6 T1 r6 R8 T- c7 t3 8 Z散，請(qǐng)敘述努森擴(kuò)散對(duì)含有不同分子量的氣體混合物進(jìn)行分離的原理。試題名稱(chēng)：化工原理共5 頁(yè)第3 頁(yè)! I# I+ L9 x3 p5 H試題名稱(chēng)：化

10、工原理共5 頁(yè)第4 頁(yè)4 氣固流態(tài)化可分為散式流態(tài)化和聚式流態(tài)化兩類(lèi)，已知經(jīng)典散式流態(tài)化的床層膨脹方6 G$ # C/ I# k/ Q5 C8 w# 程為： n w2 B0 g0 p0 V- Vt0 uu ，式中的u0 為流體表觀速度，ut 為顆粒終端沉降速度， 為床層空隙率，n 為膨脹指數(shù)。聚式流態(tài)化不滿(mǎn)足上述方程。請(qǐng)問(wèn)：如果以此方程為判據(jù)，如何設(shè)計(jì)一套# 9 O) V9 n- O) B1 H$ r, V& 實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理程序，來(lái)鑒別某氣固流化床為聚式流態(tài)化還是散式流態(tài)化？* b, G6 y7 O, h5對(duì)于A+B 的可萃取分離體系，采用一般的多級(jí)逆流萃取，可以使最終萃取余相中A 的含量降至

11、很低，但是仍含有一定量的B，這時(shí)如果引入精餾中采用的回流技術(shù)以實(shí)現(xiàn)A和B 的高純分離。請(qǐng)簡(jiǎn)要敘述回流萃取及其實(shí)現(xiàn)高純分離的原理？四 分析計(jì)算題（共75 分）1（10 分）有一板框過(guò)濾機(jī)，恒壓過(guò)濾某懸浮液。過(guò)濾時(shí)間為2 小時(shí)，濾渣完全充滿(mǎn)濾框4 l0 k6 # % k. h0 時(shí)的濾液量為20 m3。隨后用10濾液量的洗滌液（物性與濾液相同）洗滌，每次拆裝8 ?6 C5 d* h& J) 所需時(shí)間為15 分鐘。已知該操作過(guò)程中的過(guò)濾介質(zhì)當(dāng)量濾液量Ve2.5 m3。請(qǐng)問(wèn)該過(guò)% 4 Y3 M. s# i/ w# N濾機(jī)的生產(chǎn)能力是多少（m3/h）？2 （12 分） 一精餾塔，原料液組成為0.5（摩爾

12、分率），飽和蒸氣進(jìn)料，原料處理量為 B5 O d0 i1 S1 o Y5 f# r. i1 J100kmol/h，塔頂、塔底產(chǎn)品量各為50kmol/h 。已知精餾段操作線方程為7 N. + b4 m1 py = 0.833x + 0.15，塔釜用間接蒸汽加熱，塔頂全凝器，泡點(diǎn)回流。試求：（1）塔頂、塔底產(chǎn)品組成xD 和xw；（2）全凝器中每小時(shí)冷凝蒸汽量；（3）蒸餾釜中每小時(shí)產(chǎn)生蒸汽量；# C( y( r. M9 t1 f: c（4）若全塔平均揮發(fā)度 =3.0，塔頂?shù)谝粔K塔板默弗里效率Emvl = 0.6，求離開(kāi)塔頂?shù)诙K塔板的氣相組成。9 R P3 9 j: p! ?3（12 分） 某非牛頓

13、流體在直管內(nèi)流動(dòng)，可以用冪律模型來(lái)描述該流體的剪切力與剪切率之間的關(guān)系，即* R+ 9 X, S0 Z) K b# inr2 O E1 m8 q$ u K ! N r: & r4 4 r4 B y- zd ，u 是流體的軸向速度，r 是圓管的徑向坐標(biāo)，K 和n/ U) B9 Q! L/ D ?是常數(shù)。請(qǐng)依據(jù)管流的剪應(yīng)力分布，證明該流體在圓管截面上的平均流速是：= ，式中，L 是管子長(zhǎng)度， P 為包含位能和壓強(qiáng)能的壓力差，R是圓管半徑。4（13 分） 在由若干根 252.5mm，長(zhǎng)為3m 的鋼管組成的列管式換熱器中，用溫度為140的飽和水蒸汽加熱空氣，空氣走管程?？諝獾馁|(zhì)量流量為3600kg/h

14、，空氣的進(jìn)、出口溫度分別是20和60，操作條件下的空氣比熱為1.0 kJ/(kg)，空氣的對(duì)流給9 0 D: H2 w o熱系數(shù)為50 W/(m2)，蒸汽冷凝給熱系數(shù)為8000 W/(m2)，假定管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失可忽略不計(jì)。試求：( & y6 & f$ E3 D j（1）加熱空氣需要的熱量Q 為多少？) L7 P9 2 e0 S x _$ v- u（2）以管子外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)K 為多少？（3）列管換熱器至少需要多少根管子？5（13 分） 某濕物料10kg，均勻地平鋪在面積為0.50m2 的平底淺盤(pán)內(nèi)，并在恒定干燥條件下進(jìn)行干燥。物料的初始含水量為15%，已知在此條件下物料的平

15、衡含水量為1%，臨) |1 e- O! . N c界含水量為6%（均為濕基），并已測(cè)出在恒速階段的干燥速率為0.394kg/(m2h)，假設(shè)降速階段的干燥速率與物料的自由含水量（干基）成線性關(guān)系。試求：（1）將物料干燥至! b2 g+ y% y Z. A, p# . H含水量為2%（濕基），所需要的總干燥時(shí)間為多少小時(shí)？（2）現(xiàn)將物料均勻地平鋪在4 6 l; o& b4 b: Z兩個(gè)與上述尺寸相同的淺盤(pán)內(nèi)，并在同樣的空氣條件下進(jìn)行干燥，只需4 小時(shí)便可將物料的水分降至2%（濕基），問(wèn)物料的臨界含水量有何變化？恒速及降速兩個(gè)干燥階段的% * w5 C7 D P2 n M時(shí)間各為多少小時(shí)？（可假設(shè)一個(gè)物料臨界含水量c X 值試算）6（15 分） 如圖所示的雙塔流程以純?nèi)軇㏒ 吸收某組分Z，混合氣中的Z 的摩爾含量為% c# m: N b9 J- _y1，兩塔