武漢工程大學(xué)化工原理試題

武漢工程大學(xué)2007年攻讀碩士學(xué)位研究生試題化工原理試卷(A卷)適合專業(yè)：化學(xué)工藝，化學(xué)工程，生物化工，材料學(xué)考題編號：考前須知：答題時(shí)可不抄題，但必須寫清題號。答題時(shí)必須用藍(lán)、黑墨水鋼筆或圓珠筆，用紅筆或鉛筆均不給分。答案必須寫在答題紙上?？偡种?50分，考試時(shí)間為3小時(shí)。一、填空題(共26分)1.(2分)某設(shè)備的表壓強(qiáng)為100kPa，那么它的絕對壓強(qiáng)為__________kPa；另一設(shè)備的真空度為400mmHg，那么它的絕對壓強(qiáng)為__________。(當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa)答案：201.33kPa，360mmHg或48kPa2.(2分)離心泵安裝在一定管路上，其工作點(diǎn)是指:______________________________________________________________________________。答案：泵的特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)。3.(2分)對某懸浮液進(jìn)行恒壓過濾。過濾面積為1m2，恒壓過濾常數(shù)K=510-3m2/s，當(dāng)過濾時(shí)間為300s時(shí)，所得濾液體積為0.75m3；假設(shè)要再得答案：525s解：由得所以 4.(2分)蒸汽冷凝有和兩種方式。答案：膜狀冷凝，滴狀冷凝(每空1分，共2分)5.(2分)旋風(fēng)別離器的平均旋轉(zhuǎn)半徑為0.5m，氣體的切向進(jìn)口速度為20m/s，那么該別離器的別離因數(shù)為答案：6.(2分)將固體物料從液體中別離出來的離心別離方法中，最常見的有______和_______。答案：離心過濾，離心沉降7.(2分)用水吸收氨-空氣混合氣體中的氨是屬于______控制的吸收過程，對于該過程來說，要提高吸收速率，那么應(yīng)該設(shè)法減小______。答案：氣膜,氣膜阻力8.(2分)當(dāng)別離沸點(diǎn)較高的熱敏性混合液時(shí)，精餾操作壓力應(yīng)采用__________措施。答案：減壓9.(2分)汽液混合物進(jìn)料中，汽相與液相的摩爾數(shù)之比為3:2，易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)為0.3，那么q=______。答案：0.410.(3分)假設(shè)維持不飽和空氣的濕度Ｈ不變，提高空氣的干球溫度，那么空氣的濕球溫度____，露點(diǎn)_______，相對濕度_______。(變大,變小,不變,不確定)答案：變大，不變，變小11.(3分)操作間接蒸汽加熱的連續(xù)精餾塔時(shí)，由于某種原因，再沸器中加熱蒸汽壓力下降而使提餾段上升蒸汽流量下降，而進(jìn)料熱狀況q、濃度xF及進(jìn)料量F不變，同時(shí)回流量L恒定，那么餾出液濃度xD及流量D、殘液濃度xW的變化趨勢為：xD_______、D_______、xW_______。(變大,變小,不變,不確定)答案：xD增大、D減小、xW增大解：假設(shè)xD減小，那么xW減小，此時(shí)塔板數(shù)將小于實(shí)際板數(shù)，假設(shè)不成立；同理，xD不變也不成立，所以xD增大，xW也增大。12.(2分)水由高位槽流入貯水池，假設(shè)水管總長(包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi))縮短25%，而高位槽水面與貯水池水面的位差保持不變，假定流體完全湍流流動(dòng)(即流動(dòng)在阻力平方區(qū))不變，那么水的流量變?yōu)樵瓉淼谋?。答案?.155解：在高位槽液面與貯水池液面間列伯努利方程 假設(shè)記水管總長改變前、改變后的管路的阻力損失分別為，，那么有所以因流體在管內(nèi)完全湍流流動(dòng)得所以而所以二、選擇題(共24分)1．(2分)流體在圓形直管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)Re＝1500，那么其摩擦系數(shù)應(yīng)為()。A.0.032 B.0.0267 C.0.0427 答案：C解：2.(2分)管路由直徑為Φ57mm×3.5mm的細(xì)管，逐漸擴(kuò)大到Φ108mm×4mm的粗管，假設(shè)流體在細(xì)管內(nèi)的流速為A.2m/sB.1m/sC.0.5m/s答案：B解：3.(2分)離心泵的效率η隨流量qV的變化情況是()。A.qV增大，η增大B.qV增大，η先增大后減小C.qV增大，η增大 D.qV增大，η先減小后增大答案：B4.(2分)對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普蘭特準(zhǔn)數(shù)是表示()的準(zhǔn)數(shù)。A.對流傳熱 B.流動(dòng)狀態(tài)C.物性影響 D.自然對流影響答案：C5.(2分)推導(dǎo)恒壓過濾方程式的一個(gè)根本依據(jù)是()。A.濾液通過濾餅時(shí)呈湍流流動(dòng)B.濾液通過濾餅時(shí)呈層流流動(dòng)C.假定濾渣大小均一 D.假設(shè)過濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)答案：B6.(2分)含塵氣體通過長4m，寬3m，高1m的降塵室，顆粒的沉降速度為A.3m3/sB.1m3/sC.0.75答案：A7.(2分)在蒸汽—空氣間壁換熱過程中，為強(qiáng)化傳熱，以下方案中的()在工程上可行。A.提高蒸氣流速B.提高空氣流速C.提高蒸汽壓強(qiáng)答案：B8.(2分)精餾塔別離某二元物系，當(dāng)操作壓強(qiáng)降低時(shí)，系統(tǒng)的相對揮發(fā)度()，溶液的泡點(diǎn)()，塔頂蒸汽冷凝溫度()。A.增大，減小，減小 B.增大，減小，增大C.減小，增大，不變 D.增大，增大，減小答案：A9.(2分)空氣的飽和濕度Ｈas是濕空氣的()的函數(shù)。Ａ．總壓及干球溫度 Ｂ．總壓及濕球溫度Ｃ．總壓及露點(diǎn) Ｄ．濕球溫度及焓答案：Ａ10．(2分)操作中的吸收塔，假設(shè)其他操作條件不變，僅降低吸收劑入塔濃度，那么吸收率將()；而當(dāng)用清水作吸收劑時(shí)，假設(shè)其他操作條件不變，僅降低入塔氣體濃度，那么吸收率將()。A.增大B.降低 C.不變D.不確定答案：A，C分析：第一問因?yàn)槲談┤胨舛认陆?使塔內(nèi)傳質(zhì)推動(dòng)力增大，傳質(zhì)效果提高,從而使氣體出塔濃度下降,吸收率增大。第二問因?yàn)閆、HOG不變,可知NOG也不變由 及 不變可知不變。11.(2分)單向擴(kuò)散中漂流因子()。A.大于1 B.小于1 C.等于1 D.答案：A12.(2分)在列管式換熱器中，用飽和水蒸汽加熱原料油，水蒸汽適宜安排走()。A.管程B.殼程C.管、殼程均可答案：B三、計(jì)算題1．(20分)用泵將20℃的水從敞口貯槽送至表壓為1.5×105Pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各局部相對位置如附圖1所示。輸送管路尺寸為108mm×4mm的無縫鋼管，吸入管長度為20m，排出管長度為100m(各段管長均包括所有局部阻力的當(dāng)量長度)。當(dāng)閥門為3/4開度時(shí)，真空表讀數(shù)為(1)閥門3/4開度時(shí)管路的流量(m3/h)；(2)壓力表讀數(shù)(Pa)；(3)泵的壓頭(m)；(4)假設(shè)泵的軸功率為10kW，求泵的效率；(5)假設(shè)離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，試分析其原因。計(jì)算題第1題附圖解：(1)閥門3/4開度時(shí)管路的流量(m3/h)在貯槽液面0-0′與真空表所在截面1-1′間列柏努利方程。以0-0′截面為基準(zhǔn)水平面，有(2)壓力表讀數(shù)(Pa)在壓力表所在截面2-2′與容器液面3-3′間列柏努利方程。仍以0-0′截面為基準(zhǔn)水平面，有(3)泵的壓頭(m)(4)泵的有效功率(5)假設(shè)離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，原因是進(jìn)口管有泄露。2.(20分)某列管式冷凝器的列管規(guī)格為Φ25mm×2.5mm。有機(jī)蒸汽在管外冷凝，管內(nèi)通冷卻水，冷卻水的流量為2.5kg/s。在新使用時(shí)，冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20℃和30℃。使用一段時(shí)間后，由于生成垢層，在冷卻水進(jìn)口溫度和流量不變的情況下，冷卻水的出口溫度降為解：(1)換熱器新使用時(shí)傳熱速率對數(shù)平均推動(dòng)力℃總傳熱系數(shù)總熱阻(2)換熱器使用一段時(shí)間后傳熱速率對數(shù)平均推動(dòng)力℃總傳熱系數(shù)總熱阻(3)水垢層熱阻故3．(20分)某填料吸收塔用含溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用液氣比為3，入塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，回收率η可達(dá)90%。物系的平衡關(guān)系為y=2x。今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分?jǐn)?shù)升至，試求：(1)可溶組分的回收率下降至多少？(2)出塔液相摩爾分?jǐn)?shù)升高至多少？解：(1)=當(dāng)上升時(shí)，由于填料層高度不變，不變，所以也不變，即 解得所以(2)物料衡算 =4.(20分)在連續(xù)精餾塔中別離兩組分理想溶液。原料液組成為0.6(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，餾出液組成為0.9，釜?dú)堃航M成為0.02，泡點(diǎn)進(jìn)料，物系的平均相對揮發(fā)度為3。試求：(1)每獲得1kmol/h餾出液時(shí)的原料液用量F；(2)假設(shè)回流比為1.5，它相當(dāng)于最小回流比的多少倍？(3)假設(shè)原料液加到加料板上后，該板的液相組成仍為0.6，求上升到加料板上的氣相組成。解：(1)求當(dāng)D＝1kmol/h時(shí)的FxF=0.6，xD＝0.9，xW＝0.02，D＝1kmol/h，由全塔物料衡算可得 (a)即(b)聯(lián)立式(a)、(b)得：W＝0.52kmol/h，F(xiàn)＝1.52kmol/h。(2)求R/Rmin因系泡點(diǎn)進(jìn)料q＝1，那么xq＝xF＝0.6。由相平衡方程 (倍)(3)求上升到加料板上的氣相組成因加料板是提餾段第一層板，故所求量為y2kmol/h泡點(diǎn)進(jìn)料q＝1，F(xiàn)＝1.52kmol/h，W＝0.52kmol/h，xW＝0.02，x1’提餾段操作線方程為代入量 ，即 所以5．(20分)在常壓絕熱枯燥器內(nèi)枯燥某濕物料。將500kg的濕物料從最初含水量20%降至2%(均為濕基)。t0=20℃，H0＝0.01kg(1)完成上述枯燥任務(wù)所需的濕空氣量；(2)空氣經(jīng)預(yù)熱器獲得的熱量；(3)在恒定枯燥條件下對該物料測得枯燥速率曲線如下圖。恒速枯燥段所用時(shí)間為１ｈ，求降速段所用時(shí)間。解：(1)I1＝(1.01＋1.88HO)t1＋2500HO＝(1.01＋1.88×0.01)×100＋2500×0.01＝127.8kJ/kgI2＝(1.01＋1.88H2)t2＋2500H2因系理想枯燥過程所以I1=I2H2＝(127.8-1.01t2)/(1.