華東理工化工原理考研真題及復習小結(jié)

華東理工大學《化工原理》課程研究生入學考試復習大綱考試用教材：《化工原理（第三版）》陳敏恒、叢德滋、方圖南、齊鳴齋編，化學工業(yè)出版社2006參考書：《化工原理詳解與應用》叢德滋、叢梅、方圖南編，化學工業(yè)出版社2002復習大綱：流體流動概述流體流動的兩種考察方法；流體的作用力和機械能；牛頓粘性定律。 靜力學靜止流體受力平衡得研究方法；壓強和勢能得分布；壓強的表示方法和單位換算；靜力學原理的工程應用。 守恒原理質(zhì)量守恒；流量，平均流速；流動流體的機械能守恒（柏努利方程）；壓頭；機械能守恒原理的應用；動量守恒原理及其應用。 流體流動的內(nèi)部結(jié)構(gòu)層流和湍流的基本特征；定態(tài)和穩(wěn)態(tài)的概念；湍流強度和尺度的概念；流動邊界層及邊界層分離現(xiàn)象；管流數(shù)學描述的基本方法；剪應力分布。 流體流動的機械能損失沿程阻力損失（湍流阻力）的研究方法———“黑箱法”；當量的概念（當量直徑，當量長度，當量粗糙度）；局部阻力損失。 管路計算管路設計型計算的特點、計算方法（參數(shù)的選擇和優(yōu)化，常用流速）；管路操作型計算的特點、計算方法；阻力損失對流動的影響；簡單的分支管路和匯合管路的計算方法；非定態(tài)管路計算（擬定態(tài)計算）。 流量和流速的測量畢托管、孔板流量計、轉(zhuǎn)子流量計的原理和計算方法 非牛頓流體的流動非牛頓流體的基本特性。流體輸送機械管路特性被輸送流體對輸送機械的基本能量要求；管路特性方程；帶泵管路的分析方法——過程分解法。 離心泵泵的輸液原理；影響離心泵理論壓頭的主要因素（流量、密度及氣縛現(xiàn)象等）；泵的功率、效率和實際壓頭；離心泵的工作點和流量調(diào)節(jié)方法；離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)‘離心泵的安裝高度、氣蝕余量；離心泵的選用。 其它泵容積式泵的工作原理、特點和流量調(diào)節(jié)方法（以往復泵為主）。 氣體輸送機械氣體輸送的特點及全風壓的概念；氣體輸送機械的主要特性；風機的選擇；壓縮機和真空泵的工作原理，獲得真空的方法。液體攪拌 典型的工業(yè)攪拌問題；攪拌的目的和方法；攪拌裝置，常用攪拌漿的型式，擋板及其它構(gòu)件；混合效果的度量（均勻性的標準偏差、分割尺度和分割強度）；混合機理；攪拌功率；攪拌器經(jīng)驗放大時需要解決的問題。 其它混合設備了解。流體通過顆粒層的流動 固定床當量和平均的方法；顆粒和床層的基本特性；固定床壓降的研究方法——數(shù)學模型法；影響壓降的主要因素。 過濾過濾方法及常用過濾機的構(gòu)造；過濾方程數(shù)學描述（物料衡算和過濾速率方程），過濾速率，推動力和阻力的概念；過濾速率方程的積分應用———間接實驗的參數(shù)綜合法；洗滌時間；過濾機的生產(chǎn)能力；加快過濾速率的途徑。顆粒的沉降和流態(tài)化 饒流基礎兩類流動（內(nèi)部流動和外部流動）問題；表面曳力和形體曳力；球體顆粒的曳力系數(shù)及斯托克定律。 自由沉降沉降運動——極限處理方法；沉降速度及其計算；降塵室的流量、沉降面積和粒徑的關(guān)系；顆粒分級概念；旋風分離器的工作原理及影響性能的主要因素，粒級效率的概念。 流態(tài)化流化床的工業(yè)應用和典型結(jié)構(gòu)；流化床的主要特性；流化床的操作范圍（起始流化速度和帶出速度）。 氣力輸送的實際應用傳熱傳熱過程加熱和冷卻方法；傳熱速率熱傳導傅立葉定律；常用工程材料的導熱系數(shù)；導熱問題分析方法（熱量衡算和導熱速率式）；一維導熱的計算。對流給熱牛頓冷卻定律———變量分離法；自然對流的起因和影響因素；管內(nèi)層流給熱，管內(nèi)強制對流（湍流）給熱系數(shù)經(jīng)驗式；沸騰給熱和沸騰曲線；蒸汽冷凝給熱。輻射單個物體的輻射和吸收特性（StefanBoltzmann定律，Kirchhoff定律）；黑體和灰體；兩黑體間的相互輻射；兩物體組成封閉系統(tǒng)中的輻射換熱。間壁換熱過程熱量衡算和傳熱速率式——換熱過程的數(shù)學描述方法；傳熱平均溫度差，熱阻和傳熱系數(shù)——工程處理方法；垢層熱阻，壁溫計算方法。傳熱計算傳熱設計問題的參數(shù)選擇和計算方法；傳熱操作型問題的討論和計算方法；非定態(tài)傳熱過程計算（擬定態(tài)處理）。換熱器列管式換熱器的設計和選型；常用換熱器的結(jié)構(gòu)；換熱設備的強化和其他類型。蒸發(fā)蒸發(fā)過程及設備工業(yè)蒸發(fā)實例；蒸發(fā)過程的目的、方法及特點；常用蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)；管內(nèi)氣液兩相流動形式；二次蒸汽和加熱蒸汽的能位差別；沸點升高單效蒸發(fā)的計算物料衡算、熱量衡算和傳熱速率方程。氣體吸收概述工業(yè)吸收過程；氣體吸收的目的、原理及實施方法；吸收過程的經(jīng)濟性與吸收劑的選擇原則。氣液相平衡亨利定律，溫度、總壓對平衡的影響；相平衡與吸收過程的關(guān)系。擴散與單相傳質(zhì)分子擴散與費克定律，擴散系數(shù)；等分子反向擴散、單向擴散的概念；對流傳質(zhì)與傳質(zhì)分系數(shù)；傳質(zhì)與動量、熱量傳遞的類比；對流傳質(zhì)與有效膜模型（雙膜理論）。 相際傳質(zhì)相際傳質(zhì)速率方程，傳質(zhì)分系數(shù)和總系數(shù)的關(guān)系；推動力與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系——傳質(zhì)速率的工程處理方法；溶解度對兩相傳質(zhì)阻力分配的影響。 吸收過程數(shù)學描述低濃度氣體吸收的假定；物料衡算、傳質(zhì)速率——吸收過程數(shù)學描述方法；HOG，NOG的分解——變量分離法；計算NOG的對數(shù)平均推動力法和吸收因數(shù)法；物料橫算和操作線的含義。 吸收過程設計吸收過程設計中參數(shù)的選擇，指定分離要求下的最小液氣比；返混及其對過程的影響。 吸收操作操作型問題的命題和解法，影響吸收結(jié)果的操作因素分析。 化學吸收化學反應對吸收相平衡的影響；化學反應對吸收速率的影響，增強因子。精餾 概述典型工藝過程中的精餾操作、蒸餾操作的目的、原理及實施方法，蒸餾操作的經(jīng)濟性。 雙組分溶液的氣液相平衡相律的應用；理想溶液的氣液相平衡及泡、露點計算；相對揮發(fā)度；非理想物系的活度系數(shù)（范拉方程，馬古斯方程）；平衡蒸餾與簡單蒸餾 精餾用傳質(zhì)觀點分析精餾原理；精餾過程數(shù)學描述——元過程法；恒摩爾流的簡化假設，理論板和板效率——工程簡化處理方法；加料板上的過程分析；控制體物料衡算和操作線方程。 雙組分精餾的設計型問題討論精餾操作型問題的命題；分離能力和物料衡算對精餾過程的制約和調(diào)節(jié)；靈敏板的概念。 間歇精餾間歇精餾過程的特點及應用場合。 恒沸精餾與萃取精餾的基本概念。 多組分精餾基礎流程方案的選擇；泡露點計算；關(guān)鍵組分和物料衡算（清晰分割法、全回流近似法）。氣液傳質(zhì)設備 氣液傳質(zhì)過程對塔設備的要求。 板式塔板上的氣液接觸狀態(tài)；塔內(nèi)非理想流動及其改善；漏夜、液泛及有效操作范圍（負荷性能圖）；常用塔板型式及其主要特性；篩板塔內(nèi)的傳質(zhì)（傳質(zhì)系數(shù)和HETP）。液液萃取 概述液液萃取的工業(yè)實例；萃取的目的、原理和實施方法。 相平衡三角相圖；物料衡算與杠桿定律；部分互溶物系的相平衡；分配系數(shù)與選擇性系數(shù)。 萃取過程的計算單級萃取，完全互溶物系的相平衡；分配系數(shù)與選擇性系數(shù)。 萃取過程的計算單級萃取，完全不互溶物系萃取操作的計算。 萃取設備常用萃取設備的工作原理；液液傳質(zhì)設備的特征速度，液泛與兩相極限速度；影響傳質(zhì)速率的因素；液液傳質(zhì)設備的特點與選擇，分散相的選擇。 超臨界萃取和液膜萃取超臨界萃取的原理、實施方法及工業(yè)實例；液膜萃取的原理、實施方法及工業(yè)實例。其它傳質(zhì)分離方法 結(jié)晶結(jié)晶原理；晶習；溶解度曲線；形成過飽和度的方法；結(jié)晶速率及影響因素；結(jié)晶設備。 吸附吸附原理；常用吸附劑；吸附相平衡；吸附機理及吸附速率；吸附設備 膜分離反滲透原理及工業(yè)應用；超濾原理及工業(yè)應用；電滲析原理及工業(yè)應用；氣體膜分離原理，膜分離設備。熱質(zhì)同時傳遞的過程 熱、質(zhì)同時傳遞過程的工業(yè)實例；熱、質(zhì)同時傳遞過程的主要特點；過程的極限———濕球溫度與絕熱飽和溫度。干燥 概述化工產(chǎn)品干燥實例；固體干燥的目的、原理及實施方法。 干燥靜力學濕空氣的狀態(tài)參數(shù)及其計算；I-H圖及其應用；水分在氣固兩相間的平衡 干燥動力學恒定氣流條件下物料的干燥速率及臨界含水量。 干燥過程計算間歇干燥過程的干燥時間；連續(xù)干燥過程的特點、物料衡算，熱量衡算及熱效率。 常用干燥設備選型原則；常用干燥設備的主要組成部分及特性。 一些重要概念：超臨界萃?。河贸R界溫度，臨界壓力狀態(tài)下的氣體作為溶劑，萃取待分離混合物中的溶質(zhì)，然后采用等溫變壓或等壓變溫等方法將溶劑與溶質(zhì)分離的單元操作。根據(jù)溶劑再生的方法分①等溫變壓②等壓變溫③吸附吸收（用吸收劑/吸收劑脫除溶劑中的溶質(zhì)）④添加惰性氣體的等壓法結(jié)晶：由蒸汽、溶液或熔融物中析出固態(tài)晶體的操作結(jié)晶速率：成核速率：單位時間、單位體積溶液中產(chǎn)生的晶核數(shù)目 晶體成長速率：單位時間內(nèi)晶體平均粒度L的增加量影響因素：1過飽和度（T，C）2粘度3密度4位置5攪拌吸附：利用多孔固體顆粒選擇性地吸附流體的一個或幾個組分，從而使流體混合物得以分離的方法常用吸附劑：1活性炭2硅膠3活性氧化鋁4各種活性土5合成沸石和天然沸石分子篩6吸附樹脂膜分離：利用固體膜對流體混合物中組分的選擇性滲透從而分離各個組分的方法超濾：以壓差為推動力用固體多孔膜截留混合物中的微粒和大分子溶質(zhì)而使溶劑透過膜孔的分離操作電滲析：以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過特性使溶液中離子作定向移動以達到脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。流體流動–––基本概念與基本原理流體靜力學基本方程式或注意：1、應用條件：靜止的連通著的同一種連續(xù)的流體。2、壓強的表示方法：絕壓—大氣壓=表壓表壓常由壓強表來測量；大氣壓—絕壓=真空度真空度常由真空表來測量。3、壓強單位的換算：1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、應用：水平管路上兩點間壓強差與U型管壓差計讀數(shù)R的關(guān)系：處于同一水平面的液體，維持等壓面的條件必須時靜止、連續(xù)和同一種液體。二、定態(tài)流動系統(tǒng)的連續(xù)性方程式––––物料衡算式三、定態(tài)流動的柏努利方程式––––能量衡算式1kg流體：[J/kg]討論點：1、流體的流動滿足連續(xù)性假設。2、理想流體，無外功輸入時，機械能守恒式：3、可壓縮流體,當Δp/p1<20%,仍可用上式，且ρ=ρm。4、注意運用柏努利方程式解題時的一般步驟，截面與基準面選取的原則。5、流體密度ρ的計算：理想氣體ρ=pM/RT混合氣體混合液體上式中：––––體積分率；––––質(zhì)量分率。6、gz，u2/2，p/ρ三項表示流體本身具有的能量，即位能、動能和靜壓能。∑hf為流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失。We為流體在兩截面間所獲得的有效功，是決定流體輸送設備重要參數(shù)。輸送設備有效功率Ne=We·ws，軸功率N=Ne/η（W）7、1N流體[m]（壓頭）1m3流體,柏努利式中的∑hf流動類型：1、雷諾準數(shù)Re及流型Re=duρ/μ，μ為動力粘度，單位為[Pa·s]；層流：Re≤2000，湍流：Re≥4000；2000<Re<4000為不穩(wěn)定過渡區(qū)。2、牛頓粘性定律τ=μ(du/dy)氣體的粘度隨溫度升高而增加，液體的粘度隨溫度升高而降低。3、流型的比較：①質(zhì)點的運動方式；②速度分布，層流：拋物線型，平均速度為最大速度的0.5倍；湍流：碰撞和混和使速度平均化。③阻力，層流：粘度內(nèi)摩擦力，湍流：粘度內(nèi)摩擦力+湍流應力。流體在管內(nèi)流動時的阻力損失[J/kg]1、直管阻力損失hf范寧公式(層流、湍流均適用).層流：哈根—泊稷葉公式。湍流區(qū)（非阻力平方區(qū)）：；高度湍流區(qū)（阻力平方區(qū)）：，具體的定性關(guān)系參見摩擦因數(shù)圖，并定量分析hf與u之間的關(guān)系。推廣到非圓型管注：不能用de來計算截面積、流速等物理量。2、局部阻力損失h′f①阻力系數(shù)法，②當量長度法，注意：截面取管出口內(nèi)外側(cè)，對動能項及出口阻力損失項的計算有所不同。當管徑不變時，流體在變徑管中作穩(wěn)定流動，在管徑縮小的地方其靜壓能減小。流體在等徑管中作穩(wěn)定流動流體由于流動而有摩擦阻力損失，流體的流速沿管長不變。流體流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機械能中的靜壓能項。完全湍流（阻力平方區(qū)）時，粗糙管的摩擦系數(shù)數(shù)值只取決于相對粗糙度。水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應器，當管道上的閥門開度減小時，水流量將減小，摩擦系數(shù)增大，管道總阻力不變。管路計算并聯(lián)管路：1、2、各支路阻力損失相等。即并聯(lián)管路的特點是：（1）并聯(lián)管段的壓強降相等；（2）主管流量等于并聯(lián)的各管段流量之和；（3）并聯(lián)各管段中管子長、直徑小的管段通過的流量小。II．分支管路：1、2、分支點處至各支管終了時的總機械能和能量損失之和相等。六、柏式在流量測量中的運用1、畢托管用來測量管道中流體的點速度。2、孔板流量計為定截面變壓差流量計，用來測量管道中流體的流量。隨著Re增大其孔流系數(shù)C0先減小，后保持為定值。3、轉(zhuǎn)子流量計為定壓差變截面流量計。注意：轉(zhuǎn)子流量計的校正。測流體流量時，隨流量增加孔板流量計兩側(cè)壓差值將增加，若改用轉(zhuǎn)子流量計，隨流量增加轉(zhuǎn)子兩側(cè)壓差值將不變。離心泵–––––基本概念與基本原理一、工作原理基本部件：葉輪（6~12片后彎葉片）；泵殼（蝸殼）（集液和能量轉(zhuǎn)換裝置）；軸封裝置（填料函、機械端面密封）。原理：借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪不斷吸入、排出液體。注意：離心泵無自吸能力，因此在啟動前必須先灌泵，且吸入管路必須有底閥，否則將發(fā)生“氣縛”現(xiàn)象。某離心泵運行一年后如發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，則應檢查進口管路是否有泄漏現(xiàn)象。二、性能參數(shù)及特性曲線1、壓頭H，又稱揚程2、有效功率3、離心泵的特性曲線通常包括曲線，這些曲線表示在一定轉(zhuǎn)速下輸送某種特定的液體時泵的性能。由線上可看出：時，，所以啟動泵和停泵都應關(guān)閉泵的出口閥。離心泵特性曲線測定實驗，泵啟動后出水管不出水，而泵進口處真空表指示真空度很高，可能出現(xiàn)的故障原因是吸入管路堵塞。若被輸送的流體粘度增高，則離心泵的壓頭減小，流量減小，效率減小，軸功率增大。三、離心泵的工作點1、泵在管路中的工作點為離心泵特性曲線（）與管路特性曲線（）的交點。管路特性曲線為：。2、工作點的調(diào)節(jié)：既可改變來實現(xiàn)，又可通過改變來實現(xiàn)。具體措施有改變閥門的開度，改變泵的轉(zhuǎn)速，葉輪的直徑及泵的串、并聯(lián)操作。離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵的出口管路上，開大該閥門后，真空表讀數(shù)增大，壓力表讀數(shù)減小，泵的揚程將減小，軸功率將增大。兩臺同樣的離心泵并聯(lián)壓頭不變而流量加倍，串聯(lián)則流量不變壓頭加倍。四、離心泵的安裝高度為避免氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵的安裝高度≤，注意氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。1．為操作條件下的允許吸上真空度，m為吸入管路的壓頭損失，m。允許氣蝕余量，m液面上方壓強，Pa；操作溫度下的液體飽和蒸汽壓，Pa。離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。傳熱–––基本概念和基本理論傳熱是由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移，又稱熱傳遞。由熱力學第二定律可知，凡是有溫度差存在時，就必然發(fā)生熱從高溫處傳遞到低溫處。根據(jù)傳熱機理的不同，熱傳遞有三種基本方式：熱傳導（導熱）、熱對流（對流）和熱輻射。熱傳導是物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而引起的熱量傳遞；熱對流是流體各部分之間發(fā)生相對位移所引起的熱傳遞過程（包括由流體中各處的溫度不同引起的自然對流和由外力所致的質(zhì)點的強制運動引起的強制對流），流體流過固體表面時發(fā)生的對流和熱傳導聯(lián)合作用的傳熱過程稱為對流傳熱（給熱）；熱輻射是因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞。任何物體只要在絕對零度以上，都能發(fā)射輻射能，只是在高溫時，熱輻射才能成為主要的傳熱方式。傳熱可依靠其中的一種方式或幾種方式同時進行。傳熱速率Q是指單位時間通過傳熱面的熱量（W）；熱通量q是指每單位面積的傳熱速率（W/m2）。熱傳導導熱基本方程––––傅立葉定律λ––––導熱系數(shù)，表征物質(zhì)導熱能力的大小，是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一，單位為W/（m·℃）。純金屬的導熱系數(shù)一般隨溫度升高而降低，氣體的導熱系數(shù)隨溫度升高而增大。式中負號表示熱流方向總是和溫度剃度的方向相反。2．平壁的穩(wěn)定熱傳導單層平壁：多層（n層）平壁：公式表明導熱速率與導熱推動力（溫度差）成正比，與導熱熱阻（R）成反比。由多層等厚平壁構(gòu)成的導熱壁面中所用材料的導熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻愈小，其兩側(cè)的溫差愈小，但導熱速率相同。3.圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導單層圓筒壁：或當S2/S12時，用對數(shù)平均值，即：當S2/S12時，用算術(shù)平均值，即：Sm=（S1+S2）/2多層（n層）圓筒壁：一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當石棉泥受潮后，其保溫效果應降低，主要原因是因水的導熱系數(shù)大于保溫材料的導熱系數(shù)，受潮后，使保溫層材料導熱系數(shù)增大，保溫效果降低。在包有兩層相同厚度保溫材料的圓形管道上，應該將導熱系數(shù)小的材料包在內(nèi)層，其原因是為了減少熱損失，降低壁面溫度。二、對流傳熱對流傳熱基本方程––––牛頓冷卻定律α––––對流傳熱系數(shù)，單位為：W/（m2·℃），在換熱器中與傳熱面積和溫度差相對應。與對流傳熱有關(guān)的無因次數(shù)群（或準數(shù)）表1準數(shù)的符號和意義準數(shù)名稱符號意義努塞爾特準數(shù)αLNu=λ含有特定的傳熱膜系數(shù)α，表示對流傳熱的強度雷諾準數(shù)LuρRe=μ反映流體的流動狀態(tài)普蘭特準數(shù)CpμPr=λ反映流體物性對傳熱的影響格拉斯霍夫準數(shù)βgΔtL3ρ2Gr=μ反映因密度差而引起自然對流狀態(tài)流體在圓形直管中作強制湍流流動時的傳熱膜系數(shù)對氣體或低粘度的液體流體被加熱時，n=0.4；液體被冷卻時，n=0.3。定型幾何尺寸為管子內(nèi)徑di。定性溫度取流體進、出口溫度的算術(shù)平均值。應用范圍為Re10000，Pr=0.7~160，(l/d)60。對流過程是流體和壁面之間的傳熱過程，定性溫度是指確定準數(shù)中各物性參數(shù)的溫度。沸騰傳熱可分為三個區(qū)域，它們是自然對流區(qū)、泡狀沸騰區(qū)和膜狀沸騰區(qū)，生產(chǎn)中的沸騰傳熱過程應維持在泡狀沸騰區(qū)操作。無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在傳熱邊界層或滯流層內(nèi)，減少熱阻的最有效的措施是提高流體湍動程度。引起自然對流傳熱的原因是系統(tǒng)內(nèi)部的溫度差，使各部分流體密度不同而引起上升、下降的流動。用無因次準數(shù)方程形式表示下列各種傳熱情況下諸有關(guān)參數(shù)的關(guān)系：無相變對流傳熱Nu=f（Re，Pr，Gr）自然對流傳熱Nu=f（Gr，Pr）強制對流傳熱Nu=f（Re，Pr）在兩流體的間壁換熱過程中，計算式Q=KSΔt，式中Δt表示為兩流體溫度差的平均值；S表示為泛指傳熱面，與K相對應。在兩流體的間壁換熱過程中，計算式Q=SΔt，式中Δt=tw-tm或Tm-Tw；S表示為一側(cè)的傳熱壁面。滴狀冷凝的膜系數(shù)大于膜狀冷凝膜系數(shù)。水在管內(nèi)作湍流流動時，若使流速提高至原來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的20.8倍。若管徑改為原來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的40.8×20.2倍。（設條件改變后，仍在湍流范圍）三、間壁兩側(cè)流體的熱交換間壁兩側(cè)流體熱交換的傳熱速率方程式Q=KSΔtm式中K為總傳熱系數(shù)，單位為：W/（m2·℃）；Δtm為兩流體的平均溫度差，對兩流體作并流或逆流時的換熱器而言，當Δt1/Δt2<2時，Δtm可取算術(shù)平均值，即：Δtm=（Δt1+Δt2）/2基于管外表面積So的總傳熱系數(shù)Ko四、換熱器間壁式換熱器有夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的主要途徑是提高流體流速、增強人工擾動；防止結(jié)垢，及時清除污垢。消除列管換熱器溫差應力常用的方法有三種，即在殼體上加膨脹節(jié)，采用浮頭式結(jié)構(gòu)或采用U型管式結(jié)構(gòu)。翅片式換熱器安裝翅片的目的是增加傳熱面積；增強流體的湍動程度以提高α。為提高冷凝器的冷凝效果，操作時要及時排除不凝氣和冷凝水。間壁換熱器管壁溫度tw接近α大的一側(cè)的流體溫度；總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近熱阻大的一側(cè)的α值。如在傳熱實驗中用飽和水蒸氣加熱空氣，總傳熱系數(shù)接近于空氣側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)，而壁溫接近于水蒸氣側(cè)的溫度。對于間壁換熱器WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)=KSΔtm等式成立的條件是穩(wěn)定傳熱、無熱損失、無相變化。列管換熱器，在殼程設置折流擋板的目的是增大殼程流體的湍動程度，強化對流傳熱，提高α值，支撐管子。在確定列管換熱器冷熱流體的流徑時，一般來說，蒸汽走管外；易結(jié)垢的流體走管內(nèi)；高壓流體走管內(nèi)；有腐蝕性的流體走管內(nèi)；粘度大或流量小的流體走管外。蒸餾––––基本概念和基本原理利用各組分揮發(fā)度不同將液體混合物部分汽化而使混合物得到分離的單元操作稱為蒸餾。這種分離操作是通過液相和氣相之間的質(zhì)量傳遞過程來實現(xiàn)的。對于均相物系，必須造成一個兩相物系才能將均相混合物分離。蒸餾操作采用改變狀態(tài)參數(shù)的辦法（如加熱和冷卻）使混合物系內(nèi)部產(chǎn)生出第二個物相（氣相）；吸收操作中則采用從外界引入另一相物質(zhì)（吸收劑）的辦法形成兩相系統(tǒng)。兩組分溶液的氣液平衡拉烏爾定律理想溶液的氣液平衡關(guān)系遵循拉烏爾定律：pA=pA0xApB=pB0xB=pB0（1-xA）根據(jù)道爾頓分壓定律：pA=PyA而P=pA+pB則兩組分理想物系的氣液相平衡關(guān)系：———泡點方程———露點方程對于任一理想溶液，利用一定溫度下純組分飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)可求得平衡的氣液相組成；反之，已知一相組成，可求得與之平衡的另一相組成和溫度（試差法）。用相對揮發(fā)度表示氣液平衡關(guān)系溶液中各組分的揮發(fā)度v可用它在蒸汽中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率來表示，即溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度對難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比為相對揮發(fā)度。其表達式有：對于理想溶液：氣液平衡方程：α值的大小可用來判斷蒸餾分離的難易程度。α愈大，揮發(fā)度差異愈大，分離愈易；α=1時不能用普通精餾方法分離。氣液平衡相圖溫度—組成（t-x-y）圖該圖由飽和蒸汽線（露點線）、飽和液體線（泡點線）組成，飽和液體線以下區(qū)域為液相區(qū)，飽和蒸汽線上方區(qū)域為過熱蒸汽區(qū)，兩曲線之間區(qū)域為氣液共存區(qū)。氣液兩相呈平衡狀態(tài)時，氣液兩相溫度相同，但氣相組成大于液相組成；若氣液兩相組成相同，則氣相露點溫度大于液相泡點溫度。（2）x-y圖x-y圖表示液相組成x與之平衡的氣相組成y之間的關(guān)系曲線圖，平衡線位于對角線的上方。平衡線偏離對角線愈遠，表示該溶液愈易分離?？倝簩ζ胶馇€影響不大。精餾原理精餾過程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理進行的，精餾操作的依據(jù)是混合物中各組分揮發(fā)度的差異，實現(xiàn)精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流和塔底產(chǎn)生上升蒸汽。精餾塔中各級易揮發(fā)組分濃度由上至下逐級降低；精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，原因之一是：塔頂易揮發(fā)組分濃度高于塔底，相應沸點較低；原因之二是：存在壓降使塔底壓力高于塔頂，塔底沸點較高。當塔板中離開的氣相與液相之間達到相平衡時，該塔板稱為理論板。精餾過程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品及保證由適宜的液相回流。兩組分連續(xù)精餾的計算全塔物料衡算總物料衡算：易揮發(fā)組分：塔頂易揮發(fā)組分回收率：塔底難揮發(fā)組分回收率：精餾段物料衡算和操作線方程總物料衡算：易揮發(fā)組分：操作線方程：其中：R=L/D——回流比上式表示在一定操作條件下，精餾段內(nèi)自任意第n層板下降的液相組成xn與其相鄰的下一層板（第n+1層板）上升蒸汽相組成yn+1之間的關(guān)系。在x—y坐標上為直線，斜率為R/R+1，截距為xD/R+1。提餾段物料衡算和操作線方程總物料衡算：易揮發(fā)組分：W操作線方程：上式表示在一定操作條件下，提餾段內(nèi)自任意第m層板下降的液相組成x′m與其相鄰的下一層板（第m+1層板）上升蒸汽相組成y′m+1之間的關(guān)系。L′除與L有關(guān)外，還受進料量和進料熱狀況的影響。進料熱狀況參數(shù)實際操作中，加入精餾塔的原料液可能有五種熱狀況：（1）溫度低于泡點的冷液體；（2）泡點下的飽和液體；（3）溫度介于泡點和露點的氣液混合物；（4）露點下的飽和蒸汽；（5）溫度高于露點的過熱蒸汽。不同進料熱狀況下的q值進料熱狀況冷液體飽和液體氣液混合物飽和蒸汽過熱蒸汽q值>110~10<0對于飽和液體、氣液混合物和飽和蒸汽進料而言，q值等于進料中的液相分率。q線方程（進料方程）為：上式表示兩操作線交點的軌跡方程。塔底再沸器相當于一層理論板（氣液兩相平衡），塔頂采用分凝器時，分凝器相當于一層理論板。由于冷液進料時提餾段內(nèi)循環(huán)量增大，分離程度提高，冷液進料較氣液混合物進料所需理論板數(shù)為少?；亓鞅燃捌溥x擇全回流R=L/D=∞，操作線與對角線重合，操作線方程yn=xn-1，達到給定分離程度所需理論板層數(shù)最少為Nmin。最小回流比當回流比逐漸減小時，精餾段操作線截距隨之逐漸增大，兩操作線位置將向平衡線靠近，為達到相同分離程度所需理論板層數(shù)亦逐漸增多。達到恒濃區(qū)（夾緊區(qū)）回流比最小，所需理論板無窮多。正常平衡線飽和液體進料時：xq=xF飽和蒸汽進料時：yq=yF不正常平衡線由a（xD，yD）或c（xW，xW）點向平衡線作切線，由切線斜率或截距求Rmin。適宜回流比R=（1.1~2）Rmin精餾設計中，當回流比增大時所需理論板數(shù)減少，同時蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量增加，塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量增加，操作費用相應增加，所需塔徑增大。精餾操作時，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不變，將塔頂泡點回流改為冷回流，則塔頂產(chǎn)品組成xD變大。精餾設計中，回流比愈大，操作能耗愈大，隨著回流比逐漸增大，操作費和設備費的總和將呈現(xiàn)先減小后增大的過程。板效率和實際塔板數(shù)單板效率（默弗里效率）全塔效率精餾塔中第n-1,n,n+1塊理論板，yn+1<yn，tn-1<tn，yn>xn-1。精餾塔中第n-1,n,n+1塊實際板，xn*<xn，yn*>yn。如板式塔設計不合理或操作不當，可能產(chǎn)生液泛、漏液、及霧沫夾帶等不正常現(xiàn)象，使塔無法正常工作。負荷性能圖有五條線，分別是霧沫夾帶、液泛、漏液、液相負荷上限和液相負荷下限。吸收––––基本概念和基本原理利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的單元操作稱為吸收。混合氣體中能夠溶解的組分稱為吸收質(zhì)或溶質(zhì)（A）；不被吸收的組分稱為惰性組分或載體（B）；吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑（S）；吸收所得溶液為吸收液（S+A）；吸收塔排出的氣體為吸收尾氣。當氣相中溶質(zhì)的的實際分壓高于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時，溶質(zhì)從氣相向液相轉(zhuǎn)移，發(fā)生吸收過程；反之當氣相中溶質(zhì)的的實際分壓低于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時，溶質(zhì)從液相向氣相轉(zhuǎn)移，發(fā)生脫吸（解吸）過程。氣–液相平衡–––––––傳質(zhì)方向與傳質(zhì)極限平衡狀態(tài)下氣相中溶質(zhì)分壓稱為平衡分壓或飽和分壓，液相中的溶質(zhì)濃度稱為平衡濃度或飽和濃度––––––溶解度。對于同一種溶質(zhì)，溶解度隨溫度的升高而減小，加壓和降溫對吸收操作有利，升溫和減壓有利于脫吸操作。亨利定律：p*=Ex––––E為亨利系數(shù)，單位為壓強單位，隨溫度升高而增大，難溶氣體（稀溶液）E很大，易溶氣體E很小。對理想溶液E為吸收質(zhì)的飽和蒸氣壓。p*=c/H––H為溶解度系數(shù)，單位：kmol/(kN·m)，H=ρ/(EMs)，隨溫度升高而減小，難溶氣體H很小，易溶氣體H很大。y*=mx––––m相平衡常數(shù)，無因次，m=E/P，m值愈大，氣體溶解度愈小；m隨溫度升高而增加，隨壓力增加而減小。Y*=mX–––當溶液濃度很低時大多采用該式計算。X=x/(1-x);Y=y/(1-y);x,y––––摩爾分率，X,Y––––摩爾比濃度傳質(zhì)理論––––傳質(zhì)速率分子擴散–––憑借流體分子無規(guī)則熱運動傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象。推動力為濃度差，由菲克定律描述：JA––擴散通量，kmol/(m2·s)DAB––擴散系數(shù)渦流擴散–––憑借流體質(zhì)點的湍動和旋渦傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象。等分子反向擴散傳質(zhì)速率：氣相內(nèi)液相內(nèi)單相擴散傳質(zhì)速率：氣相內(nèi)液相內(nèi)其中P/pBm>1為漂流因數(shù)，反映總體流動對傳質(zhì)速率的影響。一般而言，雙組分等分子反向擴散體現(xiàn)在精餾單元操作中，而一組分通過另一組分的單相擴散體現(xiàn)在吸收單元操作中。氣相中，溫度升高物質(zhì)的擴散系數(shù)增大，壓強升高則擴散系數(shù)降低；液相中粘度增加擴散系數(shù)降低。在傳質(zhì)理論中有代表性的三個模型分別為雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論。傳質(zhì)速率方程––––傳質(zhì)速率=傳質(zhì)推動力/傳質(zhì)阻力注意傳質(zhì)系數(shù)與推動力相對應，即傳質(zhì)系數(shù)與推動力的范圍一致，傳質(zhì)系數(shù)的單位與推動力的單位一致。吸收系數(shù)之間的關(guān)系：氣膜控制與液膜控制的概念對于易溶氣體，H很大，傳質(zhì)阻力絕大部分存在于氣膜之中，液膜阻力可以忽略，此時KG≈kG，這種情況稱為“氣膜控制”；反之，對于難溶氣體，H很小，傳質(zhì)阻力絕大部分存在于液膜之中，氣膜阻力可以忽略，此時KL≈kL，這種情況稱為“液膜控制”。物料衡算––––操作線方程與液氣比全塔物料衡算：逆流操作吸收操作線方程：1––塔底，2––塔頂吸收操作時塔內(nèi)任一截面上溶質(zhì)在氣相中的實際分壓總是高于與其接觸的液相平衡分壓，所以吸收操作線總是位于平衡線的上方。最小液氣比：液氣比即操作線的斜率若平衡關(guān)系符合亨利定律，則溶劑改性改變平衡關(guān)系降低溫度增加傳質(zhì)推動力提高壓力提高吸收效率的途徑增加液氣比減小傳質(zhì)阻力采用新型填料改變操作條件增加吸收劑用量，操作線斜率增大，操作線向遠離平衡線的方向偏移，吸收過程推動力增大，設備費用減少。填料層高度計算氣液相平衡、傳質(zhì)速率和物料衡算相結(jié)合取微元物料衡算求得填料層高度。填料層高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)即NOG–––氣相總傳質(zhì)單元數(shù)（氣體流經(jīng)一段填料后其組成變化等于該段填料的總的平均推動力則為一個傳質(zhì)單元）HOG–––氣相總傳質(zhì)單元高度（一個傳質(zhì)單元所對應的填料高度）平均推動力法（適合平衡線為直線）：對數(shù)平均推動力脫吸因數(shù)法（平衡線為直線）：S––––脫吸因數(shù)，平衡線與操作線斜率之比（mV/L），反映吸收推動力的大小。S增大，液氣比減小，吸收推動力變小，NOG增大氣體吸收中，表示設備（填料）效能高低的一個量是傳質(zhì)單元高度，表示傳質(zhì)任務難易程度的一個量是傳質(zhì)單元數(shù)。華東理工大學2010年化工原理部分考研真題

一、簡答題（10道題的順序可能和真題不一樣，但是內(nèi)容一致）：

1.等板高度HETP的含義是什么？

答：分離效果相當于一塊理論板的填料塔高度。

2.常用的吸附劑有哪些？

答：活性炭，硅膠，活性氧化鋁，活性土，沸石分子篩，吸附樹脂等。

3.萃取溶劑的必要條件是什么？

答：1.與物料中B組分不互溶；2.對組分A具有選擇性溶解。

4.何謂載點，泛點？

答：載點：氣液兩相流動的交互作用開始變得比較顯著的操作狀態(tài)；

泛點：氣速進一步增大至壓降陡增，在壓降-氣速曲線圖表現(xiàn)為曲線斜率趨于垂直的轉(zhuǎn)折點。

5.攪拌器應具備哪兩種功能？強化攪拌的工程措施有哪些？

答：功能：1.產(chǎn)生總體流動；2.產(chǎn)生湍動或剪切力場。

措施：1.提高轉(zhuǎn)速；2.阻止液體圓周運動，如加檔板，攪拌器離心或者傾斜安裝；3.安裝導流筒，消除短路，死區(qū)。

6.非牛頓型流體中，塑性流體的特點？

答：只有施加的剪應力超過某一臨界值時才開始流動，流動后多數(shù)具有剪切稀化特性，少數(shù)也具有剪切增稠特性。

7.臨界含水量受哪些因素影響？

答：1.物質(zhì)本身性質(zhì)，結(jié)構(gòu)，分散程度；2.干燥介質(zhì)條件：氣速，溫度，濕度。

8.液體沸騰的另個必要條件？

答：1.過熱度；2.汽化核心。

9.什么是自由沉降速度？

答：重力作用下，沉降速度的增大，顆粒受阻力增大，當阻力等于其重力時的速度。

10.數(shù)學模型法的主要步驟有哪些？

答：1.簡化物理模型；2.建立數(shù)學模型；3.參數(shù)測定，模型檢驗。

二、帶泵管路

如圖，用離心泵把水從A輸送到E點，各段管路管徑均為106mm×3mm，λ=0.03，AB段，DE段長度均為20m，CD段埋地下，長度為3000m。離心泵的特性曲線為He=10+5×105qv。

（1）管路液體流量、離心泵的有效功率。

（2）管路正常時，DE上的孔板流量計高度差為R=200mm，現(xiàn)在CD段漏液，漏液量為0.004m3/s，此時孔板流量計高度差為R=160mm，（孔板流量計C0為常數(shù)）求此時離心泵出口壓強為多少。

三吸收

有一吸收塔，吸收劑為清水（x2=0），采用液氣比L/G=1.25，相平衡方程為y=1.25x，氣體進口濃度y1=0.05，氣體出口濃度為y2=0.01?，F(xiàn)用兩個這樣的吸收塔聯(lián)立操作，如下圖a、b、c情況。求：

（1）a、b、c三種情況的回收率η各是多少？

（2）比較a、b、c三種情況，并說明原因。

（3）定性畫出三種情況的操作線。

四、精餾

有一精餾塔，塔釜采用間接蒸汽加熱，飽和蒸汽進料，F(xiàn)=150kmol/h，相對揮發(fā)度α=2.47，回流比為4，進料濃度為0.4（mol分數(shù)，下同），釜液濃度為0.03，要求輕組分回收率為0.97。求：

（1）塔頂溜出液濃度XD，D以及W。

（2）精餾操作線和提留操作線方程。

（3）實際回流比是最小回流比的多少倍？

（4）第二塊理論板上升的氣相濃度以及下降的液相濃度。

（5）全回流時，若第一板下降液相濃度為0.97，求第二塊板的弗默里效率。

五、非定態(tài)傳熱

有一個鋼球，直徑為Dp，密度為ρp，比熱容為Cp，同空氣接觸，空氣溫度為t，且保持不變，設τ時刻，鋼球的溫度為T，且溫度均勻，初始時刻鋼球溫度為T0，鋼球給熱系數(shù)為α，求：

（1）鋼球溫度T與τ的關(guān)系式T=f（τ）。

（2）若T0=150℃，30s后T=135℃，空氣溫度為25℃，Cp=460J/（kg℃），ρp=7850kg/m3，Dp=25mm。求α.華東理工大學2009年化工原理部分考研真題一。簡答題（30分）

1.什么是離心泵的氣縛及汽蝕現(xiàn)象？在工業(yè)應用中分別如何預防？

2.列舉三種常用的攪拌器，并簡要說明其特點。

3.簡述數(shù)學模型法的主要步驟。

4.簡述輻射傳熱中黑體及灰體的概念。

5.什么是傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度？兩者分別與哪些因素有關(guān)？

6.列舉氣液傳質(zhì)設備中常用的三種除沫器。

7.簡述（三元物系）萃取過程中的臨界混溶點，分配系數(shù)及選擇系數(shù)。

8.結(jié)晶操作中，晶核的成核機理有哪幾種？一般工業(yè)結(jié)晶操作采用哪種機理？

9.簡述吸附操作中的負荷曲線，濃度波及透過曲線的概念。

10.什么是不飽和濕空氣的露點，濕球溫度及絕熱飽和溫度。09一。簡答題（30分）

1.什么是離心泵的氣縛及汽蝕現(xiàn)象？在工業(yè)應用中分別如何預防？

2.列舉三種常用的攪拌器，并簡要說明其特點。

3.簡述數(shù)學模型法的主要步驟。

4.簡述輻射傳熱中黑體及灰體的概念。

5.什么是傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度？兩者分別與哪些因素有關(guān)？

6.列舉氣液傳質(zhì)設備中常用的三種除沫器。

7.簡述（三元物系）萃取過程中的臨界混溶點，分配系數(shù)及選擇系數(shù)。

8.結(jié)晶操作中，晶核的成核機理有哪幾種？一般工業(yè)結(jié)晶操作采用哪種機理？

9.簡述吸附操作中的負荷曲線，濃度波及透過曲線的概念。

10.什么是不飽和濕空氣的露點，濕球溫度及絕熱飽和溫度。2m3的罐子，298K，?=2.5×10-6(pa-p)，然后算什么進出的。

華東理工大學二00五年碩士研究生入學考試試題考試科目代碼及名稱：461化工原理（含實驗）（答案必須寫在答題紙上，寫在試題上無效）考試科目代碼及名稱：461化工原理（共150分）一、簡答題：（30分）1．非牛頓流體中，塑性流體的特點是什么？2．試列舉出三種攪拌器放大的準則。3．加快過濾速率的途徑有哪些？4．對于非球形顆粒，當沉降處于斯托克斯定律區(qū)時，試寫出顆粒的等沉降速度當量直徑de的計算式。5．在考慮流體通過固定床流動的壓降時，顆粒群的平均直徑是按什么原則定義的？為什么？6．蒸發(fā)器提高液體循環(huán)速度的意義有哪些？7．篩板塔的汽液接觸狀態(tài)有哪三種，各有什么特點？8．簡述填料塔載點、泛點的概念。9．簡述萃取過程中選擇溶劑的基本要求有哪些？10．濕球溫度與絕熱飽和溫度的物理意義有何區(qū)別？二、流體流動計算（30分）如圖示常溫水由高位槽流向低位槽，管內(nèi)流速1.5rn/s，管路中裝有一個孔板流量計和一個截止閥，己知管道為中φ57×3.5mm的鋼管，直管與局部阻力的當量長度（不包括截止閥）總和為60m，截止閥在某一開度時的局部阻力系數(shù)ξ為7.5。設系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流。管路摩擦系數(shù)λ為0.026。求：(1）管路中的質(zhì)量流量及兩槽液面的位差ΔZ;(2）閥門前后的壓強差及汞柱壓差計的讀數(shù)R2。若將閥門關(guān)小，使流速減為原來的0.8倍，設系統(tǒng)仍為穩(wěn)定湍流，λ近似不變。問：(3)孔板流量計的讀數(shù)R1變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮髁肯禂?shù)不變）？截止閥的ξ變?yōu)槎嗌伲?4)定性分析閥門前a點處的壓強如何變化？為什么？三、吸收計算（30分）用CO2水溶液的解吸來測定新型填料的傳質(zhì)單元高度HOG值。實驗塔中填料層高度為2.0m，塔頂入塔水流量為5000kg水/h，CO2濃度為7×10-5（摩爾分率），塔底通入不含CO2的新鮮空氣，用量為8kg/h，現(xiàn)測得出塔液體濃度為3×10-6（摩爾分率），相平衡關(guān)系為y=1240x(摩爾分率），試求：(1)出塔氣體（摩爾分率）濃度；(2)該填料的HOG值；(3)現(xiàn)若將氣體用量增加20%，且設HOG不變，則出塔液體、氣體濃度將各為多少?四、精餾計算（30分）常壓下，將乙醇-水混合物（其恒沸物含乙醇摩爾分率為0.894）加以分離。加料F=1ookmol/h，xF.=0.3（乙醇摩爾分率，下同），進料狀態(tài)為汽液混合狀態(tài)，其中汽相含乙醇y=0.48,液相含乙醇x=0.12。要求xD=0.75，xW=0.1。塔釜間接蒸汽加熱，塔頂采用全凝器，泡點下回流，設回流比R=1.6Rmin，夾緊點不是平衡線與操作線的切點。系統(tǒng)符合恒摩爾流假定。試求：（1）q線方程；（2）最小回流比；（3）提餾段操作線方程；（4）若F、xF、q、D、R不變，理論板數(shù)不受限制，且假定平切線與操作線不出現(xiàn)切點，則餾出液可能達到的最大濃度為多少？釜液可能達到的最低濃度為多少？五、傳熱計算（此題應屆考生必答，30分）一夾套攪拌反應釜裝有0.25m3密度為900kg/m3、熱容為3.3kJ/kg℃的液體。擬通過夾套用蒸汽加熱，釜內(nèi)的溫度到處均勻一致。夾套換熱面積為2.5m2，蒸汽溫度為107℃，釜壁厚度為l0mm，導熱系數(shù)為6.0W/m℃，釜壁外蒸汽側(cè)的給熱系數(shù)為1.7kW/m2℃。在攪拌轉(zhuǎn)速為1.5rps時，釜內(nèi)側(cè)的給熱系數(shù)為1.1kW/m2℃六、傳熱計算（此題在職考生必答，30分）擬用一套管換熱器將密度為1100kg/m3、熱容為4.0kJ/kgK的料液從295K加熱到375K。料液走管內(nèi)，管外用395K的飽和蒸汽加熱。料液的流量為1.75×10-4m3/s，管內(nèi)料液側(cè)的給熱系數(shù)為0.141kW/m2（1）試求所需的換熱面積；（2）該換熱器投入使用時，料液的流量增大至3.25×10-4

華東理工大學二00四年碩士研究生入學考試試題考試科目代碼及名稱：461化工原理（含實驗）一、簡答題：（30分）動量守恒和機械能守恒應用于流體流動時，二者關(guān)系如何?簡述因次分析法規(guī)劃實驗的主要步驟。簡述攪拌過程中強化湍動的主要措施。影響顆粒沉降速度的因素有哪些?何謂流化床層的內(nèi)生不穩(wěn)定性?如何抑制?影響輻射傳熱的主要因素有哪些?化學吸收和物理吸收相比有何優(yōu)點?簡述恒沸精餾和萃取精餾的主要異同點。板式塔的不正常操作現(xiàn)象有哪些?何謂填料塔的載點和泛點?二、流體流動計算30分）如圖所示的輸水管路系統(tǒng)，AO管長lAO=100m，管內(nèi)徑75mm，兩支管管長分別為lOB=lOC=75m，管內(nèi)徑均為50mm，支管OC上閥門全開時的局部阻力系數(shù)ξ==15。所有管路均取摩擦系數(shù)λ＝0.03。支管OB中流量為18m3(1)支管OC的流量，m3/h；(2)A糟上方壓強表的讀數(shù)PA，kPa。三、吸收計算(30分)某填料吸收塔，用純水逆流吸收氣體混合物中的可溶組分A，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG為0.3m。入塔氣體中A組分的含量為0.06（摩爾分率，下同），工藝要求A組分的回收率為95%,采用液氣比為最小液氣比的1.4倍。己知在操作范圍內(nèi)相平衡關(guān)系為y＝0.2x（1）填料塔的有效高度應為多少？（2）若在該填料塔內(nèi)進行吸收操作，采用液氣比為1.8，則出塔的液體、氣體濃度各為多少？四、精餾計算(30分)如圖所示的連續(xù)精餾流程，以回收二元理想混合物中的易揮發(fā)組分A。兩塔塔頂設全凝器，泡點回流，塔釜間接蒸汽加熱．物系相對揮發(fā)度α＝2．0，已知xF＝0．4，xD＝0．99，xW＝0．01,xT＝0．7,xB＝0．2(均為摩爾分率），加料F=100kmol/h。F、T、B均為飽和液體。試求：（1）D，T，B，W的流率；（2）塔I的最小回流比Rmin；（3）當塔I的回流比取R=1．5Rmin時，寫出F與B之間塔段的操作線數(shù)值方程。五、傳熱（此題應屆考生必答，30分）質(zhì)量162kg的某液體在一裝有換熱盤管的無夾套攪拌釜中用飽和蒸汽加熱。盤管內(nèi)蒸汽的溫度為383K，盤管的換熱面積為lm2?？倐鳠嵯禂?shù)為500W／m2.K。攪拌釜的外表面積為2．5m2，環(huán)境溫度為293K，釜壁對環(huán)境的給熱系數(shù)為5W／m2.K。試求將液體從293K加熱到377K所需時間。（設液體的熱容為2．1kJ/kg.如用一連續(xù)逆流換熱器取代間歇的攪拌釜，加熱介質(zhì)的進出口溫度分別為388K和333K，總傳熱系數(shù)為250W／m2.K,在同樣時間內(nèi)完成162kg該液體的加熱，忽略熱損失，試問連續(xù)換熱器的面積為多少？六、傳熱（此題在職考生必答，30分）有一套管換熱器對油品進行冷卻，水以0.1kg/s的質(zhì)量流量通過金屬內(nèi)管，內(nèi)管管徑為φ19×1.3mm，熱油以0.075kg/s的質(zhì)量流量逆流通過套管的環(huán)隙。已知管長2m，熱油和冷水的進口溫度分別為370K和280K。油側(cè)的給熱系數(shù)為l．7KW／m2.K，水側(cè)的給熱系數(shù)為2．5KW／m2.K。油的平均熱容為l.9kJ/kg.K，水的平均熱容為4．18kJ/kg.K。試求：（1）以金屬內(nèi)管外表面為基準的總傳熱系數(shù)；（2）油和水的出口溫度。（忽略管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失。）

華東理工大學二00三年碩士研究生入學考試試題考試科目號碼及名稱：461化工原理（含實驗）一、簡答題：（40分）什么是流體流動的邊界層？邊界層分離的條件是什么？非牛頓流體中，震凝性流體的特點是什么？攪拌器按工作原理可分為哪幾類？各類攪拌器的特點是什么？簡述數(shù)學模型實驗研究方法的主要步驟。實際流化現(xiàn)象有哪兩種？通常，各自發(fā)生于什么系統(tǒng)？簡述填料塔載點、泛點的概念。液液萃取溶劑的必要條件有哪些？吸附分離常用的吸附劑有哪些？簡述膜分離的基本原理。在恒定干燥條件下，將含水20％（濕基）的濕物料進行干燥，開始時干燥速度恒定，當干燥至含水量為5％（干基）時，干燥速率開始下降，再繼續(xù)干燥至物料恒重，并測得此時物料含水量為0．05％，則物料的臨界含水量為_______（干基），平衡含水量為_____（干基），自由含水量為______（干基）。二、帶泵管路(25分）如圖所示的輸水循環(huán)管路，兩臺離心泵型號相同，兩條管路除兩個閥門開度不同外，其它條件完全相同，流向如圖示。封閉容器B內(nèi)的真空度為7×104Pa，兩液面的高度差為9m。兩管路內(nèi)的流速均為3m/s，泵1出口閥兩端的水銀U形壓差計讀數(shù)R為300mm。試求；泵1出口閥的局部阻力系數(shù)為多少？泵2出口閥的局部阻力系數(shù)為多少？三、吸收計算(30分)某廠吸收塔的填料層高度3m，用純?nèi)軇┠媪鞯葴匚瘴矚庵械挠泻M分。入塔氣體中有害組分的含量為0．04(摩爾分率，下同)，出塔氣體中有害組分含量為0.008，出塔液體中有害組分含量為0.03。己知在操作范圍內(nèi)相平衡關(guān)系為y＝o.8x。試求：(1)填料塔的氣相總傳質(zhì)單元高度HOG為多少？(2)原塔操作液氣比為最小液氣比的多少倍？(3)因法定排放氣有害組分含量為0.004，現(xiàn)增加塔高以使出口氣體達標，若液氣比不受，填料層總高應為多少？四、精餾計算(30分)采用連續(xù)精餾塔分離苯、甲苯混合物，進料量為100kmol/h，進料中苯（易揮發(fā)組分）濃度0.4（摩爾分率，下同）,飽和汽體進料。該塔塔頂設全凝器，泡點回流，塔釜間接蒸汽加熱。要求塔頂產(chǎn)品苯濃度為0.99，塔釜產(chǎn)品苯濃度為0.03，操作條件下，該物系相對揮發(fā)度α＝2．5，實際回流比為最小回流比的1．5倍。試求：(1）塔頂采出率和易揮發(fā)組分的回收率；（2）精餾段和提餾段的操作線方程；（3）若塔釜停止供應蒸汽，保持回流比不變，若塔板數(shù)無限多，塔底殘液的濃度為多少？五、傳熱（此題應屆考生必答，25分）用一帶有攪拌器的夾套式換熱器將質(zhì)量m=800kg，比熱容為2.2kJ/kg℃的有機物從80℃冷卻至40℃。己知夾套式換熱器的總傳熱系數(shù)K=160W／m2℃，傳熱面積為3m2，冷卻水流量為0.1kJ/s，入口溫度t完成冷卻任務所需時間。終了時，冷卻水的出口溫度。六、傳熱（此題在職考生必答，25分）一管殼式換熱器由38根φ25×2.5mm，長3m的鋼管組成。110℃的飽和蒸汽通入殼程，加熱管程中的甲苯，蒸汽冷凝對流給熱系數(shù)為10000W／m2℃。甲苯流量為7kg/s，入口溫度為30℃。甲苯的比熱為1840J/Kg℃(1)此時，甲苯的出口溫度為多少℃？(2)現(xiàn)因生產(chǎn)需要，甲苯的處理量增加50％，蒸汽冷凝對流給熱系數(shù)視作不變，甲苯的出口溫度為多少℃？

華東理工大學二00二年研究生（碩士、博士）入學考試試題考試科目號碼及名稱：501化工原理（含實驗）一、簡答題：（20分）1.層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是什么？2.非牛頓流體中，塑性流體的特點是什么？3.攪拌器的兩個功能是什么？改善攪拌效果的工程措施有哪些？4.加快過濾速率的途徑有哪些？5.什么是顆粒的自由沉降速度？6.簡述輻射傳熱中灰體的概念。7.簡述填料塔等板高度HETP的概念。8.簡述萃取過程中選擇溶劑的基本要求有哪些？9.恒速干燥階段的濕物料表面溫度是什么溫度？為什么？10.簡述綜合評價板式塔塔板性能優(yōu)劣的主要標準。二、帶泵管路（20分）圖示離心泵輸水管路，將敞口低位槽中的水輸送到塔設備中。泵的揚程可用H＝40-6×104q2V（He:m，qv:m3/s）表示，管路均為Φ50×2.5mm，總管長（包括局部阻力當量長度）為80m，摩擦系數(shù)λ＝0.025。塔內(nèi)壓強為0.1MPa（表）塔內(nèi)出水口與低位槽液面垂直高差為12m。試求：（l）管路的流量為多少m3/s？泵的有效功率為多少？（2）若塔內(nèi)壓強變?yōu)?.2MPa（表），則此時流量為原流量的百分之幾？三、吸收計算（20分）某逆流操作的吸收塔，用純?nèi)軇┑葴匚漳郴旌蠚庵械腁組分?；旌蠚獾奶幚砹繛?0kmol/h，進塔混合氣中A組分的含量為0.05(mol分率)，回收率為80％，相平衡關(guān)系為y＝2x。填料塔的塔徑為0.8米，氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)為120kmol/（m3·h）,該過程為氣相阻力控制。設計液氣比為最小液氣比的1.25倍，試求:填料塔的有效高度H為多少？若采用20%的吸收劑再循環(huán)，新鮮吸收劑的用量和其它入塔條件不變，則回收率為多少？四、精餾計算（20分）采用連續(xù)精餾塔分離某雙組分液體混合物，進料量為200kmol/h，進料中易揮發(fā)組分濃度0.4，汽液混合物進料，汽：液=1：1（摩爾量之比）。該塔塔頂設全凝器，泡點回流，塔釜間接蒸汽加熱。要求塔頂產(chǎn)品濃度為0.95，塔釜