2009化工原理研究生试题

2009年天津工业大学硕士研究生入学考试试题试题编号：806 试题名称：化工原理注意事项：1本试卷共9道大题（共计40小题），满分150分；2本卷属试题卷，答案一律写在答题纸上，写在该试题卷上或草稿纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；3必须用蓝、黑色钢笔或圆珠笔答题，其它笔答题均无效。一、填空（共22分，每空1分）1. 流体在圆形直管中流动，若流量增加1倍后，流动仍处于滞流状态，则流动阻力将变为原来的 (1) 倍。2. 在离心泵特性曲线测定实验中，关小出口阀门，压力表的读数会 (2) ；真空表的读数会 (3) 。（增大，减小，不变）3. 离心泵的安装高度过高时，离心泵可能会发生 (4) 现象。4. 在恒压下进行过滤，过滤t 秒后，得到滤液Vm3；若在同一压强差下继续过滤t 秒，可再得滤液_(5) _m3。（设滤布阻力忽略不计）5. 在换热器中用饱和蒸汽加热空气，蒸汽冷凝成同温度冷凝液，则采用逆流的传热效果 (6) （好于、等于、差于）采用并流的传热效果；管子的壁面温度接近于 (7) 的温度；增加 (8) 的流量可明显提高总传热系数。6. 黑体的壁面温度从300K升至600K，其辐射能力变为原来的 (9) 倍。7. 在连续精馏塔的相邻两层理论塔板（序号从上向下）上取出三个试样xn-1，yn，xn。试定性排列出三个样品中轻组分含量从高到低的顺序：全回流： (10) ；部分回流： (11) 。8. 蒸馏法分离两组分混合物，若溶液中两个纯组分的沸点差值越小，其相对挥发度就越 (12) ，分离的难度就越 (13) 。9. 用清水分别吸收空气中所含的可溶组分NH3、H2、SO2。传质过程由气膜阻力控制的是 (14) ，液膜阻力控制的是 (15) ，双膜阻力控制的是 (16) 。10. 当喷淋量一定时，每米填料层的的压降p与空塔气速u的关系曲线上存在两个转折点，下转折点称为 (17) ，上转折点称为 (18) 。11. 不饱和空气的湿球温度tw、干球温度t、露点温度td间的大小关系 (19) 。12. 在恒定干燥条件下，能够去除的水分叫 (20) 。13. 萃取操作一般用于分离 (21) 混合物，其原理是利用原料液中各组分在萃取剂中 (22) 的差异来达到分离的目的。二、选择题（单选，共36分，每小题2分）1. 层流与湍流的本质区别是（ ）。A)湍流流速大于层流流速 B)流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流C)层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 BAhD)层流无径向脉动，而湍流有径向脉动2. 右图所示，垂直管是某管路的一部分，水在管中流动,在管的A、B处连一水银U管压差计。现注意到U管压差计读数为零。于是可断定管内流体（ ）。A)向上流动； B)向下流动； C)处于静止； D)流向不定3. 柏努利方程式中的gz项表示（ ）的流体所具有的位能。A)1kg B)1N C) 1m3 D)1mol4. 离心泵的允许气蚀余量越小，其抗气蚀能力( )。A) 越小 B) 越大 C)不变 D)无法确定5. 下面哪个是过滤推动力（ ）。A)滤液经过过滤机的压强降 B)滤饼两侧的压差；C)过滤介质两侧的压差 D)介质两侧压差加上滤饼两侧压差6. 在蒸气空气间壁传热过程中，为强化传热，在下列方案中，( )是可行的。A)提高空气流速 B)提高饱和蒸汽流速C)采用过热蒸汽来提高蒸气温度 D)降低空气的流速7. 在两层平面壁的稳定热传导中，已知两层材料的导热系数12，则两层平面壁的导热速率必有（ ）。A) Q1Q2 B) Q1Q2 C) Q1=Q2 D)无法确定8. 在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在对对流传热系数的影响是（ ）。A)不凝性气体存在会使大大降低 B)不凝性气体存在会使增大 C)不凝性气体存在与否对无影响 D)无法确定9. 精馏操作中，由于实际塔板达不到气液相平衡，所以使得所需的实际板数（ ）理论板数。A) 等于 B) 大于 C) 小于 D) 不能确定10. 精馏塔操作在再沸器中溶液( )而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 A)全部冷凝 B)部分冷凝 C)全部气化 D)部分气化11. 用于吸收操作的设备（ ）。A)只能采用板式塔 B)只能采用填料塔 C)板式塔和填料塔都可采用 D)板式塔和填料塔都不能采用12. 对于板式塔，下列命题中不正确的是（ ）。A) 上升气速过大会引起漏液 B) 上升气速过大会引起液泛 C) 上升气速过大会造成过量的雾沫夹带D) 上升气速过大会使两板间压降增大13. 对于吸收操作，若气相溶质的浓度为y，与液相平衡的气相浓度为y*，则（ ）。A)yy* B)yy* D)不确定14. 在填料塔中，用清水吸收混合气中的氨，当水泵发生故障使液体喷淋量减小时，气相总传质单元数NOG将（ ）。A)增大 B)减小 C)不变 D)无法确定15. 可以用来确定湿空气的其它参数的一组量是（ ）。A) I和tw B) H和p C) td和H D) t和tw16. 提高进入干燥器空气的温度，相对湿度（ ）。A)不变 B)变小 C)变大 D)不确定17. 萃取操作中，萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于三角相图的（ ）。A)相包络线外B) 相包络线内C)溶解度曲线上 D)顶点18. 在萃取操作中，应当使（ ）。A)分配系数1 B)分配系数1 D)选择性系数1h30m4.5mR三、（18分）如图所示的输水系统，管路直径为f1084mm，吸入管路总长20 m，排出管路总长80 m，(均包括全部阻力当量长度)，泵吸入口中心到U管压差计的汞面（高侧面）垂直距离h为0.5m，当流量为36 m3/h时，泵的效率为75%。试计算：1. 泵的轴功率（kW）；2. U管压差计读数R。(设摩擦系数l = 0.02。两水槽液面均与大气相通)。四、（10分）用一板框压滤机恒压下过滤某种悬浮液，过滤1小时后所得滤饼体积为1.2 m3，然后在相同压强差下用5 m3清水（物性与滤液相近）进行洗涤，拆装时间为20min，已知1 m3滤液可得滤饼0.02 m3 ，虚拟滤液体积Ve=4 m3。求：1. 洗涤时间；2. 该机生产能力是多少m3/h？（以滤液体积表示）五、（12分）一单程列管式换热器由f252.5mm的130根不锈钢管组成。平均比热为4.187 kJ/kg的某溶液在管内作湍流流动, 其流量为14400kg/h，并由15被加热到80。温度为110的饱和水蒸汽在壳方冷凝成同温度冷凝液。已知管内溶液的对流传热系数ai为520w/m2，蒸汽对管壁的对流传热系数a0为1.2104 w/m2，不锈钢管的导热系数l=17 w/m，忽略垢层热阻和热损失, 试求所需列管的有效长度。六、（14分）有苯和甲苯混合物，含苯0.40，流量为1000 kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯90%以上（以上均为摩尔分率），苯回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍。已知相对挥发度= 2.5，试求： 1. 塔顶产品量D、塔底残液量W及组成xw； 2. 最小回流比； 3. 精馏段操作线方程及提馏段操作线方程。七、（12分）在一塔径为0.8m的逆流填料塔中，用清水吸收溶质A和空气的混合物，其中空气的流量为0.5kmol/s，Y1=0.05（摩尔比，下同），Y2=0.005，采用液气比为最小液气比的1.2倍，KYa=0.85kmol/m3.s，相平衡关系为Y=1.5X，求：1. 最小液气比；2. 出塔液体的组成；3. 填料层高度。 八、（10分）在常压理想干燥器中，进入预热器的湿空气状态为t0=288K，j0=0.80，离开干燥器为t2=323K，j2=0.50，已知从湿物料中除去水分量为W0.0278kg水/s。试求：1. 新鲜湿空气的用量；2. 预热器的热负荷Q。（已知：t0=288K时，ps=1.71 kPa；t2=323K时，ps=12.34 kPa）新鲜空气湿料干料t1 H1t0 j0 H0预热器理想干燥器t2 j2 H2废空气九、简答及实验题1. （6分）用本题附图所示装置测定离心泵特性曲线，问需要哪些测量仪表，在图中标出仪表的安装位置，并写出离心泵性能参数与仪表读数间的关系式。2. （6分）传热实验空气流量为Wc，空气进出口温度为t1, t2，传热管壁温Tw，传热管直径为f202mm，有效管长1m，如图所示。如何测定空气的对流传热系数a并写出具体的数学表达式。t1Twt2Wc3. （4分）试分析精馏过程中回流比大小对设备费用和操作费用的影响并说明如何选择适宜的回流比。第6页（共6页）