2017年山东青岛科技大学化工原理考研真题.doc

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2017 年山东青岛科技大学化工原理考研真题一、（20 分）用效率为 75%的离心泵将蓄水池中 20oC 的水送至敞口高位槽中，管路的直径为 Φ57mm×3.5mm 的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为 85m。采用孔板流量计测量水的流量，孔板直径 do=20mm，孔流系数 Co=0.60。从水池到孔板前测压点截面 A 的管长（含所有局部阻力当量长度）为 35m。U 型管中指示液为汞，20oC 水的密度ρ=998.2 kg/m3，黏度µ=1.0×10-3 Pa·s。摩擦系数可近似用下式计算：  =0.3164/Re 0.25 当水的流量为 8.50m3/h 时，试求： 1. 两个蓄水池液面间的阻力损失为多少？ 2. 泵的轴功率为多少？ 3. A 截面 U 型管压差计读数 R1 为多少？ 4. U 型管压差计读数 R2 为多少？二、(10 分)拟用降尘室去除矿石焙烧炉炉气中的矿尘，已知操作条件下的气体体积流量为 10800 m3/h，密度为 1.6 kg/ m3，黏度为 0.03cP。矿尘颗粒的密度为 4500 kg / m3。要求净化后的气体中不含大于 40 m 的尘粒。试求： 1. 所需降尘室面积至少为多少 m2？ 2. 若降尘室底面宽 1.5m，长 4.0m，则降尘室需要几层？ 3. 采用该降尘室，直径为 20 m 的尘粒能除去的百分数？三、（20 分）一单管程的列管式换热器，由Φ25×2.5mm 的 135 根不锈钢管组成。现有平均比热容为 4.187kJ/(kg•℃)的某溶液在管内作湍流流动，其质量流量为 2×104kg/h，并由

15℃被加热到 100℃。温度为 110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝。管壁对溶液的对流传热系数为 2000W/(m2•℃)，蒸汽对管壁的对流传热系数为 1.16×104W/(m2•℃)，不锈钢管的导热系数为 17W/(m•℃)，忽略污垢热阻和热损失。试求： 1. 总传热系数； 2. 列管长度； 3. 若将该换热器管程改用于把 5.0×104kg/h 的苯从 30℃加热至 70℃，并已知操作范围内苯的平均密度为 900kg/m3，黏度为 0.47×10-3Pa•s，比热容为 1.80kJ/(kg•℃)，导热系数为 0.14W/(m•℃)，换热器其他条件不变，判断该换热器是否合用。四、（20分）某苯-甲苯分离精馏塔，已知进料组成 xF=0.4，塔顶产品组成xD=0.96，进料流量F=100kmol/h，泡点进料，塔顶为全凝器，回流比R=1.6Rmin。要求塔顶苯的回收率不低于 96%，物系的相对挥发度=2.47。试求： 1. 塔顶、塔釜产品流率及塔釜产品组成 xW； 2. 精馏段、提馏段操作线方程； 3. 若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体组成。 4. 已知塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.5，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；五、（20 分）用一填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯 10%（体积分数），其余为空气。要求苯的回收率为 95%，吸收塔为常压操作，温度为 25oC, 入塔混合气体流率为 1000m3/h（标准状况），入塔吸收剂为纯煤油，煤油的消耗量为最小耗用量的 1.6 倍，已知该系统的平衡关系 YK a  0.035 kmol m s / 3 Y X 0.14 ，（其中 X 、 Y 为摩尔比），气相总体积传质系数    ，纯煤油的平均相对分子质量为 Ms=170，塔径 D=0.6m。试求：  1. 吸收剂的消耗量？ 2. 溶剂的出塔浓度？ 3. 完成分离任务所需的填料层高度？六、（20 分）某湿物料在气流干燥器内进行常压干燥，湿物料处理量为 1.0kg/s，湿物料的含水量为 10%（湿基含水量，下同），要求干燥后物料含水量不高于 2%。空气的初始温度为 20℃，湿度为 0.006kg 水/kg 绝干气，将空气预热至 120℃进入干燥器。假设干燥过程为近似等焓干燥过程。水的饱和蒸气压采用如下的 Antoine 方程计算：

式中，ps——饱和蒸气压，MPa；T——温度，K；A=9.3876，B=3826.36，C= -45.47。 ln s p   A B  C T 求： 1. 需要蒸发的水分量。 2. 风机每小时鼓入新鲜空气的体积流量。 3. 当气体离开干燥器的出口温度选定为 45℃时，预热器所提供的热量。 4. 如果气体离开干燥器后，因在管道及旋风分离器中散热，温度又降低 10℃，是否会发生物料返潮现象。七、简答题（每题 5 分，共计 40 分） 1.简述衡算的一般步骤。 2.离心泵发生汽蚀的主要原因是什么？如何避免？ 3.降尘室的处理能力与什么因素有关？与什么因素无关？ 4.画出液体沸腾曲线的示意图，标出沸腾曲线的几个阶段，工业沸腾装置一般控制在哪个阶段，为什么？ 5.双膜理论的要点是什么？ 6.画出板式塔负荷性能示意图，画出操作线示意图，并注明如何确定塔板的操作弹性？ 7.用水吸收空气中的氨气，是气膜控制还是液膜控制？要提高吸收速率，应采取什么措施？ 8.在干燥过程中，干燥平衡曲线有哪几个方面的应用？

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