2010年山东青岛科技大学化工原理考研真题.doc

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2010 年山东青岛科技大学化工原理考研真题一、（20 分）用离心泵将 20C 的苯从地下贮罐送到高位槽，高位槽液面比贮罐液面高 10m，管路出口在液面之下。泵吸入管路用89mm4mm 的无缝钢管，直管长为 15m，管路上装有一个底阀（le=6.3m），一个标准弯头（le=2.7m）；泵排出管路用57mm3.5mm 的无缝钢管，直管长度为 50m，管路上装有一个全开的闸阀（le=0.33m）和两个标准弯头（le=21.6m）。贮罐和高位槽液面上方均为标准大气压，且液面维持恒定。离心泵的特性曲线为 H  25  2.7  410 Q 2 （H 的单位为 m，Q 的单位为 m3/s）。取管路摩擦系数 03.0 ，苯的密度为 880kg/m3，试求：（1）管路的工作流量；（2）泵的轴功率，已知泵的效率为 70%；二、（10 分）取含有泥沙的混浊河水，静置 1h，然后用吸液管于水面下 5cm 处取少量试样，问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少m？泥沙颗粒的密度为 2500kg/m3。河水的密度为 998.2kg/m3，黏度为 1.00510-3Pas。假设颗粒为球形，在水中自由沉降。三、（20 分）现有一台新的套管换热器，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，以冷凝环隙间的某饱和蒸汽。当冷却水的流速为 0.4m/s 和 0.8m/s 时，测得基于内管外表面的总传热系数分别为 1200W/（m2K）和 1700W/（m2K）。水在管内为湍流，管壁的导热系数为 45w/（m•K）。水流速改变后可认为环隙内蒸汽冷凝的传热膜系数不变，试求：（1）当水的流速为 0.4m/s 时，管壁对水的对流传热系数为多少？（2）管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？

（3）若操作一段时间后，水流速仍维持 0.4m/s，但测得的总传热系数比操作初期下降 10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降 10%。四、(20 分)由苯和甲苯组成的原料液中苯的浓度为 0.5（摩尔分数，下同），利用精馏塔分离，进料量为 1000kg/h，泡点进料，要求塔顶产品的浓度为 0.99，塔底产品的浓度为 0.03，回流比为最小回流比的 1.7 倍，苯对甲苯的平均相对挥发度为 2.46，试求：（1）塔顶和塔底产品的流量；（2）离开塔顶第二块板的蒸汽相浓度 y2；（3）提馏段内的液相和蒸汽相摩尔流量。五、（20）用水吸收空气-氨混合气中的氨，在温度为 28C、压强为 101.3kPa 的操作条件下，混合气体的流量为 200m3/h。对于直径为 0.3m 的填料塔，填料为 25253（mm3）的瓷环，欲使混合气中的氨含量由 0.05 降到 0.004（均为摩尔分数），已知在 28C 及 101.3kPa 时，相平衡关系符合亨利定律 Y 44.1 X ，气相总体积吸收系数 aKY  128 kmol /( 3 hm  ) ，请计算（1）最小液气比 minVL ；（2）若吸收剂的用量为最小用量的 2 倍，所需填料层高度。

六、（20）现有一采用废热空气部分循环的干燥系统，设空气在干燥器中经历等焓增湿过程。新鲜常压湿空气的流量为 1.667kg/s，焓为 50kJ/kg（干空气），水蒸气分压为 1600Pa。湿物料最初湿基含水量 w1 为 0.40，最终 w2 为 0.07。进入预热器的常压湿空气湿度 H0p 为 0.034kg （水）/kg（干空气），温度 t0p=40C。离开预热器的空气 t1 为 88C。假定预热器的热损失可忽略，试求：（1）以绝干物料表示的干燥系统的生产能力；（2）预热器的传热量；（3）废热空气的循环百分比。 L',H2,t2 L,t0 I0,H0 Lp t0p,H0p 预热器干燥器 H2,t2 Gc,X1 H1,t1 Gc,X2 ［注： I  01.1(  88.1 ) tH  2490 H kJ/kg（绝干气）］七、简答题（每题 5 分，共计 40 分） 1. 在完全湍流区，直管阻力损失与流体的平均流速呈何关系？ 2. 离心泵的蜗壳有何作用？ 3. 叙述黑体辐射定律。

4. 多层平壁热传导中，各层温度差及其热阻有何关系？ 5. 何为雾沫夹带？ 6. 泛点气速？ 7. 何为适宜回流比？ 8. 干燥过程何时转入降速干燥阶段？

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