2008年山东青岛科技大学化工原理考研真题.doc

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2008 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℃水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示。两槽液面高度差为 12 m，输送管为Ф57×3.5 mm 的钢管，吸入管路总长为 20 m，压出管路总长为 155 m （均包括所有局部阻力的当量长度）。管路摩擦系数取为 0.02，水密度为 1000 kg/m3。操作条件下此离心泵的特性方程为 H=60－7.91×106Q2（单位：H－m，Q－m3/s），泵的轴功率为 0.49kW。试求：（1）管路中水的流量，m3/h；（2）泵效率；（3）泵入口处真空表的读数，kPa。二、（10 分）某厂炉气中含有最小直径为 10μm 的尘粒，尘粒的密度为 4000kg/m3，炉气温度为 700K。在此温度下，气体黏度为 3.4×10-5Pa.s，密度为 0.5kg/m3。现要求炉气处理量为 8000kg/h。采用多层降尘室除尘粒，若降尘室中的隔板已选定长度为 5m，宽为 3m，且降尘室总高不超过 4.8m。试计算降尘室中隔板间的距离。三、（20 分）有一单程管壳式换热器，内装有Φ25×2.5mm 的钢管 300 根，管长为 2m。要求将流量为 8000kg/h 的常压空气于管程由 20℃加热到 85℃，壳方选用 108℃的饱和蒸汽冷凝。若蒸汽侧冷凝的对流传热系数为 1×104W/(m2.℃)，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。空气在平均温度下的物性常数为 cp=1kJ/(kg.℃)，λ＝2.85×10 － 2W/(m.℃)，μ＝1.98×

10-5Pa.s。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管子外表面为基准）；（3）通过计算说明该换热器能否满足要求；（4）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度。四、（20 分）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。进料中含苯 35%（摩尔分数，下同），进料量为 100kmol/h，以饱和蒸气状态进入塔中部。塔顶馏出液量为 40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于 5%，采用的回流比 R=1.54Rmin，系统的相对挥发度为 2.5。试求：（1）回流比 R；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；（3）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 0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。

五、（20 分）用填料塔吸收混合气体中所含的苯，入塔气体中含苯 5%（体积分率），其余为空气，要求苯的回收率为 90%，吸收塔在常压、25℃下操作，入塔混合气体为每小时 940m3 （标准状况），入塔吸收剂为纯煤油，其耗用量为最小耗用量的 1.5 倍，已知该系统的相平衡关系为 Y=0.14X（其中 X、Y 为摩尔比），气相总体积吸收系数 KY a=0.035 kmol/(m3·s)，纯煤油的平均分子量为 170，塔径为 0.6 m。试求：（1）吸收剂用量 kg/h ；（2）溶剂出塔浓度；（3）填料层高度。六、（20 分）如附图所示，某干燥器的操作压强为 80kPa（绝压），出口气体的温度 t2 为 59℃，相对湿度φ2 为 72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于 92℃，故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度φm 为 11%。已知新鲜空气的质量流量为 0.49kg/s，温度 t0 为 18℃，湿度 H0 为 0.005kg 水/kg 绝干空气。试求：（1）空气的循环量 LR；（2）新鲜空气预热后的温度 t1；（3）预热器需提供的热量 QP。（水的饱和蒸气压：59℃时为 19.013kPa，92℃时为 75.598kPa）

七、简答题（每题 5 分，共计 40 分） 1.简要说明化工计算中，物料衡算的主要步骤。 2.什么是“气缚”现象？什么是“气蚀”现象？ 3.什么是离心泵的工作点？如何调节离心泵的工作点？ 4.以常压下水为例，画出并说明液体沸腾曲线。 5.写出亨利定律的定义及表达公式。 6.什么是理想物系？ 7.简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 8.简述填料塔的基本结构与主要特点。

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