2012年山东青岛农业大学化工原理考研真题
一、填空题:(每空 1 分,共 30 分)
1. 某液体在套管环隙内流动,大管规格为φ56×6mm,小管规格为φ20×2.5mm,液体
粘 度为 1mPa.s, 密 度 为 1000kg.m-3 , 流 速 为 2m.s-1 , 则 该 液 体 在 套 管 环 隙内 流动
的Re=
,流型为
。
2. 板式塔内设置一定数量的塔板,气体以
,
,
或喷射形式穿
过板上的液层,进行传质与传热。
3. 在填料塔的正常操作下,
为连续相,
为分散相。
4. 孔板流量计的流量系数 CO 的大小,主要与
和
有关,当
超过
某一值后,CO 为常数。
5. 沸腾传热可分为三个区域,它们是
,
,
,应维持在区内操
作。
6. 黑体表面温度由 0℃升高到 273℃,则辐射传热为原来的
倍。
7. 特定精馏塔,若 xF 减小,将使 xD
,xW
,欲保持 xD 不变,则应
回流比R。
8. 湿空气经预热后湿度 H 将
,相对湿度 φ 将
(增大、不变、
减小),干燥过程是
相结合的过程(三传中的哪两种)。
9. 若气体处理量 V 已确定,减少吸收剂用量 L,吸收操作线斜率
,结 果使 出
塔吸收液浓度
,吸收推动力
。若塔底流出的吸收液与刚进塔的混合气达到
平衡,此时吸收过程的推动力变为
。
10. 有相变时的对流传数系数比无相变时
,粘度值大,对流传热系数
。
11. 分子扩散可由
定律来解决,气相中的稳态分子扩散可以分为
向扩散和
扩散。
二、单项选择题:(每题 2 分,共 20 分)
1. 某液体在圆形直管内作层流流动。液体的温度、流量及管长不变,而将管径增大一
倍。求因摩擦阻力而引起的压强降为原来的(
)倍
A、8; B、1/8; C、16
D、1/16
2. 在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,F=1500kg/h,xF=0.4(摩尔分数,以下同),要
求塔顶苯组成 xD 不低于 0.95,釜液苯组成 xW 不大于 0.05,则塔底产品为( )。
A. 6.6
B. 10.6
C. 10.0
D. 6.76
3. 列管换热器内外侧对流传热系数分别是αi 和αo 且αi >>αo,要提高总传热系
数,关键是( )。
A. 减小αi
B. 增大αi
C. 减小αo
D. 增大αo
4. 要使吸收过程易于进行,采取的措施是(
)。
A. 降温减压
B. 升温减压 C. 降温加压 D. 升温加压
0
C,空气进
5. 某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气.设饱和蒸汽温度为 100
口温度为 20度,出口温度为 80度.问此套管换热器内壁温应是(
)。
A. 接近空气的平均温度 B.接近饱和蒸汽与空气的平均温度
C. 接近饱和蒸汽的温度
6. 水在内径为 100mm、长度为 50m 的光滑管内流动,在此管路上安装有 5 个标准弯头,
2 个球心阀,1 个转子流量计。水的体积流量为 28.26m3/h。该条件下λ=0.0184,水的密度
ρ=1000 kg/ m3,黏度μ=1.00×10
-3Pa.S,查得各管件的总当量长度 l 如下:
e
5 个标准弯头:17.5 m ;2 个球心阀:60.0 m ;1 个转子流量计:30.0 m。则该管
路上的压强降为()Pa。
A. 53200
B. 4600
C. 14500
D. 1600
7. 在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液
相组成分别为 0.28、0.41 和 0.57。操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下:
x
y
0.2
6
0.4
5
0.3
8
0.6
0
0.51
0.72
则这三层板中最低一层板的气相单板效率为
(
)。
A. 67%
B. 100% C. 73%
D 50%
8. 根据双膜理论,在气液接触界面处(
)。
A. 气相组成大于液相组成 B. 气相组成小于液相组成
C. 气相组成等于液相组成 D. 气相组成与液相组成平衡
9. 下列式子中,正确的吸收速率方程式是(
)。
10. 有关回流比恒定的间歇精馏操作中,错误的说法为(
)。
A. 操作各瞬间 x D 与 xW 无对应关系 B. 间歇精馏只有精馏段,无提馏段
C. 操作线斜率保持不变 D. 回流比 R 恒定不变,x D 及 xW 不断减
小
三、简答题(每题 5 分,共 10 分)
1. 推导直接蒸汽加热的提馏段操作线方程(用 V0 表示直接加热蒸汽的流量)。
2. 简述惠特曼的双膜理论,并画出示意简图。
四、计算题(共 90 分)
1.(20 分)用离心泵从水池中抽水送
进 B、C 两高位水槽中,流程及有关数据如
右图所示。操作中通过调节阀门 V 的开度,
使流量 Q1=Q2=0.004m3/s。已知管段 HA 的长
度 l=100m(包括当量长度),直径 d=75mm;
管 路 AB 的长度 l1=50m(包括除阀门外的当
量长度),直径 d1=50mm;管段 AC 的长度
l2=50m(包括当量长度),直径 d2=50mm。水
在 各 管 路 中 的 流 动 均 属 于 完 全 阻 力 平 方
区。且摩擦系数皆为 0.025。试求:
(1)泵的压头及有效功率;
(2)消耗在阀门 V 上的机械能。
2.(20 分)用一传热面积为 2.98m2(以外表面积为准),由φ25×2.5mm 的管子组成
的单程列管式换热器,用初温为 10℃的水将机油由 200℃冷却至 100℃,水走管内,油走管
间。已知水和机油质量流量分别为 1000kg/h 和 1200kg/h,其比热容分别为 4.18kJ/(kg﹒K)
和 2.0 kJ/(kg﹒K),水侧和油侧的对流表面传热系数分别为2000W/(m2﹒K)和 250 W/(m2﹒
K),两侧可视为呈逆流流动,如不计算管壁及污垢热阻:
(1) 试计算说明该换热器是否合用。
(2) 夏天,水的初温达到 30℃时,该换热器是否合用(假设 K 不改变),如不合用,
如何解决?(10 分)用压滤机在 1.5atm(表压)下恒压过滤某种悬浮液,1.6h 后得滤液
25m3,介质阻力可忽略不计。
(1)如果压力提高一倍(指表压的数值),滤饼的压缩系数 s 为 0.3,则过滤 1.6h 后可得
多少滤液?
(2)设其他情况不变,将操作时间缩短一半,所得滤液为多少?
4.(15 分)在一连续精馏塔中分离苯-氯仿混合液,要求馏出液中轻组分含量为 0.96
(易挥发组分的摩尔分数,下同)。进料量为 75kmol/h,进料组成为 0.45,残液组成为
0.1, 回流比为 3.0,泡点进料。试求:
(1) 从冷凝器回流至塔顶的回流液量L 和自塔釜上升的蒸汽摩尔流量V';
(2) 写出精馏段、提馏段操作线方程;
(3) 计算操作回流比为最小回流比的倍数(该体系相对挥发度为 2.1)。
5.(10 分)在常压连续提镏塔中分离两组分理想溶液。原料液加热到泡点后从塔顶
加入,原料液组成为 0.20(摩尔分数,下同)。提镏塔由蒸馏釜和一块实际板构成。现测得
塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为 80%,且馏出液组成为 0.28,物系的相对挥发度为
2.5。试求釜残液组成和该层塔板的板效率(用气相表示)。蒸馏釜可视为一层理论板。
6.(15 分)用煤油于填料塔中逆流吸收混于空气中的苯蒸汽。入塔混合气含苯 2%(摩
尔分率,以下同),要求苯回收率不低于 99%,操作条件下相平衡关系为Y=0.36X,入塔气体
摩尔流率为 0.012kmol/(m2.s),吸收剂用量为最少用量的 1.5 倍,总传质系数 KYα=0.015
kmol/(m3.s),试求:
(1)煤油用量;
(2)填料层高度。