2009年山东青岛科技大学化工原理考研真题.doc

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2009 年山东青岛科技大学化工原理考研真题一、（20 分）如附图所示，用离心泵将蓄水池中 20℃的水（密度为 1000kg/m3，黏度为 1.0 ×10-3Pa.s）送到敞口高位槽中。管路为573.5mm 的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力当量长度之和为 250m。在管路的 A 点处装有一 U 形管压差计，管中指示液为汞（密度为 13600kg/m3），并且从蓄水池面到 A 点的管长（包括所有局部阻力当量长度）为 100m。过渡流和湍流时的摩擦系数可近似用λ＝0.3164/Re0.25 计算。管路中水的流量为 7.42m3/h。试求：（1）每公斤水通过泵所获得的净功；（2）A 点的压强；（3）U 形管压差计的读数 R。二、（20 分）在一列管式蒸汽冷凝器中，110℃的饱和水蒸气在壳程冷凝为同温度的水，蒸汽冷凝传热系数为 1.1×104W/(m2•℃)。水在管内被加热，其进口温度为 25℃，比热容为 4.18kJ/(kg•℃)，流量为 12500kg/h，管壁对水的对流传热系数为 1000 W/(m2•℃)。列管式换热器由252.5mm、长 3m 的 32 根钢管组成。忽略管壁和污垢热阻，不计换热器的热损失。试求：（1）冷水的出口温度；

（2）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度；（3）如果该换热器运行一段时间后，水侧集聚了一层导热系数为 0.2 W/( m•℃)的污垢，导致冷水的出口温度下降了 5℃，其他条件不变，试求此时污垢的厚度。三、（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=0.9，进料流量 F=100kmol/h，泡点进料，塔顶为全凝器，回流比 R=1.5Rmin。要求塔顶苯的回收率不低于 90%，物系的相对挥发度=2.47。试求：（1）塔釜产品组成 xW；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；（3）精馏段和提馏段的气液相流量；（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。四、（20 分）空气和氨的混合物在直径为 800mm 的填料塔中，用清水吸收其中所含氨的 99.5%。混合气流量为 1400kg/h，混合气体中氨与空气的摩尔比为 0.0132，所用液气比为最小液气比的 1.4 倍。操作温度为 20 ℃ ，相平衡关系为 Y*=0.75X ，气相体积吸收系数为 KYa=0.088kmol/(m3.s)。试求：（1）每小时吸收剂用量；

（2）溶剂出口浓度；（3）所需填料层高度。五、(20 分) 某干燥系统如附图所示，干燥器的操作压强为 100 kPa，出口气体的温度为 60℃，相对湿度为 80%。将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器的气体温度不超过 90℃，相对湿度为 10%。已知新鲜空气的质量流量为 0.6 kg/s，温度为 25℃，湿度为 0.0054 kg 水/kg 绝干气。试求：（1）绝干空气消耗量（kg 绝干气／s）? （2）空气的循环量 LR 为多少? （3）新鲜空气预热后的温度 t1(℃)? [ 注：60℃时水的饱和蒸气压为 19.923 KPa；90℃时水的饱和蒸气压为 70.136 KPa ] 六、（10 分）用直径为 500mm 的标准旋风分离器处理某股含尘气体。已知尘粒的密度为 2600 kg/m3，气体的密度为 0.8 kg/m3，黏度为 2.4×10-5Pa.s。含尘气体的处理量为 2000m3/h（操作条件下）。试求：

（1）此分离器所收集尘粒的临界粒径 dC；（2）气体通过该旋风分离器的压降；（3）若入口气体中含尘量为 3.0×10-3kg/ m3，而操作中每小时收集的尘粒量为 5.2kg，求该旋风分离器的总效率。七、简答题（每题 5 分，共计 40 分） 1．简要说明流量测量的基本原理。 2．简要说明主要的换热器类型及其各自特点。 3．影响对流传热系数的主要因素有哪些？ 4．以乙醇-水混合液的分离为例，简要说明恒沸精馏的基本原理。 5．如何选择吸收剂？ 6．简要说明湿空气 H-I 图的构成及其使用方法。

7．评价旋风分离器性能的主要指标有哪些？ 8．叙述实验中测定填料塔吸收系数的主要步骤。

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