2006 年山东青岛科技大学化工原理考研真题 A 卷
一、(20 分)水槽中水经管道可以从 C、D 两支管同时放出,水槽液面维持
恒定,AB 段管长为 6m(忽略 AB 间所有的局部阻力),管内径为 41mm。
BC 段长 6m,当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为 9m(包括出
口阻力损失);BD 段长 9m,当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度
为 15m(包括出口阻力损失),BC 和 BD 段管道内径均为 25mm。如图所
示。试求:(1)当 D 管阀门关闭而 C 管阀门全开时的流量;(2)当 C、
D 两管阀门都全开时各自的流量和总流量。设管内摩擦系数均可取 0.03
不变。其余数据见图。
二、(10 分)在一管路系统中,用一台离心泵将密度为 1000kg/m3 的清水从
敞口地面水池输送到高位密封储槽(其表压为 9.81×104Pa),两端液面
的位差Δz=10m,管路总长 L=50m(包括所有局部阻力的当量长度),管
内径均为 40mm,摩擦因数λ=0.02。试求:(1)该管路的特性曲线方程。
(2)若离心泵的特性曲线方程为
H
40
222
Q
2
(式中,H 为压头,单
位为 m;Q 为流量,单位为 m3/min),求该管路的输送量(单位为 m3/min)。
三、(20 分)一列管式换热器,管径为φ25mm×2.5mm,传热面积为 10m2(按
管外径计)。今拟用于使 80℃的饱和苯蒸气冷凝、冷却到 50℃。苯走管
外,流量为 1.25kg/s;冷却水走管内与苯逆流,流量为 6kg/s,进口温
度 为 10 ℃ 。 现 已 估 算 出 苯 冷 凝 、 冷 却 时 的 对 流 传 热 系 数 分 别 为
1600W/(m2·K)和 850 W/(m2·K);水的对流传热系数为 2500W/(m2·K)。
忽略管壁两侧污垢热阻和管壁热阻。已知水和苯(液体)的比热容分别
为 4.18×103J/(kg·K)和 1.76×103J/(kg·K),苯蒸气在 80℃的冷凝
潜热为 395×103J/kg。问此换热器是否合用?
四、(20 分)在一具有 N 块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量
F=100kmol/h,进料中苯的摩尔分率 xF=0.45,泡点进料,加料板为第四
块理论板(从上往下数),塔釜上升蒸气量 V'=140kmol/h,回流比 R=2.11。
已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为 xD=0.901。已知苯-甲苯体系的相对
挥发度α=2.47。试求:(1) 精馏段、提馏段的操作线方程;(2)离开
第 1~4 块理论板的苯的液相组成;(3)此时加料位置是否合适?
五、(20 分)在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为
8g/标准 m3,混合气体处理量为 4500 标准 m3/h。氨的回收率为 95%,吸收
剂用量为最小用量的 1.5 倍。空塔气速为 1.2m/s。气相体积总吸收系数
KYa 为 0.06kmol/(m3·h),且 KYa 正比于 V0.7,(V 为惰性气体处理量)。
操作压强为 101.33kPa,温度为 30℃,在操作条件下气液平衡关系为
Y=1.2X。试求:(1)用水量,kg/h;(2)塔径和塔高,m;(3)若混合
气体处理量增加 20%,要求吸收率不变,则需增加的填料层高度,m。(氨
分子量 17)
六、(20 分)在常压绝热干燥器中将 1500 kg 湿物料从原始含水量 18%降至
1.5%(均为湿基)。
0 t
25
℃、
H
0
.0
010
kg
/
kg
绝干气的空气在预
热器中升温至 90℃后进入干燥器,离开干燥器空气的温度为 50℃。试
求: (1)完成上述干燥任务所需要的空气量;(2)预热器中加热蒸汽的
消耗量(蒸汽的相变热为 2205
kJ / ,忽略预热器热损失);(3)干
kg
燥系统的热效率;(4)通过恒定条件下的干燥实验测得,物料的临界含
水量
X c
1.0
kg
/
kg
绝干料,平衡含水量
X
*
01.0
kg
/
kg
绝
干 料 ; 已 知 干 燥 面 积 为 48
2m , 恒 速 阶 段 的 干 燥 速 率
U c
2.2
2 hmkg
/(
)
, 假 定 降 速 阶 段 干 燥 速 率 与 自 由 含 水 量
(
XX
*)
呈直线关系,则所需干燥时间为若干。
七、简要回答下述问题:(24 分,每小题 4 分)
(1) 离心泵启动和关闭时出口阀门为何先关闭? (2)菲克定律
(3) 双膜理论
(4)画出负荷性能
图并标注各线名称
(5)进料热状况参数
(6)湿球温度
八、(16 分)设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数,又可同时测量
对流传热系数,标注仪表、仪器名称。并简要说明试验步骤,需要测量
那些参数。?