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2019年湖北武汉科技大学化工原理考研真题及答案.doc

发布时间：2022-11-03 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.94M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    2019 年湖北武汉科技大学化工原理考研真题及答案 一、选择题(共 15 小题，每小题 2 分，共 30 分) 1、（2 分）不可压缩流体在圆直管中稳态流动，在保持管内流速不变的情况下，仅把管由水 平放置改为竖直放置，则其管出口流体静压能将（ ）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 2、（2 分）如下图 1 所示的管路系统中，保持高位槽 1-1 液面恒定，将支路③上的阀门 k3 关小，则压力表读数 pA（ ）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定 3、（2 分）某板框压滤机恒压过滤某种悬浮液时，介质阻力可以忽略不计且滤饼近似为不可 压缩，该板框压滤机在 0.15 MPa（表压）下恒压过滤 1 h 后得到 40 m3 的滤液，若在 0.30 MPa 图 1 （表压）下恒压过滤 2 h 后可以得到滤液（ ）。 A 160 m3 B 80 m3 C 20 m3 D 10 m3 4、（2 分）若洗涤液黏度与滤液黏度相等，则下列有关过滤洗涤速率的说法正确的是（ ）。 A、板框压滤机的洗涤过程属于置换洗法，洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的 1/4 B、板框压滤机的洗涤过程属于横穿洗法，洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率 C、叶滤机的洗涤过程属于横穿洗法，洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的 1/2 D、转筒真空过滤机洗涤过程属于置换洗法，洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率 5、（2 分）在完全去除最小颗粒的要求下，欲提高降尘室的生产能力，可采取的主要措施是 （ ）。 A、增加降尘室的高度 B、延长沉降时间
    C、增大降尘室底面积 D、降低含尘气体的体积流量 6、（2 分）欲在蒸汽输送管外加装 2 层保温层，近似认为 2 层保温材料的厚度相同，为了使 保温效果更好，应将导热系数小的保温材料置于（ ）。 A 外层 B 内层 C 内外层均可 200℃ 1m 40℃ 7、（2 分）如右图 2，某均质无限大平壁（热导率处处相 等）的一维稳态导热过程，若平壁的壁厚为 1.0 m，一侧 0.75m 壁温为 200 ℃，另一侧为 40 ℃，则距离壁面 0.75 m 处 的温度为（ ）。 A 120 ℃ B 140 ℃ C 160 ℃ D 180 ℃ 8、（2 分）某板式精馏塔塔顶采用全凝器，塔釜采用间壁式再沸器，采用该塔分离某物系达 到指定分离要求时所需要的理论板数为 10（不包含再沸器），若全塔效率为 50%，则塔内的 实际板数为（ ） A、18 B、20 C、22 D、无法确定 9、（2 分）欲保持塔顶馏出液中轻组分收率不变，将间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，则精 馏段操作线的斜率（ ）。 A、减小 B、增大 C、不变 D、无法确定 10、（2 分）连续精馏正常操作时，减小再沸器热负荷，回流液流量、进料量和进料状态均 保持不变，则塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔组成 xD 将（ ）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定 11、（2 分）设气、液相组成分别为 Y与 X(摩尔比)，与液相组成 X成平衡的气相组成为 Y*， 若 Y>Y*，则传质方向为（ ）。 A、吸收 B、平衡状态 C、解析 D、无法确定 12、（2 分）萃取操作是利用被分离物料中各组分（ ）的差异而实现分离的单元操作。 A、沸点 B、密度 C、在萃取剂中溶解度 D、挥发度 13、（2 分）恒速干燥阶段，在给定的干燥空气条件下，下列有关其干燥速率的说法正确的 是（ ）。 A、干燥速率随被干燥物料种类不同有较大差异 B、各种不同物料的干燥速率实质上是相同的 C、被干燥物料的质量越大，干燥速率越小 D、上诉说法均不对
    14、（2 分）下列各组参数中，可用于在空气湿度图中唯一确定空气状态点，并继而求出其 它湿空气参数的是（ ） A、H、p B、 H、td C、 I、tw D、 td、tw 15、（2 分）已知湿空气总压为 101.3 kPa，温度为 30 ℃，空气的湿度为 0.016 kg/kg 干空 气,已查出 30 ℃时水的饱和蒸气压为 4.25 kPa，则空气的相对湿度等于（ ）。 A、50% B、60% C、70% D、100% 二、填空题(共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分) 1、（2 分）一种测定液体黏度的仪器由钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充满液体，记录钢球 下落一定距离的时间。已知球直径为 5 mm，ρs=8000 kg／m3，下落距离为 0.3 m 时，所需 时间为 6 s，液体密度为 1200 kg／m3，求此液体的黏度为 Pa•s。(计算结果保 留 3 位有效数字) 2、（2 分）某离心泵的特性曲线方程可近似用 H=46-0.008Q2（H的单位是 m，Q的单位时 m3/h） 表示，该离心泵所处管路的特性曲线方程可近似用 H=10+0.002Q2（同上）表示，当此流体输 送系统达到稳态后，离心泵的实际流量为 m3/h。 3、（2 分）若离心泵的实际安装高度在其输送液面之上，启动泵时若不先灌泵使泵壳和吸入 管段内充满液体，则离心泵会出现 现象。 4、（2 分）若吸收过程中惰性气体完全不溶于吸收剂，且吸收剂不挥发，则两相接触时发生 的分子扩散传质过程属于 扩散。 5、（2 分）填料塔的流体力学性能常用 ln(△pf)~lnu曲线表示，该曲线上的两个折点分别是 载(液）点和 。 6、（2 分）简化精馏过程计算和分析的两个前提假定分别是理论板假定和 。 7、（2 分）组成为 0.6（摩尔分率）的 100 kmol 甲醇水-溶液进行简单蒸馏，当釜液量为 70 kmol 时，釜液组成为 0.5，则馏出液平均组成为 。(计算结果保留 2 位有效数字) 8 、（ 2 分 ） 全 回 流 操 作 时 ， 二 元 理 想 物 系 常 压 板 式 精 馏 塔 的 操 作 线 方 程 是 。 9、（2 分）所谓恒定干燥条件是指 。 10、（2 分）气液传质过程中，若分离过程的难度越大，则所需的 也就越大。 (HOG 或 NOG) 三、判断题(共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分。对的打√，错的打×) 1、（ 1 分）转子流量计的刻度与被测流体的密度无关。 （ ）
    2、（ 1 分）离心泵启动时为了减小启动电流，保护电机，常先关闭出口阀。 （ ） 3、（ 1 分）流体作层流流动时，其摩擦阻力系数只与雷诺数有关，而与管壁粗糙度无关。 （ ） 4、（ 1 分）降尘室的生产能力与降尘室的高度和颗粒沉降速度密切相关。（ ） 5、（ 1 分）压力增高、温度降低，将有利于吸收的进行。 6、（ 1 分）在恒速干燥阶段去除的是平衡水分。 （ ） （ ） 7、（ 1 分）采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级 逆流萃取可使萃余相分率增大。 （ ） 8、（ 1 分）低浓度气体吸收中，已知平衡关系 y*=2x，kxa=0.2 kmol/(m3·s)，kya =2l0-4 kmol/(m3·s)，则此体系属气膜控制。 （ ） 9、（ 1 分）若湿空气的 t、H不变，但其总压减小，则湿空气 H-I图上的等湿线上移。 （ ） 10、（ 1 分）对于湍流状态下的水蒸气-空气系统，干球温度近似地等于绝热饱和冷却温度。 （ ） 四、简答题(共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分) 1、（ 5 分）利用套管式换热器进行传热实验过程中，采用冷却水进行热空气的冷却，忽略 管壁和污垢热阻，热空气和冷却水的进口温度不变，二者的流量均可以通过转子流量计予以 调节。实验中发现空气的出口温度偏高，为降低空气的出口温度，有人建议进一步加大冷却 水的流量，试分析这种做法是否能有效达到目的？简述其理由。 2、（ 5 分）拟采用纯溶剂 S对含有 A、B 的混合液进行单级萃取，已知原料混合物中的 A 的 质量分数为 xF(如下图 3 所示)，进料量为 F kg/h，萃取剂用量为 S kg/h。操作条件下，三 元混合物（A+B+S）的相图如下图所示。试定性确定（简要说明过程）萃取液和萃余液的量， 并在答题纸上图示其组成及其求解过程。
    五、流体流动综合计算题(20 分)如下图 4 所示的输水系统，已知管内径为 d=50 mm，在阀门 全开时输送系统的管路总长度(l+Σle)为 50 m（包括所有进出口阻力损失），摩擦系数λ可 取 0.03, 泵的性能曲线在流量为 6 m3/h 至 15 m3/h 范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q0.8, H为泵的扬程 m, Q为泵的流量 m3/h。试求: (1) 如要求输送量为 10 m3/h, 单位质量的水所需外加功为多少? 此泵能否完成任务? （14 分） (2) 如要求输送量减至 8 m3/h(通过关小阀门来达到), 泵的轴功率减少百分之多少?(设 泵的效率变化忽略不计)。 （6 分） 六、传热综合计算题(20 分)有一套管换热器，内管管径为Φ54 mm×2 mm，套管管径为Φ116 mm×4 mm 的钢管。现用 120 ℃的饱和水蒸气加热苯，使苯由 50 ℃加热至 80 ℃，苯在内管 图 4 中以 4000 kg/h 的流量流动，试求： （1）加热蒸汽消耗量(计算结果保留 3 位有效数字)；（5 分） （2）所需套管的有效长度(计算结果保留 3 位有效数字)；（12 分）
    （3）由于某种原因，加热蒸汽的温度降为 110 ℃，苯的出口温度将变为多少(计算结果保 留 3 位有效数字)？（假设管内外的对流传热系数均近似不变，且苯在 50~80 ℃之间的物性 参数平均值为密度 880 kg/m3，比热容 1.86 kJ/(kg·℃)，粘度 0.39 mPa·s ，导热系数 0.145 W/(m·℃)，钢的导热系数为 45 W/(m·℃)，120℃时水蒸气冷凝潜热 2205 kJ/kg，蒸汽侧 对流传热系数 10000 W/(m2·℃)，壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液 在饱和温度下排出）（3 分） 七、吸收综合计算题(20 分) 在填料塔内用清水逆流吸收空气中的氨。入塔空气含氨 5%（摩尔分率），要求吸收率η=98%。 已知：气相流率 G= 180kmol/(m2·h)，总传质系数 Kya为 270kmol/(m3·h)，平衡关系 y=0.8x， 液气比为最小液气比的 1.5 倍。试求： (1)塔底液相浓度(计算结果保留 3 位有效数字)；（7 分） (2)所需填料层高度(计算结果保留 3 位有效数字)；（10 分） (3)若将清水吸收改为含氨 0.1%的水溶液（摩尔分率），能否达到 98%的吸收率？（3 分） 八、精馏综合计算题(20 分)在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜 间接蒸汽加热。进料量为 1000 kmol/h，含苯 0.4，要求塔顶馏出液中含苯 0.9（以上均为 摩尔分率），苯的回收率不低于 90%，泡点进料，泡点回流。已知α=2.5，取回流比为最小 回流比的 1.5 倍。试求： （1） 塔顶产品量 D、塔底残液量 W 及组成 xw；（3 分） （2）最小回流比； （5 分） （3）精馏段操作线方程；（5 分） （4）提馏段操作线方程；（4 分） （5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成。（3 分） 答案 一、选择题(共 15 小题，每小题 2 分，共 30 分) 题号 1 参考 答案 B 2 A 3 B 4 D 5 C 6 B 7 C 8 B 9 C 10 A 11 A 12 C 13 B 14 D 15 B 二、 填空题(共 10 小题，每空 2 分，共 20 分)
    1、 1.85 2、 60 3、 气缚 4、 单向 5、 (液)泛点 6、 恒摩尔(物)流假定 7、 0.83 8、 y=x （或对角线或 yn+1=xn） 9、 空气(或干燥介质)的湿度、温度、速度以及与物料接触的状况都不变 10、 NOG 三、判断题(共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分) 题号 参考答案 1 ╳ 2 √ 3 √ 4 ╳ 5 √ 6 ╳ 7 ╳ 8 √ 9 ╳ 10 ╳ 四、简答题(共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分) 1、（ 5 分）答： 不能。 （1 分） 在水—热空气换热系统中，若忽略管壁与污垢的热阻，则总传热系数 K与传热膜系数 的关系为: 1 K  1 1  2  1 式中： 1 —管壁对水的传热膜系数,W/(m2·K)； 2 —管壁对空气的传热膜系数,W/(m2·K) 由于管壁对水的传热系数较管壁对空气的传热系数大得多，即 1   ，这样总传热 2 系数近似等于管壁对空气的传热系数： K    2 ………… （2 分） 因此，本体系中空气侧的对流传热系数 2 才是控制热阻，只有提高 2 才能达到有效强 化传热过程的目的。 分） …………（1 增大冷却水的流速，虽能增大管壁对水的对流传热系数 1 ，但体系的总传热系数 K几
    乎 不 会 增 加 ， 因 此 进 一 步 加 大 冷 却 水 的 流 量 ， 不 能 有 效 降 低 热 空 气 的 出 口 温 度 。 （1 分） 2、（ 5 分）答：连接 FS，交溶解度曲线于 H、I 两点；M 点必位于 FS 上，根据 S  F FM MS 确定 M的位置；利用辅助线，做出过 M点的两个共轭相分别为萃取相 E和萃余相 R； （1 分） 由     R  SFMER     EM MR 可确定 E和 R；分别过 E和 R做水平线与纵轴的交点即为萃取相中 E y 和萃余相中的 x； （2 分） 连接 SE 并延长交纵轴于 E’点, 连接 SR 并延长交纵轴于 R’点； 则 E’点和 R’点对应的纵坐标即为 萃取液和萃余液中溶质的含量； 由   ' ' R R      ' E  ' FE FR ' F ' E 可确定 E’和 R’……（2 分） 五、流体流动综合计算题(20 分) 解： （1）以上游水槽液面为 1-1 截面，下游高位槽液面为 2-2 截面，并以上游水槽液面为 基准水平面。在 1-1、2-2 两截面间列柏努利方程式： Z g 1  2 u 1 2  p 1   Z1=0 u1=u2=0 W Z g 2  e  2 u 2 2  p 2    h f ,1 2  Z2=10 m p1=p2   ,1 2   h f  l e  l  d 2 u 2  0.03  50 0.05     10 3600 0.785 0.05   即单位质量的水所需外加功为 128.13kJ/kg。 m （2 分） （3 分） 2    2   1 2 30.03 kJ kg / （2 分） （2 分） （2 分） （2 分）
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