2011年山东青岛科技大学化工原理考研真题.doc

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2011 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，用泵将敞口贮槽中的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定。溶液的密度为 1200kg/m3，饱和蒸气压为 4.247kPa（绝压）。蒸发器产生的水蒸气送入真空操作的冷凝器中冷凝，蒸发器的操作压力与冷凝器内的操作压力相同。冷凝器下部气压管中水上升的高度为 2.72m，水的密度为 1000kg/m3。蒸发器进料口高于贮槽液面 15m，进料量为 20m3/h。泵吸入管路总长为 86m，压出管路总长为 100m（均包括所有局部阻力的当量长度），管路摩擦系数取为 0.02，管路内径为 60mm。试求：（1）蒸发器的操作压力；（2）泵的有效功率；（3）若该操作状况下泵的必需气蚀余量(NPSH)r 为 2.0m，则泵的允许安装高度为多少？（当地大气压为 101.3kPa）题 1 附图二、（10 分）用标准型旋风分离器（ζ=8.0，B=D/4，h=D/2，Ne=5）除去气体中的固体颗粒。已知颗粒密度为 1200kg/m3，气体密度为 1.2kg/m3，气体黏度为 1.8×10-5Pa•s，气体处理量为 1440m3/h，允许压强降为 1275Pa。颗粒直径为 6.5μm。现采用多台相同的旋风分离器并联操作的分离方案，试计算所需并联的旋风分离器的个数和直径。

三、（20 分）一单管程的列管式换热器，由Φ25×2mm 的 136 根不锈钢管组成。现有平均比热容为 4.187kJ(kg•℃)的某溶液在管内作湍流流动，其质量流量为 1.5×104kg/h，并由 15℃ 被加热到 100℃。温度为 110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝。管壁对溶液的对流传热系数为 520W/(m2•℃)，蒸汽对管壁的对流传热系数为 1.16×104W/(m2•℃)，不锈钢管的导热系数为 17W/(m•℃)，忽略污垢热阻和热损失。试求：（1）列管长度；（2）若将该换热器管程改用于把 5.0×104kg/h 的苯从 30℃加热至 70℃，并已知操作范围内苯的平均密度为 900kg/m3，黏度为 0.47×10-3Pa•s，比热容为 1.80kJ/(kg•℃)，导热系数为 0.14W/(m•℃)，换热器其他条件不变，判断该换热器是否合用。四、（20 分）某二元混合液的组成（易挥发组分 A 的摩尔分数，下同）为 0.52，在泡点状态下进入精馏塔。工艺要求塔顶产品的组成为 0.75，塔顶产品采出率 D/F 为 1:2。塔顶设全凝器，泡点回流。若操作条件下，该物系的相对挥发度α为 2.5，回流比 R 为 2.5。试求完成上述分离要求所需的理论板数和进料板位置。五、（20 分）在直径为 1m 的填料吸收塔内，用清水作溶剂，入塔混合气流量为 100kmol/h，其中溶质为 6%（体积分数）。要求溶质回收率为 95%，取实际液气比为最小液气比的 1.5 倍。已知在操作条件下的平衡关系为 Y*=2.0X，气相总体积吸收系数 KYα=200kmol/(m3•h)。试求：（1）出塔液体组成；（2）所需填料层高度；（3）若其他条件不变（如 G、L、y 入塔、x 入塔等不变），将填料层在原有基础上加高 2m，溶质回收率可增加多少？

六、（20 分）某干燥器的操作压强为 79.98kPa（绝压），出口气体的温度为 60℃，相对湿度为 70%，将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气相混合，使进入干燥器的气体温度不超过 90℃，相对湿度为 12%（如附图所示）。已知新鲜空气的质量流量为 0.503kg/s，温度为 20℃，湿度为 0.005kg 水/kg 干空气。水在 60℃时的饱和蒸汽压为 19.91kPa（绝压），在 90℃ 时的饱和蒸气压为 70.09kPa（绝压）。试求：（1）新鲜空气的预热温度及空气的循环量；（2）预热器需提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否有变化？题 6 附图七、简答题（每题 5 分，共 40 分） 1.什么是连续性方程？ 2.如何通过实验测定离心泵的特性曲线？ 3.传热有哪几种基本方式？ 4.如何通过实验测定总传热系数 K？

5.简要说明重力沉降和离心沉降的联系与区别。 6.精馏塔设计中，简捷法确定理论板层数的步骤是什么？ 7.什么是亨利定律？ 8.板式塔和填料塔的区别是什么？

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