2006年天津大学化工原理考研真题.docx

2006年答题说明：所有答案必须写在答题纸上，并写清楚题号，写在试题上无效。本试即共包括三部分,第一部分化单元操作（125分）为必答题，第二部分化工传递（25分）及第三部分化原理实验（25分）为选答题考生可根据情况选择第二或第三部分之一进行解答，若第二和第.三部分同时解答，则只评阅和计入第二部分成绩。第一部分化工单元操作（共125分）（一）【基本题】（选择与填空，共38分）1 .牛顿黏性定律的表达式是,其应用条件是.（2分）2 .量纲分析的基本依据是。（2分）3 .下列流Ift计属于变截面定压差式流量计的是（）（2分）转子流杭计；文丘里流址计；孔板流址计；皮托管测速计4 .离心泵叶轮的主要作用是。（2分）5 .用离心泵输送河水用于冷却某液体,冷却水走列管换热器的管程。冷却器长期使用后管内壁严重结垢,流通截面减小，流动阻力增大,离心泵输水量F降，此时监测离心泵电机电流的电流表读数将（）（2分）化工原理（含实验）增大；减小；不变；或增大，或减小，或不变6 .离心分离因数是指O（2分）7 .在选择旋风分离器时若处理量较大可采用的对策是（）.（2分）增大旋风分离器的尺寸；选多台旋风分离器并联操作；选多台旋风分离器串联操作8 .在多层平壁稳态导热中，若某层的热阻最小,则该层的温差（2分）9 .在设计立式列管式蒸汽冷凝器时，不凝气排出口应设计在壳体的（）o（2分）上端；下端；中间；任意位置10 .在A、B二组分混合溶液中加入纯溶剂S,混合后分为二个平衡液层E相和R相。已知E相含40%A（质量分数下同）、3%BjR相中含29%A、70%B。则A组分在E相和R相的分配系数心等于,溶剂S的选择性系数夕等于（6分）11 .在一干燥系统内，温度为4、湿度为Ho的新鲜空气被加热到温度后进入干燥器,假设卜燥器为理想广燥器，现保持新鲜空气的温度九、湿度及出干燥器废气温度，2不变，提高，则出干燥器废气的湿度将（）空气用量将（），干燥器热效率将（）。（6分）增大,减小,不变,不确定12 .在下列情况下，不会引起降液管液泛的是（）。（2分）汽液负荷过大；过量雾沫夹带；塔板间距过小；开孔率过大13 .当精镭塔操作压力降低时物系的相对挥发度会（），此时若其他操作条件不变，塔顶锦出液组成将（）。（4分）增大；减小；不变;14.等分子反方向扩散的传质速率（大小；小入等尸;（-）【流体输送】（共20分）不确定）一组分通过另一停滞组分的传质速率。（2分）不确定如图所示为由盐矿向制盐厂输卤的系统,被输送肉水的密度为1200kgm启动离心泵.当出口阀关闭时，压力表1的读数为1636.3kPa；当出口阀全开时，压力表2的读数为1100kPa.最大输卤鼠为250nh（此时囱水在管内的流动已进入阻力平方区）,管路方程为HC=L7994X101Q（式中H,的单位为m,Q.的单位为m3s）0现因扩产需要，要求卤水输送量:达到300mVh以上，采用的方案为在原离心泵前串联一台型号相同的离心泵。（不考虑导压管高度对压力表读数的影响）（1）试计算说明该方案能否满足扩产要求；（10分）（2）求扩产后出口阀全开时压力表2的读数。（10分）（提示：离心泵方程的一般表达式为H=ABQ）（三）【非均相物系的分离】（共8分）在一定压力差下对某悬浮液进行恒压过滤实验,过滤5min时测得灌饼厚度为3Cm.又过滤5min时测得滤饼厚度为5cmo现用滤框厚度为30Cm的板框过滤机，采用过滤实验的条件过滤该悬浮液。试求个操作周期内的过滤时间。（8分）（提示：滤液体积与滤饼厚度的关系为Vy=LA）（四）【传热】（共16分）一单程列管式换热器，采用110I的饱和蒸汽冷凝加热管内呈湍流流动的某低黏度液体，管内液体的进出Il温度分别为h=80.0C,2=90.0C经测得管外冷凝传热系数为5000W（m2iC3管内对流传热系数为1500W（miC）若将换热器由单管程改为双管程，而其他操作条件不变.试求：（1）改造后换热器的总传热系数；（8分）（2）改造后管程流体的出口温度。（8分）（假设在操作温度范阐内流体的物性参数为常数、管外冷凝传热系数不变，忽略管壁热阻及可能的污垢热阻。）（五）【精闻】（共14分）在板式精偏塔中分离某二元理想溶液，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热，操作条件下物系的相对挥发度为2.5,已知进料组成为0.5（易挥发组分摩尔分数下同），饱和蒸气进料,要求塔顶组成达到j=095,塔釜组成达到IW=O.05,取回流比为最小回流比的1.5倍。现测得塔内第板默弗里单板效率EmL=O.5,从上一层板流至该板的液相组成为工=0.890试求：（1）提潞段操作线方程；（9分）（2）离开第"板的气液相组成。（5分）（六）【吸收】（共15分）在塔径为12m的逆流操作填料吸收塔中，用清水吸收某混合气体中的氨气，混合气处理量为200kmolh,其中氨气含址为5%（体积分数）,其余为情性气体要求氨气的吸收率达到95%,吸收剂用时为最小用量的1.5倍。已知操作条件下的平衡关系为Y=L2X（X,Y均为摩尔比），气相总体积吸收系数KH=220kmoLz（m3h）.试求：（1）吸收剂用吸收gh）M5分）（2）所需填料层高度（m）。（10分）（七）【干燥】（共14分）在常压下以温度为20C、湿度为0.01kg/kg绝干气的新鲜空气为干燥介质干燥某物料。空气在预热器中被加热至110匕后送入干燥器，高开干燥器的废气温度为70匕，其中的水汽分压为75kPa0进入干燥器湿物料的温度为20C,含水量为10%（干基），干燥后产品在50离开干燥器，干燥产品的干基含水依为0.03kg/kg绝干料,物料的处理址为50kg绝干料h,绝于物料的比热容为1.5kj（kg绝F料匕）。干燥装置的热损失可忽略不计。试求：<1）离开干燥器废气的体积流Slim，湿空气h）,（6分）（2）预热器的加热量（kJh）M3分）（3）向干燥器补充的热量（kj/h）。（5分）化工原理（含实验）（提示：空气比体积卬=（0772+1.244H）?，X映”,kg绝干气。）第二部分化工传递（共25分）（A）【化工传递】（共25分）石一立径为0.5m的球形固体.其内部的均匀发热速率为3.5kW,球体表面温度维持45P不变，球体的导热系数为17W（mt）.沿球体径向向外对称导热,且球体表面的散热速率等于球体内的发热速率导热过程沿球心对称。球坐标系的导热微分方程为J_旦=_L±ri义）+!且3n0义卜!-也+文（1）推中球体导热的温度分布方程M12分）（2）推导球体中心处的温度表达式；（6分）（3）计算距球心0.15m处的温度。（7分）第三部今化工原理实验（共25分）（九）【在工原理实验】（共25分）1 .选择填空（共14分）（1）在离心泵性能测定实验中,调行流发大小最方便的方法是用阀门，此调节阀门应安装在（）0（2分）A.贴近泵的进口管线上,B.贴近泵的出口管线上；C.调节流量方便之处,在进、出口管线上均可,且离泵远近没有关系（2）用转子流量计测址空气的流量，流Ift计读数为30r3h.流量计处的温度为40eC压强为1.0133X10、Pa,则通过该流量计的实际体积流量为（）h0（2分）A-30XJI等要氏30×g±tC.30<3）在传热实验中，空气走内管水蒸气走套管环隙,其他条件不变，只提高传热管内空气的流量，则冷流体的出Il温度（）管内的对流传热系数（2分）.变大；B.变小；C.保持不变"）在精储实验中，达到稳定后塔顶气相的温度读数明显偏高,若测温仪表本身无问题，那么主要原因是（）o（2分）A.塔釜的加热功率过大；B.塔顶冷凝器的冷却水流量太小；C.釜内料液中轻组分浓度过低，或其他原因造成塔顶物料中轻组分浓度太低（5）在恒压过滤中，随着过滤的进行，若得到相同的滤液量，则过漉时间（）o（2分）A.相同；B.增加：C.减少（6）在填料塔的流体力学性能实验数据处理中要标绘单位高度填料层的压强降/Z与空塔气速U的关系曲线,应选用（）。（2分）A.普通宜角坐标系；B.半对数坐标系；C.双对数坐标系（7）在干燥实验中，所测得的湿球温度是由空气的（）和（）所决定的。（2分）.温度；B.湿度；C.空气循环量2 .实验设计（共H分）已知物系的L/-3,数据请设计一实验流程，使其能够测定该物系精储操作的全塔效率,要求:（1）画出流程示意图；（4分）（2）写出需要测哪些参数；（3分）（3）写出简要实验步骤。（4分）