2015年苏州大学化工原理考研真题3.docx

苏州大学2015年硕士研究生入学考试初试试题(B卷)科目代码：巡科目名称：化工原理需分：_15Q分注意：认AMl读答上的注意,2;所有答案必须写在鲁务上,写在本试或草稿疑上均无更;本试纸须警绳一起装入试袋中交回I一、选择题(一题2分，共10题，20分)1、以下四个选项中，C是扩散系数的单位。(A)ms2(B)m/s(C)Pasm3Zkg(D)Pasm2Zkg2、下述四个无量纲数中，C的定义中不含有长度数值。(A)努塞尔数(B)雷诺系数(C)普朗特数(D)皮克列数3、苯(密度为880kgm-3,粘度为0.65厘泊)在流经内径为25mm的圆形直管时，其平均流速为0.085ms-l,其流动形态为DO(A)层流(B)湍流(C)涡流(D)介于层流与湍流之间的过渡状态4、对于单组分物理吸收体系，组分数为3(包括溶质，惰性组分，及吸收剂)，相数为2(即气相和液相)，此系统中所有独立变量(包括温度，总压，气相组成，溶解度等)只要规定其中B个，就能确定其平衡状态。(A)4(B)3(C)2(D)15、精储操作中提储段操作线的斜率A(A)一定大于1(B)一定小于1(C)一定等于1(D)以上描述都不对6、用水吸收氨的过程可视为：C(A)双膜控制(B)液膜控制(C)气膜控制(D)不确定7、恒定干燥条件下将物料从含水量0.45kg水kg绝干料干至含水量0.09kg水kg绝干料，已知物料的临界含水量为0.14kg水kg绝干料，空气的干球温度为t、湿球温度为tw、露点温度为td,则干燥终了物料表面的温度应D(A)=t;(B)=tw;(C)=td;(D)>tw8、恒压过滤时，当过滤时间增加一倍时，则过滤速率为原来的A倍。(设介质阻力可以忽略，滤饼不可压缩)。(A)22(B)2(C)2(D)49、列管换热器在壳程设置折流挡板是为了A对流传热系数(A)提高壳程(B)降低壳程(C)提高管程(D)降低管程10、某管壳式换热器由33.5×3.25mm的钢管组成，冷却水自管程流过，冷却外部浆液。已知基于管外表面积的总传热系数Ko=1483W(m2oC),而管外侧浆液的对流传热系数为5542.2W(m20C),钢管的导热系数为45W(m'C),则基于管内表面积的总传热系数为B(A)1195.3W(m2oC)(B)1840.0W(m2oC)(C)3000.0W(m2oC)(D)4466.8W(m2oC)二、填空题（一空2分，共15空，30分）1、对于稀溶液，溶解平衡关系为过原点的直线，可以用字利定律来描述，其方程可以写作P=ExaCa=P。2、精储塔的进料通常有五种情况，分别为过冷液体、饱和液体、汽液混合物，饱和蒸汽，过热蒸汽，其中过耕藻汽进料情况下，加料，液体汽化而来的汽体以及提馈段上升的饱和蒸汽一起进入精馈段。此种情况下，进料热状况参数q值得范围为q<0o3、在大气压为101.33kPa时，一设备的真空度为400mmHg,则Nan11/20/2014 1:21 AMComment1:嫄.请确认这个括号中的4.9是 什么.绝压应为48_kPa,_4.7_（.mH2Qo4、流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布时形曲线。其管中心最大流速为平均流速的2倍，摩擦系数人与Re的关系式为=64Re。5、在滤饼的洗涤过程中，板框压滤机采用的是穿洗涤法，板框压滤机中洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为It4（压差和粘度在过滤最终与洗涤相同）。6、在辐射能传递的过程中，辐射能量可被接收该能量的物体Ift收、反射、与一透过一Q7、一杯放在5室温中的热咖啡，温度从85降到75花了1分半钟，则还需要9.3分钟这杯咖啡可以冷却到40o8、湿物料在指定的空气气件下被干燥，所能达到的极限含水量称三、简答题（一题5分，共4题，20分）1、（5分）在相同管径的两条圆形管道中，同时分别流动着油和清水（油水），若雷诺数相同，且密度相近，试判断油速大还是水速大？为什么？（5分）因为雷诺数相同，即Re=dup相等，因为密度相同，直径相同，而油粘度大于水，所以，油的流速大。2、（5分）简述蒸发操作中，引起溶液沸点升高的主要因素。售，（1）溶质引起的饱和蒸气压下降；溶液中含有不挥发的溶质，在相同条件下，其蒸气压比纯水的低，所以溶液的沸点比纯水的高，两者之差称为因溶液蒸气压下降而引起的沸点升高。（2）加热管内液柱静压力；某些蒸发器的加热管内积有一定高度的液层，液层内各截面上的压力大于液体表面压力，因此液层内溶液的沸点高于液面的沸点。（3）管路阻力；多效蒸发中二次蒸汽由前效经管路送至下效作为加热蒸汽，因管道流动阻力使二次蒸气的压力稍有降低，温度也相应下降。3、（5分）简述传热的强化途径售t强化传热过程，是指提高冷、热流体间的传热速率。可采用以下三种方法：（1）增大平均温度差（2）增大传热面积（3）增大总传热系数，即减小管壁两侧的对流传热热阻、污垢热阻、与管壁热阻。4、（5分）简述板式塔与填料塔的工作原理及接触方式售，板式塔内设置一定数量的塔板，气体通常以泡沫状或喷射状穿过板上的液层，进行传质与传热。通常气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上流动，气、液两相密切接触进行传质与传热。通常气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。四、计算与推导题（一题20分，共4题，80分）1、（20分）预用一常压连续精储塔分离含苯44%,甲苯56%（摩尔百分率）的混合液，要求塔顶储出液含苯97%,釜液含苯2%o已知泡点回流，且回流比为3。当汽、液摩尔流率为2比1的混合物进料时，求精微段、提馄段操作线方程和加料线方程。4t精微段y=0.75x+0.243;q线q=l3:y=-0.5x+0.66;提福：y=1.51x-0.012、（20分）用一台离心泵将水池中的水（密度为1000kgm3）送至一表压为59kPa的水洗塔顶，其流程如附图所示。已知离心泵吸入管段长度（包括局部阻力的当量长度，含入口阻力损失，下同）为50m,泵出口阀半开时排出管线长度150m（含出口阻力损失），全部管路均用108mm×4mm的碳钢管，管内流体流动摩擦系数均为0025,其他数据如附图所示。试求：（1）当系统水的流量为42.5nh时，离心泵入口处的真空表读数(kPa)；(2)泵的压头，若离心泵的效率为70%,求泵的轴功率(kW)；(3)泵出口阀门半开时管路的特性曲线方程；(4)若塔顶表压增加到98.IkPa时，测得系统中水的流量为35m3ho假设泵的特性曲线方程可以表示为H=A-Bqv2,求泵的特性曲线方程。(1)=42.5(3600×0.785×l)=1.50(ms)在水池液面0-0,和真空表所在的I-J两截面间列伯努利方程0=1×9.81+(Pl×1000)1000+0.025×500.1×22+22Pl=-25kPa,即真空度为25kPa。(2)在水池液面00,和水洗塔顶2Q两截面间列伯努利方程H=(24.3+1-0.3)+(59×1000)/(1000×0.98)+0.025×(50+150)/0.1×(50+l50)/0.11.52(2×9.81)=36.74mPa=PgHqV/n=6.08kw(3)在水池液面0-0,和水洗塔顶2。两截面间列伯努利方程He=25+6.01+0.025×(50+150)/0.1×(qv0.7850.12)2(2×9.81)=31.01+0.00319lqv2(4)塔顶表压为98.1kPa时，=35(3600×0.785×l)=1.14m/s止匕时He=38.9m38.9=A-352×B,36.74=A-42.52×BA=43.45,B=0.003716,H=43.45-0.003716qv23、(20分)有一条内径为50mm的管道穿过一间温度为150°C的蒸汽室，管壁由一层15mm厚的碳化硅外套一层30mm厚的耐火粘土组成，两层之间接触良好。冷却水自管内流过防止管道过热。蒸汽室20m宽，因此室内管道总长度为20m。冷却水的进口与出口温度分别为25°C及31°C度，冷却水流速为0.65m/s。假设管道的内壁始终保持一个均一的恒定温度，(a)试求热蒸汽对冷却水的传热量；(b)应用(a)中计算所得的传热量，若自耐火粘土层至碳化硅层的传热为稳态热传导，耐火粘土层外表面温度为135,试求碳化硅管内表面的温度。(提示：就是求t)冷却水的性质：密度夕=1000kgm3比热容CP=4190J(kgK)导热系数：碳化硅a=10.90W(mK)耐火粘土=1.644W(mK)冷却水进口温度 25 TXtE00蒸汽温度150冷却水出口温度31050 mm解，a)热蒸汽通过碳化硅管加热了冷却水，作热量衡算可得：Qh=Qc=mCCPC(TCb-TCa)=WPCPC(TCb-TCa)=r2Vpcpc(Tcb-TCa)热流体的传热量qh=0.025*0.025*0.65*1000*4190*(31-25)=32.085(b)应用多层圆筒壁的稳态热传导计算方法：40-25rLs=77=31.9mm=0.0319mLrS.40ln(25)70-40rLc=万一=53.6mm=0.0536mln(而)对总长为20m的管道作导热计算：内表面传热面积：A'=2rL=2r*0.0319*20=4.009m2外表而传热面寂：A'l=2rL=2*0.0536*20=6.736m2内表面热阻：Rs=7二=a。'=0.0003433、k-AL,s10.90*4.009外表面热阻：RC=母=二*S=0002709kAjc1.644*6.736导热热通量为：q=MM)=32085WFRth0.0003433+0.002709管壁内表面温度为£=37.07。C4、（20分）组分A从一半径R的小球表面向大范围静止气体（B）中扩散。达到稳态时，组分A在球表面上的分压为pAh距球体相