2015年苏州大学化工原理考研真题1.docx

苏州大学2015年硕士研究生入学考试初试试题(A卷)科目代码：867科目名称：化工原理满分：150分注意：认真阅读答Jl纸上的注意力项；所有答案必须写在画谑上，写在本试用纸成草稿纸上均无效上本试题纸须随答JH纸二起装入试J1袋中交回J一、选择题(一题2分，共10题，20分)1、以下四个选项中，D是焦耳的Sl基本单位表达法。(A)kgms2(B)kgm2s2(C)kgm2s3(D)kg(ms2)2、下述四个无量纲数中，表示流体层流底层的导热阻力与对流传热阻力的比值的数是AO(A)努塞尔数(B)雷诺系数(C)普朗特数(D)皮克列数3、水(密度为998kg,粘度为Loo2厘泊)在流经内径为15mm的圆形直管时，其平均流速为005msl其流动形态为B。(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、设重力沉降室的长、宽、高分别为L、W、H(单位均为m),颗粒的沉降速度为5(ms),气体的体积流量为Vs,则颗粒能在沉降室分离的条件是C(A)-(B)VsWLutuut俯和妫饨刎她用总影食%I啰5、饱合空气在恒压下冷却，温度由力降至t2。此时其露点B(A)升高(B)降低(C)不变6、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)，此系统的自由度为(A)O(B)1(C)2(D)37、精储操作中精微段操作线的斜率B(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8、列管换热器的管程设计成多程是为了C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9、某管壳式换热器由中33.5x3.25mm的钢管组成，冷却水自管程流过，冷却外部浆液。已知基于管内表面积的总传热系数K,=1840W(m20C),而管内侧水的对流传热系数为3000W(OC),钢管的导热系数为45W(m20C),则管外侧的对流传热系数为Co(A)1483.0W(m20C)(B)2417.9W(m20C)(C)5542.2W(m20C)(D)7250.4W(m20C)10、当维持冷、热介质进出口温度不变时，逆流操作的平均温差A并流操作的平均温差。(A)大于(B)小于(C)等于二、填空题（一空2分，共15空，30分）1、描述气体吸收的亨利定律适用于难溶、较难溶解的气体，其方程可以写作Pa=Exa或Ca=Pa。2、水在圆形直管中作完全湍流流动时，当输送量、管长与管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为原来的32倍。3、在黑体辐射中，斯蒂芬-玻耳兹曼定律指出，黑体的辐射能力与其热力学温度的四次方成正比。4、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40o5、在大气压为101.33kPa时，某设备内的表压为IOokPa,则它的绝压应为_201.33kPa。6、气体的粘度随温度的升高而_增大,水的粘度随温度的升高而减小O7、恒压过滤时，当过滤时间增加一倍时，则过滤速率为原来的V2/2_倍。（设介质阻力可以忽略，滤饼不可压缩）。8、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，其中过冷液体进料情况下，加料，蒸汽冷凝下来的液体以及精微段下降的饱和液体一起进入提储段。此种情况下，进料热状况参数q与1的关系为q>lo9、已知精储段操作线方程为y=0.8x÷0.19,则操作回流比R=4；微出液组成xd=0.95o10、提高蒸发强度的主要途径是提高总传热系数和提高有效温度差。三、简答题（一题5分，共4题，20分）1、（5分）简述如何通过实验测定过滤常数答，1）、安装过滤设备，配料，在恒压下测定不同时刻t的滤液量，2）、利用q=VA将数据整理得到tq-q（或者t/q-q）关系表3）、用tq-q（或者AtAq-q）数据作图或数据拟合4）、将数据拟合为直线，根据直线的斜率和截距求出过滤常数K、qe2、（5分）何谓离心泵的“气蚀”现象？应如何防止？答3当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因为压强减小恰好汽化时，给泵壳带来巨大的水力冲击，是壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为气蚀现象。降低泵高度能避免气蚀现象的产生。3、（5分）请简述平衡水分与自由水分的含义，及二者与空气状态的关系。答，平衡水分指湿物料在一定状态的空气条件下被干燥，所能达到的极限含水量。而物料中超出平衡水分的水分部分称为自由水分，可以通过干燥方法除去。平衡水分与自由水分的划分不仅与物料的性质有关，还与空气的状态有关。通常随着空气的相对湿度增大而增大，随着空气温度的升高而略有减少，可近似认为与空气温度无关。4、（5分）简述塔设备设计需满足的两条基本原则。答：为获得最大的传质速率，塔设备应该满足以下两条基本原则:（1）使气、液两相充分接触，适当湍动，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离。（2）在塔内使气、液两相最大限度接近逆流。以提供最大的传质推动力。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%。已知泡点回流，且回流比为3。当30。C冷液进料时（q=L31）,求精储段、提储段操作线方程和加料线方程。精镭段y=0.75x÷0.243;q线：y=4.23x-1.42;提储：y=1.27x-0.00542、（20分）用离心泵将水池内水送到高位槽，两液面恒定，其流程如图所示，输水管路直径为55mmx2.5mm,管路系统的全部阻力损失为49J/Kg,摩擦系数可取做0.024,汞柱压差计读分别为R1=50mm,及R?=1200mm,其他尺寸如图标注。计算:1)管内水的流速2)泵的轴功率，其中效率为71%3)A截面的表压强PA1_解，利用直管组里损失公式计算管内流速；利用伯努利方程和连续性方程分别求得U与以，便可求算轴功率；至于PA的计算，则需借助静力学基本方程。(1)管内流速对于等径管路，U型管压差计读书R1反应了水流经AB管段的组里损失，由直管阻力流失计算公式便可求出管内水的流速，即R")g=p整理上式并将有关数据带入可得U=2RM-P）g_2X0.050x（13600-1Ooo）X9.80）X0.05_207b?j/SuAIabp=V0.024×6×1000=""S轴功率N截面和基准面的选取如本题附图所示。在1-1和2-2两截面之间列伯努利方程得K.=gZ+-+yz,=9.807×15+0+0+49=196.1J2P乙IJ由连续性方程得ns=Aup=×0.052×2.071×1000=4.066g/s所以N=196.1x4.066=%3二=1.12%0.71（3）A截面上的压强PA对第二个U型管压差计的等压面C、D,列静力学基本方程得PC=PB+PgAh=PB+1000X9807×（6+D=PB+68650（表压强）Pd=RzPjg=1.2×13600×9.807=16000RZ（表压强）PB=PDNgAh=160000-68650=91400Rz（表压强）P4=+PghAB÷P=91400+1000×9.807×6+1000×0.024×-×-0.052=1.564XIO,R7（表压强）3、（20分）有一平壁反应器，反应器内聚合反应控制在60,反应器外用22°C的水进行冷却，导热热通量经测定为9.4kW反应器使用不锈钢制成，导热系数左=16.3W（m°C）,壁厚12mm。现观测到实验开始前，反应器内壁而已有一层薄有机物污垢，其导热系数经测定为左=0.18W（m°C）0（a）试求污垢层与不锈钢壁面的界面温度。（b）试求污垢层厚度。（C）在具有同样污垢层的情况下，若反应器的壁面由4mm的不锈钢与10mm的普通钢板（k=45W（m0C）组成，试求导热热通量上升或下降的百分比应该是多少？解，（a）通过热阻求解：总热阻Riy=黑萨=0.004043（/Q/W反应器壁热阻”"甯.kToveraH_&ROveraHRm”R,u/=(1)×7L/(0.0007360.004043)×38=6.92oCRokail界面温度&i=22+6.92=28.92。C=29。(b)R=也"=ATP唆吁匚=(09二2892)=OOO3306j(qA)9400污垢壁厚XP叱er=0.003306×0.18=0.000595zor0.595nun(c)新壁面热阻：Rem=辽+立=(0.004/16.3+0.01/45)=0.000468k、k?新总热阻：Rowrall=Rpofymer+Rcomposite=0.003306+0.000468=0.003774较之原总热阻0.004043,热阻降低，故热通量增大，增大百分比为:0.004043/0.003774=1.071,§P7%o4、（20分）两不混溶液体A和B在两个平行板之间流动（层流）。A比B粘稠（A的黏度大）。请判断下面哪个速度分布曲线是合理的,给出推导过程和理由。液体A液体B(B)(C)(D)(A)