天津大学化工原理考研真题

天津大学化工原理考研真题

天津大学研究生院2002年招收硕士生入学试题

题号：

考试科目：化工原理（含实验） 页数：

一、【差不多题】（选择填空题或直截了当填空，每空1分，共25分）

1、在完全湍流区，流淌摩擦阻力缺失与（ ）成正比；在层流区，流淌摩擦阻力缺失与（ ）成正比。

①流速的一次方 ②流速的平方 ③流速的三次方 ④流速的五次方

2、在设计沉降室时，所依据的差不多关系是Vs≤blut，其中ut是指（ ）

①颗粒的平均沉降速度 ②要求被除去的最小颗粒的沉降速度

③平均粒径大小的颗粒的沉降速度

3、在塔板设计中，若加大板间距则漏夜线（ ），液泛线（ ）。

①下移 ②不变 ③上移 ④不确定

4、填料因子Φ值减小，填料塔的液泛速度uF（ ）

①增大 ②不变 ③不确定 ④减小

5、关于第I类物系，若温度升高，则溶质在溶剂中的溶解度（ ）、分层区的面积（ ）。

①不变 ②减小 ③增大 ④不确定

6、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀能力（ ）。

①越强 ②越弱 ③不确定

7、精馏塔有（ ）种进料热状况，其中（ ）进料的q值最大，进料温度（ ）泡点温度。

8、在逆流吸取塔中，用清水吸取混合气中的溶质组分。其液气比L/V为2.7，平稳关系为Y=1.5X。若溶质的回收率为90%，则操作液气比与最小液气比之比值（ ）。

9、离心泵压头的物理意义：（ ）。

10、选择旋风分离器的依据是 ：（ ）、（ ）和（ ）。

11、依照热补偿方式的不同，列管式换热器可分为（ ）换热器、（ ）换热器和（ ）换热器。

12、某恒压过滤的方程为

V2+V=0.01721θ，V单位为m3，θ单位为s

若过滤面积为18.55m2，则过滤常数K=（ ）、Ve=（ ）、θe=（ ）、qe=（ ）；欲得5m3的滤液，所需的过滤时刻为（ ）。

二、【流体输送】（共12分）

采纳如图所示的输送系统，将水池中的清水输送到高位槽中。

（1）试分析当出口阀C的开度由C1增大到C2时，真空表和压力表的读数如何变化；（8分）

（2）若离心泵的方程为H＝32－7.0×104Q2 （m2/s）

试求输水量为0.01m3/s时的管路方程。 （4分）

三、【传热】（共12分）一定流量的空气用列管式换热器从20℃加热到80℃，空气在管内呈湍流流淌，管外为饱和蒸汽冷凝加热。现因生产需要，空气流量增加20%，并要求空气的

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进出口温度保持不变。现拟采纳提高加热蒸汽的温度，从而提高平均传热温差的方法来解决这一问题，试求：换热器平均温差应提高的百分比。 （12分）（不考虑管壁及可能的污垢热阻）

四、【精馏】（共13分）在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为100kmol/h，其组成为0.4（易挥发组分的摩尔分率，下同）；馏出液流量为40kmol/h，

其组成为0.95；进料为泡点进料；操作回流比为最小回流比的1.6倍；每层塔板的液相默弗里板效率EML为0.5；在本题范畴内气液平稳方程为y=0.6x+0.35；测得进入该塔某层塔板的液相组成为0.35。试运算：

（1）精馏段操作线方程； （8分）

（2）离开该层塔板的液相组成。 （5分）

五、【吸取】（共11分）在一直径为1.2m、填料层高度为5m的吸取塔中，用纯溶剂吸取某气体混合物中的溶质组分。已知入塔混合气中惰性组分的摩尔流量为40kmol/h，气相总体积吸取系数为62.5kmol/(m3·h)；在操作条件下，平稳线和操作线均为直线，且平稳线与操作线的斜率之比为0.7。试运算该吸取塔的吸取率φA。 （11分）

六、【干燥】（共12分）在常压下用湿空气干燥某湿物料。已知湿空气的流量为1000kg/h，进预热器时的温度为20℃，相对湿度为60%，进干燥器的温度为107℃，离开干燥器时的湿度为0.03kg/kg绝干气，试求以下两种情形下空气出干燥器的温度。

（1）理想干燥过程； （6分）

（2）不向干燥器补充热量，加热物料消耗的热量为15000kJ/h，干燥器的热缺失为3KW。 （6分）

已知20℃时水的饱和蒸汽压为2.334kPa。

七、【实验】（共15分）

1、在进行连续精馏操作过程中，随着进料中轻组分浓度减小，塔顶温度（ ），塔底馏出液中轻组分（ ） （2分）。

2、在离心泵性能测定实验中，应进行（ ）曲线的测定 （3分）。

3、干躁过程中，随着干球温度的升高，干躁速率（ ），临界湿含量（ ） （2分）。

4、设计一实验流程（画出事实上验流程示意图）并写出简要实验步骤，完成如下实验内容： （8分）

（1）进行恒压过滤常数的测定；

（2）进行滤饼的压缩性指数s和物料常数k的测定。

天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题

题号：

考试科目：化工原理（含实验） 页数：

一、选择与填空（共30分）

1、如图所示的流淌系统，当阀门C的开度增大时，流淌系统的总摩擦阻力缺失Σhf将 ，AB管段的摩擦阻力缺失Σhf，AB将 。（2分）

2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流淌摩擦系数均相等，

则三只管路的体积流量之比为 。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1:

1题 附图 3题 附图

3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头 ，轴功率 。（2分）

A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定

4、如图所示为某流淌系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（现在管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A截面到达B截面的时刻为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时刻为 。（2分）

5、板框过滤机采纳横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特点是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度的 倍；洗液流通面积是过滤面积的 倍。（2分）

A、1 B、0.5 C、2 D、4

6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为 。（2分）

7、在传热运算中，平均温度差法往往用于 运算，传热单元数法往往用于 运算。（2分）

A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型

8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’ 。（2分）

A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定

9、在吸取操作中，以液相组成差表示的吸取塔某一截面上的总推动力为 。（2分）

A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi

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10、板式塔是 接触式气液传质设备，操作时 为连续相；填料塔是 接触式气液传质设备，操作时 为连续相。（4分）

11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数 。（2分）

A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1

12、多级错流萃取的特点是： 、 和 。（3分）

13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分）

A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于

二、采纳如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭

高位槽中。离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，现在管内流淌已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求：

（1）管路的特性方程；（10分）

（2）输水体积流量；（5分）

（3）离心泵的有效功率。（5分）

三、过滤差不多方程式为：)('dd12esVVvrpAV+Δ=−μθ

式中 V——过滤体积，m3；

θ——过滤时刻，s；

A——过滤面积，m2；

Δp——过滤的压差，Pa；

s——滤饼的压缩性指数，无因次；

μ——滤液的粘度，Pa·s；

r’——单位压差下滤饼的比阻，1/m2；

v——滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；

Ve——过滤介质的虚拟滤液体积，m3。

试依照该式分析强化过滤操作的途径。（8分）

四、某低粘度流体的流量为10000kg/h，比热容为4.18kJ/(kg·℃)，生产上要求将该流体由15℃加热到100℃。现采纳的换热器是列管式换热器，其管束由160根管径为φ25mm×2mm的不锈钢管组成。管外的加热热源为110℃的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为12kW/(m2·℃)。欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热器的长度为4.5m；若将单程改为双管程，而管子的总数不变，试求：

（1）换热器的总传热系数；（10分）

（2）所需换热管的长度。（6分）

（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的热缺失，并假设流体在管内均呈湍流流淌，两种情形下蒸气冷凝对流传热系数相同）

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五、某制药厂用板式精馏塔回收丙酮含量为75％（摩尔％，下同）的废丙酮液媒。该精馏塔共装有28层塔板，塔顶采纳全凝器，泡点回流；塔底采纳再沸器间接加热。因在常压下操作，该分离物系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度为1.8。现场测得一组数据如下：

馏出液中丙酮的含量 96％ 釜残夜中丙酮的含量 5％

精馏段液相的负荷 40kmol/h 精馏段气相的负荷 60kmol/h

提馏段液相的负荷 66kmol/h 提馏段气相的负荷 60kmol/h

试依照以上数据核算：

（1）丙酮的回收率；（5分）

（2）操作回流比与最小回流比的比值；（8分）

（3）该板式塔的总板效率。（7分）

提示：吉利兰图中的曲线可用下式表示，即：

Y＝0.5458－0.5914X＋0.0027／X

其中 1min+−=RRRX，2min+−=NNNY

六、在直径为1.2m的填料吸取塔中，拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料，该填料的比表面积为228m2/m3，在该填料吸取塔中用纯溶剂吸取某混合气体中的溶质组分。已知入塔混合气体的流量为40kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；溶质的吸取率为95％；操作条件下的气液平稳关系为Y＝2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸取系数为0.35kmol/(m3·h)。试通过运算判定拟装填的填料高度能否达到分离要求。（注：填料的有效比表面积可近似取为填料比表面积的90％）（15分）

七、在一常压逆流干燥器中，用热空气将某湿物料的含水量由8％干燥至0.5％（均为湿基）；干燥介质为20℃的湿空气，经预热器后被加热到90℃，其中所含水汽的分压为0.98kPa，离开干燥器废气的温度为45℃。假设本干燥过程为理想干燥过程。

（1）运算空气通过干燥器的湿度变化量；（8分）

（2）若向干燥系统提供的热量为500kW，运算湿物料的处理量。（8分）（大气压取为101.3kPa）

八、实验部分（共25分）

1、在标绘孔板流量计流量系数与雷诺数关系曲线应选用 坐标系。（2分）

2、常用的实验数据处理方法有 、 、 。（2分）

3、干燥过程中，随着干燥空气流速的增加，干燥速率 ，临界湿含量 。（2分）

4、在恒压过滤实验中，提高过滤温度，过滤常数K ；增加料浆浓度，过滤常数K 。（2分）

5、画出间歇精馏开车过程中，塔顶温度与时刻变化关系示意图。（2分）

6、在冷模塔实验中，在风机出口连接一根π形管的目的是 。（2分）

7、设计一实验流程（画出事实上验流程示意图），并写出简要实验步骤，完成如下实验内容：（13分）

（1）进行光滑管内传热系数的测定（包括空气—水蒸气和水—水蒸气系统）；

（2）精确测定努塞尔数与雷诺数和普兰特数的变化关系。