-
武汉化工学院
2005
年攻读硕士学位研究生考试
《化工原理》试卷
(A
卷
)
适合专业：化工、制剂、制药、生工、高分子材料
考题编号：
注意事项：
1
．
答题时可以不抄题，但必须写清题号；
2
．
答题必须使用蓝、黑墨水或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分；
3
．
答案必须写在答题纸上
;
4
．
满分<
/p>
150
分，考试时间
3
< br>小时。
一、判断题
(2
×
15=30
分，正确的在括号内打
“
√
”
,
错
误的打“×
”
)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
气体的粘度随温度的升高而增大。
(
)
流体在管道中流动过程中压力降就是压力差
。
(
)
当离心泵的出口管调节阀开的越大，泵的出口压力表指示越大。
(
)
用水吸收空气中的氨的传质过程为气膜控制。
(
)
在精馏操作中，若其他条件不变，回流比越大能耗就越高。
(
)
换热器的管程越多，单位时间的换热量就越大。
(
)
在降速干燥阶段，干燥速度由空气的状态决定。
(
)
用<
/p>
U
型压差计测量压强差时，压强差的大小与读数
< br>R
、密度差
(
ρ
指
-
ρ
)
有关，与
U
形管
粗细无关。
(
)
9.
用皮托管来测量气体流速时，测出来的流速是气体的平均流速。
(
)
10.
IS100-80-125<
/p>
中
125
为离心泵的叶轮直径。
( )
11.
有一高温含尘气流，尘粒的平
均直径在
2
～
3
μ
m
，现要达到较好的除尘效果，可采用旋
< br>风
分
离
器
的
除
尘
设
备
。
(
)
12.
当流体静止时，颗粒沉降速度为颗粒匀速降落时颗粒的下落速度。
(
)
13.
板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触。
(
)
14.
当回流比从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，<
/p>
所需的理论板数逐渐减少。
(
)
15.
湿度越大，则该空气的未饱和程度越大。
(
)
二、
单项选择题
(2
×
10=20
分
)
1
．
以下方程中哪一个是连续性方程？
_____
。
A.
< br>z
+
p
/
ρ
g=
常数
B.
uA
ρ
=
常数
p
u
2
C.
z
?
?
?
常数
?
g
2
g
D.
p
=<
/p>
p
0
+
ρ
gh
2
．
参考图
1
，流体从大管流向小管，以下表述正确的是
< br>_________
。
A.
动能上升，静压能下降，位能不变
B.
动能下降，静压能上升，位能不变
C.
动能上升，静压能上升，位能不变
D.
动能不变，静压能不变，位能不变
图
1
2
3
．
流体在圆管内强制湍流传热，
给热系数
α<
/p>
=1000W/m
.
℃
< br>,
若其他条件不变，
而流速加倍，
则
?
?
将等于
_____
。
2
2
A. 1000
W/m
.
℃
B. 1740
W/m
.
℃
2
C. 574
W/m
.
℃
D.
不确定
4
．
有一精
馏塔，已知
x
D
=0.9,
α
=2
，
塔顶为全冷凝器
，
则从第一块理论板下降的液体组成
x
1
为
________
。
A.0.75
B.
0.818
C. 0.92
D.
不确定
5
．
在填料
塔内进行吸收操作时，气液两相的主要传质表面积为
_____
。
A.
填料的体积
B.
填料的比表面积
C.
被湿润的填料总表面积
D.
上述都不对
6
．
以下关
于间歇精馏的描述不正确
的是
______
。
．．．
A.
间歇精馏往往采用填料塔
B.
间歇精馏为一非定态过程
C.
间歇精馏时全塔均为提馏段，没有精馏段
D.
间歇精馏时，为保持馏出液组成恒定，其回流比应不断增大
7
．
下面那
一种泵不属于
正位移泵
______
。
．．．
A.
旋涡泵
B.
往复泵
C.
齿轮泵
D.
螺杆泵
8
．
以下说
法正确的是
________
。
A.
最小回流比与物系的相平衡性质有关，而与混合物的分离要求无
关
B.
最小回流比与混合物的分离要
求有关，而与物系的相平衡性质无关
C.
最小回流比既与物系的相平衡性质有关，也与混合物的分离要求有关
D.
上述观点都不正确
9
．
离心泵
停车时要
________
。
A.
先关出口阀后断电
B.
先断电后关出口阀
C.
先断电先关出口阀均可
D.
单级式的先断电
,
多级式的先关出口阀
10
．
若气
体中所含微粒的最小直径为
4
μ
m
，并含有少量水分，现要将此气体进行净制，并
希望分离效率达到<
/p>
99%
，则应选用
________
。
A.
袋滤器
B.
降尘室
C.
旋风分离器
三、案例分析题
< br>(10
分
)
某工厂将一台正常
输送自来水的离心水泵用于输送循环水后，
水泵工作不正常，
特
别是
叶轮振动剧烈，
以致于一月换一次叶轮，
< br>厂家很苦恼，请分析原因，并提出如何解决此问题
的方案？
四、计算题
< br>(90
分
)
1
．
(15
分
)
图
2
为射流泵装置简图，它是利用喷嘴处的高速水流产
生真空，将容器中的
流体吸入泵内，
与射流一起送入下游。
若要在喷嘴处产生
2.5m(
水柱
)
的真空度，
喷嘴的内径
为
50 mm,
下游管道内径为
70
mm
，
其余尺寸如图
2
所示，
问上游液面
z
0
应为多高？
(
忽略阻
力损失
)
0
0
z
0
1.5m
2.5m
图
2
2
．
(15
分
)
在一逆流单管程、单壳程换热器中
，用初温
290 K
的水将
1.25
kg.s
-1
的苯
(
< br>比
定压热容
1.9 k
-1<
/p>
.K
-1
)
，<
/p>
由
350
K
冷却到
300
K
。
换热器由外径
25mm,
内径
22mm
的列管
构成。水走管内。若水侧和苯侧的对流传热系数分别为
0.85
kW.m
-2
.K
-1
和
1.7
kW.m
-2<
/p>
.K
-1
，
管壁
的导热系数为
45 W.m
-1
.K<
/p>
-1
,
且污垢热阻可忽略。
问在水温不超过
320K
的最少用水量下，
所需管子总长为多少？
< br>3
．
(20
分
< br>)
某精馏塔分离
A
、
B
混合液，料液含
A
和<
/p>
B
各
50
％的饱
和蒸汽，处理量为
100
kmol/h
，塔顶、塔底产品各
50
kmol/h
，精馏段操作线方程为
y
=0.833
x
+0.15
，间接蒸汽
加热，塔顶采用全凝器。试求：
(1)
塔顶、底产品的组成；
(2)
全凝器每小时冷凝的蒸汽量；
(3)
再沸器每小时产生的蒸汽量；
(4)
提馏段操作线方程；
(5)
若物系的相对挥发度为
3
，
塔顶第一块塔板的板效率为
E
mL
＝
0.6
，
则离开塔顶第二块
实际板的气相组成为多少？
4
(20
分
)
用填料吸收塔处理两股溶质不同的混合气体，两股气体的摩尔流率皆为
< br>0.02 kmol/(m
2
.s)
。初始含量分别为
0.05
和
0.
03 (
皆为摩尔分数，下同
)
，用纯
溶剂吸收，溶质
的回收率为
80%
。已
知操作条件下的相平衡关系为
y
e
=0
.8
x
。试求：
(1)
两股气体先混合后由塔底进入
(
见图
3)
，
吸收剂用量为最小吸收
剂用量的
1.25
倍，
吸
收过程的总体积传质系数
K
y
a
=0.025 kmol/(m
3
.s)
，求填料层高度。
(2)
若不改变回收率和吸收剂用量，将含溶质较少的气体单独由最佳位置进料
(
见图
4)
，
求最佳位置在何处？填料层高度为多少
m
？
(
吸收过程的总体积传质系数可视为不变
)
。
G
1
y
G1
G
2
y
G2
L
x<
/p>
1
G
1
y
G1
L
x
1
G
2
y
G2<
/p>
G
y
2
L
x
2
G
y
2
L
x
2
图
3
图
4
2
5. (20
分
)
某小型板框过滤机仅有一个框，过滤面积为
0.1m
。今在
0.1MPa(
表压
)
下用
某悬浮液进行过滤实验，得到下列数据
(
见下表
)
。
累积时间
(s)
累积体积
(m
)
3
60
0.003
600
0.01
3
3
经测定，滤饼体积与滤液体积之比
υ
为
0.12
m
/m
。试求：
(1)
过滤常数并写出过滤方程；
<
/p>
(2)
若用一台
BAY30
－
635/25mm
型过滤机，
滤框尺寸为
635mm
×
635m
m
×
25mm,
共
38
个框，
2
总过滤面积为
30m
,
过滤操作条件同
(1)
，
求滤框充满滤饼时的过滤时间及生产能力。
设过滤
机拆卸重装需
12
分钟。
(3)
若用相当于滤液总
量的
10%
的水进行洗涤，计算洗涤时间及生产能力的变化。<
/p>
(4)
若滤饼的压缩性指数
s
＝
0.15
，滤布阻力
不变，试写出过滤压差增加一倍时的恒压
过滤方程。
武汉化工学院
2005
年攻读硕士学位研究生考试
《化工原理》试卷
(B
卷
)
适合专业：化工、制剂、制药、生工、高分子材料
考题编号：
注意事项：
1
．
答题时可以不抄题，但必须写清题号；
2
．
答题必须使用蓝、黑墨水或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分；
3
．
答案必须写在答题纸上；
4
．
满分<
/p>
150
分，考试时间
3
< br>小时。
一、
填空题
(20
分
)
1.
2.
流体在垂直等径直管中流动时，摩擦阻力损失
h
f
为
__________
。
流体在圆形直管中作完全湍流流动，当输送量、管子的相对粗
糙度不变，而将其管径
和管长均缩小一半，则阻力变为原来的
_
_____
倍。
板框压滤机恒压过滤
τ
时间后，滤饼充满滤框，现用框厚减半的压滤机，同压差下过
滤至满框，则所需过滤时间
τ
′
=_______
τ
(
忽略滤布阻力
)
。
利
用
落
球
粘
度
计
测
量
时
，
测
量<
/p>
是
在
距
液
面
高
度
1/3
的
中
段
内
进
行
，
以
避
免
______________________
_______
的影响。
冷热水通过
间壁换热器换热，热水进口温度为
90
℃，出口温度为
50
℃，冷水进口温度
为
18
℃，
出口温度为
53
℃，
则热损失占传热量的
_____%
，
冷热流体的可能流动方式为
_________
________________________
。
(
冷热水的物性数据可视为相同
)
。
当吸收因数
A>1
时
，若填料层高度
H=
∞，则对于逆流吸收塔，气液两相将于塔<
/p>
_____
达到平衡。
恒沸精馏与萃取精馏主要针对
______________________
物系，采用加入第三组分的方
法以改变原物系的
________________________
。
在板式塔结构设计中，哪些因素考虑不周时，则塔易发生降液管液泛，请列举其中三
个
:______________
、
_______________________
和
____________________
等现象。
< br>
提高空气的预热温度，
可提高干燥操作的热效率，
这是因为
________________________ <
/p>
________________________________________
_____________________
。
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
二、
选择题
(
每题
2
分，共
20
分
)
1
如图
1
所示的输水系统中，阀门
A
、
B
和
C
半开时，各管路的流速分别为
u
A
、
u
B
、
u
C
。现将
B
阀全开，则各管路流速
的
变化应为：
A.
u
A
变小、
u
B
变大、
u
C
变大
B.
u
A
变小、
u
B
变大、
u
C
不变
C.
u
A
变
大、
u
B
变大、
u
C
变大
D.
u
A
不
变、
u
B
变大、
u
C
变大
A
u
A
B
u<
/p>
B
C
u
C
图
1
2
过滤介
质阻力忽略不计，最佳等压过滤循环是
______
。
A.
τ
过滤
=
τ
洗涤
B.
τ
过滤
+
τ
洗涤
=
τ
C.
τ
过滤
=
τ
洗涤
+
τ
辅
D.
τ
洗涤
=
τ
过滤
+
τ
辅
辅
3
某降尘
室处理
100
℃的含尘气体时，能被
1
00%
除去的最小颗粒直径为
90
μ<
/p>
m
，现将同样
质量的气体升温至
200
℃
,
则能被
100%
除去的最小颗粒直径
______
___
。
A.
大于
90
μ
m
B.
小于
90
μ
m
C.
等于
90
μ
m
D.
不确定
4
某一套管式换热器，用管间饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为
< br>120
℃，空气进
口温度为
20
℃，出口温度为
80
℃，此时套管换热
器的内壁温度应接近
_______
。
A.120
℃
B.60
℃
C.90
℃
D.70
℃
5
温度相差
100
℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各上升了
10
℃，
则此时的辐射传热量与原来的相比将
________
。
A.
不变
B.
变大
C.
变小
D.
不确定
6
以下有关吸收过程最小液气比的说
法错误
的是
______
。
．．
A.
最小液气比与
分离要求有关
B.
最小液气比与物系
的相平衡关系有关
C.
液气比为最小
液气比时，塔顶某一截面处气液两相趋近平衡
D.
吸收塔的液气比不能低于最小液气比
7
在填料塔中用清水吸收混合气中<
/p>
NH
3
，当水泵发生故障上水量减少时，
气相总传制质单
元数
N
OG
______
。
A.
增加
B.
减少
C.
不变
8
一操作中的精馏塔，若保持
F
、
x
F
、
q
、
D
不变，而增大回流比，则
_______
。
A.
x
D
增大、
x
W
增大
B.
x
D
增
大、
x
W
下降
C.
x
D
增
大、
x
W
不变
D.
x
D
下
降、
x
W
下降
9
二元精馏计算过程中操作线为直线
，主要基于
____
。
A
理想物系
B
理论板假定
C
恒摩尔流假定
D
等分子反向扩散
10
在给定的空气条件下，不同物料
在恒速阶段的干燥速率
________
。
A.
有极大差异
B.
有较大差异
C.
相同
D.
可能有差异，也可能相同
三、分析题
(10
分
)
试从沉降速度计算式
u
t
?
2
(
?
p
?
?
)
< br>gm
?
A
p
??
p
出发，
推导出转子流量计的
体积流量计算公
式
q
v
?
C
R
A
0
2
gV
f
(
?
f
?
?
)
?
A
f
，
并分析流量系数
C
R
与流体流过环隙时的雷诺数
Re
的
变化
规
律
。
已
知
：
?
与
Re
p
的
关
系
为
:
Re
p
<2
时
，
?
?
24
/
Re
;2<
Re
p
<500
，
.
6
5
?
?
18
.
5
/
Re
0
p
;500<
Re<
/p>
p
<2
×
10<
/p>
，
?
?
0
.
44
。
四、实验题
(10
分
)
图
2
为测定恒定转速下泵性能实验的实
验装置图，
请添加测量仪表和阀门；
指出图中的
错误并说明原因；指出测量泵性能实验应记录的数据。
流量计
图
2
泵<
/p>
电机
流量调节阀
五、计算题
(90
分
)
1 (20<
/p>
分
)
列管式换热器，管径为
φ
25
×
2.5
mm
，传热面积为
15 m
2
(
按管外径计
)
。今拟
用于使
80
℃的苯饱和蒸汽冷凝、冷却
至
45
℃，苯走管外，流量为
1.50
kg/s
；冷却水走管内
与苯逆流换热，流量为
8
kg/s
。冷水进口温度存在波动，为
15
±
5
℃。现已估算出
苯冷凝、
冷却时的对流传热系数分别为
1
600
W/(m
2
< br>.K)
、
850
W/(m
2
.K)
；水的对流传热系数为
2
500
W/(m
2
.K)
，忽略管两侧的污垢热阻和管壁热阻。已知水、苯
(
液体
)
的比热容分
别为
4.18
kJ/(kg.K)
、
1.76 kJ
/(kg.K)
；
苯蒸汽在
80
℃时的冷凝潜热为
394 kJ/kg
。
问此换热器是否可用？
(
提示：可分别计算
冷凝段与冷却段的传热面积
)
2
(20
分
)
如图
3
所示，常温水由高位槽经一
φ<
/p>
57
×
3.5mm
的钢管流向低位槽，两槽
液位恒定，管路中装有孔板流量计和一个截止阀。已知直管和
局部阻力的当量长度
(
不包括
截止阀<
/p>
)
总和为
50m
，截止阀在某一开度时的局部阻力系数为
9.5
，此时读数
R
1
=150
mmHg
。
试求：
(1)
管
路中的流量及两槽液面的位差
?
z
；<
/p>
(2)
此时
阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数
R
2
;
(3)
< br>要将同样流量的水从低位槽输送至高位槽，外加压头为多少
m
水柱？
已知：
孔板浪量计的流量
与压差关系式为
q
v
?
1
.
37
?
< br>10
?
3
?
p
?
，
式中：
ρ
为流体密度，
单位
kg/m
3
；
?
p
为孔板两侧压差，
单位
Pa
；
q
v
为流量，
< br>单位
m
3
/s
< br>。
流体的密度为
1000 kg/m
3
，
粘度为
1 mPa.s
，
摩擦系数近似为
?
?
0
.
3164
/
Re
13 600
kg/m
3
。
3. (
15
分
)
在一塔径为
< br>0.8m
的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率
为
99.5
％。已知空气和氨气的混合气质量流量为
1400
kg/h
，气体总压为
101.3kPa
，其中氨
的分压为
1.333kPa
。若实际吸收剂用量为最小吸收剂用量的
1.4
倍，操作温度
(293k)
下的气
液平衡关系为
Y
*
＝
0.75X
，气相总体积吸收系数为
0.088 kmol/m
3
.s
。试求：
(1)
每小时用水量；
(2)
用平均推动力法求解所需填料层高度。
图
3
R
2<
/p>
R
1
2
1
1
△
0
.
25
。
U
形管中指示液均
为水银，
其密度为
z
2
4. (
20
分
)
在连续操作的精馏塔中分离苯
-
甲苯。塔釜间接蒸
汽加热，塔顶设全凝器，泡
点回流。进料中含苯
0.30(
摩尔分率，
下同
)
，
进料量为
100 kmol/h
，以
饱和蒸汽进入塔中部。
塔顶馏出液量为
30kmol/h
。苯
-
甲苯体系的相对挥发度为
3
，且已知精馏段操作线方程为
y=0.85x+0
.14
。试求：
(1)
实际回流比是最小回流比的多少倍？
(2)
提馏段操作线方程；
(3)
若塔釜停止供应蒸汽，保持回流比不变，当塔板数无限多时，塔顶
馏出液、塔底釜
残液的浓度各为多少？
5(15
分
)
采用废气气循环的常压干燥过程流程，操作条件如图
4
所示。若循环比
(
循环
废气中绝干空气量与混合气中绝干空气量之比
)
为
0.6
。
假设干燥为绝热过程，
< br>预热器热损失
可忽略。已知
20
℃、
50
℃下的水的饱和蒸汽压分别为
2.3346 kPa
、
12.34 kPa
< br>，
0
℃时水的汽
化潜热为
2500kJ/kg
。试求：
1
）
在
H-I
图上定性地绘出空气的状态变化过程；
2
）
干燥过程耗热量。
t
0
=20
℃
A
φ
0
=0.70
B
C
D
干燥器
t
2
=
20
℃
φ
2
=
0.70
新鲜空气
预热器
湿物料
G
1
=0.45kg/s
w
1
=0.45
干燥产品
w
2
=0.05
图
4
武汉化工学院
2006
年攻读硕士学位研究生试题
化工原理试卷
（
A
卷）
适合专业：化学工艺，化学工程，生物化工，材料学
考题编号：
注意事项：
1
．
答题时可不抄题，但必须写清题号。
2
．
答题时
必须用蓝、黑墨水钢笔或圆珠笔，用红笔或铅笔均不给分。
3
．
答案必须写在答题纸上。
4
．
满分<
/p>
150
分，考试时间为
3
小时。
一、填空题
(26
分
)
1
.
(2
分
)
某长方形截面的通风管道
,
其截面尺寸为
30
mm
×
20
mm
，
其当量直径
de
为
________
。
2
.
(3
分
)
离心泵的特性曲线有
:_______________,_____________,___________
____
。
3
.
(2
分
)
悬浮液中加入助滤剂进行过
滤的目的是
____________________________
。
4
.
< br>(2
分
)
蒸汽中不凝性气体的
存在，会使
_____________
大大降低，因此冷凝器
都应有
____________
的装置。
5
.
(3
分
)
悬
浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沉降时，会受到
_____
______
三个力的作用。当此三个力的
_________
_
时，微粒即作匀速沉降运动。此时微
粒相对于流体的运动速度
，称为
________
。
6
.
(3
分
)
离心分离因数是指
___________________________________________
___________
。
为了提高
离心机的分离效率，
通常使离心机的
___________<
/p>
增高，
而将它的
_______
_
减少。
7
.
(5
分
)
吸
收实验中吸收塔底部的排液管为
U
形管，目的是起
___________
作用，以防止
______
_____
。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是
吸收效果
_______________
；若吸收剂入塔浓度降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸
收率
___________
，出口气体浓度
______
_____
。
8
.
(3
分
)
在汽
-
液相平衡的
t-x-y
图中
,
液相线与汽相线将图平面平分为三个区：
汽相线以
上的区域称为
________
,
液相线以下的区域称为
_________ ,
汽、
液相线之间的区域
为
___________
。
9
.
(3
分
)
在一定空气状态下干燥某物料，
能用干燥方法除去的水分为
_________ _
，
首先除
去的水分为
____________
，不能用干燥方法除去的水分为
_________
_
。
-
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-
-
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