天大化工原理真题--2001-2003

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、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将，AB管段的摩擦阻力损失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，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为。（2分）:3C、1:24:39D、1:4:9A、1:2:3B、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、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A截面到达B截面的时间为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截面的时间为。（2分）5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：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、1B、0.5C、2D、46、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分）7、在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（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、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分）A、X*－XB、X－X*C、Xi－XD、X－Xi第一页共三页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1B、大于1C、不确定D、等于112、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H2H1、I2I1、tW2tW1。（3分）A、大于B、不确定C、小于D、等于二、采用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，此时管内流动已进入阻力平方区。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、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAVΔ=?μθ式中V——过滤体积，m3；θ——过滤时间，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。试根据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℃。现采用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，忽略换热器的热损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，两种情况下蒸气冷凝对流传热系数相同）第二页共三页五、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，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。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试根据以上数据核算：（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的填料吸收塔中，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，在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收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）；溶质的吸收率为95％；操作条件下的气液平衡关系为Y＝2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35kmol/(m3·h)。试通过计算判断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）计算空气经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，计算湿物料的处理量。（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，塔顶温度与时间变化关系示意图。（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（画出其实验流程示意图），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。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、【基本题】（选择填空题或直接填空，每空1分，共25分）1、在完全湍流区，流动摩擦阻力损失与（）成正比；在层流区，流动摩擦阻力损失与（）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，所依据的基本关系是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、对于第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、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分。其液气比L/V为2.7，平衡关系为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、根据热补偿方式的不同，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V2V=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，所需的过滤时间为（）。二、【流体输送】（共12分）采用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动，管外为饱和蒸汽冷凝加热。现因生产需要，空气流量增加20%，并要求空气的第一页共二页进出口温度保持不变。现拟采用提高加热蒸汽的温度，从而提高平均传热温差的办法来解决这一问题，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；在本题范围内气液平衡方程为y=0.6x0.35；测得进入该塔某层塔板的液相组成为0.35。试计算：（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、【吸收】（共11分）在一直径为1.2m、填料层高度为5m的吸收塔中，用纯溶剂吸收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，气相总体积吸收系数为62.5kmol/(m3·h)；在操作条件下，平衡线和操作线均为直线，且平衡线与操作线的斜率之比为0.7。试计算该吸收塔的吸收率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，试求以下两种情况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，干燥器的热损失为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（画出其实验流程示意图）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。天津大学研究生院二00一年招收硕士生入学试题题号：考试科目：化工原理（含化工原理实验）页数：一、选择与填空（20%）1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。A、R1＞(R2R3)B、R1＜(R2R3)C、R1＝(R2R3)D、无法确定4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1=。5、在吸收操作中，若c*－c≈ci－c，则该过程为。A、液膜控制B、气膜控制C、双膜控制D、不能确定6、分配系数kA增加，则选择性系数β。A、减小B、不变C、增加D、不确定7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、、。8、采用一