化工原理考研试题(中国石油大学)-硕士研究生入学化工原理试题A及答案

中国石油大学（华东）20XX年硕士学位研究生入学考试试题A答案考试科目:化工原理总6页第1页一、填空题（共30分，每空2分）：⒈在大气压为101.3×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.81×104Pa。若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为8.41×104Pa，相当于0.8576kgf/cm2。⒉某一离心泵在运行一段时间后，发现吸入口真空表读数不断下降，管路中的流量也不断减少直至断流。经检查，点机、轴、叶轮都处在正常运转后，可以断定泵内发生了气缚现象；应检查进口管路有否泄漏。⒊将降尘室用隔板分层后，若能将100％除去的最小颗粒直径要求不变，则生产能力将变大，沉降时间变小。（填“变大”、“变小”或“不变”）⒋流化床的操作气速范围是umf＜u＜ut，在此气速范围内，床层压降保持恒定。质量为m的颗粒床层在截面为A的气固流化系统中，床层压降可近似为mg/A。⒌通过三层平壁的定态传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度为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：R1=R2＋R3。（填“＞”、“＜”、“=”或“无法确定”）⒍科希霍夫定律的形式是ελ=αλ，能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有波长范围的辐射能的物体称为灰体。⒎双组分气体A、B在进行稳定分子扩散时，JA及NA分别表示在传质方向上某截面溶质A的分子扩散通量与传质通量。当整个系统为单向扩散时（B为停滞组分），则有：AJ=BJ，AN＞BN。（填“＞”、“＜”或“=”）⒏萃取操作选择萃取剂的基本原则为良好的选择性、分配系数大、溶剂易回收等（写出两条）。二、分析简答题：（共20分，每题4分）⒈答：离心泵：启动前要灌泵；关闭出口阀启动；操作中用出口阀调节流量；往复泵：启动前无需灌泵；全开旁路阀启动；操作时用旁路阀和出口阀共同调节流量。⒉答：①将火焰和炽热烟气看成等温的发热面；②将管排看成等温的吸热面；③将炉墙看成全反射面。考试科目:化工原理总6页第2页⒊答：如图：1、过量液沫夹带线2、漏液线3、液泛线4、液体负荷过小线5、降液管中液体停留时间不足线原因：板间距太小、开孔率太小、降液管截面太小、降液管底隙太小等。⒋答：①冷液进料时，q＞1，设塔顶、塔底组成及回流比R不变，通过y~x相图可知，此时达到同样的分离要求所需要的N1＜N，若要使N不变，采取减小回流比的方法可以同时满足要求。②同理，气液混合进料时，0＜q＜1，可增大回流比，使N一定的情况下，达到同样的分离要求。三、计算题：（共100分，每题20分）⒈解：⑴流速：smgRCPCu/466.6100047.0807.9100013600260.0220000管路中的流速：/s034.15020466.62200mdduu⑵取水池液面为1－1’截面，高位槽液面为2－2’截面，并以1－1’面为基准水平面，在两截面简列柏努利方程：21,2222121122feHgPguzHgPguz其中：z1=0，z2=15m，P1=P2=0（表压），u1=u2≈0，雷诺数：431017.51011000034.105.0Redu应用光滑管的柏拉修斯公式计算λ：021.0)1017.5(3164.0Re3164.025.0425.0mgudlHf724.5807.92034.105.0250021.022221,代入柏努利方程：mHzHfe724.20724.51521,2质量流量：skguAW/030.2100005.04034.12轴功率：WgH⑶在A-A’至2-2’截面间列柏努利方程，以过A-A’面中心线为基准水平面：2,2222222AfAAAHgPguzgPguz12345OLV考试科目:化工原理总6页第3页其中：zA=0，z2=1m，P2=0（表压），uA=u=1.034m/s，u2≈0因忽略了管路中的进、出口阻力损失，而能量与管长成正比，故2,AfH可按比例算出：mllHHAfAf434.3250150724.521221,2,代入上式：表压）(95.42807.92034.1434.31807.910002222,2kPaguHzgPAAfA（注：若从1-1’列到A-A’截面，可得到同样的结果）可看出，PA为正值，故压差计A的右支管汞面低于左支管，如图所示。由已知条件，截止阀全关时压差计内液面等高，且与A-A’面中心线间的垂直距离为0.5m。操作条件下两液面相差RA，则右侧液面较静止时下降了RA/2高度，此时汞面与A-A’面中心线间的垂直距离应为（0.5+RA/2）m。在U型管A上取等压面EF，由静力学基本方程：表压）表压）(25.0P(AAFAHgERgPgRP于是：25.0AAAHgRgPgR25.0807.910001095.42807.9136003AARR解得：RA=0.372m⒉解：⑴以一个滤框为基准计算：3322322267.012.0/032.0/VV032.005.08.0V/0128.001.028.128.18.02mcmmmAqVmAee饼饼滤液体积滤饼体积将以上数据代入过滤方程：222KAVVVe25228.11020128.0267.02267.0解得：τ=2384.2s=39.74min⑵洗涤液体积VW=V/10=0.0267m3横穿洗涤时：eEWVVKAddVddV8412min4.309.182328.11020267.00128.0267.088252sKAVVVWeW⑶生产能力：hmVQDW/527.260254.307.39267.0153总考试科目:化工原理总6页第4页⒊解：⑴以换热器的传热能力进行核算：管内流速：smdnVAVui/6683.0021.0363600/3044221008.142021.0/3/75.958.05.177.3Pr1010029.1105.111006683.0021.0Re443＞＞ipidlCudKmWdii24.08.044.08.0/4.256175.910029.1021.058.0023.0PrRe023.0KmWKddRKOiioSOOO24/4.1156214.2561250003.010111对数平均温差：℃44.8567107ln6012720127ln2121tttttmkWtldnKtAKQmoomoo2.167644.853025.0724.1156供kWttCmQp3.13823600/206077.31100301222需Q供＞Q需，故换热器能够完成换热任务。⑵达到最大流量，实际上就是确定离心泵的工作点。先求管路特性曲线：2223221202504.0819.607.036004807.9207.033002.0807.911001062.1952eeeQQgudlgPzzH与泵的特性曲线联立，解得：Q=32.74m3/hH=33.66m最大流量时：''''1222mooptAKttCmQ即：222121211222''ln'ln'''poooopCmAKtTtTtTtTtTtTAKttCm℃4.63'3600/100077.3110074.323025.0724.1156'12720127ln22tt考试科目:化工原理总6页第5页⒋解：⑴进塔气体组成：010.04.22/100017/6.71y0101.001.0101.01bbbyyY惰性气体流量：smolyRTPVyGV/03.61010.0115.303314.83600/55201033.10111311标mDaKVaKVHYYOG90.02.106.01000/03.614422⑵00101.09.010101.01baYY16.22/0101.000101.00101.02.1/2.12.12.1*minmYYYXXYYVLVLbababab926.016.2/2VLmS90.6926.000101.00101.0926.01ln926.0111ln11SmXYmXYSSNaaabOG21.69.69.0OGOGNHh⑶Xa增大到0.0005后，S不变，HOG不变，NOG不变，则'''aaabmXYmXY不变，即：00191.0'0005.02'0005.020101.000101.00101.0aaYY吸收率：%1.810101.000191.00101.0''babYYY⑷示意图：考试科目:化工原理总6页第6页⒌解：⑴全塔物料衡算：wDFWxDxFxWDFWWxW95.04041.010040100hkmolxhkmolWW/05.0/60当塔板无穷多时，回流比R=Rmin；露点进料：ye=xF=0.4181.22175.041.041.095.02175.041.05.15.241.01mineeeDeeexyyxRRyyx⑵停止供应蒸汽，V’=0，即：5.1'1'01'RFDRFVFVFqVV此时只有精馏段，无提馏段，又因为塔板无穷多，故必有恒浓区，恒浓区可能处在两个部位，一是进料处，二是塔顶。若在塔顶，xD=1，但此时回流比R比原来减小了，塔的分离能力应该下降，xD不可能增大，因此恒浓点不会在塔顶，而在进料处，故：xW=xe=0.2175代入：2175.0604041.0100DwDFxWxDxFx解得：xD=0.699(xD也可按下式求出：699.0'5.12175.041.041.0'''minDDeeeDxxxyyxRR)