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2003年化工原理考研试题-防爆排风机

  2003年化工原理考研试题

  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,管径的比为1:2:3,若三只管的流动摩擦系数均相等,则三只管的体积流量之比为 。(2分) : 3c、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、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-x b、x-x c、xi-x d、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。若管及阀门开度不变,当压力表读数为80kpa时,试求:

  (1)管的特性方程;(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:)(dd12esvvvrpav δ=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kg/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)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k ;增加料浆浓度,过滤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。

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