科目名称：化工原理 第1 页 共7 页 中国科 学院 大学 2013 年招 收攻 读硕士 学位研 究生入 学统一 考试试 题 科目名 称：化 工原理 考 生须 知： 1本试卷满分为 150 分，全部考试时间总计 180 分钟。 2 所有 答案必 须写 在答 题纸 上，写 在试 题纸上 或草 稿纸上 一律 无效。 3可以使用无字典存储和编程功能的计算器。 一单选 题 （每题2 分，共20分） 1液体在两截面间的管道内流动时，其流动方向是（ ） A 从位能大的截面流向位能小的截面； B 从静压能大的截面 流向静压能小的截面； C 从动能大的截面流向动能小的截面； D 从总能量大的截面流向总能量小的截面。 2改变离心泵出口阀门开度时，下列各项不会发生改变的是（ ） A 管路特性曲线； B 泵的特性曲线； C 管路所需压头； D 工作点。 3含尘气体通过一水平放置的边长为 4m ，宽为 2m ，高为 1m 的 除尘室，若颗 粒的沉降速度为 0.2m/s ，则该降尘室的处理能力为（ ） A 0.4 m 3 /s ； B 0.8 m 3 /s ； C 1.6 m 3 /s ； D 2.4 m 3 /s 。 4用板框过滤机过滤某矿浆，该板框过滤机的过滤面积为 50 m 2 ， 滤饼厚度为 30mm ，当滤饼充满滤室时，过滤得到的滤饼总体积为（ ） A 1.5 m 3 ； B 0.75 m 3 ； C 0.5 m 3 ； D 0.375 m 3 。 5 在中央循环管式蒸发器中蒸发某溶液， 加热所用饱和蒸汽温度为140， 蒸发 科目名称：化工原理 第2 页 共7 页 产生的二次蒸汽温度为86， 总温差损失为12， 则该蒸发器的有效温度差为 （ ） A 74； B 66 ； C 54； D 42。 6在操作的吸收塔中，用清水逆流吸收混合气体中的溶质，在其它条件都不变 时仅降低入塔气体的浓度，则吸收率将（ ） A 增大； B 降 低； C 不变； D 不确定。 7 对于精馏过程， 若 保持 F, q, V ( 塔釜上升蒸汽量) 不变， 而增大回 流比 R，则 塔顶产物流率 D （ ） A 增大； B 减小 ； C 不变； D 不能确定。 8 穿过三层平壁的定态导热过程， 已知各层温差为t 1 30， t 2 20， t 3 10，则第一层热 阻 R 1 和第二、三层热 阻 R 2 及 R 3 的关系为（ ） A R 1 （R 2 +R 3 ） ； B R 1（ R 2 +R 3 ） ； C R 1 （R 2 +R 3 ） ； D R 1（ R 2 -R 3 ） 。 9用纯溶剂单级萃取，进料组成 x F 及萃余 相组成 x R 一定，若溶质分配系数 k A 增大时，则所需溶剂比 S/F （ ） A 增大； B 不变；C 减小； D 不确定。 10关于湿球温度与绝热饱和温度，下列叙述错误的是（ ） A 湿球温度是传热和 传质速率均衡的结果， 绝热饱和温度是热量和物料衡算导 出的； B 湿球温度属于静力 学范围，而绝热饱和温度属于静力学范围； C 湿球温度表达了气体入口状态已确定时与之接触的液体温度的变化极限； D 对于空气水系统，可认为湿球温度与绝热饱和温度相等。 二 填空题 （每空1 分，共30分） 1流体流动中受到的力可分为 与 两种。 2流量 q v 增加一倍， 孔板流量计的阻力损失为原来的 倍，转子流量计的 阻力损失为原来的 倍。 3加快过滤速率原则上有 、 以及 三种途径。 4适用于高粘度液体的搅拌器有 、 、 等。 5 根据冷、 热流体的接触情况， 工业上的传热过程可分为 、 及 科目名称：化工原理 第3 页 共7 页 三种基本传热方式。 6固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有 、 和 。固体颗 粒的自由沉降分为 阶段和 阶段。 7 蒸发过程的节能方式主要有： 、 及 等。 8 对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统， 当总压增加时， 亨 利系E ， 相平衡常数m ，H （增大、减小、不变）。 9板式塔操作过程中，可能出现的不正常操作现象有： 、 、 等。 10在总压为101.3 kPa 下，将不饱和湿空气由温度t 1 降至温度t 2 时， 该湿空气的 湿度H 将 ， 相对湿度 将 ，露 点 t d将 （增大、 减小、 不变） 。 三简答 题 （共30 分） 1何谓量纲分析法，量纲分析法的基础是什么? （4 分） 2采用 离心泵 从地下 贮槽中泵 送液体 ，原本 操作正常 的离心 泵本身 完好，但无 法泵送液体，试分析导致故障的可能原因。 （4 分） 3过滤 过程典 型的操 作方式有 哪种？ 各种操 作方式的 特点及 其基本 方程式是什 么？ （4 分） 科目名称：化工原理 第4 页 共7 页 4蒸发操作中，引起沸点升高的主要原因有哪几种？（4 分） 5试简述精馏过程中 q 值（加料热状态参数）大小代表的加料状态。 （5 分） 6液体 沸腾时 有两个 阶段，分 别是什 么，工 业过程一 般控制 在哪个 阶段？工业 上为强化沸腾给热一般采取什么方法？（5 分） 7分配系数 k A 1 是否 说明所选择的萃取剂不合适？在萃取操作中，如何判断 某溶剂进行萃取分离的难易与可能性？（4 分） 科目名称：化工原理 第5 页 共7 页 四分析计算 题 （共70分） 1 如图所示， 两敞口贮槽的底部在同一水平面上， 二者底部由一内径为 75 mm， 长为 200 m 的水平管和局部阻力系数为 0.17 的全开闸阀彼此相连，A 贮槽直径 为 7 m ， 盛水深度为 7 m ，B 贮槽直径 5 m ， 盛水深为 3 m ， 若将闸 阀全开。 试求 （ 共 12 分）：（ 1）A 贮 槽的水平面与 B 贮槽水 平面相平时水槽的水深 （3 分） ； （2）当 A 贮槽水面降低至 6m 所需的时间（9 分） 。 （设管道摩擦系 数 02 . 0 = ， 液体自 A 贮槽向 B 贮 槽移动时，两槽内液面上升或下降的速率忽略不计） A B2体积流量为 0.95 m 3 /s ，温度为 20，压强为 9.81×10 4Pa 的含尘 气体在进入 反应器之前需进入除尘室除尘， 并将气体温度预热至 260 （预热前后气体压强 不变） 。已知气体中尘粒的密度 s =1800 kg/m 3 ，除尘室的底面积为 60 m 2 ；20 时气体密度=1.205 kg/m 3 ，气体粘度 µ=1.81×10 -5Pa·S ，260时气体密度 =0.6622 kg/m 3 ，气体粘度 µ=2.79×10 -5Pa·S 。试求（共 10 分） ： （1）若先预热后进入除尘室除尘，理论上可全部除去的最小颗粒直径（6 分） ； （2）若 先除尘后预热， 为保证除去的最小颗粒直径不变， 则气体流量需为多少？ （4 分） 3 有一台由 200 根管束组成的单程列管式换热器， 管径为 25mm×2.5mm。管 内流体流量为 50000 kg/h，其平均比热容为 4.5 kJ/(kg· ) ，将其由 20 加热到 70，管内侧的对流传热系数为 1.0 kW/(m 2 · ) 。管外为 110 饱和 蒸汽，该蒸 汽经换热后冷凝为同温度的水，冷凝的传热系数为 11 kW/(m 2 · ) ，管壁的导热 系数 s 15 W/(m 2 · ) 。试求(12 分) ： 科目名称：化工原理 第6 页 共7 页 (1) 换热器的有效长度(6 分) ； (2) 若换热器改为 19mm×2mm 的细管，流 量、总管数和管长均不变，求流体 的出口温度(6 分) 。 4 如图所示的低浓度气体吸收解吸系统， 已知吸收塔的传质单元高度 H OG =0.4 m ， 解吸塔的传质单元高度为 H OG =1.0 m ， 处理气体量 G 1000 kmol/h， 吸收剂 循环量 L=150 kmol/h ， 解吸气体流量 G 300 kmol/h， 各有关浓度如 下： y 1 0.015， y 1 0.045 ，y 2 0 ，x 2 0.005 ，吸收系统的 相平衡关系为 x y 15 . 0 e = ，解吸系 统 的相平衡关系为 x y 6 . 0 e = 。试求 （14 分） ： (1) 吸收塔的填料层高 度 H 及解吸塔填料层高度 H （7 分） ； (2) 若在实际操作中， 解吸气体流量变为 G 250 kmol/h，则吸收塔 中气体的回 收率 为多少 （7 分）？（设 L 、G 、y 1 、y 2、H OG 、H OG 均不变） G, y 2 G, y 1 L, x 2 L, x 1 L, x 1 L, x 2 G', y' 1 G', y' 25在一常压连续精馏塔中分离易挥发组分 A ，已知原料液流量为 100 kmol/h ， 进料组成为 0.4(A 摩尔分率) ， 泡点进料， 泡点回流， 且操作回流比为最小回流比 的 1.2 倍，若要求馏出液组成为 0.9，且 A 的 回收率为 90% ，物系的相对挥发度 为 2.47，试求：精馏段与提馏段操作线方程。 （12 分） 6用空 气在常 压下干 燥某湿物 料，过 程操作 参数如图 所示。 若干燥 过程为理想 科目名称：化工原理 第7 页 共7 页 干燥过程，忽略预热器的热损失，试求（10 分） ： (1) 空气出预热器的温 度 t 1 及预热器的热负 荷 Q P （7 分） ； (2) 干燥系统的热效率 （3 分） 。 t 0 =20°C H 0 =0.01 kg/kg t 1 t 2 =60°C H 2 =0.028 kg/kg G 1 =1100 kg/h 1 =0.03 G 2 2 =0.001 Q P