科目名称：化工原理 第1页 共6页 中国科学院研究生院 2012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关于层流与湍流,下列叙述错误的是（ ） A. 层流与湍流的判断依据是雷诺数Re； B. 层流无径向流动而湍流有径向流动； C. 当雷诺数Re4000时，一般情况下总出现湍流。 2. 下列各项中，对离心泵理论压头没有影响的是（ ） A流量； B叶片形状； C叶片尺寸； D流体密度。 3. 以下过滤机是连续式过滤机的是（ ） A. 板框压滤机； B. 箱式叶滤机； C. 三足式离心机； D. 回转真空过滤机。 4. 关于颗粒的自由沉降，下列说法正确的是（ ） A. 颗粒在沉降过程中仅受重力和浮力作用； B. 自由沉降整个过程均是等速沉降； 科目名称：化工原理 第2页 共6页 C. 当沉降处于斯托克斯定律区时，沉降速度与颗粒直径的平方成正比； D. 颗粒间的自由沉降充分考虑了颗粒间的碰撞或接触。 5. 关于传热系数K，下列说法错误的是（ ） A. K是一个平均值； B. K随所取的传热面不同而不同； C. K可表示传热面的强热，与冷热流体的物性无关； D. 降低最大热阻可使K值提高。 6. 吸收过程的推动力为（ ） A. 气相浓度与液相浓度之差； B. 气相实际浓度与平衡浓度之差； C.气相温度与液相温度之差； D. 气相实际温度与平衡温度之差。 7. 某理想双组分混合物，其中 A 为易挥发组分，液相组成 6.0Ax ，常压下相应的泡点温度为t1，气相组成 6.0Ay ，常压下相应露点温度为t2，则（ ） A. 21 tt ； B. 21 tt ； C. 21 tt ； D. 不能确定。 8. 在一套双效蒸发器内将1000kg/h的NaOH溶液由10%（质量分数）浓缩至30%，设第二效蒸发的水量比第一效多20%，则第一效溶液的质量分数为（ ） A20.0%； B. 14.3%； C. 16.3%； D. 12.8%。 9. 关于筛板塔的板效率，下列说法错误的是（ ） A. 点效率设定板上液层在垂直方向混合均匀； B. 默弗里板效率考虑了液沫夹带和漏液等塔板间的非理想流动； C. 默弗里板效率考虑了塔板上气液两相的非理想流动； D. 湿板效率考虑了液沫夹带的影响。 10. 在萃取操作中，萃取剂的加入量应该使物料与萃取剂的混合液总组成M位于（ ） A. 溶解度曲线上方区域； B. 溶解度曲线上； C. 两相区； D. 任何位置。 科目名称：化工原理 第3页 共6页 二填空题 （每空1分，共30分） 1. 描述流体运动的两种方法分别是： 与 。 2. 离心泵的工作点是 曲线和 曲线的交点。 3. 为达到均匀混合效果，搅拌器应具备两个基本功能，即釜内的 与 。 4. 从床内流体和颗粒的运动状况来看，流态化分为 及 。 5. 从过滤原理上，过滤分为两种方式，分别为 与 。 6. 根据引起流动的原因，对流给热可分为 与 。 7. 根据冷凝液在壁面上的存在和流动方式，冷凝分为 冷凝与 冷凝。 8. 蒸发操作中，引起沸点升高的主要原因有： 及 。 9. 吸收过程涉及两相间的物质传递，它包括三个步骤： 、 以及 。 10. 精馏塔操作中，进料量F与热状态q不变，塔釜加热量不变，而进料浓度xF减小，若维持塔顶产品组成xD与塔底产品组成xW不变，则回流比R ，馏出量D ， 塔底量W 。 11. 如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 、 及 等不正常现象，使塔无法工作。 12. 萃取操作过程中选择萃取溶剂的主要原则为： 、 、 。 13. 无论气相或液相，物质传递的机理包括 和 两种。 三简答题 （共32分） 1. 什么是离心泵的汽蚀现象，如何避免汽蚀现象的发生（4分）？ 2. 试简述搅拌过程强化液流湍动的措施（4分）。 科目名称：化工原理 第4页 共6页 3. 试简述辐射传热中黑体和灰体的概念，并阐述影响辐射传热的主要因素（6分）。 4. 试简述蒸发操作的节能方法（4分）。 5. 试绘制筛板塔的负荷性能图，并解释图中各条线的意义（7分）。 6. 试分析多级错流萃取与多级逆流萃取的基本特点（4分）。 7. 试简述湿球温度与绝热饱和温度的异同点（3分）。 四分析计算题 （共68分） 1如图所示，用离心泵将水池中的水输送到敞口的高位槽中，水温为25，管路规格为83mm×3.5mm，泵的出口上安装有压力表，压力表安装位置距贮水池的水面高度为5 m。当输水量为36 m3/h时，进水管道的全部阻力损失为0.2 J/N，出水管道的全部阻力损失为0.5 J/N，压力表读数为2.45×105 Pa，泵的效率为70%。在输送过程中，假设贮水池液面的下降速度与高位槽液面的下降速度均可忽略， 5 mh科目名称：化工原理 第5页 共6页 试求（共10分）： （1）两液面的高度差h为多少？（5分） （2）泵所需的实际功率为多少？（5分） 2. 某中试车间使用板框压滤机过滤某水悬浮液，该压滤机有 10 个尺寸为800mm×800mm×42mm 的板框。过滤过程为恒压过滤，过滤 10 min，得到滤液1.3 m3，再过滤10 min，得到滤液0.7 m3，已知水悬浮液中固体体积质量分数为5%，过滤形成的滤饼空隙率为45%。试求（共11分）： （1）该板框压滤机的过滤面积A，及滤框充满滤饼所需的时间（8分）； （2）若过滤后用总滤液体积10%的清水洗涤滤饼，且每批操作的辅助时间为20 min，求该过滤机的生产能力（3分）。 3. 拟在直径为1m的吸收塔中用纯溶剂逆流吸收某混合气体中的组分A，混合气体的流量为80 kmol/h，已知混合气体中A的摩尔分数为0.06，要求A的吸收率为 90%，平衡关系为 xye 2 ，气相总传质系数 )/(160 3 hmkmolaKy ，纯溶剂用量为最小用量的1.5倍。试求(共12分)： （1）该吸收的操作线方程及液相出塔浓度（5分）； （2）所需填料塔的高度（7分）。 4. 在常压连续精馏塔中分离A、B两组分混合液，其中A为易挥发组分，混合液流量为100 kmol/h，原料液中A的摩尔分数为0.5，要求馏出液中A的摩尔分数为0.9，釜液中A的摩尔分数为0.05，且操作回流比为最小回流比的2倍，物料的平均相对挥发度为3，A的泡点为90，原料汽化热为 3.5×104 kJ/kmol，平均比热容为140 kJ/(kmol· )，试求（共15分）： （1）泡点加料时，精馏段与提馏段的操作线方程（9分）； （2）进料温度40时的操作回流比（6分）。 5. 用冷却水将某溶液在单壳程单管程列管换热器中由 150冷却到 80，溶液走壳程，已知溶液流量为105 kg/h，比热容为3.34 kJ/（kg·），壳程对流传热科目名称：化工原理 第6页 共6页 系数为1163 W/（m2·）；水在管内与壳程溶液呈逆流流动，流量为3.729×105 kg/h，冷却水入口温度为50，平均温度下水的比热容为4.18 kJ/（kg·），管程对流传热系数为7568.6 W/（m2·）；换热器管路外径为25 mm，壁厚为2.5 mm，忽略管壁热阻与热损失。试求（共12分）： （1）冷却水出口温度t2，以外表面为基准的总传热系数K2（4分）； （2）该换热器经过长时间使用后，由于管内壁沉积了大量水垢使得传热效果降低，在水流量不变的情况下，只能将溶液冷却到108，试求新工况下冷却水出口温度及以外表面为基准的总传热系数K2？（8分） 6.采用一水平放置的沉降室回收某气体中的固体颗粒，空气流量为5 m3/s，沉降室的规格为（长×宽×高）5 m×4 m×2 m。已知固体颗粒为球形，其密度为1800 kg/m3；气体密度为1.2 kg/m3，粘度为1.8×10-5 Pa·S。试求（共8分）： （1）能完全除去的最小颗粒粒径（5分）； （2）若要使完全除去的最小颗粒粒径变为原来的0.5倍，则至少需添加多少层隔板?（3分）