2012中国科学院大学考研真题之化工原理.pdf
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83mm3.5mm,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2.45105 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800mm800mm42mm 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 3.5104 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3.729105 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 m4 m2 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1.810-5 PaS。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)