研究生入学考试化工原理试题B卷Word文档格式.docx
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A.氧气和氮气各占50%的混合气体;
B.黑度为0.8的固体;
C.黑体;
D.二氧化碳气体
8、当增大操作压强时,精馏过程中物糸的相对挥发度__________,塔顶温度_________,塔釜温度_________。
9、对于低浓度气体吸收操作,在求传质单元数时,解析法的适用条件是_________,对数平均推动力法的适用条件是__________,图解积分法的适用条件是_______。
10、精馏塔结构不变,操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定,只减少塔釜的热负荷,则塔顶组成______,塔底组成________。
11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区域,曲线以内为_____________,曲线以外为_________,萃取操作只能在_______________内进行。
化工原理总3页第2页
二、简答分析题(共25分)
1、(5分)图示回答压缩机的一个工作循环过程。
2、(4分)什么是过剩空气系数?
试分析过剩空气系数对加热炉热效率的影响。
3、(5分)请写出恒摩尔流假定的内容及其成立的条件。
4、(5分)萃取中分配系数k及选择性系数β的定义是什么?
k=1及β=1两种情况下萃取操作能否进行?
5、(6分)右图为一实际塔板的负荷性能图,图中P点为设计操作点。
按图中所标顺序依次写出包围塔板适宜工作区域的五条线的名称;
若该塔板所在塔欲调整处理量,请问首先可能出现的不正常现象是什么。
三、计算题(共100分)
1、(20分)如附图所示,用效率为75%的离心泵P1将水由储槽A处输送至密闭罐B内,已知泵P1的特性曲线方程可以表达为:
H=40-0.006Q2(Q,m3/h),该系统的最大输送能力为50m3/h,管路尺寸均为φ108×
4mm。
假定所有的流动均处于完全湍流区;
两泵的出口阀门与离心泵出口距离、出口阀与汇合点之间距离很短,吸入管路阻力可忽略不计。
试求:
①单泵P1在最大流量条件下工作时系统的阻力(用m液柱表示);
(5分)
②由于装置调整需增大流量,将原来备用泵P2启用(P1、P2型号相同),两泵并联操作时的最大输送流量;
③双泵操作时,若将流量增加至60m3/h,泵出口处压力表的读数;
④若用阀门调节流量,由于调节流量消耗在阀门上的轴功率(5分)。
化工原理总3页第3页
2、(20分)用有26框(635×
635×
25mm)的板框过滤机在3.04×
105Pa压差下恒压过滤饼液比为0.01787的悬浮液,滤饼充满滤框时结束过滤。
K=1.678×
10-4m2/s,Ve=0.4557m3;
过滤完毕用水洗涤,洗水粘度和洗涤压差与过滤终了时同,洗水为滤液体积的10%,辅助操作时间15min,滤饼不可压缩,算该过滤机生产能力Q。
(15分)
若用1台浸没度为0.4,过滤面积与压滤机相同的真空转筒过滤机在0.3atm的真空度下完成相同的过滤任务,试计算过滤机的转速。
3、(20分)在一套管换热器中用水冷却热油。
换热器管长为3m;
两流体在换热器中逆流流动。
热油被由170℃冷却至100℃;
冷却水的进出口温度分别为15℃和25℃。
若采用加长换热器管长的方法是热油的出口温度降至70℃,试计算管长应增加多少米。
假定在前后两种情况下热油和冷却水的流量、物性参数、进口温度均不发生变化;
换热器除管长外,其他尺寸也不变;
换热器的热损失可忽略不计。
4、(20分)某吸收塔在101.3kPa,293K下操作,用清水吸收混合气中的丙酮,已知
,过程受气膜控制,
,当L/V=2.1时,丙酮回收率
。
①若气体流率增大20%,而液量及两相进口浓度不变,求丙酮回收率;
(13分)
②气相量及液相进口浓度不变,采用增大液量的办法使
提高到98%,问清水用量应增加为原用量的几倍?
(7分)
5、(20分)含氨5%(摩尔分率,下同)的水溶液,预热至泡点后送入一精馏塔顶以回收其中90%的氨,塔釜用再沸器间接加热,排出废液中含氨小于1%。
已知操作范围内的相对挥发度为6.5。
①塔顶馏出液组成xD;
(4分)
②塔的操作线方程;
③所需的理论板数;
④如果该塔由若干块实际塔板组成,每一块实际塔板的气相默弗里板效率为0.45,求该塔除加热釜外尚需几块实际塔板?
⑤该塔的全塔效率ET。
(2分)
2008年硕士研究生入学考试试题B答案
化工原理总7页第1页
1、抛物线、0.5、
2、离心泵入口处压力低到操作温度下输送液体的饱和蒸汽压,使得液体气化;
1m
3、滤饼层、过滤介质
4、导热糸数小的
5、2497.3Pa。
6、膨胀节、浮头、U型管
7、C、A
8、减少、增加、增加
9、操作范围内平衡线为直线;
操作范围内平衡线为直线;
各种情况。
10、降低;
增加。
11、两相区;
均相区;
两相区
二、简答分析题(共20分)
1、(5分)答:
如图所示,一个工作循环包括四个过程,分别为:
压缩阶段;
排气阶段;
余隙膨胀阶段;
吸气阶段
化工原理总7页第2页
2、(4分)答:
定义:
管式炉中实际入炉空气量与理论空气量之比:
对加热炉热效率的影响:
α太小→O2供应不足→燃料燃烧不充分→热效率η↓
α太大→烟气量↑→烟气带走的热量↑→热损失↑→η↓
→烟气中含氧量↑→炉管表面氧化↑→使用寿命↓
所以加热炉操作时应在确保燃料完全燃烧的前提下,尽量降低过剩空气系数。
3、(5分)答:
(1)内容:
①恒摩尔汽化:
在精馏塔精馏段内由每层塔板上升的汽相摩尔流率相等,在提馏段也是如此;
②恒摩尔溢流:
在精馏塔精馏段内由每层塔板下降的液相摩尔流率相等,在提馏段也是如此。
(2)成立条件:
①组分的摩尔汽化热相等或相近;
②汽、液相接触时由于温度不同而传递的显热可以忽略不计;
③塔的热损失可以忽略。
4、(5分)答:
分配系数k:
一定温度下,溶质组分A在平衡的E相与R相中的组成之比,即:
kA=yA/xa;
选择性系数β:
k=1时萃取操作可以进行,而β=1使萃取操作不能进行。
5、(6分)答:
1过量雾沫夹带线2过量漏液线(气相负荷下限线)3
3液相负荷下限线4液相负荷上限线(降液管超负荷线)5液泛线(每项1分)
液泛或过量漏液(1分)
化工原理总7页第3页
1、(20分)解:
①单泵P1在最大流量条件下工作是系统的阻力(用m液柱表示)
假设管路特性曲线方程为
(Qe,m3/h),即系统阻力为第二项的数值。
管路特性曲线中第一项
(2分)
由泵的特性曲线、管路特性曲线及最大流量为60m3/h可以计算得到:
管路特性曲线中第二项系数B=3.121×
10-3,扬程H=25m。
单泵P1在最大流量时系统的阻力为:
(1分)
②两泵并联操作时的最大输送流量。
两泵并联的特性曲线方程可表示为:
H=40-0.0015Q2(Q,m3/h)(1分)
管路特性曲线仍为:
(Qe,m3/h);
正常工作时H=He,Q=Qe(1分)。
解方程组得两泵并联操作时的最大输送流量为:
Q=70.24m3/h。
泵提供的扬程:
由于泵的出口阀门与离心泵出口、出口阀与汇合点之间距离很短,吸入管路阻力可忽略不计,所以阻力项BQe2等于出口管阻力则:
在如图中以1-1截面为基准水平面,1-2截面间列柏努利方程:
其中:
化工原理总7页第4页
代入数据得:
P1=2.665×
105Pa(1分)
④若用阀门调节流量,由于调节流量消耗在阀门上的轴功率。
流量60m3/h时管路消耗的扬程H=28.44m:
消耗在阀门上的扬程H=34.6-28.44=6.16m。
对应的轴功率为:
2、(20分)解:
过滤面积A=2×
0.6352×
26=20.9677m2(2分)
滤框总容积VC=0.6352×
0.025×
26=0.2621m3(2分)
滤液体积=滤框总容积VC/C=0.2621/0.01787=14.80m3(2分)
(3分)
(3分)
用转筒过滤机:
化工原理总7页第5页
3、(20分)
解:
变化前:
变化后:
由热量衡算得出冷流体出口温度:
化工原理总7页第6页
4、(20分)
①当
=2.1时,
,所以
5%
,
由
解得:
=9.18
可知:
因填料层高度不变:
=
解得:
(13分)
②气相量不变,
不变,因填料层高度不变,所以NOG不变
=2%
(7分)
化工原理总7页第7页
5、(20分)
①设进料量为F,由回收率及全塔物料衡算:
(4分)
②塔顶进料,操作线方程为提馏段操作线方程:
③逐板计算法求理论板数:
相平衡方程:
由塔顶开始交替应用相平衡方程和操作线方程:
故需要两块理论板,其中再沸器相当于一块理论板,塔体需要一块理论板。
④沿塔自下而上编号,除去再沸器,则有:
由气相默弗里塔板效率:
故经过一块实际板没有完成分离任务,按操作线方程继续求解:
(5分)
因此需要两块实际板才能完成分离任务。
⑤
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- 研究生 入学考试 化工 原理 试题