华东理工大学1991-2010考研化工原理试题.pdf

本文由m i n j i a n z h o n g 贡献 d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳 建议您优先选择TXT 或下载源文件到本机 查看 华东理工大学 化工原理 课程研究生入学考试复习大纲 考试用教材 化工原理 第三版 陈敏恒 丛德滋 方图南 齐鸣斋编 化学工业出版 社 2006 参考书 化工原理详解与应用 丛德滋 丛梅 方图南编 化学工业出版社 2002 复习大纲 第一章 流体流动 概述 流体流动的两种考察方法 流体的作用力和机械能 牛 顿粘性定律 静力学 静止流体受力平衡得研究方法 压强和势能得分布 压强的表 示方法和单位换 算 静力学原理的工程应用 守恒原理 质量守恒 流量 平均流速 流动流体的机械能守恒 柏努利方程 压头 机械能守恒原理的应用 动量守 恒原理及其应用 流体流动的内部结构 层流和湍流的基本特征 定态和稳态的概念 湍流强度和尺度的 概念 流动边界层及边界层分离现象 管流数学描述的基本方法 剪应力分布 流体流动的机械能损失 沿程阻力损失 湍流阻力 的研究方法 黑箱法 当量 的概念 当量直径 当量长度 当量粗糙度 局部阻力损失 管路计算 管路设计型计算的特点 计算方法 参数的选择和优化 常用流速 管路操 作型计算的特点 计算方法 阻力损失对流动的影响 简单的分支管路和汇合 管路的计算方 法 非定态管路计算 拟定态计算 流量和流速的测量 毕托管 孔板流量计 转子流量计的原理和计算方法 非牛顿流体的流动 非牛顿流体的基本特 性 第二章 流体输送机械 管路特性 被输送流体对输送机械的基本能量要求 管路 特性方程 带泵管路的分析方 法 过程分解法 离心泵 泵的输液原理 影响离心 泵理论压头的主要因素 流量 密度及气缚现象等 泵的功率 效率和实际压头 离心泵的工作点和流量调节方法 离心泵的并联和串联 离心 泵的安装高度 气蚀 余量 离心泵的选用 其它泵 容积式泵的工作原理 特点和流量调节方法 以往复 泵为主 气体输送机械 气体输送的特点及全风压的概念 气体输送机械的主要特 性 风机的选 择 压缩机和真空泵的工作原理 获得真空的方法 第三章 液体搅拌 典型的工业搅拌问题 搅拌的目的和方法 搅拌装置 常用搅拌浆的型式 挡板及其 它 构件 混合效果的度量 均匀性的标准偏差 分割尺度和分割强度 混合机理 搅拌功率 搅拌器经验放大时需要解决的问题 其它混合设备了解 第四章 流 体通过颗粒层的流动 固定床 当量和平均的方法 颗粒和床层的基本特性 固定床压 降的研究方法 数学 模型法 影响压降的主要因素 过滤 过滤方法及常用过滤机 的构造 过滤方程数学描述 物料衡算和过滤速率方程 过滤速率 推动力和阻 力的概念 过滤速率方程的积分应用 间接实验的参数综合法 1 洗涤时间 过滤机的生产能力 加快过滤速率的途径 第五章 颗粒的沉降和流 态化 饶流基础 两类流动 内部流动和外部流动 问题 表面曳力和形体曳力 球体 颗粒的 曳力系数及斯托克定律 自由沉降 沉降运动 极限处理方法 沉降速度及 其计算 降尘室的流量 沉降面积 和粒径的关系 颗粒分级概念 旋风分离器的工作 原理及影响性能的主要因素 粒级效率的 概念 流态化 流化床的工业应用和典型结 构 流化床的主要特性 流化床的操作范围 起始 流化速度和带出速度 气力输 送的实际应用 第六章 传热 传热过程 加热和冷却方法 传热速率 热传导 傅立叶定 律 常用工程材料的导热系数 导热问题分析方法 热量衡算和导热 速率式 一 维导热的计算 对流给热 牛顿冷却定律 变量分离法 自然对流的起因和影响 因素 管内层流给 热 管内强制对流 湍流 给热系数经验式 沸腾给热和沸腾曲线 蒸汽冷凝给热 辐射 单个物体的辐射和吸收特性 St e f a n Bo l t z m a n n 定律 Ki r c h h o f f 定律 黑体和 灰体 两黑体间的相互辐射 两物体组成封闭系统中的辐射 换热 间壁换热过程 热量衡算和传热速率式 换热过程的数学描述方法 传热平 均温度差 热阻和传热系数 工程处理方法 垢层热阻 壁温计算方法 传热计 算 传热设计问题的参数选择和计算方法 传热操作型问题的讨论和计算方法 非定 态传热过程计算 拟定态处理 换热器 列管式换热器的设计和选型 常用换热 p a g e 1 器的结构 换热设备的强化和其他类型 第七章 蒸发 蒸发过程及设备 工业蒸发实 例 蒸发过程的目的 方法及特点 常用蒸发器的结构 管内气液两相流动形式 二 次蒸汽和加热蒸汽的能位差别 沸点升高单效蒸发的计算 物料 衡算 热量衡算和传 热速率方程 第八章 气体吸收 概述 工业吸收过程 气体吸收的目的 原理及实施 方法 吸收过程的经济性与吸收剂 的选择原则 气液相平衡 亨利定律 温度 总压 对平衡的影响 相平衡与吸收过程的关系 扩散与单相传质 分子扩散与费克定律 扩散系数 等分子反向扩散 单向扩散的概念 对流传质与传质分系数 传质与动 量 热量传递的类比 对流传质与有效膜模型 双膜理论 相际传质 相际传 质速率方程 传质分系数和总系数的关系 推动力与传质系数的关系 传质速率的 工程处理方法 溶解度对两相传质阻力分配的影响 吸收过程数学描述 低浓度气体 吸收的假定 物料衡算 传质速率 吸收过程数学描 述方法 HOG NOG 的分解 变量分离法 计算 NOG 的对数平均推动力法和吸收因数法 物料 横算和操作线的 含义 吸收过程设计 吸收过程设计中参数的选择 指定分离要求下的最小液气比 返混及其 对过程的影响 2 吸收操作 操作型问题的命题和解法 影响吸收结果的操作因素分析 化学吸收 化学反应对吸收相平衡的影响 化学反应对吸收速率的影响 增强因子 第九章 精 馏 概述 典型工艺过程中的精馏操作 蒸馏操作的目的 原理及实施方法 蒸馏操作 的经 济性 双组分溶液的气液相平衡 相律的应用 理想溶液的气液相平衡及泡 露 点计算 相对 挥发度 非理想物系的活度系数 范拉方程 马古斯方程 平衡蒸 馏与简单蒸馏 精馏 用传质观点分析精馏原理 精馏过程数学描述 元过程法 恒 摩尔流的简化假 设 理论板和板效率 工程简化处理方法 加料板上的过程分析 控制体物料衡算和操作 线方程 双组分精馏的设计型问题讨论 精馏操作型问题的命 题 分离能力和物料衡算对精馏过 程的制约和调节 灵敏板的概念 间歇精馏 间歇 精馏过程的特点及应用场合 恒沸精馏与萃取精馏的基本概念 多组分精馏基础 流 程方案的选择 泡露点计算 关键组分和物料衡算 清晰分割法 全回流近似法 第十章 气液传质设备 气液传质过程对塔设备的要求 板式塔 板上的气液接触状 态 塔内非理想流动及其改善 漏夜 液泛及有效操作范围 负荷性能图 常用 塔板型式及其主要特性 筛板塔内的传质 传质系数和 HETP 第十一章 液液萃 取 概述 液液萃取的工业实例 萃取的目的 原理和实施方法 相平衡 三角相图 物料衡算与杠杆定律 部分互溶物系的相平衡 分配系数与选择性 系数 萃取过程 的计算 单级萃取 完全互溶物系的相平衡 分配系数与选择性系数 萃取过程的计 算 单级萃取 完全不互溶物系萃取操作的计算 萃取设备 常用萃取设备的工作原理 液液传质设备的特征速度 液泛与两相极限速度 影响传质速率的因素 液液传 质设备的特点与选择 分散相的选择 超临界萃取和液膜萃取 超临界萃取的原理 实施方法及工业实例 液膜萃取的原理 实施方法及工业实例 第十二章 其它传质 分离方法 结晶 结晶原理 晶习 溶解度曲线 形成过饱和度的方法 结晶速率及影 响因素 结 晶设备 吸附 吸附原理 常用吸附剂 吸附相平衡 吸附机理及吸附速 率 吸附设备 膜分离 反渗透原理及工业应用 超滤原理及工业应用 电渗析原理及 工业应用 气体 膜分离原理 膜分离设备 第十三章 热质同时传递的过程 热 质 同时传递过程的工业实例 热 质同时传递过程的主要特点 过程的极限 湿球 温度与绝热饱和温度 3 第十四章 干燥 概述 化工产品干燥实例 固体干燥的目的 原理及实施方法 干燥静力学 湿空气的状态参数及其计算 I H 图及其应用 水分在气固两相间的平 衡 干燥动力学 恒定气流条件下物料的干燥速率及临界含水量 干燥过程计算 间歇 干燥过程的干燥时间 连续干燥过程的特点 物料衡算 热量衡算 及热效率 常用 干燥设备 选型原则 常用干燥设备的主要组成部分及特性 一些重要概念 超临界 萃取 用超临界温度 临界压力状态下的气体作为溶剂 萃取待分离混合物中的 溶质 然后采用等温变压或等压变温等方法将溶剂与溶质分离的单元操作 根据溶剂再生 的 方法分 等温变压 等压变温 吸附吸收 用吸收剂 吸收剂脱除溶剂 中的溶质 添加 惰性气体的等压法 结晶 由蒸汽 溶液或熔融物中析出固态晶体的操作 结晶 p a g e 2 速率 成核速率 单位时间 单位体积溶液中产生的晶核数目 晶体成长速率 单位时 间内晶体平均粒度 L 的增加量 影响因素 1 过饱和度 T C 2 粘度 3 密度 4 位 置 5 搅拌 吸附 利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体的一个或几个组分 从而使 流体混合物得以 分离的方法 常用吸附剂 活性炭 2 硅胶 3 活性氧化铝 4 各种活 性土 5 合成沸石和天然沸石分子筛 1 6 吸附树脂 膜分离 利用固体膜对流体混合物 中组分的选择性渗透从而分离各个组分的方法 超滤 以压差为推动力用固体多孔膜 截留混合物中的微粒和大分子溶质而使溶剂透过膜 孔的分离操作 电渗析 以电位差 为推动力 利用离子交换膜的选择透过特性使溶液中离子作定向移动 以达到脱除或 富集电解质的膜分离操作 4 华东理工大学 2010 年化工原理部分考研真题 一 简答题 10 道题的顺序可能和真题不一样 但是内容一致 1 等板高 度 HETP 的含义是什么 答 分离效果相当于一块理论板的填料塔高度 2 常用的 吸附剂有哪些 答 活性炭 硅胶 活性氧化铝 活性土 沸石分子筛 吸附树脂等 3 萃取溶剂的必要条件是什么 答 1 与物料中 B 组分不互溶 2 对组分 A 具 有选择性溶解 4 何谓载点 泛点 答 载点 气液两相流动的交互作用开始变得 比较显著的操作状态 泛点 气速进一步增大至压降陡增 在压降 气速曲线图表现 为曲线斜率趋于垂直的转折点 5 搅拌器应具备哪两种功能 强化搅拌的工程措施有 哪些 答 功能 1 产生总体流动 2 产生湍动或剪切力场 措施 1 提高转速 2 阻止液体圆周运动 如加档板 搅拌器离心或者倾斜安装 3 安装导流筒 消除短 路 死 区 6 非牛顿型流体中 塑性流体的特点 答 只有施加的剪应力超过某 一临界值时才开始流动 流动后多数具有剪切稀化特性 少数也具有剪切增稠特性 7 临界含水量受哪些因素影响 答 1 物质本身性质 结构 分散程度 2 干燥 介质条件 气速 温度 湿度 8 液体沸腾的另个必要条件 答 1 过热度 2 汽 化核心 9 什么是自由沉降速度 答 重力作用下 沉降速度的增大 颗粒受阻力 增大 当阻力等于其重力时的速度 10 数学模型法的主要步骤有哪些 答 1 简化 物理模型 2 建立数学模型 3 参数测定 模型检验 二 带泵管路 如图 用离心 泵把水从 A 输送到 E 点 各段管路管径均为 106m m 3m m 0 03 AB 段 DE 段 长度均为 20m CD 段埋地下 长度为 3000m 离心泵的特性曲线为 He 10 5 105q v 1 管路液体流量 离心泵的有效功率 2 管路正常时 DE 上的孔板流量 计高度差为 R 200m m 现在 CD 段漏液 漏液量为 0 004 m 3 s 此时孔板流 量计高 度差为 R 160m m 孔板流量计 C0 为常数 求此时离心泵出口压强为多少 三 吸 收 有一吸收塔 吸收剂为清水 x 2 0 采用液气比 L G 1 25 相平衡方程为 y 1 25x 气体进口浓度 y 1 0 05 气体出口浓度为 y 2 0 01 现用两个这样的吸收塔 联立操作 如下图 a b c 情况 求 1 a b c 三种情况的回收率 各是多 少 2 比较 a b c 三种情况 并说明原因 3 定性画出三种情况的操作线 四 精馏 有一精馏塔 塔釜采用间接蒸汽加热 饱和蒸汽进料 F 150k m o l h 相 对挥发度 2 47 回流比为 4 进料浓 度为 0 4 m o l 分数 下同 釜液浓度 为 0 03 要求轻组分回收率为 0 97 求 5 1 塔顶溜出液浓度 XD D 以及 W 2 精馏操作线和提留操作线方程 3 实际回流比是最小回流比的多少倍 4 第二块理论板上升的气相浓度以及下 降的液相浓度 5 全回流时 若第一板下降液相浓度为 0 97 求第二块板的弗默 里效率 五 非定态传热 有一个钢球 直径为 Dp 密度为 p 比热容为 Cp 同 空气接触 空气温度为 t 且保持不变 设 时刻 钢球 的温度为 T 且温度均匀 初始时刻钢球温度为 T0 钢球给热系数为 求 1 钢球温度 T 与 的关 系式 T f 2 若 T0 150 30s 后 T 135 空气温度为 25 Cp 46 0J k g p 7850k g m 3 Dp 25m m 求 华东理工大学 2009 年化工原理部分考研真题 一 简答题 30 分 1 什么是离心泵的气缚及汽蚀现象 在工业应用中分别如 何预防 2 列举三种常用的搅拌器 并简要说明其特点 3 简述数学模型法的主要 步骤 4 简述辐射传热中黑体及灰体的概念 5 什么是传质单元数和传质单元高度 p a g e 3 两者分别与哪些因素有关 6 列举气液传质设备中常用的三种除沫器 7 简述 三元物系 萃取过程中的临界混溶点 分配系数及选择系数 8 结晶操作中 晶核的 成核机理有哪几种 一般工业结晶操作采用哪种机理 9 简述吸附操作中的负荷曲线 浓度波及透过曲线的概念 10 什么是不饱和湿空气的露点 湿球温度及绝热饱和 温度 09 一 简答题 30 分 1 什么是离心泵的气缚及汽蚀现象 在工业应用中分 别如何预防 2 列举三种常用的搅拌器 并简要说明其特点 3 简述数学模型法的 主要步骤 4 简述辐射传热中黑体及灰体的概念 5 什么是传质单元数和传质单元 高度 两者分别与哪些因素有关 6 列举气液传质设备中常用的三种除沫器 7 简 述 三元物系 萃取过程中的临界混溶点 分配系数及选择系数 8 结晶操作中 晶 核的成核机理有哪几种 一般工业结晶操作采用哪种机理 9 简述吸附操作中的负荷 曲线 浓度波及透过曲线的概念 10 什么是不饱和湿空气的露点 湿球温度及绝热 饱和温度 2m 3 的罐子 298K 2 5 10 6 p a p 然后算什么进出的 6 7 8 9 10 11 华东理工大学二 00 五年硕士研究生入学考试试题 考试科目代码及名称 461 化工原理 含实验 答案必须写在答题纸上 写 在试题上无效 考试科目代码及名称 461 化工原理 共 150 分 一 简答题 30 分 1 非牛顿流体中 塑性流体的特点是什么 2 试列举出三种搅拌器放大的准 则 3 加快过滤速率的途径有哪些 4 对于非球形颗粒 当沉降处于斯托克斯定 律区时 试写出颗粒的等沉降速度当量直径 d e 的计算式 5 在考虑流体通过固定 床流动的压降时 颗粒群的平均直径是按什么原则定义的 为什么 6 蒸发器提高 液体循环速度的意义有哪些 7 筛板塔的汽液接触状态有哪三种 各有什么特点 8 简述填料塔载点 泛点的概念 9 简述萃取过程中选择溶剂的基本要求有哪些 10 湿球温度与绝热饱和温度的物理意义有何区别 二 流体流动计算 30 分 如图示常温水由高位槽流向低位槽 管内流速 1 5r n s 管路中装有一个孔板 流量计和一 个截止阀 己知管道为中 57 3 5m m 的钢管 直管与局部阻力的当量长 度 不包括截止 阀 总和为 60m 截止阀在某一开度时的局部阻力系数 为 7 5 设 系统为稳定湍流 管路 摩擦系数 为 0 026 求 1 管路中的质量流量及两槽液 面的位差 Z 2 阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数 R2 若将阀门关小 使流 速减为原来的 0 8 倍 设系统仍为稳定湍流 近似不变 问 3 孔板流量计的读 数 R1 变为原来的多少倍 流量系数不变 截止阀的 变为多少 4 定性分析阀 门前 a 点处的压强如何变化 为什么 三 吸收计算 30 分 用 CO2 水溶液的解吸来测定新型填料的传质单元高度 HOG 值 实验塔中填料层 高度为 塔底通入不含 CO2 2 0m 塔顶入塔水流量为 5000k g 水 h CO2 浓度为 7 10 5 摩尔分率 12 的新鲜空气 用量为 8k g h 现测得出塔液体浓度为 3 10 6 摩尔分率 相平衡关系为 y 1240 x 摩尔分率 试求 1 出塔气体 摩尔分率 浓度 2 该填料的 HOG 值 3 现若将气体用量增加 20 且设 HOG 不变 则出塔液体 气 体浓度将各为多少 四 精馏计算 30 分 常压下 将乙醇 水混合物 其恒沸物含乙醇摩尔分率为 0 894 加以分离 加 料 F 1 o o k m o l h F 0 3 x 乙醇摩尔分率 下同 进料状态为汽液混合状态 p a g e 4 其中汽相含乙醇 y 0 48 液相含乙醇 x 0 12 要求 x D 0 75 x W 0 1 塔釜间 接蒸汽加热 塔顶采用全凝器 泡点下 回流 设回流比 R 1 6Rm i n 夹紧点不是平衡 线与操作线的切点 系统符合恒摩尔流假定 试求 1 q 线方程 2 最小回 流比 3 提馏段操作线方程 4 若 F x F q D R 不变 理论板数不受限 制 且假定平切线与操作线不出现切点 则馏出液可能达到的最大浓度为多少 釜液 可能达到的最低浓度为多少 五 传热计算 此题应届考生必答 30 分 一夹套搅拌反应釜装有 0 25m 3 密度为 900k g m 3 热容为 3 3 k J k g 的液体 拟通过夹 套用蒸汽加热 釜内的温度到处均匀一致 夹套换热面积为 2 5m 2 蒸汽 温度为 107 釜 壁厚度为 l 0m m 导热系数为 6 0 W m 釜壁外蒸汽侧的给热系 数为 1 7k W m 2 在搅拌 转速为 1 5r p s 时 釜内侧的给热系数为 1 1 k W m 2 现搅拌器转速为 3r p s 己知釜内侧的 给热系数与搅拌速度的 2 3 次方成正比 忽略热损失及垢层热阻 将釜内液体从 22 加热到 102 需多长时间 六 传热计算 此题在职考生必答 30 分 拟用一套管换热器将密度为 1100k g m 3 热容为 4 0k J k g K 的料液从 295K 加 热到 375K 料液走管内 管外用 395K 的饱和蒸汽加热 料液的流量为 1 75 10 4 m 3 s 管内料液侧的 给热系数为 0 141 k W m 2 K 管外蒸汽侧的给热系数为 3 40 k W m 2 K 假定管内料液侧的给 热系数与流速的 0 8 次方成正比 并忽略热损失 管 壁与垢层热阻 1 试求所需的换热面积 2 该换热器投入使用时 料液的流 量增大至 3 25 10 4 m 3 s 其余条件均不变 试求料 液的出口温度 13 华东理工大学二 00 四年硕士研究生入学考试试题 考试科目代码及名称 461 化工原理 含实验 一 简答题 30 分 1 动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时 二者关系如何 2 简述因次分 析法规划实验的主要步骤 3 简述搅拌过程中强化湍动的主要措施 4 影响颗 粒沉降速度的因素有哪些 5 何谓流化床层的内生不稳定性 如何抑制 6 影响辐 射传热的主要因素有哪些 7 化学吸收和物理吸收相比有何优点 8 简述恒沸精 馏和萃取精馏的主要异同点 9 板式塔的不正常操作现象有哪些 10 何谓填料 塔的载点和泛点 二 流体流动计算 30 分 如图所示的输水管路系统 管长 l AO 100m AO 管内径 75m m 两支管管长分 别为 l OB l OC 75m 管内径均为 50m m 支管 OC 上阀门全开时的局部阻力系数 15 所有管路均 3 取摩擦系数 0 03 支管 OB 中流量为 18m h 方向如图所示 除阀门外其他局部阻力的 当量长度均已包括在上述管长中 试求 3 1 支管 OC 的流量 m h 2 A 糟上方压强表的读数 PA k Pa 三 吸收计算 30 分 某填料吸收塔 用纯水逆流吸收气体混合物中的可溶组分 A 气相总传质单元高 度 HOG 为 0 3m 入塔气体中 A 组分的含量为 0 06 摩尔分率 下同 工艺要 求 A 组分的回收 率为 95 采用液气比为最小液气比的 1 4 倍 己知在操作范围内 相平衡关系为 y 0 2x 试 求 1 填料塔的有效高度应为多少 2 若在该 填料塔内进行吸收操作 采用液气比为 1 8 则出塔的液体 气体浓度各 为多少 四 精馏计算 30 分 如图所示的连续精馏流程 以回收二元理想混合物中的易挥发组分 A 两塔塔顶 设全凝 14 器 泡点回流 塔釜间接蒸汽加热 物系相对挥发度 2 0 已知 x F 0 4 x D 0 99 加料 F 100k m o l h F T B 均为饱和液 x W 0 01 x T 0 7 x B 0 2 均为摩尔分率 体 试求 1 D T B W 的流率 2 塔 I 的最 小回流比 Rm i n 3 当塔 I 的回流比取 R 1 5Rm i n 时 写出 F 与 B 之间塔段 的操作线数值方程 五 传热 此题应届考生必答 30 分 p a g e 5 质量 162k g 的某液体在一装有换热盘管的无夹套搅拌釜中用饱和蒸汽加热 盘 管内蒸 2 2 汽的温度为 383K 盘管的换热面积为 l m 总传热系数为 500 W m K 搅拌釜的外表面积 2 2 为 2 5 m 环境温度为 293K 釜壁对环境的给热系数 为 5 W m K 试求将液体从 293K 加 热到 377K 所需时间 设液体的热容为 2 1 k J k g K 且不随温度而变 釜内液体因充分混 合 温度保持均一 忽略釜壁热 阻 釜壁温度可取与液体温度相同 如用一连续逆流换热器取代间歇的搅拌釜 加热介质的进出口温度分别为 388K 和 333K 2 总传热系数为 250 W m K 在同 样时间内完成 162k g 该液体的加热 忽略热损 失 试问连续换热器的面积为多少 六 传热 此题在职考生必答 30 分 有一套管换热器对油品进行冷却 水以 0 1k g s 的质量流量通过金属内管 内 管管径 为 19 1 3m m 热油以 0 075k g s 的质量流量逆流通过套管的环隙 已知管 长 2m 热油 2 和冷水的进口温度分别为 370K 和 280K 油侧的给热系数为 l 7 KW m K 水侧的给热系数 2 为 2 5KW m K 油的平均热容为 l 9 k J k g K 水的平均热容为 4 18 k J k g K 试求 1 以金属内管外表面为基准的总传热系 数 2 油和水的出口温度 忽略管壁热阻 垢层热阻及热损失 15 华东理工大学二 00 三年硕士研究生入学考试试题 考试科目号码及名称 461 化工原理 含实验 一 简答题 40 分 11 什么是流体流动的边界层 边界层分离的条件是什么 12 非牛顿流体 中 震凝性流体的特点是什么 13 搅拌器按工作原理可分为哪几类 各类搅拌器 的特点是什么 14 简述数学模型实验研究方法的主要步骤 15 实际流化现象 有哪两种 通常 各自发生于什么系统 16 简述填料塔载点 泛点的概念 17 液液萃取溶剂的必要条件有哪些 18 吸附分离常用的吸附剂有哪些 19 简述 膜分离的基本原理 20 在恒定干燥条件下 将含水 20 湿基 的湿物料进行干 燥 开始时干燥速度恒定 当干燥至含水量为 5 干基 时 干燥速率开始下降 再继续干燥至物料恒重 并测 得此时物料含水量为 0 05 则物料的临界含水量为 干基 平衡含水量为 干基 自由含水量为 干基 二 带泵管路 25 分 如图所示的输水循环管路 两台离心泵型号相同 两条管路除两个阀门开度不同 外 其 4 它条件完全相同 流向如图示 封闭容器 B 内的真空度为 7 10 Pa 两液 面的高度差为 9m 两管路内的流速均为 3m s 泵 1 出口阀两端的水银 U 形压差计 读数 R 为 300m m 试求 1 泵 1 出口阀的局部阻力系数为多少 2 泵 2 出口阀的局部阻力系数为多少 三 吸收计算 30 分 某厂吸收塔的填料层高度 3m 用纯溶剂逆流等温吸收尾气中的有害组分 入塔 气体中 有害组分的含量为 0 04 摩尔分率 下同 出塔气体中有害组分含量为 0 008 出塔液体 中有害组分含量为 0 03 己知在操作范围内相平衡关系为 y o 8x 试求 1 填料塔的气相总传质单元高度 HOG 为多少 2 原塔操作液气比为最小液 气比的多少倍 3 因法定排放气有害组分含量为 0 004 现增加塔高以使出口气体 达标 若液气比不受 填料层总高应为多少 16 四 精馏计算 30 分 采用连续精馏塔分离苯 甲苯混合物 进料量为 100k m o l h 进料中苯 易挥发 组分 浓度 0 4 摩尔分率 下同 饱和汽体进料 该塔塔顶设全凝器 泡点回流 塔釜间接蒸 汽加热 要求塔顶产品苯浓度为 0 99 塔釜产品苯浓度为 0 03 操作 条件下 该物系相对 挥发度 2 5 实际回流比为最小回流比的 1 5 倍 试求 1 塔顶采出率和易挥发组分的回收率 2 精馏段和提馏段的操作线方程 3 若塔釜停止供应蒸汽 保持回流比不变 若塔板数无限多 塔底残液的浓度为多少 五 传热 此题应届考生必答 25 分 p a g e 6 用一带有搅拌器的夹套式换热器将质量 m 800k g 比热容为 2 2 k J k g 的有机 物从 2 2 80 冷却至 40 己知夹套式换热器的总传热系数 K 160W m 传热面 积为 3 m 冷却 水流量为 0 1 k J s 入口温度 t 1 20 忽略热损失 搅拌器内 液体主体温度均一 试求 1 完成冷却任务所需时间 2 终了时 冷却水 的出口温度 六 传热 此题在职考生必答 25 分 一管壳式换热器由 38 根 25 2 5m m 长 3m 的钢管组成 110 的饱和蒸汽通 入壳程 2 加热管程中的甲苯 蒸汽冷凝对流给热系数为 10000W m 甲苯流量 为 7k g s 入口温度 2 为 30 甲苯的比热为 1840J Kg 该流量条件下 甲 苯侧的对流给热系数为 1090 W m 管壁很薄 可忽略管壁及两侧的垢层热阻 试 求 1 此时 甲苯的出口温度为多少 2 现因生产需要 甲苯的处理量增加 5 0 蒸汽冷凝对流给热系数视作不变 甲苯的出口 温度为多少 17 华东理工大学二 00 二年研究生 硕士 博士 入学考试试题 考试科目号码及名称 501 化工原理 含实验 一 简答题 20 分 1 层流与湍流的本质区别是什么 2 非牛顿流体中 塑性流体的特点是什么 3 搅拌器的两个功能是什么 改善搅拌效果的工程措施有哪些 4 加快过滤速率的 途径有哪些 5 什么是颗粒的自由沉降速度 6 简述辐射传热中灰体的概念 7 简 述填料塔等板高度 HETP 的概念 8 简述萃取过程中选择溶剂的基本要求有哪些 9 恒速干燥阶段的湿物料表面温度是什么温度 为什么 10 简述综合评价板式塔塔 板性能优劣的主要标准 二 带泵管路 20 分 图示离心泵输水管路 将敞口低位 槽中的水输送到塔设备中 泵的 4 2 3 扬程可用 H 40 6 10 q V He m q v m s 表示 管路均为 50 2 5m m 总管长 包括局 部阻力当量长度 为 80m 摩擦系 数 0 025 塔内压强为 0 1MPa 表 塔内出水口与低 位槽液面垂直高差为 12m 试求 3 l 管路的流量为多少 m s 泵的有效功率为多少 2 若塔内压强 变为 0 2MPa 表 则此时流量为原流量的百分之几 三 吸收计算 20 分 某逆流操作的吸收塔 用纯溶剂等温吸收某混合气中的 A 组分 混 合气的处理量为 60k m o l h 进塔混合气中 A 组分的含量为 0 05 m o l 分率 回收率为 80 相平衡关系为 y 2x 填料塔的塔径为 0 8 米 气相体积总传质 系数为 120k m o l m h k m o l 3 该过程为气相阻力控制 设计液气比为最小 液气比的 1 25 倍 试求 1 填料塔的有效高度 H 为多少 2 若采用 20 的吸 收剂再循环 新鲜吸收剂的用量和其它入塔条件不变 则回收率为多 少 四 精馏计算 20 分 采用连续精馏塔分离某双组分液体混合物 进料量为 2 00k m o l h 进料中易挥发组分浓度 0 4 汽液混合物进料 汽 液 1 1 摩尔量之比 该塔塔顶设全 凝器 泡点回流 塔釜间接蒸汽加热 要求塔顶产品浓度为 0 95 塔釜产品浓度为 0 05 以 上皆为摩尔分率 操作条件下 该物系相对挥发度 2 5 实际回流比为最小回流比的 1 5 倍 试求 18 1 塔顶易挥发组分和塔釜难挥发组分的回收率 2 精馏段和提馏段的 操作线方程 3 若第一块板的汽相默弗里板效率 Em V 为 0 6 求塔顶第二块板 自塔顶向下数 上升 汽相的组成 五 传热 此题应届考生必答 20 分 某熔盐槽内盛有温度为 800 的熔盐 在熔盐内浸 有一电加热器 开始通电时 加热器的温度与熔盐相同 加热过程中熔盐温度保 持恒定 己 2 知加热器功率为 1 0k W 加热器外表面积为 0 05m 加热器的热容相 当于 1k g 水 水的比热 容 4 183k J k g 熔盐与加热器表面间的给热系为 1 5k W m 假设在加热过程中给 k J k g k W 2 热系数不变 加热器温度始终保 持均一 求通电 1 分钟时加热器的壁温为多少度 加热器的 最高壁温可达多少度 p a g e 7 六 传热 此题在职考生必答 20 分 有一逆流操作管壳式换热器 120 的热油通过管程冷却至 80 20 冷水通过 壳程加热至 50 管 壳程流体流动均处于高度湍流状态 管程给热系数 1 0k W m 壳程给热系 k W 2 数为 2 5k W m 若将管程的热油流量加倍 其它操 作条件不变 油和水的出口温度分 k W 2 别变为多少度 管壁很薄 忽略管壁及 两侧的垢层热阻 19 华东理工大学二 00 一年研究生 硕士 博士 入学考试试题 考试科目号码及名称 501 化工原理 含实验 一 简答题 20 分 流体流动过程中 稳定性是指什么 定态性是指什么 简述因次论指导下的实验 研究方法的主要步骤 在表面过滤方式中 何谓架桥现象 简述旋风分离器性能指标 中分割直径 Dp c 的概念 液体沸腾的必要条件有哪两个 循环型蒸发器中 降低单 程汽化率的目的是什么 筛板塔的气液接触状态有哪三种 各有什么特点 简述萃取 三元物系 过程中的临界混溶点 选择性系数 在恒定干燥条件下 将含水 35 湿基 的湿物料进行干燥 开始时干燥速度恒定 当干燥至含水量为 8 干基 时 干燥 速率开始下降 再继续干燥至物料恒重 并 测得此时物料含水量为 0 08 干基 则 物料的临界含水量为 干基 平衡 含水量为 干基 白由含水量为 干基 10 简 述干燥中的临界含水量受哪些因素影响 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二 20 分 一列管式换热器 内有 19 2m m 钢管 33 根 管长 1 5m 单管 程 现将此 换热器用来冷凝某工艺物料的蒸汽 壳程蒸汽冷凝温度为 90 蒸汽侧热阻 管壁热阻可 3 忽略 冷却水走管程 进口温度 t 1 20 流量为 21m h 试求 1 蒸汽冷凝量为多少 冷却水的出口温度为多少 0 522k g s 40 70 2 夏季时 冷却水进口温度为 25 时 若冷却水流量不变 则蒸汽冷凝量为多少 已 3 知冷却 水比热 Cp 4180J k g K 粘度 l m Pa S 占 密度 1000Kg m 导热系数 m Pa 2 6 0 6W m K 物料蒸汽汽化潜热 r 1 2 10 J Kg 设以上物性不随温 度而变 三 分 欲按下图流程设计吸收塔 已知 y 1 0 05 摩尔分 20 率 下同 吸收率 0 9 G 150k m o l m 2h x 3 0 004 x 2 0 015 L2 L3 塔 顶 处 液 气 比 摩 尔 比 为 0 5 全 塔 HOG 0 5m 相平衡关系 y 0 5x L2 在塔内液相组成与 X2 相 同处加入 试求 1 所需塔高 2 943m 2 若 L2 与 L3 合并后 由塔顶加入 试定性分析所需塔 高将发生什么变化 在 y x 图上画出上述两种进料方 案的操作线 所需塔高增加 略 四 20 分 一连续操作的常压精馏塔用于分离双组分混 合物 己知原料液中含易挥发组分 x f 0 40 摩尔分率 下同 进料状况为 汽液混合物 其摩尔比为 汽量比液量 1 比 1 所达分离结果为塔顶产品 x D 0 9 8 塔釜残液 x W 0 02 若该系统的相对挥发度 2 操 作时采用的回流比 R 1 6R m i n 试计算 1 易挥发组分的回收率 0 970 2 最小回流比 Rm i n 3 04 3 提馏段操作线的数值方程 y 1 332x 0 00663 20 4 若在饱和液相组成 x 0 70 的塔板处抽侧线 其量 又和有侧线时获得 的塔顶产品量 D 相等 减少采出率 D F 回流比 R 5 理论板为无穷多 那么此时 塔顶的浓度 x D 可能 维持的最高值将是多少 0 92 五 此题应届考生必答 20 分 用离心泵将敞口水池中的水送往敞口高位槽 两液位差 为 6m 泵的特性方程为 He 28 1 45 10 q V He m q v m s 管路流量为 0 01m s 试求 1 泵的有效功率 1324W 2 若高位槽直径为 2m 水池液面高 度不变 要使高位槽液位上升 1m 需多长时间 317 6s 5 2 3 3 p a g e 8 六 此题在职考生必答 20 分 某厂自江水中取水去冷却某物质 换热后的水 仍排入江中 流程见图 当电机转速为 2900 6 2 3 转 分时 离心泵的特性方程为 He 48 1 3 10 q V He m Qv m s 该泵吸入管路长为 20m 压出管路长为 100m 以上管长均包括了全部局部阻力的当量长度 也包括了流体流经换热器 的阻力当量 长度 管路直径均为 57 3 5m m 摩擦系数为 0 02 试求 1 泵的有效功率 769 9W 4 2 泵入口处真空表的读数 7 8l 10 Pa 3 当泵的转速调为 2700 转 分时 泵的有效功率又为多少 62l W 21 华东理工大学二 000 年研究生 硕士 博士 入学考试试题 考试科目号码及名称 501 化工原理 含实验 一 简答题 14 分 1 功能校正系数 为什么总是大于 等于 l 的 试说明理由 2 大小不一的 搅拌器能否使用同一条功率曲线 为什么 3 简述数学模型法规划实验的主要步骤 4 加快过滤速率有哪几种途径 5 评价旋风分离器性能的主要指标有哪些 6 简述辐射传热中黑体和灰体的概念 7 液液萃取塔设备的主要技术性能有哪些 二 20 分 贮槽内有 40 的粗汽油 密度 710k g m 3 维持液面恒定 用泵抽出后分 成两股 一股送到分馏塔顶部 另一股送到吸收解吸塔中部 有关位置距地面以 上的高度见 附图 若阀门全开时 包括局都阻力当量长度的各管段长度如下 1 0 段 l 1 10m 0 3 段 l 3 20m 管内径均为 50m m 摩擦系数均为 0 03 调节 0 2 段中阀门开度 使送往吸收 解吸塔的流量为送往分馏塔的流量的一半 此时 孔板 流量计的压差 P 513m m Hg 孔径 d 0 25m m 流量系数 C0 0 62 试求 总管流量和 管路所需的压头 6 33 10 3m 3 s 22 7m 若泵效率为 60 求所需泵功率 1 67k w 三 l 2 分 用连续精馏塔分离双组分混合液 混合液中含易挥发组分 x F 0 4 摩尔分率 下同 原料以饱和液体状态加入塔中部 塔顶全凝 泡点回流 操作条件下物 系的相对挥 发度 2 5 要求塔顶产品浓度 x D 0 8 塔顶易挥发组分的回收率 0 9 塔釜间接蒸汽加 热 试求 完成上述分离任务的最小回流比 0 778 若 操作回流比取最小回流比的 1 5 倍 则进入塔顶第一块塔板的汽相组成为多少 0 7006 四 14 分 间歇干燥处理某湿物料 3 89k g 含水量为 10 湿基 用 总压 100k Pa 温度 为 50 的空气进行干燥 并测得空气的露点温度为 23 湿球 温度为 30 要求干燥产品 的含水量不超过 l 湿基 已知干燥面积为外 0 5 m 2 气相传质系数 k H 为 0 0695k g s m 2 物料的临界自由含水量 Xc 为 0 07k g k g 干料 平衡含水量可视为零 降速阶段的干燥速率 曲线可按通过原点的直线处理 求干燥时间 0 545h 温度 t 23 30 50 饱和蒸汽压 k Pa 2 904 4 250 12 3 4 22 五 分 20 一逆流操作吸收塔如图所示 混合气体由塔底引入 其中可 溶组分的浓度 y 1 0 05 摩尔分率 下同 单位塔截面上的气相流率 G 0 014k m o l m 2 s 吸收剂分两处加入 由塔顶加入的为纯溶剂 单位塔截面上的流率 L1 0 0112 k m o l m 2 s 从塔顶往下 经 2 米 填料层高度后 又加入一股 x 2 0 01 的吸收剂 单位塔截面上的流率 L2 0 0112 k m o l m 2 s 再经 6 米填料层高度后 液体由塔底引出 全塔各处 Ky a 均为 0 028 k m o l m 3 s 物 系平衡关系 y 0 8x 试求 1 第二股吸收剂 L2 加入后 塔内该截面的液相浓度 X 2 0 008378 2 塔底排出的液相浓度 x 1 0 035405 3 为使出塔气体浓度 y 2 降低 第二 股吸收剂的加入口应向上移还是向下移 为什么 下移 六 此题应届考生必答 20 分 槽内盛有 10 吨某有机物 拟用图示装置加 热 加热介质 为 120 的饱和水蒸汽 在加热过程中 传热系数的平均值为 320W m 2K 加热器的换热 面积为 12m 2 泵的输送量为 W 4000k g h 有机物的比热容 C p 2 1 k J k g K 试求 1 若将槽内有机物从 20 加热到 80 需多长时间 p a g e 9 2 若泵的输送量增加为 5000 k g h 传热系数 K W0 8 则将槽内有机物从 20 加热到 80 需多长时间 槽内液体因搅拌而温度均一 忽略热损失 2 84 h r 2 31h r 七 此题在职考生必答 20 分 用某热流体与甲苯在一台列管式换热器中进 行逆流换热 列管的管内径为 25m m 甲苯走管内 入口温度 t 1 20 出口温度 t 2 80 热流体走管外 入口温度 T1 200 出口温度 T2 120 已知此时 热流体的对流给热系数 1 1000W m 2 K 甲苯的对流给热系数为 2 2800 W m 2 K 现把甲苯的流量增大 50 试求 热流体的出口温度为多少 106 6 新工况 的热流量 Q 较原来增加了多少 17 23 已知甲苯的 Re 104 Pr 0 7 管壁热阻可略 流体物性随温度的变化可忽略 华东理工大学一九九九年研究生 硕士 博士 入学考试试题 试题附在考卷内交回 考试科目号码及名称 501 化工原理 含实验 一 简答题 20 分 1 何谓轨线 何谓流线 为什么流线互不相交 2 简述往复泵的水锤现象 往复泵的流量调节方法有哪几种 3 搅拌器应具有哪两种功能 4 在考虑流 体通过固定床流动的压降时 颗粒群平均直径是按什么规则定义的 为什么 5 因 某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高 若气体质量及含尘情况不变 降尘室出 口气体的含尘量将有何变化 原因何在 6 影响辐射传热的因素有那些 7 综 合评价塔板性能的标准是什么 8 当两相流量比相差很大时 而且所选用的萃取塔 设备又可能产生严重的轴向返混 此时 应将流量大的还是流量小的一相作为分散相 为什么 9 何谓平衡水 自由水 结合水和非结合水 它们之间有何关系 10 何谓蒸发设备的生产强度 二 20 分 某列管换热器 壳程通以 0 2Mp a 绝 的饱和蒸汽 可将一定 量的冷水从 25 加热到 65 若加热蒸汽的压强及水的入口温度保持不变 水的出口温度 降为 63 求此时换热器的热通量较原工况有何变化 以原工况的相对比值表示 计算时可忽略垢阻 管壁及蒸汽侧的热阻 水在管内作湍流流动 0 2Mp a 绝 的饱和蒸汽温度为 120 三 20 分 在一逆流操作吸收塔中 吸收混合气体 氨与空气 中的氨 单 位塔截面上 的混合气体流率为 0 036k m o l m 2 s 含氨 2 体积 新鲜吸收剂为含氨 0 0003 m o l 分 率 的水溶液 从塔顶加入 要求氨的回收率不低于 91 设计采用 液气比为最小液气比 的 1 3 倍 氨 水 空气物系的相平衡关系 y 1 2x 已知气相总 传质系数 Ky a 均为 0 0483 k m o l m 3 s 试求 1 所需塔高 H 2 若采用部分 吸收剂再循环从塔顶加入 新鲜吸收剂用量不变 循环量与新鲜吸收 剂用量之比为 1 10 为达到同样的回收率 所需塔高为多少 5 03m 12 84m 四 20 分 用连续精馏塔分离双组分混合液 进料组成为 0 4 易挥发组分 摩尔分率 进料液气比为 1 1 摩尔量之比 塔顶泡点回流 塔釜间接蒸汽加热 要求 塔顶易挥发组 分的回收率达到 98 塔釜难挥发组分的回收率达到 99 操作条件下 物系的相对挥发度 为 3 试求 1 塔顶 塔底的浓度和塔顶采出率 0 985 0 0133 0 398 2 最小回流比 1 783 3 若 操 作 回 流 比 取 最 小 回 流 比 的 1 5 倍 试 写 出 提 馏 段 操 作 线 方 程 y 1 626x 0 008314 五 此题应届考生必答 20 分 图示输水管路 圆桶形高位槽直径位为 0 5m 底部接 一长 30m 包括局都阻力当量长度 内径为 20m m 的管路 摩擦系数 0 02 水平支管很短 除阀门外的其它阻力可忽略 支管直径与总管相同 高位槽水面与 支管出口的初始距离为 5m 槽内水深为 1m 阀门 1 2 的类型相同 试求 1 当一个阀门 1 全开 2 阀门 2 全关时 支管 1 中的瞬时流速为多少 p a g e 10 24 2 在上述情况下 将槽中的水放出一半 需多少时间 3 若在阀门 1 全开 阀门 2 全关的条件下放水 100 秒后 将阀门 2 也全开 问放 完槽中的水总 共需多长时间 1 72m s 186s 374s 1m H 5m 2 1 六 此题在职考生必答 20 分 图示输水管路 用离心泵将料液 密度 800k g m 3 送至常压容器 B 和压力容器 C 两股流量相同 V1 V2 4 l s 高度 ZB 25m 压力容器 C 中 的压强为 9