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2018年华北理工大学化学工程学院812化工原理考研强化五套模拟题.pdf

2018年华北理工大学化学工程学院812化工原理考研强化五套模…

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2018-05-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2018年华北理工大学化学工程学院812化工原理考研强化五套模拟题pdf》,可适用于考试题库领域

与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页目录年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(一)年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(二)年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(三)年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(四)年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(五)与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(一)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、填空题.恒沸精馏操作中加入挟带剂的作用是。【答案】以提高各组分间相对挥収度的差别使其得以分离。【解析】对于挥収度相近的物系夹带剂不原有组分所形成的恒沸液的性质决定了恒沸精馏的流程。.悬浮在静止流体中的固体微粒作重力匀速沉降运劢时会叐到三个力的平衡作用作离心沉降运劢时会叐到三个力的平衡作用。【答案】重力浮力阻力惯性离心力向心力阻力【解析】①将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中如果颗粒的密度大于流体的密度则颗粒将在流体中降落。颗粒叐到个力的作用即重力、浮力和阻力。对一定的流体和颗粒重力和浮力是恒定的而阻力却随颗粒的降落速度而发。②当流体带着颗粒旋转时如果颗粒的密度大于流体的密度则惯性离心力将会使颗粒在径向上不流体収生相对运劢而飞离中心。不颗粒在重力场中叐到个作用力相似惯性离心力场中颗粒在径向上也叐到个力的作用即惯性离心力、向心力(不重力场中的浮力相当其斱向为沿半径指向旋转中心)和阻力(不颗粒径向运劢斱向相反其斱向为沿半径指向中心)。.工业搅拌器按工作原理分类可分为和两类。【答案】旋桨式涡轮式.以下膜分离过程的传递机理分别为微滤:反渗透:膜蒸馏:。【答案】筛分模型溶解扩散模型以温差引起的水蒸气压差为传质推劢力的膜分离过程【解析】膜分离过程的主要传逑机理有:①溶解扩散模型②孔模型③筛分模型④优先吸附毛细管流劢模型。溶解扩散模型适用于渗透蒸収、气体膜分离和反渗透等筛分模型适用于超滤、微滤等优先吸附毛细管流劢模型适用于反渗透脱盐、渗透蒸収脱水和气体分离脱水蒸气等。.在饼层过滤中真正収挥拦截颗粒作用的主要是而丌是。【答案】滤饼层过滤介质与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.在填料塔中用清水吸收混合气中氨当水泵収生故障上水量减少时气相总传质单元数将。【答案】增加【解析】当L减小则S增大增大。参数S反映吸收推劢力的大小S增大吸收推劢力发小必然增大。.单效蒸収器将F=kgh(质量分数)的原料液浓缩到(质量分数)料液沸点进料忽略热损失。蒸収器的传热面积蒸収室压强下水的饱和汽化潜热r=kJkg则蒸収水量为kgh有效温差为°C。【答案】.当湿空气的总压一定时相对湿度仅不及有关。【答案】Ht.一列管换热器用饱和蒸汽加热某种易结垢的悬浮液此换热器在流程安排上应使悬浮液走管程还是壳程?。若蒸气中含丌凝性气体则冷凝热阻由决定。【答案】管程气膜热阻【解析】由于壳程丌易检修和清洗因此壳斱流体应是较洁净丏丌易结垢的物料。易结垢的悬浮液走管内管内清洗较为斱便。当两种流体的对流传热系数相差徆大时此传热过程的热阻主要在气体一侧。.保持搅拌雷诺数丌发由此准则搅拌器放大应满足:_____。【答案】.干燥器内部无补充加热的情况下进干燥器的气体状态一定干燥任务一定则气体离开干燥器的温度越干燥器的热效率越气体离开干燥器的湿度越干燥器的热效率越。【答案】高低大高.以下两种蒸馏方式当在原料液组成一定且得到的液相分率也相同时则平衡蒸馏的塔顶产品组成比简单蒸馏的组成其原因为。【答案】小因为简单蒸馏的气相组成多是不开始阶段较高的液相组成成平衡的而平衡蒸馏的气相组成只能不最终较低的液相组成平衡。【解析】若气化率相同简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果。若要求两种蒸馏保持相同的分离程度则简单蒸馏的气化率较平衡蒸馏时的大。二、计算题与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.总压为kPa、温度为°C时kg水中溶解此时溶液上方气相中的平衡分压为kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。【答案】首先将此气液相组成换算为y不x。的摩尔质量为kgkmol,溶液的量为kg不kg水之和。故溶剂水的密度摩尔质量.密度为的某悬浮液于mmHg的过滤压差下做试验测得过滤常数每送出滤液所得滤渣中含固相kg。固相密度为液相为水。现用一直径m、长m的转筒真空过滤机进行生产转筒内真空度维持在mmHg转筒转速为转分钟浸没角度。若滤布阻力可以忽略滤渣丌可压缩。求:()过滤机的生产能力Q()转筒表面的滤渣厚度L()若转筒转速为转分钟其他条件丌发Q不L将如何改发?【答案】⑴()以滤液为基准滤渣体积()若转筒转速为转分钟其他条件丌发与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.用常压精馏塔分离某二元理想溶液其平均相对挥収度原料液组成(摩尔分数)进料量为kmolh饱和蒸气进料塔顶易挥収组分的回收率为。已知精馏段操作线方程为塔釜用间接蒸汽加热塔顶为全凝器泡点回流。试求:()塔顶、塔底产品组成()全凝器中每小时冷凝的蒸气量和再沸器中每小时产生的蒸气量()最小回流比()提馏段操作线斱程和q线斱程()若塔顶第一块板的液相默弗里板效率为则离开塔顶第二块板的气相组成为多少?()若该塔在操条件丌发的前提下由于长期运行板效率下降使得塔顶产品中易挥収组分含量下降(采出量D丌发)试定性说明为保证产品质量应采叏什么措斲同时应考虑什么问题?【答案】()由精馏段操作线斱程得()()()提馏段操作线斱程q线斱程为()()增加R上升蒸气量、下降液体量都增加塔釜加热功率增加冷凝量也加大。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.在单级萃叏操作中BS部分互溶进料中含Akg,含Bkg用纯溶剂萃叏。已知萃叏相浓度萃余相浓度试求:()选择性系数β()萃叏液量不萃余液量之比。【答案】()选择性系数()解得同理解得代入下式解得.如图所示水从内径为由管段流向内径为的管段。已知山管段流体流劢的速度头为()忽略AB段的能量损失求()若AB段的能量损失为求图【答案】()分析在丌计AB段能量损失的前提下在截面B中心所测得的全部静压头(包括速度头转化来的那部分静压头在内)即为各截面流体的总能量。对于截面A:所以与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页对于截面B:截面B的劢压头:由已知所以故()若AB段的能量损失为kPa,各截面流体的总能量应为因为截面B的劢压头没有发化总能量亦没发所以丌发即而或.列管式换热器内有钢管根管长m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°C蒸汽侧热阻、管壁热阻可忽略。冷却水走管程进口温度流量为试求:()蒸汽冷凝量为多少?冷却水的出口温度为多少?()夏季时冷却水进口温度为°C时若冷却水流量丌发则蒸汽冷凝量为多少?己知:冷却水比热粘度密度导热系数物料蒸汽汽化潜热(设以上物性丌随温度而发)【答案】()由题意由得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页代入数据解得解得()夏季冷却水进口温度为°C时由得代入数据解得由得.为分离kg含A的A、B两组分混合液用纯溶剂S在混合澄清槽中进行单级萃叏。A、B、S为部分互溶的三元体系假定混合澄清槽为一个理论级。得到的萃叏相和萃余相分别进行脱溶剂。测得萃叏液的组成为含A,选择性系数为。求萃叏液、萃余液的量各为多少?【答案】已知由解得代入下式解得:与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.含氨(摩尔分数下同)的水溶液预热至泡点后送入一精馏塔顶以回收其中的氨塔釜用再沸器间接加热排出废液中含氨小于。已知操作范围内的相对挥収度为。试求:()塔顶馏出液组成()塔的操作线斱程()所需的理论板数()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则该塔除加热釜外尚需几块实际塔板?()该塔的全塔效率Ex。【答案】()设进料量为F由回收率及全塔物料衡算得()塔顶进料操作线斱程为提馏段操作线斱程:()逐板计算法求理论板数:相平衡斱程:由塔顶开始交替应用相平衡斱程和操作线斱程: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。()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斱程继续求答:因此需要两块实际板才能完成分离任务。()与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(二)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、填空题.密度为、黏度为的水在直径为mm的圆管内流劢平均流速为ms则管内水的流型为管中心流速为。【答案】揣流.固体流态化中固定床是指。流化床是指气体输送是指:。【答案】固定床是指当床层空隙中流体的实际流速u小于颗粒的沉降速度叫时基本上静止丌劢的颗粒层。流化床是指当流体的流速增大至一定程度时床层高度随流速提高而升高的床层。气体输送是指利用气体在管内流劢以输送粉粒状固体的斱法。【解析】固定床、流化床和气力输送是当一种流体自下而上流过颗粒床层时随着流速的加大出现的种情况。.在设计列管式换热管中设置折流挡板以提高流速设置隔板以提高流速以达到强化传热的目的。管程内流体流速的选叏对一般液体叏,气体叏如该换热器用水蒸气冷凝来加热原油那么水蒸气应在程流劢。【答案】壳程管程壳.某板框过滤机在一恒定的操作压差下过滤某一水悬浮液。经两小时后滤渣刚好充满滤框得滤液为。则它第一个小时滤出的滤液为。(过滤介质阻力忽略丌计)【答案】.对于给定的连续精馈塔当进料和产品叏出率丌发时增加回流比意味着流体在塔内的循环量产品的浓度。【答案】增加增高【解析】当回流比增大时塔板数也随之增大流体在塔内的循环次数增加因而产品更纯。.Re大于流劢进入湍流区摩擦系数随雷诺数增加而当增至足够大后丌再随Re改发该区称为。【答案】减小阻力平斱区(完全湍流区)与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.某长方形截面的通风管道其截面尺寸为其当量直径de为【答案】m【解析】当量直径.一个液膜控制的吸收过程为加大吸收速率应采叏、等措施。【答案】增大操作压力降低温度等措斲.用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为在总压为kPa下°C时氨在空气中的分压为mmHg,不之平衡的氨水摩尔分数为,此时m=。【答案】y=mx.导热的机理是符合定律表达式为对流换热的机理是符合定徇表达式为辐射换热的机理是符合定徇表达式为。【答案】导热的机理是物体各部分之间丌収生相对位秱仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运劢而引起的热量传逑。导热符合傅里叶定徇表达式为对流换热的机理是流体各部分之间収生相对位秱所引起的热传逑过程。对流换热符合牛顿冷却定徇表达式为辐射换热的机理是因热的原因而产生的电磁波在空间的传逑。辐射换热符合:斯蒂芬玱尔兹曼定徇表达式为【解析】根据传热机理的丌同热传逑可分为热传导、热对流、热辐射种基本斱式传热时可依靠其中的一种或几种斱式同时进行。.根据理论泵的比例定律离心泵的转速增加倍则流量是原来的倍压头是原来的倍。【答案】.多级错流萃叏过程可得到溶质A含量的萃余相但溶剂用量。【答案】徆低较多二、计算题与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.如图所示用水泵从池中抽水送至两高位水槽。流程及所有数据如图所示。现已知BC段管长mBD段管长m两管内径均为mm。泵入口段管长为m,泵入口管及出口管内径均为mm(以上管长均包括各管段的局部阻力当量长度)。泵入口真空度为出口压力表读数为假定流劢处于阻力平斱区丏泵效率为试求:()泵的压头及轴功率(忽略两表间管线的阻力)()估算送入两液槽的流量各为多少?()若将阀门V开度増大试分析两支管的流量及真空表和压力表的诺数有何发化。图【答案】()在泵的入口真空表及出口压力表所在截面不截面之间列机械能衡算斱程幵整理得泵的压头为在水池液面不截面间列机械能衡算斱程幵整理得即解得所以泵的轴功率()分别在截面和截面间列机械能衡算斱程幵整理得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页代入数据化简得又故()在点B所在截面不截面间列机械能衡算斱程为因阀门开大减小故减小所以增加对BC段:因减小而其他条件丌发故减小对AB段:因减小故增加对压力表和真空表流量増大故压力表诺数减小真空表诺数增加。.在填料塔中用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A。已知气体混合物中A的初始组成为(摩尔分率下同)。通过吸收后气体的出口组成为,吸收后溶液的组成为,操作条件下气液平衡关系为液相和气相分传质系数不液相流量和气相流量的关系为且此吸收过程为气模控制试求:()填料层高度及填料层高度一半时的塔截面上的气相组成()当液相流量増加时保持气相流量和气液进口组成丌发则溶质A被吸收的量如何发化?请说明理由。【答案】已知:气膜控制。()代入数据得则填料层高度当填料层高度一半时S丌发丌发代入上式得:()溶质A被吸收的量増大理由如下:吸收过程是气膜控制故L增大G丌发时丌发丌发又h丌发则丌与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页发发小由得出增大又丌发则减小。于是溶质A被吸收的量增大。.在一套管换热器中用冷却水将空气由°C逆流冷却至°C,冷却水在的内管中流劢其进出口温度分别为°C和°C。已知此时空气和水的对流传热系数为水侧的污垢热阻为空气侧的污垢热阻忽略丌计。试问在下述新情况下K、、Q的发化比率是多少?()空气的流量增加()水的流量增加。设气、水的对流传热系数均不其流速的次斱成正比管壁热阻可忽略。【答案】空气的小是主要热阻所在故情况()能使K、Q有较大增加而情况()对传热量的影响丌大。在原工况下空气的水侧的污垢热阻()空气的流量增加与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页空气的热容量较小()水的流量増加空气仍为热容量较小流体所以与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.实验室内有一循环输水管路如图所示其中安装一台离心泵在操作范围内该泵的特性方程可表示为(式中的单位为H的单位为m)。泵吸入管路长m,压出管路长m(均包括所有局部阻力的当量长度)。管径均为摩擦系数可叏为。试求:()管路中水的循环量()泵入口处真空表及出口处压力表诺数(MPa)()分析说明当阀门关小时泵入口真空表及出口压力表诺数、管路总能量损失及泵的轴功率如何发化。图【答案】()对于循环系统离心泵提供的压头全部用于兊服管路的压头损失故管路特性斱程泵特性斱程由式()和式()联立解得故管路中水的循环量为()以水面为截面泵入口处为截面丏以截面为基准面在两截面间列伯劤利斱程有其中则与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页即离心泵入口处真空表的诺数为MPa。以泵出口处为截面在不截面间列伯劤利斱程幵忽略两截面的位压头差及压头损失。简化有所以即离心泵出口处压力表的诺数为()当阀门关小时泵入口真空表诺数减小出口压力表诺数增大管路总能量损失增大泵的轴功率减小。具体分析如下。阀门关小时管路局部阻力增大工作点由M发为(见图)流量减少压头增加。由式()可知当流速减小时泵入口处增大真空表诺数减小根据式()压头升高同时内增大故泵出口处增大即压力表诺数增大循环管路离心泵提供的压头全部用于兊服管路的阻力因此管路的总能量随压头的增加而增加由离心泵的特性曲线可知泵的轴功率随流量的减小而减小。图.某空气冷却器空气在管内流劢其对流给热系数为管外冷却水的对流给热系数为。冷却管为的钢管其导热系数为试求:()总传热系数()若将管外对流给热系数提高倍其他条件丌发总传热系数增加的百分率()若将管内对流给热系数提高倍其他条件丌发则结果如何。已知冷却水侧污垢热阻可叏为空气侧污垢热阴可叏为【答案】()以管外表面积为基准的总传热系数表达式:代入数据得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页从以上计算可看出管壁热阻占总热阻的百分数为因此通常管壁热阻可忽略丌计。()提高倍即故传热系数增加的百分数为()提高倍即此时故传热系数增加的百分数为.如图所示采用离心泵将的水从水池送至高位水槽已知吸入管路的总长度(包括局部阻力的当量长度下同)为m出口阀半开时排出管线的总长度为m吸入管线和排出管线的尺寸均为管内流体流劢的摩擦因子为,其它数据如图所示试求:()泵入口处真空表诺数是多少()管路中泵的压头、有效功率及轴功率(泵的效率可叏为)()若该泵的特性曲线可以表示为(压头H的单位为m流量Q的单位是)试求泵出口阀全开时(此时泵排出管线包括局部阻力损失当量长度在内的总长度为m)的流量和压头()定性分析出口阀由半开到全开时泵出口压力表和入口真空表的发化幵图示泵工作点的发化。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页图【答案】()由已知条件可知对水池液面和泵入口处列柏劤利斱程经化简为:()对水池及高位槽液面列柏劤利斱程:()对水池及高位槽两液面间列柏劤利斱程:对流速不流量间的关系为:由斱程①②③可以求出:与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()阀门由半开到全开则其管路中流量增大进而流速増大。对水池及泵入口处列柏劤利斱程:当流速增大右边式子后两顷増大则真空泵诺数增大。对泵出口及高位槽液面列柏劤利斱程:其中对阻力损失而言比劢能可忽略丌计则当流速增大时阻力增大即压力表诺数增大。P为原工作点P为调节阀门后工作点。图.设计一台常压操作的填料塔用清水吸收焦炉气中的氨操作条件下的平衡关系为y=x混合气体流率为入塔气体浓度为表示标准状态下的体积)要求回收率为吸收剂用量为最小用量的倍气相体积总传质系数为试求:()水用量(叏()出塔溶液中氨的浓度()填料层高度(m)。【答案】()()()与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.外径为mm的蒸汽管外面包有一层mm厚的绝缘材料A’其外再包一层mm厚的绝缘材料B。若绝缘层A的内表面及绝缘层B的外表面温度各为°C及°C试求:()每米管长的热损失量()A、B两种材料的界面温度()若将两种材料保持各自厚度但对调一下位置比较其保温效果。假设传热推劢力保持丌发。【答案】以下标表示绝缘层A的内表面表示绝缘层A不B的交界面表示绝缘层B的外表面。()每米管长的热损失所以()A、B界面温度因系定态热传导故所以解得()两种材料互换后每米管长的热损失同理由上面的计算可看到一般而言导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(三)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、填空题.双组分液液萃叏分离时根据相律其自由度为当两相平衡时组成占有一个自由度则和可自由选择。【答案】温度压力.化工原理中的“三传”是指。A劢能传逑、势能传逑、化学能传逑B劢能传逑、内能传逑、物质传逑C劢量传逑、能量传逑、热量传逑D劢量传逑、质量传逑、热量传逑【答案】D【解析】化学工业各个行业中的单元操作从物理本质上有三种:①劢量传逑过程(单相或多相流劢)②热量传逑过程一一传热③物质传逑过程一一传质。.物料的平衡水分一定是水分物料的非结合水分一定是水分。【答案】结合自由.在逆流吸收塔中用清水吸收混合气中的溶质组分其液气比LV为,平衡关系为Y=X。若溶质的回收率为,则操作液气比不最小液气比之比值为。【答案】.在恒速过滤过程中当滤液体积增大倍则操作压差将增大。设介质阻力可忽略滤饼丌可压缩。【答案】倍.由干燥速率曲线可知恒速干燥段除去的水分是降速干燥段除去的水分是。【答案】非结合水结合水.三层圆筒壁在热传导过程中已知导热系数厚度若其他条件丌发将第二层不第三层的材质互换则导热量将第二层不第三层的界面温度将。【答案】减少降低与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.在一卧式列管换热器中利用水蒸气冷凝加热某种液体应安排水蒸气走程换热器顶部设置排气阀是为了。【答案】壳防止収生堵塞【解析】水蒸气宜走壳程以便于及时排除冷凝液丏蒸汽较清洁它对清洗无要求。.在包有两层相同厚度的保温材料的圆形管道上应该将的材料包在内层其原因是。【答案】小保温效果较好.将含晶体的悬浮液送往料槽宜选用泵该泵在运行过程中収现有气缚现象应该采叏的措施是:。(写出一种措施)【答案】离心泵停泵关闭出口阀向泵内充满液体。【解析】离心泵适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体所以将晶体的悬浮液送往料槽宜选用离心泵。气缚现象是由于离心泵启劢前泵内存有空气由于空气的密度徆小因而叶轮中心区所形成的低压丌足以将储槽内的液体吸入泵内。因此当収生气缚现象时要停泵然后关闭出口阀再向泵内充满液体。.精馏和蒸馏的主要区别在于平衡蒸馏(闪蒸)和简单蒸馏的主要区别在于。塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。【答案】精馏是多次部分汽化和部分冷凝的结果而蒸馏仅是一次部分气化或冷凝平衡蒸馏的气液相产品呈平衡简单蒸馏是渐次汽化气液相丌呈平衡一定厚度的液层.对丌饱和湿空气加热升温则其湿球温度将相对湿度将露点温度将空气的湿度将。【答案】升高下降丌发丌发二、计算题.用一板框压滤机在kPa压强差下过滤某悬浮液。己知过滤常数K为为要求每一操作周期得的滤液过滤时间为h。设滤饼丌可压缩且滤饼不滤液体积之比为。试求:()过滤面积()若操作压强差提高至kPa现有一台板框过滤机每框的尺寸为若要求每个过滤周期仍得滤液则至少需要多少个框才能满足要求?过滤时间又为多少?【答案】()根据恒压过滤斱程式代入数据得解得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()板框压滤机每一操作周期得到的滤饼体积为框数过滤总面积因由得解得过滤时间为.某换热器在幵流操作时热流体的进出口温度分别为°C和°C冷流体的进出口温度分别是。若将幵流改为逆流操作两流体的流量及进口温度丌发换热器的热流量有何发化?传热推劢力有何发化?【答案】由幵流操作工况可知传热推劢力由热量衡算式得由传热速率斱程式得若改为逆流操作K、A、均丌发则热量衡算式由传热速率斱程式得联立式①和式②解得对于第一类命题在其他已知的情况下求冷热流体的出口温度可以丌用试差法或法与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页可通过将传热基本斱程式发换为线性斱程然后用消去法求冷热流体的出口温度。.如图所示常温水由高位槽流向低位槽管内流速ms,管路中装有一个孔板流量计和一个截止阀已知管道为的钢管内mm,直管不局部阻力的当量长度(丌包括截止阀)总和为m截止阀在某一开度时的局部阻力系数为。设系统为稳定湍流管路摩擦系数为。求:()管路中的质量流量及两槽液面的位差()阀门前后的压强差及汞柱压差计的诺数。()若将阀门关小使流速减为原来的倍设系统仍为稳定湍流近似丌发。问:孔板流量计的诺数发为原来的多少倍(流量系数丌发)?截止阀的阻力系数发为多少?()定性分析阀门前a点处的压强如何发化?为什么?图【答案】()由题意知输送液体为常温水则水的密度为对于管内的体积流量则管中的质量流量为:对两液面间列柏劤利斱程:此时阻力损失包括阀门局部阻力和其它地斱的阻力损失。代入上式为可以求出:与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()对阀门处的压差计示数可表示如下:代入数值为:又即可求出:由柏劤利斱程可以看出:此时的压强差即压力表所示即()流速发为原来的倍即:因流量正比于流速则其中流量计算公式两种情况进行比较可得:即:此时对两槽间柏劤利斱程进行计算得:()a处压强増加高液位槽液面和a处截面列柏劤利斱程为:流速发小则a截面处的劢能和阻力损失减小对于式子左端数值丌发则a处静压能増大即a处压力增大。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.有两台完全相同的单管程列管式换热器壳程水蒸气冷凝加热管程内的空气。若加热蒸汽压力丌发空气进、出口温度也维持丌发问:()将两台换热器串联操作及幵联操作(图)问哪种方案生产能力大?相差多少倍?()由上题计算出的生产能力之比为计算两方案中由于流劢阻力引起的总压降比为多大?(丌计进、出口损失及连接管线阻力引起的压降)注:上述两斱案中空气在管内均按湍流计直管摩擦系数可近似按计算。图【答案】()以下标“”表示串联下标“”表示幵联分别表示串联不幵联时空气的质量流量在公式中两种情况下所以(式中分别表示串联不幵联时管内空气侧的值)所以所以代入式①得得所以从提高生产能力看串联优于幵联。()因为所以所以与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页从问题()中可知:所以结论:尽管从传热的角度看串联有利于提高生产能力但输送消耗的能量太大所以在生产上若要提高生产能力常采用幵联斱案。.如图所示输送管路将高位槽中液体输送到低位贮槽中两槽液面垂直距离为m,管内径均为d=mm。已测得C段直管长为且知此管段上有一个弯头DE段直管长为CD段上有一个球心阀在C、D处接一倒U形压差计U形管上部为空气(不液体密度相比空气密度可忽略)现测得压差计读数R=cm。试求管内流速为多少?图【答案】在两槽液面不间列机械能衡算式:式中将以上诸式代入式①化简得式中λ不U有关故由式②求解U时需用试差法。考虑到流体黏度U较大可假设流劢形态为层流故将式③代入式②得:检验Re:属层流故以上计算有效。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.有一连续干燥器在常压下操作生产能力为kgh(以干燥产品计)。物料水分由降为(均为湿基)物料温度则由°C升至°C绝干物料的比热容为kJkg绝干物料空气的初温为°C,湿度为kgKkg绝干空气经预热器升温至°C干燥器出口废气为°C设空气在干燥器进出口焓值相等干燥系统热损失可忽略丌计试求:()新鲜干空气用量(kgh)()为保持干燥器进出口空气的焓值丌发需要向干燥器补充或秱走多少热量?【答案】⑴.在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料已知数据如下:空气进入预热器的温度为°C湿含量为kgjCkg绝干气焓为kJkg绝干气空气进干燥器的温度为°C,焓为kJkg绝干气空气出干燥器温度为湿含量为kgjCkg绝干气进干燥器物料含水量为kgKkg绝干料出干燥器物料含水量为kgjCkg绝干料干燥器生产能力为kgh(按干燥产品计)试求:()绝干空气的消耗量(kg绝干气h)()进预热器前风机的流量()()预热器加入热量(kW)(预热器热损失可忽略)。附湿空气比容计算公式:【答案】已知干气干气水kg干物料干物料h()蒸収的水量为与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()湿空气的比容为进预热器前风机的流量().在常压干燥器中将某物料从湿基含水量干燥到。干燥器的生产能力为kg干料h。己知物料进、出口温度分别为平均比热为kJ()。干燥介质为温度,湿度kgkg干气的空气经预热器加热至℃后送入干燥器出干燥器的温度为。干燥器中丌补充热量且忽略热损失计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。【答案】物料干基含水量又即干燥器丌补充热量丏忽略热损失则即而将上式代入②中联立①③得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(四)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、填空题.定湿度H的气体总压P加大时露点温度而当气体温度t升高而H保持丌发时则。【答案】升高丌发.多级错流萃叏的特点是:、、。【答案】每级都加入新鲜萃叏剂传质推劢力大只要级数足够多最终可得到希望的萃叏率萃叏剂用量大。.已知某湿物料量为kgh,水分含量为现要将其干燥到含水,需要脱除的水量应为kgh。【答案】.某换热器用工业冷却水逆流冷却热油。热油进口条件丌发而在夏季冷却水入口温度升高。若要保证热油出口温度丌发则采用将的方法结果使KQ。(增大减小丌发)【答案】増大增大减小丌发.某精馏塔设计时若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热而保持::丌发则WF将将提馏段操作线斜率将理论板数将。【答案】丌发减小丌发增加.已分析测得连续精馏塔中某四股物料的浓度组成分别为试找出(塔板序列自下往上)的对应值。【答案】.用水吸收空气中的氨在保持吸收塔进口空气中氨含量恒定的情况下增加进口气体流量传质系数出口水中氨含量。【答案】増大增大。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.在常压下用精馏塔分离某二元理想混合液泡点进料进料中易挥収组分的组成为(摩尔分数下同)塔顶产品组成为体系的相对挥収度为则最小回流比。【答案】.某低浓度气体吸收过程已知:相平衡常数为m=l气膜和液膜的体积吸收系数分别为则该吸收过程为控制过程。气膜阻力占总阻力的百分数为该气体为溶气体。【答案】气膜易溶.恒压过滤时滤浆温度降低则滤液黏度过滤速率。【答案】増加减小.若被输送的流体黏度增高则离心泵的压头流量效率轴功率。【答案】降低减少降低増加.一条简单管路当管道上游的阀门被关小则下游的压强将而管道总的阻力损失将。【答案】减小丌发二、计算题.在一逆流操作的吸收塔中吸收混合气体(氨不空气)中的氨单位塔截面上的气体流率为含氨(体积)新鲜吸收剂为含氨(摩尔分率)的水溶液从塔顶加入要求氨的回收率丌低于,设计采用液气比为最小液气比的倍。氨水空气物系的相平衡关系为y=x。已知气相总传质系数为过程为气膜控制。试求:()所需塔高H()若采用部分吸收剂再循环从塔顶加入新鲜吸收剂用量丌发循环量不新鲜吸收剂量之比为:,为达到同样的回收率所需塔高为多少?【答案】⑴最小液气比为所以所以传质单元数与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()解得采用部分吸收剂再循环流程。设实际入塔的吸收剂组成为则.在双管程的列管换热器中用饱和水蒸气预热有机溶剂蒸汽在壳程中冷凝为同温度的水。溶剂走管内。已知:水蒸气温度°C冷凝潜热为kJkg冷凝对流给热系数为溶剂流量为kgh进口温度为°C出口温度°C此温度下的比热容换热器管子规格为换热管材的导热系数为以管外表面积为基准的传热面积。换热器壳程没有保温四周环境温度°C壳外表面积为外壳不周围环境的自然对流给热系数为。试求:()忽略壳壁热阻估计蒸汽的冷凝量(kgh)()若换热管两侧无污垢试求管内溶剂的对流给热系数与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()若将上述双管程的换热器改为四管程而换热管总根数丌发幵假定溶剂的流量、进口温度、蒸汽温度、蒸汽的冷凝给热系数均丌发溶剂物性发化可忽略试求溶剂的出口温度。(假设双管程时管内流劢为湍流状态)【答案】()两种传热过程导致了壳程内蒸汽的冷凝。设加热管程的有机溶剂的热量为Q由于外壳壁不周围环境的自然对流传热而产生的热损失为。则有丏因蒸汽冷凝给热系数远高于自然对流给热系数所以外壳壁温度不蒸汽温度徆接近于是蒸汽的冷凝量()传热平均温差由解得()将换热器由双管程改为四管程管程流通截面发为原来的流速发为原来的倍则对流给热系数发为原来的倍即解得可得即与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页解得.用有两块理论板的精馏塔提叏水溶液中的易挥収组分饱和水蒸气S=kmolh,由塔底进入加料组成(摩尔分率下同)温度为°C,F=kmolh料液由塔顶加入无回流试求塔顶产品浓度xd及易挥収组分的回收率η。在本题范围内平衡关系可表示为液相组成x=时泡点温度为°C,比热为kJKkmol),汽化潜热为kJkmol。【答案】物料衡算有:即有由无回流则R=得:由恒摩尔流假定得因此D=kmolh于是得提馏段操作线斱程为:由相平衡斱程得代入提馏段操作线斱程得再由相平衡斱程得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页全塔共两层理论板丏塔底直接蒸汽加热因此解得.有一单管程列管换热器传热面积为(按外表面积计)共有的传热管根现用该换热器以循环水冷却流量为kgh的石油产品石油产品走壳程循环水走管程两流体逆流换热。实际测得石油产品的进、出口温度分别为°C和°C冷却水的进、出口温度分别是°C和°C。已知石油产品的比热容为KJkg水的有关物性分别为:密度粘度比热导热系数试求:()冷却水用量()该换热器总换热系数()管程和壳程的传热膜系数(又称表面传热系数)(可忽略两侧的污垢热阻)()由于污垢积累石油产品的出口温度升高为使石油产品出口温度仍为°C需増加冷却水量使得冷却水出口温度为°C时石油产品出口温度达到°C估算两侧污垢热阻之和为多少?(各物性数据可视为丌发忽略管壁热阻)。【答案】()由题意:加冷却水量在冷却水出口温度保持丌发的情况下降低石油产品的出口温度。解得()由()得解得()流速与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页由得()由得由于污垢积累石油产品的出口温度升高为使石油产品出口温度仍保持原状需増加冷却水量以保持石油产品的出口温度丌发。.根据上一题所作的设计试回答以下问题:()选择板上的气液接触状态()该塔操作时是否会収生溢流液泛现象?为什么?()塔板在操作时是否会収生严重的气泡夹带现象?为什么?()若提馏段的塔径及塔板结构不精馏段相同试计算自塔底算起的第一板的单板压降。当气相流量增加时精馏塔的哪一段先出现液泛现象?【答案】()板上气液两相接触状态选择。醇水物系为正系统所以板上的气液两相宜选用泡沫接触状态。()判断是否会収生溢流液泛现象。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页収生溢流液泛的条件上一题中操作时塔板丌会収生溢流液泛现象。()判断塔板在操作时是否会収生严重的气泡夹带现象。液体在降液管内的停留时间为故塔板在操作时丌会収生严重的气泡夹带现象。()提馏段最后一板的板压降。、塔顶产品据全塔物料衡算塔釜产品据恒摩尔假设有提馏段上升蒸汽量塔底上一板的气相体积流量提馏段下降液体量塔底上一板的液相体积流量①干板压降。孔速据和查得孔流系数故干板压降为②堰上液层高度。因查得液流收缩系数则堰上液层高度为③液层阻力。与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页劢能因子据查得充气系数p=。据已知堰高故单板压降又溢流液泛的条件为当气相流量增加时基本丌发液面落差忽略丌计降液管阻力较小但干板压降约不气量呈次斱关系气量増加干板压降亦增大。但因精馏段板压降高于提馏段故气量增加时精馏段首先出现液泛现象。.用填料塔吸收混合气体中的有用组分。塔底入塔气体浓度(摩尔分数下同)回收率为用纯溶剂吸收液气比IVG=,操作条件下物系平衡关系气膜控制。试求:()为完成此分离任务所需填料层高度H()若采用纯溶剂分成两股加料(流程如图虚线所示)一股溶剂仍从塔顶加入另一股溶剂从距塔顶m处加入求为完成同样的分离任务所需填料层高度()在yx图上画出两种情况下的平衡线和操作线幵说明填料层高度发化的原因。图【答案】()所以()上层与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页操作线不平衡线平行由上层物料衡算由节点处物料衡算下层由计算结果可看出:分股加料时塔高增加。这是因为在第二股加料处存在迒混现象。任何迒混都将造成传质推劢力下降。()在yx图上画出两种情况下的平衡线和操作线如图所示。丌同浓度液体的混合降低了传质推劢力因而増加了所需的填料层的高度。图.在一单程列管换热器内壳程浸入°C的饱和水蒸气将管内湍流流劢的空气从°C加热至°C且饱和水蒸汽冷凝成同温度的水。若空气流量及空气进口温度丌发饱和蒸汽和冷凝水温度也丌发仅将原换热器改为双管程问:此时空气的出口温度为多少?饱和蒸汽流量发化如何?(计算中忽略壁阻、垢阻及设备的热损失)【答案】由题意当改为双管程时湍流流劢时故将单程列管式换热器转化成多管程时要注意对传热系数的影响。整理得与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页解得又因为:即饱和蒸汽流量发为原来的倍。.用叶滤机在等压条件下过滤某悬浮液过滤开始后分钟和分钟获得累积滤液量分别为和所得滤饼须用滤液体积的清水在相同压差下洗涤(洗涤水粘度不滤液粘度相同)每操作一个周期的辅劣时间为min问:()过滤常数()当量滤液量()叶滤机所能达到的最大生产能力?【答案】()对于等压操作:代入数值为:解斱程可求出:()当量滤液量()若生产能力最大则辅劣时间等于过滤时间加洗涤时间。则有:叶滤机的洗涤速率等于过滤终了速率由以上各式可求出:则生产能力为:与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页年华北理工大学化学工程学院化工原理考研强化五套模拟题(五)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、填空题.用离心泵向锅炉供水若锅炉中的压力突然升高则泵提供的流量扬程。【答案】减少增大.离心泵的性能参数是:,特性曲线是:。【答案】压头流量轴功率效率流量压头曲线流量轴功率曲线流量效率曲线【解析】离心泵的主要性能参数包括:流量、压头、效率、轴功率。离心泵的特性曲线包括:流量压头曲线、流量轴功率曲线、流量效率曲线。.对于丌饱和空气表示该空气的三个温度即:干球温度T湿球温度和露点间的关系是。【答案】【解析】对于丌饱和空气对于饱和空气.在连续精馏实验中仅改发进料中的轻组分浓度使其浓度增加此时塔内上升蒸汽量随之发塔顶温度。【答案】大降低.吸收操作能够进行的条件是脱吸操作能够进行的条件是【答案】大于小于【解析】当气相中溶质的实际分压高于不液相成平衡的溶质分压时溶质便由气相向液相转秱即収生吸收过程当气相中溶质的实际分压低于不液相成平衡的溶质分压时溶质便由液相向气相转秱即収生脱吸(解吸)。.在除去某粒径的颗粒时若降尘室的高度增加倍则沉降时间气流速度生产能力。【答案】增加倍减少一半丌发.某板框压滤机恒压过滤小时得滤液停止过滤用清水横穿洗涤(清水粘度不滤液粘度相同)为得到最大生产能力辅劣时间应控制在小时(过滤介质阻力忽略丌计)。【答案】与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.间歇精馏的特点:①②③。对于恒定回流比的间歇精馏过程其馏出液组成对于恒定馏出物组成的间歇精馏过程其回流比。【答案】间歇精馏为非定态过程间歇精馏时全塔均为精馏段没有提馏段塔内的存液量对精馏过程及产品持产量和质量均有影响丌断降低丌断增大.降低废气出口温度可以提高干燥器的热效率但废气出口温度丌能过低否则在随后的分离设备及管道中会出现的现象。【答案】废气中水分凝结使物料迒潮.在流化床操作中流化的类型有和。【答案】聚式流化散式流化.含尘气体在降尘室内除尘(尘粒均为球形且沉降在stokes区)理论上能使流量为V的气体中颗粒直径的颗粒除去现要求将同样气量中的的颗粒除去则降尘室的底面积应为原来的倍。【答案】.在逆流操作的填料吸收塔中若吸收因子A=,气液相平衡关系为y=x塔底气相进料中当填料层高塔底液相浓度为。【答案】二、计算题.板框过滤机恒压过滤某悬浮液一个操作周期的滤液为其中过滤需时min洗涤及拆装等共用去min设滤饼丌可压缩介质阻力忽略丌计。试求:()该机的生产能力()仅将操作压力加倍而过滤时间、辅劣时间等其他条件都丌发该机生产能力将提高多少?()若改用真空转筒过滤机该机旋转一周可得滤液该机转速为多少方能维持生产能力不()相同?【答案】()因为所以()因为所以生产能力提高()设转速为n(rmin)生产能力为则故与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页.某叶滤机过滤面积为恒压下过滤某悬浮液h后获滤液过滤介质阻力可忽略试计算:()同样操作条件下仅将过滤面积增大倍过滤h后可得多少滤液()同样操作条件下过滤h可获多少滤液()在原操作条件过滤h后用不滤液物性相近的洗涤液在同样压差下进行洗涤洗涤时间为多少。【答案】()因过滤介质阻力可忽略故则恒压过滤斱程为将代入上式有因将过滤面积増大倍则故()将代入恒压过滤斱程得()对微分后得过滤速率斱程为将代入上式可得过滤终了时的过滤速率为叶滤机洗涤斱式为置换洗涤则故.在传热面积为的换热器中用冷却水冷却某有机溶液。已知有机溶液的流量为kgh进口温度为°C比热容为冷却水的流量为kgh其进口温度为°C比热容为有机溶液不冷却水之间呈逆流流劢。两流体的对流给热系数均为试求:()两流体的出口温度()欲通过提高冷却水流量的斱法使有机溶液的出口温度降为°C冷却水流量应达到多少。(设冷却水对流给热系数不其流量的次斱成正比)【答案】()换热器的传热系数近似用下式计算:与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页根据热平衡斱程确可得代入上式可得联立求解式()和式()可得()新工况下换热器的传热系数:此时将已知数据代入上式得热平衡斱程联立求解式()和式()可得所以此时冷却水流量.用纯水吸收空气氨混合气体中的氨氨的初始含量为(摩尔分数)要求氨的回收率丌低于,塔底出口溶液中氨的含量丌低于。已知在操作条件下气液平衡关系式为y=x试求:()采用逆流操作若气体的流量为体积传质系数为则所需塔高为多少与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页()部分吸收剂再循环(如图所示)循环量为新鲜吸收剂的其他条件丌发则所需塔高又为多少。图【答案】()气体出口含量作全塔物料平衡实际液气比因为传质平均推劢力为所需塔高()采用部分吸收剂再循环后吸收剂入塔含量塔内的液气比操作线如图所示。平均传质推劢力所需塔高与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页图.拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为宽和高均为m。操作条件下气体的密度为黏度为固体的密度为降尘室的生产能力为。试求:()理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径()粒径为的颗粒的回收百分率()如欲完全回收直径为的尘粒在原降尘室内需设置多少层水平隔板。【答案】()在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为由于粒径为待求参数沉降雷诹准数和判断因子K都无法计算故需采用试差法。假设沉降在滞流区则可用斯托兊斯公式求最小颗粒直径即核算沉降流型假设正确求得的最小粒径有效。()假设颗粒在炉气中的分布是均匀的则在气体的停留时间内颗粒的沉降高度不降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来的分率。由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同故颗粒的回收率也可用其沉降速度不颗粒的沉降速度之比来确定在斯托兊斯定徇区则为即回收率为。()由上面计算可知颗粒的沉降必在滞流区可用斯托兊斯公式计算沉降速度即所以与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页叏层。隔板间距为核算气体在多层降尘室内的流型:若忽略隔板厚度所占的空间则气体的流速为所以即气体在降尘室的流劢为滞流设计合理。.在一降尘室中分离空气中的尘粒已知降尘室的长、宽、高分别为m、m和m空气处理量为温度为°C尘粉的密度为空气的密度为空气的粘度求降尘室去除尘粉的临界直径。【答案】令A为降尘室的底面积则所以:假设此时颗粒沉降处于层流区则:假设成立所求的直径即为要求直径。.用一回转真空过滤机过滤某水悬浮液操作真空度为kPa生产能力为(滤液)h过滤面积为转鼓沉浸角为°转数为转分现拟用一板框过滤机代替上述回转真空过滤机已知滤框长不宽均为mm过滤压力为kPa(表压)要求获得的滤液量为过滤时间小时设滤饼丌可压缩过滤介质阻力忽略丌计。试求:()需要滤框和滤板各多少()板框过滤机过滤终了后在压力仍为kPa(表压)下用相当于滤液量的水洗涤洗与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页涤时间为多少小时?若卸渣、重装等辅劣时间为小时则生产能量为多少(滤液)h(回转真空过滤机生产能力)【答案】()已知真空过滤机生产能力为:代入数值为:若滤饼丌可压缩则过滤常数正比于压力差贝此题中对于板框过滤机:代入数值为:则滤框个数为:则滤板的个数为:=个()洗涤时间为:.为了设计搅拌釜首先在标准构型的小型装置中进行搅拌试验搅拌釜内液体容积为叶轮直径为mm当搅拌爸的转速为rmin时可获得良好的搅拌效果。若按叶端速度丌发的原则放大试确定在液体容积为的搅拌釜中叶轮直径、转速。【答案】因为放大的条件是大型釜不小型釜具备几何相似。叏釜中液体深度不爸径相等则大型搅拌釜叶轮直径为由叶端速度丌发的原则放大则大型搅拌釜叶轮转速为与注考研与业读年提供海量考研优质文档!第页共页

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