华南理工大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试卷
（请在答题纸上做答，试卷上做答无效，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：化工原理
适用专业：环境工程；化学工程，化学工艺，生物化工，应用化学，工业催化，能源环境材料及技术，化学工程（专业学位）；制浆造纸工程，制糖工程，轻工技术与工程（专业学位）
本卷满分：150分
一、（50分）选择填空题
1.流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：压强降与速度（ ）成正比。极度湍动区；压强降与速度（ ）成正比。
2.U形管差压计用水作指示液，测量气体管道的压降，若指示液读数R＝20㎜，则表示压降为（ ）Pa,，为使R读数增大，而△P值不变，应更换一种密度比水（ ）的指示液。
3.某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2kg/m3的空气时，最大流量为400 m3/h。现用来测量密度为0.8kg/ m3氨气时，其最大流量为（ ）m3/h。
4.离心泵的工作点是（ ）曲线与（ ）曲线的交点。列举三种改变工作点的方法（ ），（ ），（ ）。
5.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（ ）现象。用离心泵输送接近沸点的液体时，该泵应安装与被输送液体液面的（ ）方。
6.重力沉降和离心沉降的理论依据是：（ ）
7.三种传热方式的基本定律：热传导（ ）；热对流（ ）；热辐射（ ）。
8.在包有两层相同厚度但热传导系数不同的保温材料的圆形管道上，应该将（ ）材料包在内层，其原因是（ ）。
9.流体沸腾根据温度差大小可分为（ ）、（ ）、（ ）、三个阶段，操作应控制在（ ）。 10.将单程列管式换热器改为双程的作用是（ ），但这将使（ ）减小，（ ）增大。 11.列管换器中，用饱和水蒸气加热空气，空气走管内，蒸气走管间，则管壁温度接近（）的温度，总传热系数接近（）的对流传热系数。
12.图示为一异径管段，从A段流向B段，测得U形压差计的读数为R=R1，从B段流向A段测得U形压差计读数为R=R2，若两种情况下的水流量相同，则
①R1?R2 ②R1＝R2 ③R1?R2 ④R2?-R1
13.孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值_____。
（A）总在增大；（B）先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值； （C）总是减小；（D）不定
14.碳钢的导热系数为_____；不锈钢的导热系数为_____；铜的导热系数为_____，常压常温空气的导热系数为_____；常温水的导热系数为_____。
（A）17 W/（m??C） （B）380W/（m??C） （D）16 W/（m??C） （E）0.62 W/（m??C） 15.翅片管加热器一般用于___________。
（A）两侧均为液体，（B）两侧流体均有相变化。（C）一侧为气体，一侧为蒸气冷凝，（D）一侧为液体沸腾，一侧为高温液体
16.操作中的精馏塔，若维持F、xF、q、D、R不变（F、xF、q、D、R分别为进料量、进料组成、进料热状况参数、塔顶产品量和回流比），将加料口由原来的最佳进料位置向下移动几块塔板，则会导致塔顶产品浓度xD和塔低产品浓度xW发生以下变化（）。
（A）xD变小，xW变大 （B） xD变小，xW变小 （C）xD变大，xW变大 （D） xD变大，xW变小
17.已知某一气液平衡物系符合亨利定律，由此可作出以下判断：该平衡物系中，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（）。
（A）正值 （B） 负值 （C） 零 （D） 不确定 18.在恒定干燥实验中，其他实验条件不变，仅降低进入干燥设备的热空气的湿度，则下列推论中，合理的是（）。
（A）湿物料的临界水分将降低，恒速干燥段时间缩短 （B）湿物料的临界水分将降低，恒速干燥段时间延长 （C）湿物料的临界水分将提高，恒速干燥段时间延长 （D）湿物料的临界水分将提高，恒速干燥段时间缩短
19.影响塔设备操作弹性的因素有（）。 ①物系性质，②塔的结构，③气液负荷
（C）45 W/（m??C） （F）0.025W/（m??C）
（A）①和②（B） ①和③（C） ②和③（D） ①、②和③
20.根据有效膜模型（双膜理论），当被吸收组分在吸收液中的溶解度很大时，气相总传质系数Ky（）。
（A）大于气相对流传质系数ky （B） 大于液相对流传质系数kx （C）近似等于气相对流传质系数ky （D） 近似等于液相对流传质系数kx 21.在板式塔塔板结构设计中，当哪些因素考虑不周时，将可能引起降液管液泛，请列举其中三个考虑不周的因素：①_____、②_____、③_____。
22.在干燥操作中，作为干燥介质的湿空气经预热器加热后，其湿度、相对湿度_____。 23.在吸收操作中，压力_____和温度_____，可使平衡常数_____，这有利于吸收操作。 24.设计精馏塔时，若进料量F、进料组成xF、塔顶、塔底馏出液组成xD、xW和回流比R一定，提高进料温度，则理论板数将_____，冷凝器负荷_____，再沸器热负荷_____。
25.简单蒸馏用于分离_____的均相混合物。在简单蒸馏操作中，随着蒸馏的进行，蒸馏釜内的易挥发组分浓度逐渐_____，釜内溶液沸点逐渐_____。
二、（20分）
在附图所示的管路系统中，有一直径为?38?2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，孔流系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6?104Pa，AB段摩擦系数?取为0.022，试计算：
（1）流体流经AB段的压强差；
（2）若泵的轴功率为800W，效率为62％，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下流体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600 kg/ m3。
（3）若输送流量提高到原流量的1.8倍，用计算结果说明该泵是否仍能满足要求？（设摩擦阻力系数?不变）。
三、（20分）
某酒精精馏厂，塔顶馏出液冷凝器中有?25×2.5的管50根，长2m，管内通冷却水，流速为1.0m/s，其进、出口温度分别为20℃和40℃，管外为饱和蒸气冷凝，试求：
（1）管壁对冷却水的对流传热系数hi。
（2）该厂仓库有一台与上述传热面积相同，管径相同，但管数为60根的换热器拟作备用品，若保持冷却水进出口温度不变，问该备用品是否合用（用计算等说明）？
（3）若不合用，为完成原来的冷凝任务，试说明用该备用换热器如何调整操作条件使之满足生产要求？
水物性数据可取为：Cp=4.174kJ/（kg·K）,ρ=995.7kg/m3;λ=0.617W/（m·K）,μ=0.8cp
四、（20分）
在逆流操作的填料塔内，用20℃的清水吸收氨气-空气混合气中的氨气，已知混合气流量为540m3/h（标准状态下），塔底气体进塔浓度为0.06（摩尔分率），要求氨的回收率为99%，已知塔内径（直径）为0.8m，清水用量为1.1m3/h，操作条件下的平衡关系为Y*=0.9X，气相总体积传质系数Kya=107kmol/m3.h，20℃水的密度为998.2kg/m3。试求：
（1）吸收液的出口浓度X1（摩尔比）；
（2）气相总传质单元数NOG及所需的填料层高度Z；
（3）若混合气流量（标准状态下）增加20%，维持操作压强和用水量不变，要达到原来的回收率，填料层高度至少应调整为多少？（已知吸收过程为气膜控制，Kya与气体流速的0.8次方成正比）。
五、（20分）
在一常压连续操作的精馏塔中分离某双组分混合液，已知该物系的平均相对挥发度为3.2。进料量为1000kmol/h，饱和蒸气进料，进料中易挥发物的组成xf=0.4。要求塔顶产品中易挥发组成xD=0.9（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的90%由塔顶馏出。取回流比为3.5。塔釜采用间接加热，塔顶采用全凝器。试计算：
（1）精馏段和提馏段上升的蒸气量；
（2）从塔顶数起的第二块理论板上升的蒸气组成为多少；
（3）现因结垢导致再沸器换热能力下降，若维持原来的进料量、进料组成、进料热状况和塔顶产品量不变，分析塔顶产品浓度和塔底产品浓度将如何变化？
六、（10分）
用一过滤面积为0.05m2的板框过滤机过滤某悬浮液，操作压强为399 kN/m2,过滤300s所得到的滤液量为0.025m3，再过滤300s时再得到0.015m3的滤液量，此时板框已充满滤饼，试求：
（1）过滤常数K（m2/s）和当量滤液量Vm（m3）？ （2）过滤终了时的过滤速率？
七、（10分）
在常压（101.33kPa）绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料，湿物料从含水量为35%干燥至5%（均为湿基含水量），产品产量为450kg/h。空气初始温度为25℃，相对湿度为35%，经预热器加热至90℃后进入干燥器，离开干燥器时空气的温度为45℃。（已知25℃时，水的饱和蒸气压为3.1684kPa）。试求：
（1）干燥器除去的水量（kg/h）；
（2）空气离开干燥器时的湿度（kg水/kg绝干空气）； （3）绝干空气的消耗量（kg绝干空气/h）。 空气的焓可由下式计算：
I?(1.01?1.88H)t?2490H(kJ/kg)
华南理工大学2007年攻读硕士研究生入学考试试卷(化工原理)考研真题与答案
