石油大学(华东)
一九九九年硕士研究生入学考试《化工原理》试题答案
一、 填空及选择题（共４０分，选择题每题２分，填空题每题３分）： １． Ｃ、Ａ、Ｂ ２． Ｃ、Ｃ、Ａ ３． Ａ ４． Ａ、Ｂ ５． Ａ、Ａ、Ｂ ６． ２３０.４ ７． 单位接触面积、单位速度梯度时内摩擦力大小； １０００μ/ρ ８． 床层存在沟流；床层发生节涌。 ９． １３
１０． 过滤、洗涤及洗干、卸渣、滤布再生； 分配头。 １１． ３.４８ １２． １，０.５
１３． 溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的组成比；萃取相中溶质与稀释剂的组
成之比同萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。
１４． 所处理的物料为水溶液，水为重组分，塔底产品近于纯水； 多。
１５． 气体通过塔板上的液层后，将部分较小的液滴夹带至上层塔板的现象；板间
距、空塔气速、气液相的物性等（答出两个因素即可）。
二、计算题（共６０分） １．（１５分）
解：①(10分)下面分别以u、u１、u２表示ＡＢ段、ＢＣ段、ＢＤ段的流速。 由水池液面至Ｂ面、再至Ｄ或Ｃ面列柏氏方程，有：
He=10+u21/2g+HfAB+HfBC=10+u22/2g+HfAB+HfBD (a) 其中：HfAB=0.015×(50/0.1)×(u2/2g)=7.5(u2/2g) HfBC=0.02×(80/0.05)×(u21/2g)=32(u21/2g) HfBD=0.02×(60/0.05)×(u22/2g)=24(u22/2g) 由Ｂ面至Ｃ面、Ｂ面至Ｄ面列柏氏方程得：
u22/2g＋HfBD＝u21/2g＋HfBC 即： 33(u21/2g)=25(u22/2g) 或u２＝1.149 u１ (b) 同时：ＶＡＢ＝ＶＢＣ＋ＶＢＤ 即： 0.12u=0.052(u1+u2) (c) 由b、c两式： u1=1.861u
从而： He=10+u21/2g+HfAB+HfBC=10+7.5(u2/2g)+ 33(u21/2g) =10+6.207u2 (e) (e)式即为管路的特性曲线方程。
泵的特性曲线方程：Ｈ＝４０-４×１０５Ｑ２=４０-４×１０５(0.785×0.12u)2 =40-24.65u2 (f) 联解(e)、(f)得：u=0.986m/s,u1=1.835m/s,u2=2.108m/s VBC=0.785×0.052×1.835=0.00360m3/s=13.0m3/h
233
VBD=0.785×0.05×2.108=0.00414m/s=14.9m/h
②（５分）管路的特性曲线：He=10+HfAB+HfBD+u2BD/2g =10+7.5(u2/2g)+25{(4u)2/2g}
=10+20.77u2
522
串联时泵的特性曲线：H=2(40-4×10Q)=80-49.30u Ｈ＝Ｈe解得：u=1.00m/s
V=0.785×0.12×1.123=0.00785m/s=28.3m3/h
２．（１０分）
解：一侧有相变化，αo>>αi，管壁及污垢热阻可忽略，不计热损失，故： Ｋ≈αi
空气流量增加前：Q=mCp(50-30)=KAΔtm 空气流量增加后：Q=mCp(47-30)=K’AΔtm’ Δtm=(80+60)/2=70℃ Δtm’=(80+63)/2=71.5℃
Q/Q’=20m/(17m’)=70K/(71.5K’)
湍流状态：αi∝m0.8即Ｋ∝m0.8，所以： Q/Q’=20m/(17m’)=70K0.8/(71.5K’0.8) m’/m=2.505,Q/Q’=2.130 (m’/m)water= Q/Q’=2.130 ３．（１５分）
①（５分）m=E/P=2.786/1.103=2.75
混合气体的组成y1=(yG1+yG2)/2=(0.04+0.02)/2=0.03 混合气体的流量G=G1+G2=0.03kmol/s
气体出口浓度y2=(1-η) y1=(1-0.85)×0.03=0.0045
(L/G)min=(y1-y2)/(y1/m)=(0.03-0.0045)/(0.03/2.75)=2.3375 Lmin=2.3375G=2.3375×0.03=0.0701kmol/s ②（６分）
混合气Ｖ=22.4×0.03×293/273=0.721m3/s
塔径Ｄ＝（4V/πu）0.5=[4×0.721/(3.14×0.5）]0.5=1.335m (L/G)= 1.2(L/G)min=1.2×2.3375=2.805
x1=(y1-y2)G/L+x2=(0.03-0.0045)/2.805=0.00909 Δy1= y1-mx1=0.03-2.75×0.00909=0.005 Δy2= y2-mx2=0.0045
Δym=(0.005-0.0045)/2=0.00475
0.030.03?0.0045?Z= ?320.004758?10?0.785?1.335 =14.4m
③（４分）两股气体分别进塔时，塔下半部液气比大于上半部，操作线首先在中间加料处与平衡线相交。
(L/G)min=(0.02-0.0045)/(0.02/2.75)=2.1312 Lmin=2.1312G=2.1312×0.03=0.0639kmol/s ４．（１０分）
① (３分)q/(q-1)=6 q=1.2
xF /(q-1)= xF/0.2=3 xF=0.6 ② （２分）0.6F=0.04(F-D)+0.94D
D/F=0.622
③ （５分）由 y=6x-3 及 y=1.2x/(1+0.2x) 得：x=0.6085 y=0.6510
Rmin=(0.94-0.6510)/(0.6510-0.6085)=6.8 Yn+1=0.8718xn+0.1205 ０. 85=0.8718xn+0.1205 xn=0.8368 y*n=0.8602
EMV=(0.858-0.85)/(0.8602-0.85)=0.784 ５．（１０分）
恒压过滤，s=0,K∝ΔＰ
Ｋ＝1.936×10-4×8/10=1.5488×10-4 m2/s τ2e=qe/K=0.012/1.5488×10-4=0.65 s τ=φ/n=40 s (q+q2e)=K(τ+τe)
∴q=[1.5488×10-4(40+0.65)]0.5-0.01=0.0693 m3/m2
V=Aq=πDlq=3.14×1.5×10×0.0693=3.264 m3 T=120 s
Q=V/T=3.264/120=0.0272 m3/s=97.9m3/h
石油大学(华东)1999年研究生入学考试试卷
