天津大学2001年化工原理考研试题 17ky

天津大学研究生院二0 0一年招收硕士生入学试题
题号：
考试科目：化工原理（含化工原理实验） 页数：
一、选择与填空（20%）
1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量 ，轴功率 。
2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指 阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。
3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为 。
A、R1＞(R2+ R3) B、R1＜(R2+ R3) C、R1＝(R2+ R3) D、无法确定
4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1= 。
5、在吸收操作中，若c*－c ≈ ci－c，则该过程为 。
A、液膜控制 B、气膜控制 C、双膜控制 D、不能确定
6、分配系数kA增加，则选择性系数β 。
A、减小 B、不变 C、增加 D、不确定
7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有 和 两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是 、 、 。
8、采用一定状态的空气干燥某湿物料， 不能通过干燥除去。
A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分
二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽位敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数C0为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞（汞的密度为13600kg/m3）。操作条件下液体密度为1260kg/m3，粘度为1×10-3Pa·s。若泵的效率为60%，试求泵的轴功率，kW。
摩擦系数可按下式计算：
滞流时，λ = 64/Re
湍流时，λ = 0.3164/Re0.25 （13％）
三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5×10-5m2/s，Ve=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mm×635mm×25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数n。 （6%）
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四、有一列管换热器，装有Φ25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20℃加热到85℃，空气流量为8000kg/h。用108℃的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求：
（1）空气在管内的对流传热系数；
（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）；
（3）通过计算说明该换热器能够满足要求。 （12%）
五、在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，其组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）；塔顶馏出液流量为50kmol/h，其组成为0.96；泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下平均相对挥发度为2.1，每层塔板的气相默弗里板效率为0.5。
（1）计算釜残液组成；
（2）求精馏段操作线方程；
（3）若经过精馏段第n块实际板液相组成降低了0.01，求经过该板气相组成的最大变化量。 （13%）
六、在填料层高度为8.5m的吸收塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。已知进塔混合气体中溶质的含量为0.05（摩尔比）；单位塔截面上惰性气体流量为50kmol/(m2·h)；气相总吸收系数为0.34 kmol/(m2·h)；溶质的吸收率为98%；在操作条件下，该系统的平衡关系为Y=2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍。试计算：
（1）出塔液相组成；
（2）所有填料的比表面积。 （11%）
七、湿度为0.01kg/kg绝干空气的常压新鲜空气经预热器加热后，在常压下用于干燥某种湿物料。空气进、出预热器的温度分别为20℃、120℃，含水量分别为20%、5%（均为湿基）。干燥后产品的流量为60kg/h，湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg·)℃，忽略干燥系统的热损失。试求：
（1）新鲜空气的流量V（m3/h）；
（2）干燥系统所需要的总加热速率Q。 （10%）
八、实验部分（15%/）
1、在进行间歇精馏操作过程中，为了保持塔顶温度的恒定，应逐渐 回流比；同时为了保持塔顶产品产量的恒定，应逐渐 塔釜加热量。
2、在进行圆形直管内空气湍流流动的对流传热系数测定实验中，需要测定哪些物理量？
3、在恒压过滤常数测定实验中，已知不同滤液量V对应的过滤时间θ，试简要说明利用作图法求取恒压过滤常数的方法。
4、设计一实验流程（画出其实验流程示意图），可以完成如下实验内容：
（1）进行离心泵性能的研究；
（2）进行水平直管摩擦阻力与流动雷诺数关系的研究。