武汉科技大学2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题861 化工原理.doc

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姓名 报考专业 准考证号码 密封线内不要写题 2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 科目名称化工原理(□A卷B卷)科目代码861 考试时间3小时 满分150分 可使用的常用工具无 计算器 直尺 □圆规(请在使用工具前打√) 注意所有答题内容必须写在答题纸上,写在试题或草稿纸上的一律无效;考完后试题随答题纸交回。 一、选择题共15小题,每小题2分,共30分 1、(2分)不可压缩流体在圆直管中稳态流动,在保持管内流速不变的情况下,仅把管由水平放置改为竖直放置,则其管出口流体静压能将( )。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 2、(2分)如下图1所示的管路系统中,保持高位槽1-1液面恒定,将支路③上的阀门k3关小,则压力表读数pA( )。 A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定 图1 3、(2分)某板框压滤机恒压过滤某种悬浮液时,介质阻力可以忽略不计且滤饼近似为不可压缩,该板框压滤机在0.15 MPa(表压)下恒压过滤1 h后得到40 m3的滤液,若在0.30 MPa(表压)下恒压过滤2 h后可以得到滤液( )。 A 160 m3 B 80 m3 C 20 m3 D 10 m3 4、(2分)若洗涤液黏度与滤液黏度相等,则下列有关过滤洗涤速率的说法正确的是( )。 A、板框压滤机的洗涤过程属于置换洗法,洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的1/4 B、板框压滤机的洗涤过程属于横穿洗法,洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率 C、叶滤机的洗涤过程属于横穿洗法,洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的1/2 D、转筒真空过滤机洗涤过程属于置换洗法,洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率 5、(2分)在完全去除最小颗粒的要求下,欲提高降尘室的生产能力,可采取的主要措施是( )。 A、增加降尘室的高度 B、延长沉降时间 C、增大降尘室底面积 D、降低含尘气体的体积流量 6、(2分)欲在蒸汽输送管外加装2层保温层,近似认为2层保温材料的厚度相同,为了使保温效果更好,应将导热系数小的保温材料置于( )。 A 外层 B 内层 C 内外层均可 7、(2分)如右图2,某均质无限大平壁(热导率处处相等)的一维稳态导热过程,若平壁的壁厚为1.0 m,一侧壁温为200 ℃,另一侧为40 ℃,则距离壁面0.75 m处的温度为( )。 A 120 ℃ B 140 ℃ 200℃ 1m 40℃ 0.75m C 160 ℃ D 180 ℃ 图2 8、(2分)某板式精馏塔塔顶采用全凝器,塔釜采用间壁式再沸器,采用该塔分离某物系达到指定分离要求时所需要的理论板数为10(不包含再沸器),若全塔效率为50,则塔内的实际板数为( ) A、18 B、20 C、22 D、无法确定 9、(2分)欲保持塔顶馏出液中轻组分收率不变,将间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热,则精馏段操作线的斜率( )。 A、减小 B、增大 C、不变 D、无法确定 10、(2分)连续精馏正常操作时,减小再沸器热负荷,回流液流量、进料量和进料状态均保持不变,则塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔组成xD将( )。 A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定 11、(2分)设气、液相组成分别为Y与X摩尔比,与液相组成X成平衡的气相组成为Y*,若YY*,则传质方向为( )。 A、吸收 B、平衡状态 C、解析 D、无法确定 12、(2分)萃取操作是利用被分离物料中各组分( )的差异而实现分离的单元操作。 A、沸点 B、密度 C、在萃取剂中溶解度 D、挥发度 13、(2分)恒速干燥阶段,在给定的干燥空气条件下,下列有关其干燥速率的说法正确的是( )。 A、干燥速率随被干燥物料种类不同有较大差异 B、各种不同物料的干燥速率实质上是相同的 C、被干燥物料的质量越大,干燥速率越小 D、上诉说法均不对 14、(2分)下列各组参数中,可用于在空气湿度图中唯一确定空气状态点,并继而求出其它湿空气参数的是( ) A、H、p B、 H、td C、 I、tw D、 td、tw 15、(2分)已知湿空气总压为101.3 kPa,温度为30 ℃,空气的湿度为0.016 kg/kg干空气,已查出30 ℃时水的饱和蒸气压为4.25 kPa,则空气的相对湿度等于( )。 A、50 B、60 C、70 D、100 二、填空题共10小题,每小题2分,共20分 1、(2分)一种测定液体黏度的仪器由钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充满液体,记录钢球下落一定距离的时间。已知球直径为5 mm,ρs8000 kg/m3,下落距离为0.3 m时,所需时间为6 s,液体密度为1200 kg/m3,求此液体的黏度为 Pas。计算结果保留3位有效数字 2、(2分)某离心泵的特性曲线方程可近似用H46-0.008Q2(H的单位是m,Q的单位时m3/h)表示,该离心泵所处管路的特性曲线方程可近似用H100.002Q2(同上)表示,当此流体输送系统达到稳态后,离心泵的实际流量为 m3/h。 3、(2分)若离心泵的实际安装高度在其输送液面之上,启动泵时若不先灌泵使泵壳和吸入管段内充满液体,则离心泵会出现 现象。 4、(2分)若吸收过程中惰性气体完全不溶于吸收剂,且吸收剂不挥发,则两相接触时发生的分子扩散传质过程属于 扩散。 5、(2分)填料塔的流体力学性能常用ln△pflnu曲线表示,该曲线上的两个折点分别是载液)点和 。 6、(2分)简化精馏过程计算和分析的两个前提假定分别是理论板假定和 。 7、(2分)组成为0.6(摩尔分率)的100 kmol甲醇水-溶液进行简单蒸馏,当釜液量为70 kmol时,釜液组成为0.5,则馏出液平均组成为 。计算结果保留2位有效数字 8、(2分)全回流操作时,二元理想物系常压板式精馏塔的操作线方程是 。 9、(2分)所谓恒定干燥条件是指 。 10、(2分)气液传质过程中,若分离过程的难度越大,则所需的 也就越大。HOG或NOG 三、判断题共10小题,每小题1分,共10分。对的打√,错的打 1、( 1分)转子流量计的刻度与被测流体的密度无关。 ( ) 2、( 1分)离心泵启动时为了减小启动电流,保护电机,常先关闭出口阀。 ( ) 3、( 1分)流体作层流流动时,其摩擦阻力系数只与雷诺数有关,而与管壁粗糙度无关。 ( ) 4、( 1分)降尘室的生产能力与降尘室的高度和颗粒沉降速度密切相关。( ) 5、( 1分)压力增高、温度降低,将有利于吸收的进行。 ( ) 6、( 1分)在恒速干燥阶段去除的是平衡水分。 ( ) 7、( 1分)采用多级逆流萃取与单级萃取相比较,如果溶剂比、萃取相浓度一样,则多级逆流萃取可使萃余相分率增大。 ( ) 8、( 1分)低浓度气体吸收中,已知平衡关系y*2x,kxa0.2 kmol/m3s,kya 2l0-4 kmol/m3s,则此体系属气膜控制。 ( ) 9、( 1分)若湿空气的t、H不变,但其总压减小,则湿空气H-I图上的等湿线上移。 ( ) 10、( 1分)对于湍流状态下的水蒸气-空气系统,干球温度近似地等于绝热饱和冷却温度。 ( ) 四、简答题共2小题,每小题5 分,共 10 分 1、( 5分)利用套管式换热器进行传热实验过程中,采用冷却水进行热空气的冷却,忽略管壁和污垢热阻,热空气和冷却水的进口温度不变,二者的流量均可以通过转子流量计予以调节。实验中发现空气的出口温度偏高,为降低空气的出口温度,有人建议进一步加大冷却水的流量,试分析这种做法是否能有效达到目的简述其理由。 2、( 5分)拟采用纯溶剂S对含有A、B的混合液进行单级萃取,已知原料混合物中的A的质量分数为xF如下图3所示,进料量为F kg/h,萃取剂用量为S kg/h。操作条件下,三元混合物(ABS)的相图如下图所示。试定性确定(简要说明过程)萃取液和萃余液的量,并在答题纸上图示其组成及其求解过程。 图3 五、流体流动综合计算题20分如下图4所示的输水系统,已知管内径为d50 mm,在阀门全开时输送系统的管路总长度lΣle为50 m(包括所有进出口阻力损失),摩擦系数λ可取0.03, 泵的性能曲线在流量为6 m3/h至15 m3/h范围内可用下式描述 H18.92-0.82Q0.8, H为泵的扬程m, Q为泵的流量m3/h。试求 1 如要求输送量为10 m3/h, 单位质量的水所需外加功为多少 此泵能否完成任务 (14分) 2 如要求输送量减至8 m3/h通过关小阀门来达到, 泵的轴功率减少百分之多少设泵的效率变化忽略不计。 (6分) 图4 六、传热综合计算题20分有一套管换热器,内管管径为Φ54 mm2 mm,套管管径为Φ116 mm4 mm的钢管。现用120 ℃的饱和水蒸气加热苯,使苯由50 ℃加热至80 ℃,苯在内管中以4000 kg/h 的流量流动,试求 (1)加热蒸汽消耗量计算结果保留3位有效数字;(5分) (2)所需套管的有效长度计算结果保留3位有效数字;(12分) (3)由于某种原因,加热蒸汽的温度降为110 ℃,苯的出口温度将变为多少计算结果保留3位有效数字(假设管内外的对流传热系数均近似不变,且苯在5080 ℃之间的物性参数平均值为密度880 kg/m3,比热容1.86 kJ/kg℃,粘度0.39 mPas ,导热系数0.145 W/m℃,钢的导热系数为45 W/m℃,120℃时水蒸气冷凝潜热2205 kJ/kg,蒸汽侧对流传热系数10000 W/m2℃,壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略,加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出)(3分) 七、吸收综合计算题20分 在填料塔内用清水逆流吸收空气中的氨。入塔空气含氨5(摩尔分率),要求吸收率η98。已知气相流率G 180kmol/m2h,总传质系数Kya为270kmol/m3h,平衡关系y0.8x,液气比为最小液气比的1.5倍。试求 1塔底液相浓度计算结果保留3位有效数字;(7分) 2所需填料层高度计算结果保留3位有效数字;(10分) 3若将清水吸收改为含氨0.1的水溶液(摩尔分率),能否达到98的吸收率(3分) 八、精馏综合计算题20分在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热。进料量为1000 kmol/h,含苯0.4,要求塔顶馏出液中含苯 0.9(以上均为摩尔分率),苯的回收率不低于90,泡点进料,泡点回流。已知α2.5,取回流比为最小回流比的1.5 倍。试求 (1) 塔顶产品量 D、塔底残液量 W 及组成 xw;(3分) (2)最小回流比; (5分) (3)精馏段操作线方程;(5分) (4)提馏段操作线方程;(4分) (5)从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成。(3分) 第 7 页 共 7 页
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