2013年华南理工大学考研真题851化工原理
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华南理工大学 2013 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷
（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，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(专硕)，制浆造纸工程，制糖工程，轻工技术与工程(专硕) 共 4 页 一、选择填空题（每题 2 分） 1. 理想流体的流动有以下特征（ ） A 无旋流动 B 剪切力正比于速度梯度 C 无摩擦阻力 D 无旋流动 无摩擦阻力 2. 转子流量计的流量与浮子的高度成线性关系是因为（ ） A 转子与玻璃管之间的环隙很小 B 玻璃管的锥度很小 C 流量正比于流体通过环隙的速度 D 压力降恒定 3. 流体在直管内作层流流动，流体的摩擦损失正比于（ ） A 速度的一次方 B 速度的二次方 C 速度梯度 D 不确定 4. 流体在直管内作完全湍流流动，流体的摩擦阻力系数（ ） A 是相对粗糙度和雷诺数的函数 B 是雷诺数的函数 C 与雷诺数无关 D 正比于相对粗糙度 5. 需要用离心泵将敞口容器内的沸点温度下的水送至 10m 高的塔顶， 离心泵应安装 在（ ） A 塔顶 B 容器的底部以下 C 容器的顶部 D 水面以上 10m 6. 离心泵将产品由一个敞口容器送往水平距离 2km 处的另一敞口容器， 输送流量为 3 0.04m /s。若由于泵的叶轮被腐蚀使得其输送的压力降为原来的一半，泵的输送 流量为原来的（ ）倍。 （设摩擦阻力系数不变） A 0.71 B 0.41 C 1.00 D 1.50 7. 用泵输送含晶体 10%的悬浮液，宜选用（ ） A 螺杆泵 B 往复泵 C 齿轮泵 D 离心泵 8. 对于恒压过滤， （ ） A 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 21/2 倍 B 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 2 倍 C 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 8 倍 D 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 4 倍 9. 回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（ ）
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A 1/1 B 1/2 C 1/4 D 1/3 10. 若提高恒压过滤操作中滤浆的温度，过滤速率将（ ） A 不变 B 减小 C 增大 D 不确定 11. 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（ ） A 表面光滑 颜色较浅 B 表面粗糙 颜色较深 C 表面粗糙 颜色较浅 D 不确定 12. 间壁传热时，器壁的温度降与相应层的热阻（ ） A 相等 B 成正比 C 没关系 D 成反比 13. 在一间壁式换热器中， 用饱和水蒸气加热空气， 为了提高热交换过程的传热速率， 应在换热管的（ ）侧加翅片 A 空气 B 蒸汽 C两 D 任意 14. 逆流操作中用纯溶剂吸收混合气中 A，若塔板为无穷多，入塔 Yb=8%，平衡关系 为 Y=2X，则 （1） 若液气比为 2.5 时，吸收率为（ ） 。 （2） 若液气比为 1.5 时，吸收率为（ ） 。 15. 如需将空气减湿，应使水温（ ） A 高于湿球温度 B 低于湿球温度 C 高于露点 D 低于露点 16. 填 料 塔 吸 收 操 作 中 ， 在 操 作 条 件 下 界 面 两 侧 体 积 传 质 分 系 数 kya=kxa=0.026kmol/m3·s，已知气相传质分系数 ky∝V0.7，相平衡常数 m=0.1，若 气体流量增加一倍，则总传质阻力为原来的（ ）倍。 17. 在常压下苯的沸点是 80.1℃， 环己烷的沸点为 80.73℃， 为了使两组分混合液能得 到分离，可采用哪种分离方法（ ） A 恒沸精馏 B 普通精馏 C 萃取精馏 D 水蒸气直接加热蒸馏 18. 某二元混合物，其中 A 为易挥发组分，液相组成为 xA=0.6，相应的泡点为 t1，与 之相平衡的气相组成 yA=0.7，相应的露点温度是 t2，则（ ） A t1=t2 B t1<t2 C t1>t2 D 不确定 19. 在填料塔的设计中，通常取空塔气速（ ） A 为载点气速的 50%~85% B 为泛点气速的 50%~85% C 等于泛点气速 D 等于载点气速 20. 恒速干燥过程，当平行通过被干燥物料表面的空气流量增加一倍时，干燥速率约 为原来的（ ）倍。 21. 恒沸精馏中加入夹带剂的目的是（ ） 。 22. 某真空操作精馏塔，因故真空度减小，而进料量、产品量、进料浓度、进料热状 态参数、加料位置、回流比均不变，则塔底残液 xw（ ） 。 A 变小 B 变大 C 不变 D 不确定
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三、 （10 分）流率为 2700m3/h 的含尘空气在长 2m，宽 1.5m 的重力除尘室中除尘， 空 气的密度为 0.946kg/m3，粘度为 0.0219mPas，颗粒的密度为 2400 kg/m3，沉降过程为 层流自由沉降。 问 （1） 沉降室能除去的最小颗粒直径为多少？（2） 若改用直径 D=0.4m 的标准旋风除尘器分离， 能除去的最小颗粒直径又为多少？（标准旋风除尘器的进风 口 A=D/2，B=D/4，旋转圈数 N=4） 四、 （20 分）流速为 1m/s 的 30℃水垂直地通过套管换热器的内管，升温到 70℃，内 管径242mm ，套管长为 2.4m。水的粘度为 0.55mPas，密度 988 kg/m3，导热系数 0.65W/m℃，比热容 4.174kJ/kg℃。100℃的饱和蒸汽在套管环隙中冷凝，此时冷凝传 热膜系数为 8000W/m2℃。当套管换热器由垂直放置改为水平放置时，水的出口温度 改变多少？（设水的物性不变，忽略管壁热阻） 五、 （20 分）用一常压连续精馏塔分离某二元理想混合液，塔顶为泡点回流，进料为 饱和液体，其组成为 0.46（易挥发组分的摩尔分数， 下同） ，系统的相对挥发度为 2.5， 测得精馏段第 n 块塔板（实际板，下同）的汽、液组成分别为 0.83，0.70，n-1 块塔 板的液相组成为 0.77，n+1 块塔板的汽相组成为 0.78。求： （1）最小回流比； （2）精 馏段第 n 块塔板的汽相黙弗里板效率。 （3）若改为饱和蒸汽进料，维持回流比不变， 所需的塔板数为多少？ 六、 （20 分）用填料塔中的清水逆流吸收混合气体中的组分 B。已知进塔气中含组分 B 的浓度为 5%(摩尔分率，下同)，要求组分 B 的回收率为 90%，已知操作条件下的 平衡关系为 y=2x， 气相总传质单元高度为 0.8 米， 操作液气比为最小液气比的 1.5 倍。 求（1）出塔的液体浓度； （2）填料层高度； （3）若进塔气中含组分 B 的浓度为 10%， 其它设计条件不变，现改用板式塔进行操作，问理论板数为多少块？ 七、 （10 分）常压连续理想干燥器中，用通风机将空气送至预热器，经 120℃饱和蒸 汽加热后进入干燥器中来干燥某湿物料，已知空气的状态为 t0=15 ℃，水蒸气分压 p0=1.175Kpa， 空气进干燥器的温度 t1= 90℃， 出干燥器的温度 t2= 50℃， 湿度为 0.023Kg 水/Kg 干空气，湿物料的干基含水量为 X1= 0.15Kg 水/Kg 绝干料，要求干燥产品的干 基含水量为 X2= 0.01Kg 水/Kg 绝干料，干燥器的生产能力为 G2=250Kg/h，预热器的 总传热系数为 500W/m2. ℃，求通风机的送风量和预热器的传热面积？
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23. 物料的平衡水分一定是（ ） A 非结合水分 B 自由水分 C 结合水分 D 临界水分 24. 湿空气在预热过程中不变化的参数是（ ） A 焓 B 相对湿度 C 露点温度 D 湿球温度 25. 两种物料：A 烟叶 B 陶土，现将两种物料用相同的干燥器，在相同的条件下进 行干燥，则在恒速干燥阶段干燥速率 UA（ ）UB。 A 大于 B 小于 C 等于 D 不确定 计算： （共 100 分） 二、 （20 分）常温水由高位槽经管段 1，2（3） ，4 流入低位槽，见图。各管段的长度 分别为 l1= l4=40m， l2= l3=20m；管径分别为 d1=d2=d3=d4=0.1m。并联管段 l3 装一阀 门和一个孔板流量计，孔板流量计的孔径为 25mm，流量系数 Co=0.62。直管摩擦阻 力系数=0.02，忽略阀门和孔板以外的所有局部阻力。求（1）关闭阀门 K 时的流量； （2）全开阀门时，阀门和孔板计的当量长度之和为 60m，不变，此时水银指示液的 高度 R 为多少？（取重力加速度 g=10，水银的密度为 13600kg/m3） 。
华南理工大学 2013 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷
（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，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(专硕)，制浆造纸工程，制糖工程，轻工技术与工程(专硕) 共 4 页 一、选择填空题（每题 2 分） 1. 理想流体的流动有以下特征（ ） A 无旋流动 B 剪切力正比于速度梯度 C 无摩擦阻力 D 无旋流动 无摩擦阻力 2. 转子流量计的流量与浮子的高度成线性关系是因为（ ） A 转子与玻璃管之间的环隙很小 B 玻璃管的锥度很小 C 流量正比于流体通过环隙的速度 D 压力降恒定 3. 流体在直管内作层流流动，流体的摩擦损失正比于（ ） A 速度的一次方 B 速度的二次方 C 速度梯度 D 不确定 4. 流体在直管内作完全湍流流动，流体的摩擦阻力系数（ ） A 是相对粗糙度和雷诺数的函数 B 是雷诺数的函数 C 与雷诺数无关 D 正比于相对粗糙度 5. 需要用离心泵将敞口容器内的沸点温度下的水送至 10m 高的塔顶， 离心泵应安装 在（ ） A 塔顶 B 容器的底部以下 C 容器的顶部 D 水面以上 10m 6. 离心泵将产品由一个敞口容器送往水平距离 2km 处的另一敞口容器， 输送流量为 3 0.04m /s。若由于泵的叶轮被腐蚀使得其输送的压力降为原来的一半，泵的输送 流量为原来的（ ）倍。 （设摩擦阻力系数不变） A 0.71 B 0.41 C 1.00 D 1.50 7. 用泵输送含晶体 10%的悬浮液，宜选用（ ） A 螺杆泵 B 往复泵 C 齿轮泵 D 离心泵 8. 对于恒压过滤， （ ） A 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 21/2 倍 B 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 2 倍 C 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 8 倍 D 忽略介质阻力，滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 4 倍 9. 回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（ ）
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A 1/1 B 1/2 C 1/4 D 1/3 10. 若提高恒压过滤操作中滤浆的温度，过滤速率将（ ） A 不变 B 减小 C 增大 D 不确定 11. 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（ ） A 表面光滑 颜色较浅 B 表面粗糙 颜色较深 C 表面粗糙 颜色较浅 D 不确定 12. 间壁传热时，器壁的温度降与相应层的热阻（ ） A 相等 B 成正比 C 没关系 D 成反比 13. 在一间壁式换热器中， 用饱和水蒸气加热空气， 为了提高热交换过程的传热速率， 应在换热管的（ ）侧加翅片 A 空气 B 蒸汽 C两 D 任意 14. 逆流操作中用纯溶剂吸收混合气中 A，若塔板为无穷多，入塔 Yb=8%，平衡关系 为 Y=2X，则 （1） 若液气比为 2.5 时，吸收率为（ ） 。 （2） 若液气比为 1.5 时，吸收率为（ ） 。 15. 如需将空气减湿，应使水温（ ） A 高于湿球温度 B 低于湿球温度 C 高于露点 D 低于露点 16. 填 料 塔 吸 收 操 作 中 ， 在 操 作 条 件 下 界 面 两 侧 体 积 传 质 分 系 数 kya=kxa=0.026kmol/m3·s，已知气相传质分系数 ky∝V0.7，相平衡常数 m=0.1，若 气体流量增加一倍，则总传质阻力为原来的（ ）倍。 17. 在常压下苯的沸点是 80.1℃， 环己烷的沸点为 80.73℃， 为了使两组分混合液能得 到分离，可采用哪种分离方法（ ） A 恒沸精馏 B 普通精馏 C 萃取精馏 D 水蒸气直接加热蒸馏 18. 某二元混合物，其中 A 为易挥发组分，液相组成为 xA=0.6，相应的泡点为 t1，与 之相平衡的气相组成 yA=0.7，相应的露点温度是 t2，则（ ） A t1=t2 B t1<t2 C t1>t2 D 不确定 19. 在填料塔的设计中，通常取空塔气速（ ） A 为载点气速的 50%~85% B 为泛点气速的 50%~85% C 等于泛点气速 D 等于载点气速 20. 恒速干燥过程，当平行通过被干燥物料表面的空气流量增加一倍时，干燥速率约 为原来的（ ）倍。 21. 恒沸精馏中加入夹带剂的目的是（ ） 。 22. 某真空操作精馏塔，因故真空度减小，而进料量、产品量、进料浓度、进料热状 态参数、加料位置、回流比均不变，则塔底残液 xw（ ） 。 A 变小 B 变大 C 不变 D 不确定
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三、 （10 分）流率为 2700m3/h 的含尘空气在长 2m，宽 1.5m 的重力除尘室中除尘， 空 气的密度为 0.946kg/m3，粘度为 0.0219mPas，颗粒的密度为 2400 kg/m3，沉降过程为 层流自由沉降。 问 （1） 沉降室能除去的最小颗粒直径为多少？（2） 若改用直径 D=0.4m 的标准旋风除尘器分离， 能除去的最小颗粒直径又为多少？（标准旋风除尘器的进风 口 A=D/2，B=D/4，旋转圈数 N=4） 四、 （20 分）流速为 1m/s 的 30℃水垂直地通过套管换热器的内管，升温到 70℃，内 管径242mm ，套管长为 2.4m。水的粘度为 0.55mPas，密度 988 kg/m3，导热系数 0.65W/m℃，比热容 4.174kJ/kg℃。100℃的饱和蒸汽在套管环隙中冷凝，此时冷凝传 热膜系数为 8000W/m2℃。当套管换热器由垂直放置改为水平放置时，水的出口温度 改变多少？（设水的物性不变，忽略管壁热阻） 五、 （20 分）用一常压连续精馏塔分离某二元理想混合液，塔顶为泡点回流，进料为 饱和液体，其组成为 0.46（易挥发组分的摩尔分数， 下同） ，系统的相对挥发度为 2.5， 测得精馏段第 n 块塔板（实际板，下同）的汽、液组成分别为 0.83，0.70，n-1 块塔 板的液相组成为 0.77，n+1 块塔板的汽相组成为 0.78。求： （1）最小回流比； （2）精 馏段第 n 块塔板的汽相黙弗里板效率。 （3）若改为饱和蒸汽进料，维持回流比不变， 所需的塔板数为多少？ 六、 （20 分）用填料塔中的清水逆流吸收混合气体中的组分 B。已知进塔气中含组分 B 的浓度为 5%(摩尔分率，下同)，要求组分 B 的回收率为 90%，已知操作条件下的 平衡关系为 y=2x， 气相总传质单元高度为 0.8 米， 操作液气比为最小液气比的 1.5 倍。 求（1）出塔的液体浓度； （2）填料层高度； （3）若进塔气中含组分 B 的浓度为 10%， 其它设计条件不变，现改用板式塔进行操作，问理论板数为多少块？ 七、 （10 分）常压连续理想干燥器中，用通风机将空气送至预热器，经 120℃饱和蒸 汽加热后进入干燥器中来干燥某湿物料，已知空气的状态为 t0=15 ℃，水蒸气分压 p0=1.175Kpa， 空气进干燥器的温度 t1= 90℃， 出干燥器的温度 t2= 50℃， 湿度为 0.023Kg 水/Kg 干空气，湿物料的干基含水量为 X1= 0.15Kg 水/Kg 绝干料，要求干燥产品的干 基含水量为 X2= 0.01Kg 水/Kg 绝干料，干燥器的生产能力为 G2=250Kg/h，预热器的 总传热系数为 500W/m2. ℃，求通风机的送风量和预热器的传热面积？
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23. 物料的平衡水分一定是（ ） A 非结合水分 B 自由水分 C 结合水分 D 临界水分 24. 湿空气在预热过程中不变化的参数是（ ） A 焓 B 相对湿度 C 露点温度 D 湿球温度 25. 两种物料：A 烟叶 B 陶土，现将两种物料用相同的干燥器，在相同的条件下进 行干燥，则在恒速干燥阶段干燥速率 UA（ ）UB。 A 大于 B 小于 C 等于 D 不确定 计算： （共 100 分） 二、 （20 分）常温水由高位槽经管段 1，2（3） ，4 流入低位槽，见图。各管段的长度 分别为 l1= l4=40m， l2= l3=20m；管径分别为 d1=d2=d3=d4=0.1m。并联管段 l3 装一阀 门和一个孔板流量计，孔板流量计的孔径为 25mm，流量系数 Co=0.62。直管摩擦阻 力系数=0.02，忽略阀门和孔板以外的所有局部阻力。求（1）关闭阀门 K 时的流量； （2）全开阀门时，阀门和孔板计的当量长度之和为 60m，不变，此时水银指示液的 高度 R 为多少？（取重力加速度 g=10，水银的密度为 13600kg/m3） 。