2015年全国研究生入学考试化工原理全真模拟试题与答案 (2)

2015年全国研究生入学考试全真试题化工原理一.概念题（20分）1.用U管差压计测量管道中的压降，指示液为水，若P值不变，欲使读数R增大,应更换一种密度比水______的指示液。

2.层流底层越薄______。

（Α）近壁面速度梯度越小（B）流动阻力越小（C）流动阻力越大（D）流体湍动程度越小3.对离心泵的允许安装高度无影响的是下列情况中的______。

（A）安装处的大气压（B）被输送液体的温度（C）吸入管道的流动阻力（D）排出管道的流动阻力4.离心泵的出口阀门开度的改变不会改变______。

（A）泵的特性曲线（B）管路特性曲线（C）管路所需的压头（D）泵的工作点5.旋风分离器的总分离效率是指______。

（A颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率（B不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和（C）颗粒群中最小粒子的分离效率（D）理论上全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率6.恒压过滤，且介质阻力忽略不计时，如果粘度降低２０%，则在同一过滤时间内，得到的滤液量增大______。

（A）１１.８%（B）９.５４%（C）２０%（D）４４%7.分离因素是物料在离心力场中所受的______力与______力之比。

8.蒸汽膜状冷凝时，在壁面上存在一层冷凝液膜，液膜外又有一层气膜，传热的主要热阻______。

（A）决定于汽膜厚度（B）决定于液膜厚度（C）决定于汽膜和液膜厚度（D）与汽膜或液膜的厚度无关9.在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度相差５０℃，现因某种原因，两者的温度各升高１００℃，则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该______。

（A）变小（B）增大（C）不变10.真空蒸发时，冷凝器操作压强的最低极限取决于______。

（A）蒸发器的蒸发水量（B）真空泵的能力（C）当地大气压力（D）冷凝水的温度11.蒸发操作中，料液在高于沸点下进料时，其加热蒸汽消耗量少于沸点进料时的蒸汽消耗量，因为此时料液进入蒸发器后有______现象产生。

12.扩散通量式JA=-D(dCA/DZ) =-JB ______。

（A）可以用于多组分体系（B）只能用于双组分体系（C）只能用于稀溶液（D）只能用于理想气体13．逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在______达到平衡。

14．操作中连续精馏塔，如采用回流比小于最小回流比，则_______ （A）X D,X W均增加（B）X D,X W均不变（C）不能操作（D）X D减小，XW增加15.操作中的精馏塔，保持qF(F),XF,q,qg’(V’)不变，减少qD(D),则塔顶易挥发组分回收率变化为______。

（A）变大（B）变小(C) 不变(D)不确定16.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17．干燥热敏性物料时，为提高干燥速率，可采取的措施是_______ (A)增大干燥面积(B)提高干燥介质的温度(C)降低干燥介质相对湿度(D) 提高干燥介质流速18．真空干燥的主要优点是______。

(A)省钱(B)干燥速率缓慢(C)能避免物料发生不利反应(D)能避免表面硬化19．进行萃取操作时应使________。

(A)分配系数大于1 (B)分配系数小于1(C)选择性系数大于1 (D) 选择性系数小于120．在部分互溶系统中，若萃取相中含溶质,稀释剂, 溶剂, 则萃取相中_______.( 均表示质量分率)二．（20分）用一离心泵将敞口贮槽内的某悬浮液送入过滤机进行过滤。

悬浮液的密度为1200kg/m3,粘度为5mpas 。

在过滤机入口前装一调节阀。

管路总长10m（包括除调节阀外的所有局部阻力），内径50mm ，滤液出口为大气压，贮槽和滤液机出口间的高度差可忽略不计。

泵的特性曲线为H=22.4+5Q-20Q2（流量Q 的单位为m3/s , 扬程H的单位为m）.过滤机的过滤面积为20m2 , 滤液与滤饼的体积比为9:1 , 滤饼不可压缩，滤布阻力不计。

过滤在恒压下进行，第1小时内压差为50KPa ，过滤方程为q2=4.2×10-4 （过滤时间τ的单位为s, q的单位为m3 /m2）.试求：（1）调节阀的阻力系数（流速可按第1小时内的平均流量算）；（2）第1 小时内的管路特性方程。

（层流下摩擦因数λ=64/Re，湍流下摩擦因数λ=0.3164/Re 0.25 ）三．（20 分）用120 ℃饱和水蒸气在列管式换热器内加热水。

水走管内，钢管壁热阻，污垢热阻和热损失均忽略不计，水的定压比热容可视为常数。

传热为强制湍流。

当水的流速为1m/s时，可将水从20℃加热到80 ℃，且测得基于外表面的传热系数K 为2115W/m2 K 。

当水的进口温度不变，流速增加到为1.5m/s 时，测得K´=2660W/m2 K 。

求：（1）水蒸气冷凝的表面传热系数；（2）流速增加后水的出口温度。

四．（20分）在常压板式蒸馏塔中分离某双组分理想溶液。

溶液的相对挥发度a=2 。

操作时塔顶采用全凝器，泡点回流，回流比R=1.92R min，塔釜采用间接蒸汽加热。

已知原料液中含易挥发组分A40 %（摩尔%），泡点进料，流量为150Kmol/h 。

现要求塔顶馏出液中组分A的回收率为97 %，塔底采出液中组分 B 的回收率为95 %。

试求：（1）操作回流比R ；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程；（4）若塔顶第一块板的气相单板效率为95 % ，求由塔顶第二块板上升的气相组成。

五．（20分）在常压逆流操作的填料塔中用清水吸收氨-空气中的氨。

已知填料层高度为6m ，进塔混合气中氨的摩尔分率y1=0.03，要求吸收率=90% ，操作条件下y*=1.2X，出塔水溶液浓度X1=0.02 。

试求：（1）实际操作液气比是最小液气比的多少倍？（2）出塔水溶液的最大浓度X1max；（3）完成上述分离任务所需的气相传质单元高度H OG为多少m ；（4）若要求出塔混合气中氨的摩尔分率y2´=0.002 ，其它操作条件及L/V （液气比）不变，此塔是否适用？（注：计算中摩尔比可用摩尔分率代替，惰性气体流量可用混合气体流量代替，溶剂流量可用溶液流量代替）化工原理研究生入学考试试题参考答案一、概念题1.小；由△P=ρgh ∴当R↑，欲使△P 不变，则ρ↓2. C ；同1998年第一题的1(2)3. D ；类同1999年第一题的2(1)，2000年第一题的44. A ；5. D ；6. A ； V 2=KA 2θ V ∝μ-1/2=(1/0.8)1/2=111.8% K=2△P (1-S)/(μr'ν) K ∝1/μ ∴增大11.8%7.离心；重力8. B ；9. B ； 同2001年第一题的1010. D ；11.自蒸发；12. A ；如A 、B 两组分中加入C 组分，但C 组分不影响A 、B ，如：一种固体盐。

13.塔底；14. D ；当R<R min 时，精馏操作无法完成，分离效果差，则x D ↓，Y=Y Xa b 由图可知，斜率L/V<m ，操作线a'b'与平衡线交于塔底（点b'）x W ↑15. B ；此题借助于图形进行定性分析较好，下面这个分析仅供参考由V=(R+1)D ，知D↓，R↑，x D ↑当R↑，(L/V)↑，N T ↓，则N T =lg{[x D /(1-x D )][(1-x W )/x W ]}/lgαm 欲使N T ↓，则 [(1-x W )/x W ]↓才能完全符合N T ↓∴(1/x W -1) ↓ x W ↑又由F=D+WFx F =Dx D +Wx W 16. D ；t d =f(H) 知识点类同于09年小题最后一题17. A ；18. C ；19. C ；同09年小题20. 17/3；二、(1)V 液2= KA 2θ ∴V 液=(4.2×10-4×202×3600)1/2=24.59为滤液体积∴V 总=10V 液/9=27.33(m 3) ∴Q=27.33(m 3/h)=7.59×10-3(m 3/s)∴H=22.4+7.59×10-3-20×(7.59×10-3)2=22.4368(m)取敞口贮槽为1-1截面，过滤机出口为2-2截面，并以敞口贮槽为基准面0-0，列柏努利方程如下：P 1/ρ+u 12/2+gZ 1+Hg=P 2/ρ+u 22/2+gZ 2+∑h f其中∑h f =(λl/d+ξ)(u 2/2)D x D ↓ η=(Dx D /Wx W )u=Q/(3600×πd2/4)=27.325/(3600×0.052×π/4)=3.8657(m/s)R e=duρ/μ=0.05×3.8657×1200/(5×10-3)=4.6388×104>104∴λ=0.3164/R e0.25=0.01256∴∑h f=(0.02156×10/0.05+ξ)(u2/2)=(4.312+ξ)×7.472∴22.4368×9.81=32.1687+7.4272ξ ∴ ξ=25.3(2)H e=△Z+△P/ρg+△u2/g+H f=H fH f=(λl/d+ξ)(u2/2)=10λ/0.05+25.3)(0.141Q/2)2=(2λ+0.253)Q2①当R e<2000时,即Q<1.182时, λ=64/(1692Q)=0.0378/Q ∴H f=0.0757Q+0.253Q2②当R e>3000时,即Q>1.773时, λ=0.049Q-0.25∴H f=0.098Q1.75+0.253Q2三、(1)由1/k o=1/αo+d o/(d iαi)1/2115=1/αo+d o/(d iαi)1/2660=1/αo+d o/(d iαi) (2)W c C pc(t2-t1)=KS△t m △t m=(t2-t1)/ln[(T-t1)/(T-t2)]∴ln[100/(T-t2′)]=(2660/1.5)×4.33234×10-4∴t2′=73.62(℃)αo=8.122×103ln[(T-t1)/(T-t2)]=KS/W c C pcln[(T-t1)/(T-t2′)]=K′S/(1.5Wln(100/40)=KS/W c CS/W c C pc=4.33234×1这里容易出错，千万不能相除四、(1)由Dx D /Fx F =0.97W(1-x W )/F(1-x F ) =0.95F=D+WFx F =Dx D +Wx Wq=1, x q =x F =0.4y q =2×0.4/(1+1×0.4)=0.571R min =(x D -y q )/(y q -x q )=(0.928-0.571)/(0.571-0.4)=2.088 R=1.92R min =4(2) y n+1=R/(R+1)x n +x D /(R+1)=0.8 x n +0.1856(3) y m+1'=(L+qF)/(L+qF-W)x m '-Wx W /(L+qF-W) =(4×62.7+150)x m '/(4×62.7+150-87.3)-87.3×0.0206/(4×62.7+150-87.3) =1.278x m '-0.0057(4) E MV1=(0.928-y 2)/(y 1*-y 2)=0.95 y 1*=2x 1/(1+x 1)y 2=0.8x 1+0.1856(0.928-y 2)/[2(y 2-0.1856)/( y 2+0.6144)-y 2]=0.95 ∴0.05y 22+1.00272y 2-0.9226=0∴y 2=0.8814 D=62.7 W=87.3五、题中已指定摩尔比用摩尔分数代替，故Y1=0.03；X2=0；Y2=0.003；φ=0.9；m=1.2；X1=0.02(1)(L/V)min=mφ=0.126×0.808=1.08(L/V)=(Y1-Y2)/(X1-X2)=(0.03-0.003)/0.02=1.35∴(L/V)=1.25(L/V)min(2)X1,max=Y1/m=0.03/1.2=0.025(3)由S=m/(L/V)=1.2/1.35=0.89N OG={㏑[(1-S)(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)+S]}/(1-S)={㏑[(1-S)/(1-φ)+S]}/(1-S)∴N OG=6.256(m)∴H OG=Z/N OG=0.96(m)(4)当Y2'=0.002时L/V=1.35φ=0.028/0.03=93.3%N OG={㏑[(1-S)/(1-φ)+S]}/(1-S)=8.474(m)Z=N OG·H OG=8.315(m)>6m ∴不可用。