青岛科技大学2005-2010年化工原理真题

青岛科技大学2005年研究生入学考试试卷

考试科目：化工原理A （答案全部写在答题纸上）

一、 （20分)如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均

恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道分别安

装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为

4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度为H 2为5m 。当输水量为

36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻

力损失为 4.9J/kg （均包括局部阻力），压力表读数为 2.452×

105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：

（1） 两槽液面的高度H 为多少？

（2） 泵所需要的实际功率为多少kW ？

（3） 真空表的读数为多少kgf/cm 2？

二、（10分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm ，下落距离为200mm ，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32

秒，此糖浆的密度为1300 kg/m 3，钢球的密度为7900 kg/m 3，求此糖浆的粘度是多少厘泊。

三、（20分）在套管换热器中用120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为4000kg/h ，比热容为1.9kJ/(kg ·℃)，温度从30℃升至60℃。蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m 2·℃),换热管内侧污垢热阻为4×10-4m 2·℃/W ，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为φ54×2mm 的钢管，有效长度为12m 。试求：

（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg ）；

（2）管内苯的对流传热系数αi ；

（3）当苯的流量增加50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？

四、(20分)用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为0.20（摩尔分率，下同），流量为150kmol/h 。根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流L,部分作为产品D 2,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品 D 1。要求产品D 1的组成不小于0.9，塔釜残液组成

不大于0.05。操作中取 L/D 1=1.5,D 2/D 1=1/4,物系相对挥发

度为 2.47,流程如图所示。试求：（1）馏出液流量D 1、D 2

及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量V 1? （2）精馏段操作

线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？（3）若塔顶

只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组

成分别为0.82,0.75，求下一板的气相默弗里板效率？

五、（20分）一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害成分A 。

已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m ，进塔混合气

组成为0.04（A 的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053,

出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X 。

试求：(1)液气比为最小液气比的倍数。（2）所需填料层高

度。（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至

0.0033,需将填料层加高多少米?

六、（20分）某并流式干燥器的操作压力为101kPa ，湿物料流量为1200kg/h ，湿基含水量为15%，

90℃，湿度为0.239 kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量G c/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时的饱和蒸汽压分别为

2.34kPa和70.09kPa。试求：

(1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；

(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。

七、（16分）设计一套实验装置要求既可以测量直管摩擦系数与雷诺数的关系，又可同时测量离心

泵特性曲线，标注仪表、仪器名称。简要说明实验步骤，需测量哪些参数？

八、简要回答下述问题：（24分，每小题4分）

（1）对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？

（2）恒沸精馏原理

（3）定态流动与非定态流动

（4）临界粒径

（5）平衡水分和自由水分

（6）灰体的定义及特点

青岛科技大学2006年研究生入学考试试卷A

考试科目：化工原理（答案全部写在答题纸上）

一、（20分）水槽中水经管道可以从C 、D 两支管同时放出，水槽液面

维持恒定，AB 段管长为6m （忽略AB 间所有的局部阻力），管内径

为41mm 。BC 段长6m ，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长

度为9m （包括出口阻力损失）；BD 段长9m ，当阀门全开时该段局

部阻力总和的当量长度为15m （包括出口阻力损失），BC 和BD 段

管道内径均为25mm 。如图所示。试求：（1）当D 管阀门关闭而C

管阀门全开时的流量；（2）当C 、D 两管阀门都全开时各自的流量

和总流量。设管内摩擦系数均可取0.03不变。其余数据见图。

二、（10分）在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m 3的清水从敞口地面水池输送到高位密封储槽（其表压为9.81×104Pa ），两端液面的位差Δz=10m ，管路总长L=50m （包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm ，摩擦因数λ=0.02。试求：(1)该管路的特性曲线方程。(2)若离心泵的特性曲线方程为2

22240Q H -=（式中，H 为压头，单位为m ；Q 为流量，单位为m 3/min ），求该管路的输送量（单位为m 3/min ）。

三、（20分）一列管式换热器，管径为φ25mm ×2.5mm ，传热面积为10m 2（按管外径计）。今拟用于

使80℃的饱和苯蒸气冷凝、冷却到50℃。苯走管外，流量为1.25kg/s ；冷却水走管内与苯逆流，流量为6kg/s ，进口温度为10℃。现已估算出苯冷凝、冷却时的对流传热系数分别为

1600W/(m 2·K)和850 W/(m 2·K)；水的对流传热系数为2500W/(m 2·K)。忽略管壁两侧污垢热阻

和管壁热阻。已知水和苯（液体）的比热容分别为4.18×103J/(kg ·K)和1.76×103J/(kg ·K)，

苯蒸气在80℃的冷凝潜热为395×103J/kg 。问此换热器是否合用？

四、(20分）在一具有N 块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h ，进料中苯的摩尔分率x F =0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量V'=140kmol/h ，回流比R=2.11。已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为x D =0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度α=2.47。试求：(1) 精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第1~4 块理论板的苯的液相组成；（3）此时加料位置是否合适？

五、（20分）在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为8g/标准m 3,混合气体处

理量为4500标准m 3/h 。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s 。

气相体积总吸收系数K Y a 为 0.06kmol/（m 3·h ），且K Y a 正比于V 0.7，（V 为惰性气体处理量）。操

作压强为101.33kPa ，温度为30℃，在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X 。试求：（1）用水量，kg/h ；（2）塔径和塔高，m ；（3）若混合气体处理量增加20%，要求吸收率不变，则需增加的填料层高度，m 。(氨分子量17)