中国石油大学_华东_2006年硕士研究生入学化工原理试题B答案

此时：
PA u1' 2 P2 u1' 2 l A 2 u1' 2 E A gz A gz 2 （ 全开 ） 2 2 d 2 00
2 3.49 2 2 3.49 0.027 6. 4 57.2 J / kg 2 0.027 2
③全凝器，泡点回流：y1=xD=0.9
x1
精馏段的操作线方程：
y1 0.9 0.75 1 y1 3 2 0.9
y

R 1 1.5 1 x xD x 0.9 0.6 x 0.36 R 1 R 1 2. 5 2. 5
x 2 0.587
Yb mX a Yc mX a Yc mX a Ya mX a
清水吸收：Xa=0，代入上式： ②已知：yb=0.05，则：
Yb Yc Yc Ya

Yc Ya Yb
Yb
yb 0.05 0.05263 1 y b 1 0.05
Ya Yb 1 0.05263 0.01 0.000526 Yc YbYa 0.005263 V G 1 y b 0.022 1 0.05 0.0209 S m 35 0.8083 L V 1.81 2 0.0209 Y mX a 1 ln 1 S b S 1 S Ya mX a 1 0.05263 ln 1 0.8083 0.8083 5.23 1 0.8083 0.005263 V 0.0209 0.829m K Y a 0.0252
中国石油大学（华东） 2006 年硕士学位研究生入学考试试题 B 答案
考试科目: 化工原理 一、填空题（共 30 分，每空 1 分） ： ⒈ 流体在圆形直管内作层流流动时的速度分布是 抛物线 Re ε/d 有关；作湍流流动时，λ是 ε/d 及 Re 有关。 形曲线，摩擦阻力系数λ只与 总 6 页 第 1 页

2 9u12 8.7u 3 107.88
（B）
由连续性方程： W1 W2 W3

u1 u 2 u 3
u2=3.10m/s
（C） u3=0.37m/s
联立以上三式，试差解得：u1=3.47m/s
② 由以上计算结果可以看出， 阀门半开时 u3 很小， 可以假设阀门全开时三楼没有水流出， 管路变为简单管路，在 1-1 与 2-2 之间列柏努利方程：
N OG
H OG

h H OG N OG 4.34m
５
考试科目: 化工原理 ⒌ 解：①已知：D=1kmol，列全塔的物料衡算：
总 6 页 第 6 页
F D W Fx F Dx D Wx w

F 1 W 0.6 F 0.9 0.02W

W 0.517 kmol F 1.517 kmol
⒐ 某连续精馏塔中，若精馏段的操作线方程的截距为 0，则回流比 R 为 ∞ 为 0 ，操作线方程为 y=x 。 液泛线 、 过量雾沫夹带线 、 漏液线
⒑ 塔板负荷性能图由 荷过小线 、
、
液体负
降液管内液体停留时间不足线
五条线组成。
⒒ 在单级萃取器中，用纯溶剂 S 萃取 A、B 混合液中的溶质 A，测得平衡的萃取相与萃余相 中组分 A 的质量分数分别为 yA=0.37，xA=0.14，组分 B、S 可视为完全不互溶， ，则组分 A 的 分配系数 kA= 2.643 ，选择性系数β= 3.608 ，萃取中，β值均应 大于 1 。
⒊解：①由热量衡算方程： 热负荷：
Q W1C P1 (T1 T2 ) W2 C P 2 (t 2 t1 )
Q
2000 1.86 10 3 (80 50) 3.1 10 4 W 3600
冷却水消耗量
W2
Q 3.110 4 3600 1335.6 kg/h C P 2 (t 2 t1 ) 4.178 10 3 (35 15)
⒎ 扩散通量 JA 等于传质通量 NA 的条件是： 等分子反向扩散 ；气体吸收属于 单向 扩 散过程，此时 JA 生的影响。 ⒏ 若 S1、S2、S3 分别为难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中 操作条件相同，则应有 S1 ＞ S2 ＞ S3。 （填“＞” 、 “＜”或“＝” ） ，馏出液流量 ＞ NA（填“＞” 、 “＜”或“＝” ） ，这是由于 总体流动 对传质速率产
②以内表面积 Ai 为基准的总传热系数为 Ki：
di 1 1 1 0.082 K i i o d o 230 290 0.089
并流操作： t
m并

K i 132.89W / m 2 K



65 15 34.1 ℃ 65 ln 15
Ai并
Q 3.1 10 4 2 6.84 m K i t m并 132.89 34.1
逆流操作比并流操作可节省冷却水： 1335.6 842.6 100 36.9% 1335.6
⒋ 解：①由于两塔的 L、V 相同，且两塔的填料层高度 h 相同，因此两个塔的 HOG、NOG、S 均相同，由
N OG
Y mX a 1 ln 1 S b S 可知： 1 S Ya mX a
二、分析简答题： （共 20 分，每题 5 分） ⒈ 答：由连续性方程可知，并联前，管 2 内的流速较大，故管 2 内的阻力比较大，因此将管 3 并联在管 2 上时整个管路的总阻力下降较大，此时流量增大也较多，方案 2 有利。
１
考试科目: 化工原理
总 6 页 第 2 页
⒉ 答：①过剩空气系数α过大，致使烟气量增大，烟气带走热量增加，使η下降； ②炉体密封不严，致使大量空气进入炉膛，烟气量增加，使η下降； ③火嘴雾化燃烧效果不好，燃料燃烧不充分，使η下降。 ⒊ 答：实验流程如图：
而：
E3 gz 3
'2 P3 u 3 gz 3 58.84 J / kg 2
E3＞EA，三楼没有水流出的假设是正确的。
３
考试科目: 化工原理 ⒉ 解：①以一个滤框为基准计算：
总 6 页 第 4 页
A 2 0.8 2 1.28m 2 Ve Aqe 1.28 0.01 0.0128m 3 / m 2 滤饼体积V饼 0.8 2 0.05 0.032m 3 滤液体积V V饼 / c 0.032 / 0.12 0.267 m 3
⒌ 间壁两侧流体的传热过程，αo、αi 相差很大（αo＜＜αi ） ，则 K 值接近 αo 管壁温接近 管内 流体的温度。
⒍ 温度相差 100℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了 10℃，则 此时的辐射传热量与原来相比将 变小 。 （填“变大” 、 “变小” 、 “不变”或“不确定” ）
y 2 0.6 x1 0.36 0.81
x2＜xF，故第二层板为进料板，精馏段只有一层理论塔板。 ④提馏段的操作线方程：
L' L qF RD F 1.5 1 1.517 3.017kmol
y' L' W 3.017 0.517 x ' xW x ' 0.02 1.2068 x'0.004136 L'W L'W 3.017 0.517 3.017 0.517
需要测定数据：入口真空表读数、出口压力表读数、流体流速或流量、流体温度、泵的转 速、电机功率。 ⒋ 答：需要已知：回流比 R；塔顶、塔底产品组成 xD、xW；进料组成 xF、进料热状况参数 q； 相平衡常数α。
２
考试科目: 化工原理 三、计算题： （共 100 分，每题 20 分） ⒈ 解：①当一楼阀半开时，在 1-1 与 2-2 之间列柏努利方程：
gz1
l1 A u12 l u2 ( A 2 全开 ＋ 出口 ） 1 d 2 d 2
2 20 2 u12 2 u 0.027 6.4 1 1 0.027 2 0.027 2
17 g 0.027
解得： u1=3.49m/s
②泡点进料：xe=xF=0.6， y e
x e 3 0.6 0.8182 1 1x e 1 2 0.6
Rmin
x D y e 0.9 0.8182 0.375 y e x e 0.8182 0.6
R 1.5 4 Rmin 0.375

t m逆 1.17 t m并
③若逆流时采用的操作面积与并流时相同： Ai=6.84m2，则此时：△tm=34.1℃ 设冷却水出口温度为 t'2，代入△tm 式，试差得： 冷却水消耗量：W2 ' t'2=46.7℃
Q 3.110 4 3600 842.6 kg/h C P 2 (t ' 2 t1 ) 4.178 10 3 (46.7 15)
W
8V Ve VW 80.267 0.0128 0.0267 1823.9s 30.4 min KA 2 2 10 5 1.28 2
③生产能力： Q
V总
W D

15 0.267 60 2.527 m 3 / h 39.7 30.4 25
总 6页 第 3页
gz1
即：
P1 u12 P u2 gz 2 2 2 h f ,1 A h f , A 2 2 2
2 l1 A u12 l A 2 u2 gz1 ( 半开 ＋ 出口 ） d 2 d 2
代入数据：
17 g 0.027
逆流操作： t m逆 45 35 39.8 ℃ 45 ln 35
Ai逆
Q 2 3.1 10 4 5.86 m K i t m逆 132.89 39.8
４
考试科目: 化工原理 因 t m并 t m逆 , 故Ai并 Ai逆 。
总 6 页
第 5 页
Ai并 Ai逆
将以上数据代入过滤方程： V 2 2VV e KA 2
0.267 2 wk.baidu.com2 0.267 0.0128 2 10 5 1.28 2
解得：τ=2384.2s=39.74min ②洗涤液体积 VW=V/10=0.0267m3 横穿洗涤时：
1 dV KA 2 dV d W 4 d E 8V Ve
的函数；若流动在阻力平方区，λ只与
⒉ 离心泵将低位敞口水池的水送到高位敞口水槽中，若改送密度为 1200kg/m3、其它性质与 水相同的的液体，则流量 不变 ，压头 不变 ，轴功率 变大 。
⒊ 某降尘室有三层隔板，设气流均匀分布并为层流流动，颗粒沉降处于斯托克斯区。已知理 论上能 100％除去的颗粒粒径为 60μm，则能 90％除去的颗粒粒径为 56.92 μm。 ⒋ 聚式流化床不正常操作现象有 沟流 和 节涌 。 ，传热

2 20 2 u12 2 u 0.027 9.5 1 2 0.027 2 0.027 2
2 9u12 6.25u 2 166.72
（A）
同理，在 1-1 与 3-3 之间列柏努利方程，可得：
l1 A u12 l u2 ( A3 全开 ＋ 出口 ） 3 d 2 d 2 2 2 20 2 u1 28 20 2 u3 17 g 0.027 0.027 6.4 1 0.027 2 0.027 2 gz1