1、青 岛 科 技 大 学二O一一 年硕士研究生入学考试试题考试科目:化工原理注意事项:1本试卷共 7 道大题(共计7个小题),满分 150 分;2本卷属试题卷,答题另有答题卷,答案一律写在答题卷上,写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁,不要在试卷上涂划;3必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题,其它均无效。一、(20分)如附图所示,用泵将敞口贮槽中的溶液送到蒸发器内,贮槽内液面维持恒定。溶液的密度为1200kg/m3,饱和蒸气压为4.247kPa(绝压)。蒸发器产生的水蒸气送入真空操作的冷凝器中冷凝,蒸发器的操作压力与冷凝器内的操作压力相同。冷凝器下部气压管中水上升的高度为2.72m,水的密度为1
2、000kg/m3。蒸发器进料口高于贮槽液面15m,进料量为20m3/h。泵吸入管路总长为86m,压出管路总长为100m(均包括所有局部阻力的当量长度),管路摩擦系数取为0.02,管路内径为60mm。试求:(1)蒸发器的操作压力;(2)泵的有效功率;(3)若该操作状况下泵的必需气蚀余量(NPSH)r为2.0m,则泵的允许安装高度为多少?(当地大气压为101.3kPa)题1附图二、(10分)用标准型旋风分离器(=8.0,B=D/4,h=D/2,Ne=5)除去气体中的固体颗粒。已知颗粒密度为1200kg/m3,气体密度为1.2kg/m3,气体黏度为1.810-5Pas,气体处理量为1440m3/h,
3、允许压强降为1275Pa。颗粒直径为6.5m。现采用多台相同的旋风分离器并联操作的分离方案,试计算所需并联的旋风分离器的个数和直径。第 1 页(共 3 页)三、(20分)一单管程的列管式换热器,由252mm的136根不锈钢管组成。现有平均比热容为4.187kJ(kg)的某溶液在管内作湍流流动,其质量流量为1.5104kg/h,并由15被加热到100。温度为110的饱和水蒸气在壳方冷凝。管壁对溶液的对流传热系数为520W/(m2),蒸汽对管壁的对流传热系数为1.16104W/(m2),不锈钢管的导热系数为17W/(m),忽略污垢热阻和热损失。试求:(1)列管长度;(2)若将该换热器管程改用于把5
4、.0104kg/h的苯从30加热至70,并已知操作范围内苯的平均密度为900kg/m3,黏度为0.4710-3Pas,比热容为1.80kJ/(kg),导热系数为0.14W/(m),换热器其他条件不变,判断该换热器是否合用。四、(20分)某二元混合液的组成(易挥发组分A的摩尔分数,下同)为0.52,在泡点状态下进入精馏塔。工艺要求塔顶产品的组成为0.75,塔顶产品采出率D/F为1:2。塔顶设全凝器,泡点回流。若操作条件下,该物系的相对挥发度为2.5,回流比R为2.5。试求完成上述分离要求所需的理论板数和进料板位置。五、(20分)在直径为1m的填料吸收塔内,用清水作溶剂,入塔混合气流量为100km
5、ol/h,其中溶质为6%(体积分数)。要求溶质回收率为95%,取实际液气比为最小液气比的1.5倍。已知在操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X,气相总体积吸收系数KY=200kmol/(m3h)。试求:(1)出塔液体组成;(2)所需填料层高度;(3)若其他条件不变(如G、L、y入塔、x入塔等不变),将填料层在原有基础上加高2m,溶质回收率可增加多少?六、(20分)某干燥器的操作压强为79.98kPa(绝压),出口气体的温度为60,相对湿度为70%,将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气相混合,使进入干燥器的气体温度不超过90,相对湿度为12%(如附图所示)。已知新鲜空气的质量流量为0.503kg
6、/s,温度为20,湿度为0.005kg水/kg干空气。水在60时的饱和蒸汽压为19.91kPa(绝压),在90时的饱和蒸气压为70.09kPa(绝压)。试求:(1)新鲜空气的预热温度及空气的循环量;(2)预热器需提供的热量为多少?若将流程改为先混合后预热,所需热量是否有变化?题6附图第 2 页(共 3 页)七、简答题(每题5分,共40分)1. 什么是连续性方程?2. 如何通过实验测定离心泵的特性曲线?3. 传热有哪几种基本方式?4. 如何通过实验测定总传热系数K?5. 简要说明重力沉降和离心沉降的联系与区别。6. 精馏塔设计中,简捷法确定理论板层数的步骤是什么?7. 什么是亨利定律?8. 板式塔和填料塔的区别是什么?第 3 页(共 3 页)