1、青 岛 科 技 大 学二O 一O 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 21 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)用离心泵将20C的苯从地下贮罐送到高位槽,高位槽液面比贮罐液面高10m,管路出口在液面之下。泵吸入管路用F89mm4mm的无缝钢管,直管长为15m,管路上装有一个底阀(le=6.3m),一个标准弯头(le=2.7m);泵排出管路用F57mm3.5mm的无缝钢管,直管长度
2、为50m,管路上装有一个全开的闸阀(le=0.33m)和两个标准弯头(le=21.6m)。贮罐和高位槽液面上方均为标准大气压,且液面维持恒定。离心泵的特性曲线为(H的单位为m,Q的单位为m3/s)。取管路摩擦系数,苯的密度为880kg/m3,试求:(1)管路的工作流量;(2)泵的轴功率,已知泵的效率为70%;二、(10分)取含有泥沙的混浊河水,静置1h,然后用吸液管于水面下5cm处取少量试样,问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少mm?泥沙颗粒的密度为2500kg/m3。河水的密度为998.2kg/m3,黏度为1.00510-3Pas。假设颗粒为球形,在水中自由沉降。三、(20分)现有一台新的
3、套管换热器,冷却水在252.5mm的内管中流动,以冷凝环隙间的某饱和蒸汽。当冷却水的流速为0.4m/s和0.8m/s时,测得基于内管外表面的总传热系数分别为1200W/(m2K)和1700W/(m2K)。水在管内为湍流,管壁的导热系数为45w/(mK)。水流速改变后可认为环隙内蒸汽冷凝的传热膜系数不变,试求:(1)当水的流速为0.4m/s时,管壁对水的对流传热系数为多少?(2)管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少?(3)若操作一段时间后,水流速仍维持0.4m/s,但测得的总传热系数比操作初期下降10%,试分析可能的原因,并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%。四、(20分)由苯和甲苯组成的原料液中
4、苯的浓度为0.5(摩尔分数,下同),利用精馏塔分离,进料量为1000kg/h,泡点进料,要求塔顶产品的浓度为0.99,塔底产品的浓度为0.03,回流比为最小回流比的1.7倍,苯对甲苯的平均相对挥发度为2.46,试求:(1)塔顶和塔底产品的流量;(2)离开塔顶第二块板的蒸汽相浓度y2;(3)提馏段内的液相和蒸汽相摩尔流量。五、(20)用水吸收空气-氨混合气中的氨,在温度为28C、压强为101.3kPa的操作条件下,混合气体的流量为200m3/h。对于直径为0.3m的填料塔,填料为25253(mm3)的瓷环,欲使混合气中的氨含量由0.05降到0.004(均为摩尔分数),已知在28C及101.3kP
5、a时,相平衡关系符合亨利定律,气相总体积吸收系数,请计算(1)最小液气比;(2)若吸收剂的用量为最小用量的2倍,所需填料层高度。六、(20)现有一采用废热空气部分循环的干燥系统,设空气在干燥器中经历等焓增湿过程。新鲜常压湿空气的流量为1.667kg/s,焓为50kJ/kg(干空气),水蒸气分压为1600Pa。湿物料最初湿基含水量w1为0.40,最终w2为0.07。进入预热器的常压湿空气湿度H0p为0.034kg(水)/kg(干空气),温度t0p=40C。离开预热器的空气t1为88C。假定预热器的热损失可忽略,试求:(1)以绝干物料表示的干燥系统的生产能力;(2)预热器的传热量;(3)废热空气的循环百分比。注: kJ/kg(绝干气)七、 简答题(每题5分,共计40分)1. 在完全湍流区,直管阻力损失与流体的平均流速呈何关系?2. 离心泵的蜗壳有何作用?3. 叙述黑体辐射定律。4. 多层平壁热传导中,各层温度差及其热阻有何关系?5. 何为雾沫夹带?6. 泛点气速?7. 何为适宜回流比?8. 干燥过程何时转入降速干燥阶段?第 2 页(共 2 页)