1、姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：化工原理（A卷B卷）科目代码：861考试时间：3小时 满分150分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、选择题(共15小题，每小题2分，共30分)1、（2分）不可压缩流体在圆直管中稳态流动，在保持管内流速不变的情况下，仅把管由水平放置改为竖直放置，则其管出口流体静压能将（ ）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定2、（2分）如下图1所示的管路系统中，保持高位槽1-1液面恒定，
2、将支路上的阀门k3关小，则压力表读数pA（ ）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定图13、（2分）某板框压滤机恒压过滤某种悬浮液时，介质阻力可以忽略不计且滤饼近似为不可压缩，该板框压滤机在0.15 MPa（表压）下恒压过滤1 h后得到40 m3的滤液，若在0.30 MPa（表压）下恒压过滤2 h后可以得到滤液（ ）。A 160 m3 B 80 m3 C 20 m3 D 10 m3 4、（2分）若洗涤液黏度与滤液黏度相等，则下列有关过滤洗涤速率的说法正确的是（ ）。 A、板框压滤机的洗涤过程属于置换洗法，洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的1/4B、板框压滤机的洗涤过程属于横穿洗法，洗涤
3、速率等于其过滤终了时的过滤速率 C、叶滤机的洗涤过程属于横穿洗法，洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的1/2D、转筒真空过滤机洗涤过程属于置换洗法，洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率5、（2分）在完全去除最小颗粒的要求下，欲提高降尘室的生产能力，可采取的主要措施是（ ）。 A、增加降尘室的高度 B、延长沉降时间 C、增大降尘室底面积 D、降低含尘气体的体积流量6、（2分）欲在蒸汽输送管外加装2层保温层，近似认为2层保温材料的厚度相同，为了使保温效果更好，应将导热系数小的保温材料置于（ ）。A 外层 B 内层 C 内外层均可7、（2分）如右图2，某均质无限大平壁（热导率处处相等）的一维稳态导热过程
4、，若平壁的壁厚为1.0 m，一侧壁温为200 ，另一侧为40 ，则距离壁面0.75 m处的温度为（ ）。 A 120 B 140 2001m400.75m C 160 D 180 图28、（2分）某板式精馏塔塔顶采用全凝器，塔釜采用间壁式再沸器，采用该塔分离某物系达到指定分离要求时所需要的理论板数为10（不包含再沸器），若全塔效率为50%，则塔内的实际板数为（ ）A、18 B、20 C、22 D、无法确定9、（2分）欲保持塔顶馏出液中轻组分收率不变，将间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，则精馏段操作线的斜率（ ）。 A、减小 B、增大 C、不变 D、无法确定10、（2分）连续精馏正常操作时，减小再沸
5、器热负荷，回流液流量、进料量和进料状态均保持不变，则塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔组成xD将（ ）。A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定11、（2分）设气、液相组成分别为Y与X(摩尔比)，与液相组成X成平衡的气相组成为Y*，若YY*，则传质方向为（ ）。A、吸收 B、平衡状态 C、解析 D、无法确定12、（2分）萃取操作是利用被分离物料中各组分（ ）的差异而实现分离的单元操作。A、沸点 B、密度 C、在萃取剂中溶解度 D、挥发度13、（2分）恒速干燥阶段，在给定的干燥空气条件下，下列有关其干燥速率的说法正确的是（ ）。A、干燥速率随被干燥物料种类不同有较大差异 B、各种不同物料的干燥速率实
6、质上是相同的C、被干燥物料的质量越大，干燥速率越小D、上诉说法均不对14、（2分）下列各组参数中，可用于在空气湿度图中唯一确定空气状态点，并继而求出其它湿空气参数的是（ ）A、H、p B、 H、td C、 I、tw D、 td、tw 15、（2分）已知湿空气总压为101.3 kPa，温度为30 ，空气的湿度为0.016 kg/kg干空气,已查出30 时水的饱和蒸气压为4.25 kPa，则空气的相对湿度等于（ ）。A、50% B、60% C、70% D、100%二、填空题(共10小题，每小题2分，共20分)1、（2分）一种测定液体黏度的仪器由钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充满液体，记录钢球下落一定
7、距离的时间。已知球直径为5 mm，s=8000 kgm3，下落距离为0.3 m时，所需时间为6 s，液体密度为1200 kgm3，求此液体的黏度为 Pas。(计算结果保留3位有效数字) 2、（2分）某离心泵的特性曲线方程可近似用H=46-0.008Q2（H的单位是m，Q的单位时m3/h）表示，该离心泵所处管路的特性曲线方程可近似用H=10+0.002Q2（同上）表示，当此流体输送系统达到稳态后，离心泵的实际流量为 m3/h。 3、（2分）若离心泵的实际安装高度在其输送液面之上，启动泵时若不先灌泵使泵壳和吸入管段内充满液体，则离心泵会出现 现象。 4、（2分）若吸收过程中惰性气体完全不溶于吸收剂
8、，且吸收剂不挥发，则两相接触时发生的分子扩散传质过程属于 扩散。5、（2分）填料塔的流体力学性能常用ln(pf)lnu曲线表示，该曲线上的两个折点分别是载(液）点和 。6、（2分）简化精馏过程计算和分析的两个前提假定分别是理论板假定和 。7、（2分）组成为0.6（摩尔分率）的100 kmol甲醇水-溶液进行简单蒸馏，当釜液量为70 kmol时，釜液组成为0.5，则馏出液平均组成为 。(计算结果保留2位有效数字) 8、（2分）全回流操作时，二元理想物系常压板式精馏塔的操作线方程是 。9、（2分）所谓恒定干燥条件是指 。10、（2分）气液传质过程中，若分离过程的难度越大，则所需的 也就越大。(HO
9、G或NOG) 三、判断题(共10小题，每小题1分，共10分。对的打，错的打)1、（ 1分）转子流量计的刻度与被测流体的密度无关。 （ ）2、（ 1分）离心泵启动时为了减小启动电流，保护电机，常先关闭出口阀。 （ ）3、（ 1分）流体作层流流动时，其摩擦阻力系数只与雷诺数有关，而与管壁粗糙度无关。 （ ）4、（ 1分）降尘室的生产能力与降尘室的高度和颗粒沉降速度密切相关。（ ）5、（ 1分）压力增高、温度降低，将有利于吸收的进行。 （ ）6、（ 1分）在恒速干燥阶段去除的是平衡水分。 （ ）7、（ 1分）采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率增
10、大。 （ ）8、（ 1分）低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，kxa=0.2 kmol/(m3s)，kya =2l0-4 kmol/(m3s)，则此体系属气膜控制。 （ ）9、（ 1分）若湿空气的t、H不变，但其总压减小，则湿空气H-I图上的等湿线上移。 （ ）10、（ 1分）对于湍流状态下的水蒸气-空气系统，干球温度近似地等于绝热饱和冷却温度。 （ ）四、简答题(共2小题，每小题5 分，共 10 分)1、（ 5分）利用套管式换热器进行传热实验过程中，采用冷却水进行热空气的冷却，忽略管壁和污垢热阻，热空气和冷却水的进口温度不变，二者的流量均可以通过转子流量计予以调节。实验中发现空气的出口
11、温度偏高，为降低空气的出口温度，有人建议进一步加大冷却水的流量，试分析这种做法是否能有效达到目的？简述其理由。2、（ 5分）拟采用纯溶剂S对含有A、B的混合液进行单级萃取，已知原料混合物中的A的质量分数为xF(如下图3所示)，进料量为F kg/h，萃取剂用量为S kg/h。操作条件下，三元混合物（A+B+S）的相图如下图所示。试定性确定（简要说明过程）萃取液和萃余液的量，并在答题纸上图示其组成及其求解过程。 图3五、流体流动综合计算题(20分)如下图4所示的输水系统，已知管内径为d=50 mm，在阀门全开时输送系统的管路总长度(l+le)为50 m（包括所有进出口阻力损失），摩擦系数可取0.0
12、3, 泵的性能曲线在流量为6 m3/h至15 m3/h范围内可用下式描述: H=18.92-0.82Q0.8, H为泵的扬程m, Q为泵的流量m3/h。试求: (1) 如要求输送量为10 m3/h, 单位质量的水所需外加功为多少? 此泵能否完成任务? （14分）(2) 如要求输送量减至8 m3/h(通过关小阀门来达到), 泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)。 （6分） 图4六、传热综合计算题(20分)有一套管换热器，内管管径为54 mm2 mm，套管管径为116 mm4 mm的钢管。现用120 的饱和水蒸气加热苯，使苯由50 加热至80 ，苯在内管中以4000 kg/h 的流
13、量流动，试求：（1）加热蒸汽消耗量(计算结果保留3位有效数字)；（5分）（2）所需套管的有效长度(计算结果保留3位有效数字)；（12分）（3）由于某种原因，加热蒸汽的温度降为110 ，苯的出口温度将变为多少(计算结果保留3位有效数字)？（假设管内外的对流传热系数均近似不变，且苯在5080 之间的物性参数平均值为密度880 kg/m3，比热容1.86 kJ/(kg)，粘度0.39 mPas ，导热系数0.145 W/(m)，钢的导热系数为45 W/(m)，120时水蒸气冷凝潜热2205 kJ/kg，蒸汽侧对流传热系数10000 W/(m2)，壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液在饱
14、和温度下排出）（3分）七、吸收综合计算题(20分)在填料塔内用清水逆流吸收空气中的氨。入塔空气含氨5%（摩尔分率），要求吸收率=98%。已知：气相流率G = 180kmol/(m2h)，总传质系数Kya为270kmol/(m3h)，平衡关系y=0.8x，液气比为最小液气比的1.5倍。试求：(1)塔底液相浓度(计算结果保留3位有效数字)；（7分）(2)所需填料层高度(计算结果保留3位有效数字)；（10分） (3)若将清水吸收改为含氨0.1%的水溶液（摩尔分率），能否达到98%的吸收率？（3分）八、精馏综合计算题(20分)在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为
15、1000 kmol/h，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯 0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流。已知=2.5，取回流比为最小回流比的1.5 倍。试求：（1） 塔顶产品量 D、塔底残液量 W 及组成 xw；（3分） （2）最小回流比； （5分）（3）精馏段操作线方程；（5分）（4）提馏段操作线方程；（4分）（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成。（3分）2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题答案科目名称：化工原理（A卷RB卷）科目代码：861考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 R计算器 R直尺 圆规（请在使用工具前打）一、选择题(共
16、15小题，每小题2分，共30分)题号123456789101112131415参考答案BABDCBCBCAACBDB二、 填空题(共10小题，每空2分，共20分)1、 1.852、 603、 气缚4、 单向5、 (液)泛点6、 恒摩尔(物)流假定7、 0.838、 y=x （或对角线或 yn+1=xn）9、 空气(或干燥介质)的湿度、温度、速度以及与物料接触的状况都不变10、 NOG三、判断题(共10小题，每小题1分，共10分)题号12345678910参考答案四、简答题(共2小题，每小题5 分，共 10 分)1、（ 5分）答： 不能。 （1分）在水热空气换热系统中，若忽略管壁与污垢的热阻，则
17、总传热系数K与传热膜系数的关系为: 式中：管壁对水的传热膜系数,W/(m2K)；管壁对空气的传热膜系数,W/(m2K)由于管壁对水的传热系数较管壁对空气的传热系数大得多，即，这样总传热系数近似等于管壁对空气的传热系数： （2分）因此，本体系中空气侧的对流传热系数才是控制热阻，只有提高才能达到有效强化传热过程的目的。 （1分）增大冷却水的流速，虽能增大管壁对水的对流传热系数，但体系的总传热系数K几乎不会增加，因此进一步加大冷却水的流量，不能有效降低热空气的出口温度。 （1分）2、（ 5分）答：连接FS，交溶解度曲线于H、I两点；M点必位于FS上，根据确定M的位置；利用辅助线，做出过M点的两个共轭
18、相分别为萃取相E和萃余相R； （1分）由可确定E和R；分别过E和R做水平线与纵轴的交点即为萃取相中y和萃余相中的x； （2分）连接SE并延长交纵轴于E点,连接SR并延长交纵轴于R点；则E点和R点对应的纵坐标即为萃取液和萃余液中溶质的含量；由可确定E和R（2分）五、流体流动综合计算题(20分)解： （1）以上游水槽液面为1-1截面，下游高位槽液面为2-2截面，并以上游水槽液面为基准水平面。在1-1、2-2两截面间列柏努利方程式： （2分）Z1=0 Z2=10 m （3分）u1=u2=0 p1=p2 （2分） （2分）即单位质量的水所需外加功为128.13kJ/kg。 （2分） m （2分），故泵
19、适用。 （1分）（2） （1分）当 m3/h时, m （2分） （2分） （1分）即泵的轴功率减少百分之15.1。 六、传热综合计算题(20分)解：（1）加热蒸汽消耗量：热量衡算 （2分） （1分） （2分）（2）内管中苯的流速： （2分） （1分） （1分） （1分）则以内管外表面计的传热系数为： （1分） （1分） （2分） （1分） （2分）（3）当加热蒸汽的温度降为110时，管内外的对流传热系数均近似不变， （1分） （1分） （1分）即加热蒸汽的温度降为110，苯的出口温度将变为75.7。七、吸收综合计算题(20分)解：(1) （2分） （2分） 由物料衡算方程，得 （1分） （2分
20、）(2)填料塔的气相总传质单元高度为 （2分） yb=0.05-0.80.0417=0.017 （1分）ya=0.001， （1分）ym=(yb-ya)/ln(yb/ya)=0.00565 （2分）NOG=(yb-ya)/ ym=(0.05-0.001)/0.00565=8.67 （2分）所以，填料塔填料层的高度为： （2分） (3)xa=0.001，ya*=0.0008ya=0.001，可以达到98%的吸收率。 （3分）八、精馏综合计算题(20分)解：（1）（取等号） （2分）联立以上两式可以求得 （1分）（2）泡点进料进料线与平衡线交点的横坐标 （1分） （1分） （1分） （2分）（3） （2分） （3分）（4）提馏段下降液体和上升蒸汽的摩尔流率分别为 （2分） （2分）（5）在与塔釜相邻的塔板和再沸器之间作物料衡算 （1分） （1分） （1分）第 12 页 共 12 页
