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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 总 6 页 第 1 页 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 形曲线，摩擦阻力系数λ只与 Re 有关；作湍流流动时，λ是 ε/d及Re 的函数；若流动在阻力平方区，λ只与 ε/d 有关。 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 。 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 ，传热管壁温接近 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”） 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 ＞ NA（填“＞”、“＜”或“＝”），这是由于 总体流动 对传质速率产生的影响。 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“＝”） 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 ∞ ，馏出液流量为 0 ，操作线方程为 y=x 。 ⒑ 塔板负荷性能图由 液泛线 、 过量雾沫夹带线 、 漏液线 、 液体负荷过小线 、 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 。 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： 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。

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考试科目: 化工原理 总 6 页 第 3 页 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?P1?u122??gz2?P2??u222?hf,1?A?hf,A?2 即： gz1??? 代入数据： l1?Ad?u122?(??lA?2d??半开＋?出口）?u222 2??u 17g?0.027????0.027??9.5?1??2 0.02720.027??220?2?9u1?6.25u2?166.72 （A） 22u122 同理，在1-1与3-3之间列柏努利方程，可得： gz1???l1?Ad?u122?(???lA?3du21??全开＋?出口）?u322 17g?0.027?20?20.02728??20?2???u??0.027??6.4?1??20.027??223 ?9u1?8.7u3?107.88 （B） ?u1?u2?u3 （C） 22 由连续性方程： W1?W2?W3 联立以上三式，试差解得：u1=3.47m/s u2=3.10m/s u3=0.37m/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： gz1???l1?Ad?u122?(??lA?2du12??全开＋?出口）?u122 22??u17g?0.027????0.027??6.4?1??1 0.02720.027??220?2 解得： u1=3.49m/s EA?gzA?PA此时：?0?0???2u1'22?gz2?P2??u1'22?（??lA?2d??全开）?2u1'223.4922??3.49??0.027??6.4??0.0272??'2 ?57.2J/kg而： E3?gz3?P3??u32?gz3?58.84J/kg 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 总 6 页 第 4 页 ⒉ 解：①以一个滤框为基准计算： A?2?0.8?1.28m2232Ve?Aqe?1.28?0.01?0.0128m/m滤饼体积V饼?0.8?0.05?0.032m23 3滤液体积V?V饼/c?0.032/0.12?0.267m将以上数据代入过滤方程：V0.26722?2VVe?KA? ?52?2?0.267?0.0128?2?10?1.28?? 2解得：τ=2384.2s=39.74min ②洗涤液体积VW=V/10=0.0267m3 1?dV?KA?dV?横穿洗涤时：? ?????4?d??E8?V?Ve??d??W2?W?8?V?Ve?VWKA2?8?0.267?0.0128??0.02672?10??5?1.282?1823.9s?30.4min 3③生产能力：Q? V总15?0.26739.7?30.4?25???W??D?60?2.527m/h ⒊解：①由热量衡算方程： Q?W1CP1(T1?T2)?W2CP2(t2?t1)

热负荷： Q?2000360034?1.86?10?(80?50)?3.1?10W 冷却水消耗量 W2?QCP2(t2?t1)?3.1?10?36004.178?10?(35?15)34?1335.6kg/h ②以内表面积Ai为基准的总传热系数为Ki： 1Ki?1?i?di?odo?1230?0.082290?0.089?Ki?132.89W/m?2?K ?并流操作：?tm并?65?15?34.1℃ ln6515Ai并?QKi?tm并45?35lnQKi?tm逆?3.1?104132.89?34.1?6.84m 2逆流操作：?tm逆?4535??39.8℃ Ai逆?3.1?104132.89?39.8?5.86m 2 ４

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因?tm并??tm逆,故Ai并?Ai逆。 Ai并Ai逆??tm逆?tm并?1.17 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： t'2=46.7℃ 冷却水消耗量：W2'?QCP2(t'2?t1)?3.1?10?36004.178?10?(46.7?15).6?842.634?842.6kg/h 逆流操作比并流操作可节省冷却水：1335 1335.6?100?36.9% 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 NOG?Y?mX?ln??1?S?b1?S?Ya?mX1aaaa??S? 可知： ?Yb?mXYc?mX?Yc?mXYa?mXaa YbYcYcYa 清水吸收：Xa=0，代入上式： ②已知：yb=0.05，则： Yb?yb1?yb?0.051?0.05??Yc?YaYb ?0.05263Ya?Yb?1????0.05263?0.01?0.000526Yc?YbYa?0.005263mLV351.8120.0209aa V?G?1?yb??0.022??1?0.05??0.0209S???0.8083NOG?Y?mX?ln??1?S?b1?S?Ya?mX1?1??S??0.05263??ln??1?0.8083??0.8083??5.23 1?0.80830.005263??VKYa?0.02090.0252?0.829mHOG??h?HOG?NOG?4.34m

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