华南理工大学851化工原理真题（2014-2018）

华南理工大学851化工原理真题（2014-2018）

851

华南理工大学

2014年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）

科目名称：化工原理

适用专业：化学工程；化学工艺；生物化工；应用化学；工业催化；能源化学工程；制浆造纸工程；制糖工程；生物质科学与工程；环境工程；化学工程(专硕)；轻工技术与工程(专硕)

共4页一．选择与填空题：（40分每空1分）。

1.流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布是（）型曲线，摩擦系数λ与Re 的关系为（）。

2.流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：压强降与速度（）次方成正比。完全湍流区：压强降与速度（）次方成正比。

3.某转子流量计，其转子材料为不锈钢，用密度为1.2kg/m3的空气标定其刻度。现用来测量密度为0.8kg/m3氨气时，氨气的实际流量值应比读数（），若空气的最大可测流量为400m3/h。则氨气的最大流量为（）m3/h。

4.调节离心泵工作点的方法有：（），（），（）。

5.离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q=0.05m3/S时，H＝20m；管路特性为Q e＝0.05m3/s时，He＝18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头△H＝（）m；功率△N＝（）KW。

6.离心泵常采用（）调节装置，往复泵常采用（）调节装置。

7.在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的（）次方或正比；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的（）次方成正比。

8.气体中的球形固体颗粒在重力场或离心力场中作斯托克斯沉降时，通常颗粒在重力场下的沉降速度（）离心力场；其分离因素表示为（）（设r为旋转半径，u为切向速度，g为重力加速度）。

9.转筒真空过滤机，转速越快，每转获得的滤液量就越（），单

位时间获得的滤液量就越（）。

10.将单程列管式换热器改为双程的作用是（），但这将使（）减小。

11.一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应（），主要原因是（）。

12.间壁冷凝器中用饱和蒸汽冷凝加热空气时，通常在（）侧加翅片，安装翅片的目的是（）。

13.在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障，供水量减少时，气相总传质单元数N OG（）。

（A）不能判断（B）减少（C）不变（D）增加

14.已知SO 2水溶液在三种温度t 1、t 2、t 3下的亨利系数分别为E 1=0.0035atm,E 2=0.011atm ，E 3=0.00652atm ，则:（）。(A)t 1t 2(C)t 1>t 2(D)t 3<="" p="">

15.在无穷高填料吸收塔中进行逆流吸收操作，吸收因数1<=

mV

L A 时，气液两相将在（）达到平衡。

（Ａ）塔顶；（Ｂ）塔底；（Ｃ）塔中部；（Ｄ）任意截面16.用纯水在5块理论板的板式吸收塔内吸收原料气中摩尔含量为2%的氨，若吸收因子A=0.9，吸收率η=（）%。

17.填料塔吸收操作，在操作条件下界面两侧体积传质分系数k ya =k xa =0.026kmol/m 3.s ，已知气相传质分系数7.0V

k y ∝，亨利常数m =0.1，若气体流量增加一倍，则总传质

阻力为原来的（）倍。18.某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成x A =0.6相应的泡点为t 1，与之相平衡的汽相组成y A =0.7，相应的露点为t 2,则（）。

（A ）t 1=t 2；

（B ）t 1＜t 2；（C ）t 1＞t 2；（D ）不能确定19.从连续精馏塔的塔顶出来的双组分蒸汽混合物的轻组分浓度为y 1，进入分凝器使得60%的蒸汽冷凝作回流，其浓度为x L ,其余蒸汽送去全凝器冷凝作为塔顶产品，其

浓度为x D 。各浓度关系是：

（）。(A)y 1>x L >x D ；(B)x L >y 1>x D ；(C)y 1>x L =x D ；

(D)x D >y 1>x L

20.相对挥发度为2的双组分混合物进行连续精馏，进料浓度为50%，要求塔顶产品浓度90%，由泡点进料改为露点进料。两种进料状态的最小回流比的差值约为（）。

21.连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数N 1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为N 2。比较：（）。

（A ）N 2>N 1

（B ）N 2=N 1（C ）N 2<="" p="">

（A ）改善两相的流动

（B ）形成新恒沸物，以利于分离

（C ）改变原混合物的相对挥发度，以利于分离

（D ）改变混合物的物质结构，以利于分离

23.某真空操作精馏塔，因故真空度减少，而F，D，x F，q，加料位置，回流比R都不变。则塔底残液x W变化为：（）。

（A）变小（B）变大（C）不变（D）不确定

24.空气的干球温度为t，湿球温度为tw，进口温度为θ1的湿物料在恒定空气条件下升温到θ2，并在此温度下恒速干燥到合格，则:（）。

（A）t=θ2（B）t w≈θ2（C）t=θ1（D）t w≈θ1

25.恒速干燥过程，当平行通过被干燥物料表面的空气流量增加一倍时，干燥速率约为原来的：（）倍。

26.将蒸汽分压为5.4kPa，流量为828kg/h的空气在除湿机中降至14C?（水饱和蒸汽压1.63kPa），湿空气通过除湿机除去水分（）kg/h。

27.在确定浮阀塔的临界阀孔气速时，应先选定一个动能因子值，这个值是（）时的阀孔动能因子。

（A）浮阀处于全闭状态

（B）浮阀处于半开状态

（C）浮阀处于刚刚全开状态

二．(10分)某悬浮液在一板框式过滤机中进行恒压过滤。过滤面积为4m2，操作压差为1.5?105Pa，过滤常数k＝0.04m2/s，一个操作循环中过滤时间为1000s，辅助时间为1000s，滤饼勿需洗涤。假设滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计，求：(1)生产能力m3/s；

（2）有一回转真空过滤机，每回转一周提供的过滤面积为4m2，转速为0.003转/秒，沉浸度ψ＝0.3。若要求此回转真空过滤机达到板框过滤机的生产能力，回转真空过滤机的真空度为多少?

三．（20分）用离心泵将原油从库沿管内径为0.15m、长2公里（包括局部阻力的当量长度）的水平管送往炼油厂。孔直径为0.42m，流量系数为0.62的孔板流量计U 压差计读数0.6m(指示剂为水银)，已知流体通过孔板流量计的永久压力损失为8829Pa。油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。

某天，该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其流量计读数为0.5m，问此泵操作时的理论功率为多少KW?

输送条件下，原油的密度为900kg/m3，粘度为0.4S

Pa?。设油库和炼油贮罐均为常压。

四．（25分）在一新的套管式换热器中。冷却水在Φ25×2.5mm 的内管中作湍流流动，以冷凝环隙间的某蒸汽，当冷却水流速为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K=1200w/m 2℃和K=1700w/m 2℃。管壁的导热系数λ=45w/m ℃,后，蒸汽冷凝的热膜系数不随水流速改变，试求：

(1)当水流速为0.4m/s 时，水对管壁的对流传热膜系数为多少?

(2)蒸汽冷凝的对流传热膜系数为多少?

(3)操作一时期后，水流速仍为0.4m/s 但测得的K 值比初期下降10%，试分析原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%?

五．（25分）在一填料塔中，用含苯0.00015（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。混合气的处理量为73.6kmol/h ，

进塔气体中含苯0.03，要求苯的回收率为90％，操作在101.3kPa 、25℃下进行，塔径0.8m ，物系的平衡关系为Y *=2.6X ，操作液气比为最小液气比的1.3倍，气相总体积传质系数K ya ＝0.045kmol/(m 3·s),苯的分子量为78.1，洗油的分子量为170。

试求：

（1）每小时所需吸收剂用量[kg/h]及苯的回收量[kg/h].

（2）所需的填料层高度

（3）其他条件不变，改用性能更好的填料，分析该措施是如何影响回收率的。

六．（20分）某连续精馏塔，塔板数无穷多，塔釜间接蒸汽加热,塔顶全凝器，泡点回流。进料中易挥发物组成x F =0.41（以下均为摩尔分率），进料量F=100kmol/h,以饱和蒸汽状态入塔中部某处。塔顶馏出液量D=40kmol/h ，浓度x D =0.95，该物系相对挥发度为2.5,求：

（1）塔底残液浓度及回流比；

（2）若塔釜停止加热蒸汽，维持F,x F ,D,q （热状态参数）不变,塔顶馏出液浓度x D =？塔底残液浓度x w =?

七．（10分）温度为26C ?，湿度为0.01kg/kg 绝干气的空气，经预热到76C ?后，

送入一理想干燥器将1kg/s 湿基水含量为2%的湿物料干燥到0.2%，废气温度为50C ?。已知0C ?水的汽化潜热为2490kJ/kg 。求：（1）去除的水分量（kg/h ）？；（2）需要的绝干空气量（kg/h ）?

851

华南理工大学

2015年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）

科目名称：化工原理

适用专业：环境科学；环境工程；环境工程（专业学位）；化学工程；化学工艺；生物化工；应用化学；工业催化；能源化学工程；

化学工程(专业学位)；制浆造纸工程；制糖工程；生物质科学与工程；轻工技术与工程(专业学位)

共6页

一、选择填空题（25小题，共50分）

1.在解吸操作中，压力和温度，有利于解吸操作的进行。

2.当回流比增加而其他条件保持不变，下面哪个是正确的（）？

A.塔顶冷却水消耗量增加，塔顶产品组成（易挥发组成，下同）下降；

B.塔顶冷却水消耗量减少，塔顶产品组成增加；

C.塔顶冷却水消耗量增加，塔顶产品组成增加；

D.塔顶冷却水消耗量减少，塔顶产品下降。

3.U形管压差计用水作指示液，测量气体管道的压降，若指示液读数R=20mm，则

表示压降为Pa；为使R读数增大，而 P值不变，应更换一种密度比水的指示液。

4.将含有非结合水份不同的湿物料放在同一房内，当时间足够长，不同湿物料表面

的水蒸气压（），它们的水含量（）。

A相同，B不同，C不确定

5.水在管内做强制湍流对流换热，对流传热系数为hi，当水的流量增加一倍，此时

的对流传热系数h i’是（），摩擦阻力损失约为原来的（）

A原来1.74倍；B原来的2倍；C原来的4倍；D原来的1/2倍

6.图示为一异径管段，从A段流向B段，测得U形压差计的读数为R=R1，从B段

流向A段测得U形压差计的读数为R=R2，若两种情况下的水流量相同，则。

A.R1>R2

B.R1=R2

C.R1

D.R1=-R2

B

A

R

7.恒压过滤速率与。

A．过滤面积成正比 B.过滤面积的平方成正比

C．滤液体积成正比 D.过滤介质阻力成反比

8.已知精馏段的操作线方程为y=0.75x+0.22，则回流比R=；塔顶馏出液

组成x D=。

9.流体在管内作层流流动，流量一定，管径增加，则摩擦阻力系数将；

阻力损失h f将。

A.增加

B.减少

C.不变

D.不确定

10.在30℃和100kN/m2用水吸收气体混合和的NH3，已知气液两相的传质系数为

k y=0.0004kmol/(m2·s)，k x=0.01kmol/(m2·s)，亨利系数E为134kN/m2，则总气相传质阻力为(m2·s)/kmol。

11.在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能

得到分离，可采用哪种分离方法？。

A.恒沸精馏

B.普通精馏

C.萃取精馏

D.水蒸汽直接加热精馏

12.当双组分混合液体用精馏塔分离时，现只提高进料温度，下面哪个正确（）。

A塔顶产品组成（易挥发组成，下同）下降；

B塔顶产品组成增加；

C塔顶产品组成不变；

D塔釜蒸汽消耗量增加。

13.用热空气在对流干燥器中干燥湿物料，离开干燥器的空气温度选择应（）：

A小于进入干燥器空气的湿球温度；

B大于进入干燥器空气的湿球温度；

C等于进入干燥器空气的湿球温度；

D随意选定。

14.费克第一定律的数学表达式为().

15.转子流量计安装在（）测量流体流量，文丘里流量计安装在（）测

量流体流量。

A任何方向管路；B垂直管路；C水平管路

16.单个球型固体颗粒在静止的液体中自由沉降，沉降遵循斯托克斯定律，如果颗粒

的直径减少，沉降速度u t将()；如果温度提高,沉降速度u t将().

A保持不变；B增加；C下降；D不确定

17.为了避免离心泵的气蚀，下面哪个是可行的（）。

A增加操作温度；

B减少泵吸入管的直径；

C在吸入管路安装调节阀；

D降低吸入管路的摩擦阻力。

18.当饱和蒸汽在垂直管外冷凝，蒸汽和壁温差T翻倍，膜状冷凝传热系数h是原来

的（）

A2-1/4;B21/4;C23/4;D2

19.流体在半径为R管内作层流流动，则最大速度为平均速度的倍，平均速

度发生在距管中心r=R。

A2；B1/2；C1；D(2)1/2/2

20.空气的湿度H是湿空气的如下参数的函数（）。

A总压及干球温度；B总压及湿球温度；

C总压及露点温度；Ｄ湿球温度及焓。

21.在恒定干燥实验中，其他实验条件不变，仅降低进入干燥设备的热空气的湿度，

则下列推论中，合理的是（）

A湿物料的临界水分将降低，恒速干燥段时间缩短；

B湿物料的临界水分将降低，恒速干燥段时间延长；

C湿物料的临界水分将提高，恒速干燥段时间延长；

D湿物料的临界水分将提高，恒速干燥段时间缩短。

22.某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2kg/m3的空气时，最大流量

为100m3/h。现用来测量密度为0.6kg/m3某气体时，其最大流量约为（）m3/h。

23.影响塔设备操作弹性的因素有（）。

①物系性质；②塔的结构；③气液负荷

A①和②；B①和③；C②和③；D①、②和③

24.在精馏操作中，如果进量流量F、组成x F（易挥发组成，下同）进料热状况q、

塔顶产品流量D和回流比R固定，当适宜的进料板往上移，下面哪个是正确的。A塔顶产品组成x D减少和塔釜组成x w增加；B x D 和x w均减少；

C x D增加而x w减少；

D x D和x w均增加。

25.已知某一气液平衡物系符合亨利定律，由此可作出以下判断：该平衡物系中，溶

质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（）

A正值；B负值；C零；D不确定

二、计算题（五题共100分）

1.（20分）如图所示将水从低位槽送往高位槽，吸入管（泵前）Φ108×4mm，长16m。排出管（泵后）Φ87×3.5mm，长20m,，在排出管C处装有一截止阀，其局部阻力系数ζ＝6.0，吸入管路和排出管路各有一个90o弯头，ζ=0.75。管路两端水面高度差H＝12m ，泵进口高于水面2m ，管内水流量为0.01m 3/s 。已知水的粘度为1cp ，湍流时管内流动的摩擦系数25.0Re

3164.0 ，试求：（1）若泵的效率为65%，则泵的轴功率为多少kW ？

（2）若本离心泵的允许汽蚀余量为4m ，水的饱和蒸汽压为

2.5kPa ，大气压力为1atm ，请问此离心泵安装是否合适？

(3)如果是高位槽中的水沿同样管路向下（低位槽）流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？

2（20分）在一常压连续操作的精馏塔中分离某双组分理想混合液，已知该物系的平均相对挥发度为3.2。进料量为1000kmol/h ，饱和蒸气进料，进料中易挥发物的组成x f =0.4。要求塔顶产品中易挥发组成x D =0.9（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的90%由塔顶馏出。取回流比为3.5。塔釜采用间接加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试计算：

（1）精馏段和提馏段上升的蒸气量；

（2）从塔顶数起的第二块理论板上升的蒸气组成为多少；

（3）现因结垢导致再沸器换热能力下降，若维持原来的进料量、进料组成、进料热状况和塔顶产品量不变，分析塔顶产品浓度和塔底产品浓度将如何变化？

(4)如果进料组成x f 下降导致塔顶馏出液组成下降，说明可以采用什么方法提高塔顶馏出液组成？

3（20分）流量为9.17kg/s 和温度为20℃的水[C p =4200J/(kg.K)]在面积50m 2列管换热器中逆流将110℃的醋酸冷却到40℃，冷却水的出口温度为45℃。但换热器投入运行一段时间后，冷、热流体的流量和进口温度均不变，但测得冷却水的出口温度降为

38℃，求（1）前后总传热系数改变多少？（2）换热器的污垢热阻为多少？（3）冷、热流体的对流传热系数的比值为1：3，为了提高传热总系数，你认为提高哪一种流

体的传热系数更有效，为什么？可采用什么方法实现。

4(15分）已知50o C时水的饱和蒸汽压为0.126atm（绝对压，下同），在操作压强为2atm时使氢气与大量的水长时间接触，求：（1）氢气的湿度，分别用（kgH2O/kg干H2）及（kgH2O/标准m3干H2）表示。（2）若在上述混合气体（气体温度50o C）中插入一湿球温度计，问温度计的读数高于、低于还是等于50o C，简单说明原因。

（3）若要除去问题（1）氢气中的水分，可以采取什么措施。

5、(25分)在一等温和逆流操作的填料吸收塔用流量为0.1m3/h 纯水吸收空气混合物中的NH3，已知混合气体流量为100m3/h（标准状态），NH3的摩尔分数2.6%，填料层高度2m，塔径0.2m，吸收塔出口混合气体NH3的浓度为0.26%摩尔分数，操作压强为0.95atm，亨利系数为0.5atm，在操作范围操作线与平衡线均看作直线，且看作低浓度气体吸收。求

（1）吸收塔出口溶剂中NH3的浓度x1（摩尔分数）；

（2）最小液气比(L/V)min

（3）总气相传质单元数N oy和总体积传质系数K y a.。

（4）如果实际液气比L/V降低到0.53，通过增加填料层高度可否使得塔进出口气液两相达到平衡，说明之。

（5）为了提高NH3的吸收率，请说明可以采取何种措施，并简单说明理由。

851B

华南理工大学

2016年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）

科目名称：化工原理

适用专业：化学工程；化学工艺；生物化工；应用化学；工业催

化；能源化学工程；制浆造纸工程；制糖工程；生物质科学与工程；环境工程；化学工程(专硕)；轻工技术与工程(专硕) ；环境工程（专硕）

分）在包有保温材料圆管壁面导热计算过程，当21

2r r ?≤?（其中△2=r 3-r 2，r 1、r 2、r 3分别为管内壁、外壁和保温材料的半径）术平均半径代替对数平均半径，其相对误差小于4%，

试证明之并求出最大相对误差（精确到小数点后4位）

851A

华南理工大学

2017年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）

科目名称：化工原理

适用专业：化学工程；化学工艺；生物化工；应用化学；工业催化；能源化学工程；制浆造纸工程；制糖工程；生物质科学与工程；环境科学；环境工程；化学工程（专硕）；轻工技术与工程（专硕）；环境工程（专硕）