北京化工大学考研复试题

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北京化工大学化学工程、化学工艺专业入学考试复试题化学工程、化学工艺专业入学

考试复试题

答案写在答题纸上，写清题号，不必抄题。一、简答题（12分）：1．何为层流内（底）层？其厚度与哪些因素有关？其厚度的大小又是如何影响流动阻力和传热阻力的？ 2 ．为预

热某一反应釜内的料液，在釜外安装夹套，用水蒸气加热之。试提出对此夹套式换热器强化

传热的措施。 3.试从理论上定性分析进料热状况参数q值对板式精馏塔塔板数的影响；并从传质角度说明哪种情况下进料为佳？二、计算题（各14分，两题共28分） 1.在一单

管程列管式换热器中，用水蒸汽冷凝加热空气，空气在管内湍流流动。现将单管程改为双管

程，其它条件不变，计算说明此时总传热系数和空气通过换热器的流动阻力分别为原来的多

少倍？由此可获得什么结论？（设管路的摩擦系数可用0.25Reλ =0.3164计算，忽略管束

进出口等局部阻力，并且忽略温度变化对物性的影响。） 2.某逆流操作的填料吸收塔，塔截面积 1 ㎡。用清水吸收混合气中的氨气，混合气量为 0.06kmol/s ，其中氨的浓度为 0.01 （摩尔

分率），要求氨的回收率至少为 95 ％。已知吸收剂用量为最小用量的 1.5 倍，气相总体积吸收系数Kya 为 0.06kmol/(m3 ·h) ，且 Kya ∝ G 0.8 。操作压力 101.33kPa ，操作温

度 30 ℃，在此操作条件下，气液平衡关系为 y*=1.2x ，试求：（ 1）填料层高（ m）；（2）

当混合气量增大 20%，同时按比例增大吸收剂用量时，定性分析溶质吸收率的变化；下面是本科生

考题有一定参考价值

化工原理》《化工原理》期末考试试卷 A 学

院

序号满分得分一．填空题（ 16 分） 1 ．米糠油在管中作层流流动，若流量不变，

管长不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的 1/16倍。，扬程增加。。一16班级

二12 三14

姓名

四10 五10 六14

学号

七14 八10 合计100

2．用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量减小 3 ．在饼层过

滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是饼层

而不是过滤介质

4．板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过2过长度约为过滤终了滤液流动路程的

1/2。 2

层滤布及

个滤框厚度的滤渣，流经

倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的

5．下列各种情况下的对流传热系数：空气流速为 6m/s 时的α 1；空气流速为 25m/s 时

的α 2；水的流速为 1.2m/s 时的α 3；水的流速为 2.5m/s 时的α4；蒸汽膜状冷凝时的α 5 之间

的数值按自大而小的顺序为 __α5>α 4>α3>α 2>α1。6 ．离心泵的工作点是二．选择题（ 12 分）1 ．离心泵的扬程是 ( D ) A ．实际的升扬高度； B ．泵的吸液高度；离心

泵特性曲线与其所在管路曲线的交点。

C．液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度； D ．单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。

2．用板框压滤机恒压过滤某一滤浆（滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力），若过滤时间相

同，要使其得到的滤液量增加一倍的方法有（ A ）。 A ．将过滤面积增加一倍； B ．将

过滤压差增加一倍； C ．将滤浆温度提高一倍。 3 ．当微粒与流体的相对运动属于滞流时，

旋转半径为1m，切线速度为20m/s ，同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降

速度的（ C ）。 A ．2 倍； B ．10 倍； C．40.8倍。

4．从流体静力学基本方程了解到U 型管压力计测量其压强差是 ( A ) 。 A ．与指示液

密度、液面高度有关，与U 形管粗细无关； B ．与指示液密度、液面高度无关，与U 形管

粗细有关； C ．与指示液密度、液面高度无关，与U 形管粗细无关。 5 ．离心泵的吸液高

度与（ D）无关 A ．排出管路的阻力大小； C ．当地大气压； B ．吸入管路的阻力大小；D．被

输送液体的密度。

6 ．有两种关于粘性的说法：(1)无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。(2)粘

性只有在流体运动时才会表现出来。正确的结论应是( A )。A．这两种说法都对； B ．这

两种说法都不对；

C．与第一种说法对，第二种说法不对； D ．第二种说法对，每一种说法不对。7 ．在

恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的

（ A ）次方成正比，而对一定的滤液量则需要的过滤时间与过滤面积的（A）次方成反比。

A．1/2 ， 2； B． 2，1/2 ； C． 1，1/2 ； D．1/2 ，1。

8．颗粒在流体中沉降 , 其沉降速度是 ( B ) 速度。 A ．加速度最大时的； C ．最小的下降；

B．最大的下降； D ．流体的流动。

9 ．冷热流体在套管换热器内换热，内管走冷流体，如果冷流体流量增大一倍，则总传热系数 ( ) ，

冷流体的出口温度 ( A ) 。 A ．增大，下降； C ．减小，下降； B ．增大，升高；D．减小，升高。

10．在间壁式传热中 , 热量从热流体传到冷流体的过程, 热阻主要集中在 ( B ) 。 A ．金属

壁； C．冷、热流体的主体；三．分）（14用泵将相对密度为 1.1的水溶液，槽送至

表压为 0.981MPa的水洗塔中。槽液储槽液面与输送管出口端的垂直距离为送管路采用

Ф 108× 4mm的钢管，管长为30m，吸滤式底阀1个（ζ 阀=7）、90°标准弯头2个

=0.75 ）、全开闸阀 1个（ζ 闸阀=0.17）、管路摩λ =0.02，问当输送量为43m3/h时，

泵所提供率为多少kw ？ B ．冷、热流体的层流底层内； D ．平均分配在各层。从敞口储面

恒定， 20m ，输管路上有（ζ

弯

擦系数的有效功

u p u gz1 + + 1 + he = gz 2 + 2 + 2 + h f

z1 = 0 z 2 = 20m p1 = 0 p 2 = 0.981

4 * 43 / 3600 = 1.52 m / sπ*0.12

ρ 2ρ 2

× 10 6 Pa u1 = u 2 = 0

将已知代入

he = 20 * 9.81 + 0.981× 10 6 30 1.52 2 + (0.02 * + 7 + 2 * 0.75 + 0.17 + 1.5) 1100 0 .1 2 = 1106.7 J / kg

Pe = he * q v *ρ = 1106.7 * 1100 *

43 = 14540W = 14.54kW 3600

四．（10分）有一降尘室，长、宽、高分别为11 × 6× 4m，沿沉降室高度的中间加一

层隔板。现需使用此降尘室处理常压下的烟气。已知烟气处理量为12500标准m3/h，烟气的温度为150 ℃，密度为0.85kg/m3,粘度为 2.5× 10-5Pa.s。问此降尘室能否沉降密度为1600kg/m3 ，直径为35μ m以上的尘粒？

d 2 (ρ s ?ρ ) g 35× 10 ?6 (1600 ? 0.85) * 9.81 = ut = 0.042m / s 18μ 18 *2.5× 10?5

(

)

Rep =

35× 10 ?6 * 0.042 * 0.85 = 0.05 < 2 2.5× 10 ?5

假设正确

6×3600 = 10146m 3 / h

u t A = 0.042× 11×

q v = 12500× qv > ut A

273 + 150 = 19368m 3 / h 273

不能完成任务

五．（ 10 分）在 0.2MPa 、293K 下，60m3/h 的空气在套管换热器的内管被加热到353K ，内管规格为φ57× 3.5mm，试求管壁对空气的对流给热系数。已知：空气在定性温度t=323K 时，物性数据如下：μ=1.96×10-5Pa.s, cp=1.017× 103J/kg.Kλ=2.826× 10-2W/m.K 解： u =

4 * 60 / 3600 = 8.49m / sπ * 0.0

5 2

0.8

ρ=

PM 200 * 29 = = 2.381kg / m 3 RT 8.314 * 293

λ ? du ρ ?α = 0.023 ? ? d?μ ? ? ?

cp μ ? ? ?λ ? ? ? ?

0.4

2.826× 10 ?2 = 0.023 0.05 = 66.54W / m 2 K

0.05× 8.49 × 2.381 ? ? ? 1.96× 10?5??

0.8

1.017× 103*1.96× 10?5?????

2.826× 10?2??

0.4

六．（ 14 分）有一板框过滤机，恒压下过滤某种悬浮液，过滤1h 后，得滤液 60m3 ，然后用 5m3 的清水（物性与滤液相近）洗涤，拆装时间为20min ，已测得 Ve=4 m3 。试求：（ 1）该机生产能力为若干m3 滤液？（2）若将每个框的厚度减半，而框数加倍，拆装时

间相应增到 40min ，其他条件不变。问生产能力将变为若干 m3滤液？

解：已知

V = 60m 3

θ= 1h

Ve = 4m 3

θD = 20 min

VW = 5m 3

（1）

V 2 + 2VVe = KA 2θ KA 2 = (V 2 + 2VVe) /θ = (60 2 + 2× 60× 4) / 1 = 4080m

6 / h

dV KA 2 = dθ 2(V + Ve)

( dV 4080 )E = = 31.875m 3 / h dθ 2(60 + 4)

(

dV 1 dV 31.875 )W = ( ) E = = 7.97 m 3 / h d θ 4 d θ 4 VW 5 = = 0.63h dV 7.97 ( )W d θ

θW =

所以

θ +θ W +θ D

60201+0.63+60

= 30.6m 3滤液/ h

（2）所以

K2=K1

A2=2A1

2K2A2=4K1A12=4×4080 = 16320m 3 / h

滤布及操作条件未变

Ve2 = 2Ve1 = 2×4 = 8

所以

(V 2 + 2VVe ) 60 2 + 2× 60× 8 2 K 2 A2 dV 16320 ( ) E2 = = = 120m 3 / h d (

dV 1 dV 120 = 30m 3 / h , )W2 = ( ) E2 = d θW =θ 2 = = = 0.28h 2 16320 K 2 A2

θ 2(V + Ve2 ) 2

θ 4 d θ 4

×(60 + 8)

5 = 0.167 h 30

θ 2 +θ W +θ D

60 40 0.28 + 0.167 + 60

=53.88m 3 / h

七．（ 14 分）将流量为2200kg/h的空气在蒸汽预热器内从20℃加热到80 ℃。空气在管内作湍流流动， 116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法才能完成新的生产任务？请作出定量计算（要求：换热器的根数不作变化）。

空气流量增加20%，则：原工况现工况

K′ = 1.2 0.8 = 1.157 K

Q = KA?t m

（1）

1.2Q = K′ A?t m

′

（2）

（2）/ （1）

80 ? 20 ? T ? 20 ? ln? ?′ ?t m ? T ? 80 ? = 1.2 1 = 1.037 = 80 ? 20 ?t m 1 1.157 116 ? 20 ? ? ln? ? ? 116 ? 80 ?

解得： T=118.1 ℃

八．（10分）用φ 108mm× 4mm的管线每小时输送原油粘度为 70mPa?s。已知管线总长200km ，管子最大许用压强为析输送途中至少需要几个加压站？

解：先求原油的流速：

u=20 × 10 3 = 0.786m / s 3600× 900× 0.785×

20t 。原油密度为

6.0Mpa （表压）

0.12 duρ = 0.1

900kg/m3 ，

，试定量分

× 0.786×

900 = 1010 70×10 3 Re =

然后判断流型：Re＜2000 所以流动类型为滞流。

32μ lu 32× 70× 10 3× 200× 10 3×= 5.83≈ 6所需加压站的个数： 6 ?p f =

200km 管路可产生的压降为

0.786 = = 35.3MPa d2 0 .1 2 35.3 n=