2007中国科学院研究生院化工原理试题(解答)
2007考研 中科院《普通化学》真题
中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：普通化学（甲）考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。
2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。
3．可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。
一、选择题：(共42分；其中11，12，18每小题4分；其余每小题2分)1．在电解质的饱和溶液中，加入与原电解质含有共同离子的另外一种（ ）会使原来电解质的（ ）下降。
这是关于多相离子平衡的共同离子效应。
（A） 强电解质，溶解度；（B）易溶强电解质，溶解度：（C）电解度，解离度2.下列各个含氧酸中，属于二元酸的是（ ）。
(A)H 3PO 4； （B ）H 3BO 3； （C ）H 3PO 2; (D)H 3PO 3 3. 一个电子排布式1s 22s 22p 63s 23p 1 的元素最可能的价态是（ ）。
（A ）+1； （B ）+2; (C) +3; (D) -1; (E) -24. 如果NH 4OH 的电离常数为1.8×10-5, 0.1M NH 4OH 溶液中OH - 的浓度是多少（mol/L）?(A) 1.80×10-6 (B) 1.34×10-3 (C) 4.20×10-3 (D) 5.00×10-25．尼龙是哪两种物质的共聚物？（A）尿素和甲醛；（B）苯酚和甲醛；（C）1，6己二胺和己二酸； （D）氯乙烯和乙烯醇6. 假定NH 基呈平面的，并具有三个等价的氢原子，那么成键电子是如何杂化的？+3（A ） sp3； （B ） sp ； （C ） sp2； （D ）sd 27. 某一反应在高温下不能自动进行,但在低温下能自动进行.则该反应的和为m r S Δm r H Δ (A) 0,0>Δ<Δm r m r S H ； (B) 0,0>Δ>Δm r m r S H ； (C) 0,0<Δ<Δm r m r S H ；(D)0,0<Δ>Δm r m r S H 8． 在多电子原子中，分别可用下列各组量子数表示相关电子的运动状态。
2007化工原理考试B卷答案
东南大学考试卷（ B 卷）Array课程名称化工原理考试学期06-07-2 得分适用专业化工工艺考试形式开卷考试时间长度120分钟一、选择题（每题1分，共20分）1．某双组分混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.6，相应的泡点为t1，气相组成y A=0.6，相应的露点为t2，则( )。
CA．t1＝t2；B．；t1＞t2；C．t1＜t2；D．不能判断。
2．当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。
为达到给定的分离要求，所需的理论板数( )。
BA．逐渐减少；B．逐渐增多；C．不变；D．无法判断。
3．某精馏塔的理论板数为15块(包括塔釜)，全塔效率为0.5，则实际塔板数为( )块。
A A．28；B．29；C．30；D．31。
4．操作中的精馏塔，若保持F﹑x F﹑q和提馏段气相流量V´不变，减少塔项产品量D，则变化结果有( )。
AA．x D增加，x W增加；B．x D减小，x W减小；C．x D增加，x W减小；D．x D减小，x W增加；5．某双组分混合物，在精馏塔进行分离，进料量为100 kmol·hr-1，x F = 0.6，要求x D不小于0.9，则塔顶最大产量为( )。
BA．60 kmol·hr-1；B．66.7 kmol·hr-1；C．90 kmol·hr-1；D．不能确定。
6．精馏操作时，若其他操作条件均不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流，则塔顶产品组成x D变化为( )。
AA．变小；B．变大C．不变；D．不确切；7．逆流操作的吸收塔，若脱吸因数mV/L增加而汽液进口组成不变，则溶质回收率将( )。
BA．增加；B．减小；C．不变；D．不一定。
8．操作中的吸收塔，当其他操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将( )。
A A．增大；B．降低；C．不变；D．不确定。
9．低浓度逆流吸收操作中，若其它入塔条件不变，仅增加入塔气体浓度Y1，则：出塔液体浓度X1( )。
2007年下学期化工原理A卷参考答案
《化工原理》期末考试试题A卷参考答案一、选择题（每小题3分，共30分）1、如图所示，倒Ｕ型压差计，指示剂为空气，现将指示剂改为油后（流向不变），则Ｒ__A_。
Ａ.增大；B.变小；C.不变；D.Ｒ不变，但倒Ｕ型差计中左侧液体高于右侧。
2、某孔板流量计用水测得孔流系数C0=0.64，现用于测ρ＝900 kg/m3、μ=0.8сP的液体，问此时C0 C 0.64。
A．> B. < C. = D. 不确定3、因次（量纲）分析法的目的在于_B__。
A.得到各变量间的确切定量关系；B.用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；C.得到各因次数群的确切定量关系；D.用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。
4、在1atm下，不饱和空气体系，若加热升高干球温度，则Ｈ___C____。
A、变大B、变小C、不变D、不确定5、混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸馏方法分离该混合液愈_B__。
A、容易；B、困难；C、完全；D、不完全6、物料的平衡水份一定是_____C_______。
A. 非结合水份；B. 自由水份；C. 结合水份；D. 临界水份7、当μ=μw时，叶滤机洗涤速率（dV/dτ）w与最终过滤速率（dV/dτ）e的比值为__D____。
A、1/2B、1/4C、1/3D、18、化工原理中的“三传”是指 D 。
A、动能传递、势能传递、化学能传递B、动能传递、内能传递、物质传递C、动量传递、能量传递、热量传递D、动量传递、热量传递、质量传递9、一个完整的工业吸收流程应包括 C 。
A 、吸收部分B 、脱吸部分C 、吸收部分和脱吸部分D 、难以说明10、图中（a ）为A 、B 二元系统汽液平衡组成图，图（b ）为C 、D 二元系统汽液平衡组成图。
下列说法正确的是 A 。
A 、A 、B 无法分离，C 、D 可以分离B 、A 、B 以及C 、D 都无法分离C 、A 、B 可以分离，C 、D 无法分离D 、A 、B 以及C 、D 都可以分离二、填空题（每小题2分，共20分）1、产生离心泵气缚现象的原因是 在叶轮入口处由离心力所产生的真空度不够大 , 不足以吸上液体 。
2007化工原理考试A卷答案
东南大学考试卷（ A 卷）Array课程名称化工原理考试学期06-07-2 得分适用专业化工工艺考试形式开卷考试时间长度120分钟一、选择题（每题1分，共20分）1．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为N T1。
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塔内所需理论板数为N T2。
比较：( )CA．N T2＞N T1B．N T2＝N T1C．N T2＜N T1D．判断依据不足。
2．某二元混合物，其中A为易挥发组分。
液相组成x A＝0.6，相应泡点为t1，与之平衡的气相组成y A＝0.7，相应的露点为t2，则：( )AA．t1＝t2；B．t1＜t2；C．t1＞t2；D．不能判断。
3．精馏塔设计时，若F、x F、x D、x W、V均为定值，将进料热状态从q＝1变为q>1，设计所需理论板数：( )BA．多；B．少；C．不变；D．不能判断。
4．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为x D、x W。
如进料分别为x F1、x F2时，其相应的最小回流比分别为R min1、R min2。
当x F1＞x F2时，则( )。
AA．R min1＜R min2；B．R min1＝R min2；C．R min1＞R min2；D．R min的大小无法确定。
5．流率为800 kmol·hr-1组成为0.4的二元理想溶液精馏分离，要求塔顶产品组成达到0.7，塔底残液组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。
要使塔顶采出量达到500 kmol·hr-1，应采取措施( )。
DA．增加塔板数；B．加大回流比；C．改变进料热状况；D．增加进料量。
6．某精馏塔精馏段和提馏段的理论板数分别为N1和N2，若只增加提馏段理论板数，而精馏段理论板数不变，当F、x F、q、R、V等条件不变时，则有( )。
A A．x W减小，x D增加；B．x W减小，x D不变；C．x W减小，x D减小；D．x W减小，x D无法判断。
2007考研有机化学真题及答案
中科院2007年有机化学考研试题一、完成下列反应，若有立体化学问题请注明；若不反应，用NR 表示（共20分，除第3小题4分外，其余各题每小题2分）注：每题后括号内为答案1.丙酮I2.甲醇3CH 3I* 叔卤代烃发生的是S N 1过程，因此I 的构型不能确定，尽管这里不存在手性的问题。
3.()3CH3CH 3OO O334.()()H +EtOHBF PhMgBr3335.(()i.NaOHOHi.NaOHONR* 简单的芳香卤代烃不发生S N 反应。
6.+ClAlCl 37.OH OH CH 3CH 324O8.EtOHO OOEtOO* 逆Dieckmann 缩合。
9.Br 2H 2O二、为下列转变提供所需的试剂，必要时注明用量。
有的转变可能需要不止一步反应，请分别写出每步反应所需的试剂（20分，每小题2分）1.Br解：1 NaCN ； 2 H 3O +或 1 Mg/乙醚；2 CO 2；3 H 3O +2.()OHOH O解：1 SOCl 2； 2 LiAlH(t-BuO)3； 3 H 3O + 或1 LiAlH 4；2 H 3O +； 3 CrO 3/Py3.n -BuOHO-Bu3O解：1 SOCl 2；2 Me 2Cd 或 与过量的MeLi 反应后水解4.()NHOO解：1 NH 2OH/H +；2 H 2SO 4或PCl 5，Beckmann 重排。
5.()HONH 2O解：NaNO 2/HCl6.PhOPhO解：1 LDA （1mol ）；2 MeI ；必须用强碱，否则易导致自身缩合。
7.O OBr解：Br 2（1mol）/HAc8.()解：1 B 2H 6；2 H 2O 2/OH -9.()n -Bu2On -Bu CN解：P 2O 5或POCl 310.EtBrEt-NH 2解：1 NaN 3；2 LiAlH 4； 3 H 3O +三、判断题（共28分。
1、2两个小题各5分；3、4两个小题各9分） 1．指定下列各化合物手性中心的绝对构型（R/S ）。
2007中国科学院研究生院化工原理试题(解答)
中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：化工原理考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。
2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。
一．单选题（每题2.5分，共25分）1．某流体在内径为D的水平管中平稳流动，当该流体以相同的体积流量通过等长的内径为0.5D的水平管时，如果流动为完全湍流（阻力平方区），则压降是原来的（D）。
C. 16倍；D. 32倍。
，211222dudu=，45.02222112=⎪⎭⎫⎝⎛==DDdduu，325.04212212==⎪⎭⎫⎝⎛=∆∆dduuppf1f2（倍）2．在空气－蒸汽间壁换热过程中可采用（D）方法来提高传热速率。
A. 提高蒸汽速度；B. 采用过热蒸汽；C. 降低空气流速；D. 提高空气流速。
分析：airα≈K，8.0u∝αair3．有关多效蒸发器的三种加料类型：并流加料、逆流加料、平流加料，说法错误的是：（A）。
A. 并流加料和平流加料都采用并流换热方式；B. 在同等进料条件下，逆流加料的蒸发效率高于并流加料；C. 平流加料更适合于易结晶的物料；D. 三种加料方式的采用都提高了物料蒸发量，但以牺牲蒸汽的经济性为代价。
4．结晶分离的过程通常采用降温或者浓缩的方法，其目的是提高溶液的（），从而推动晶体的析出。
A. 过饱和度；B. 浓度差；C. 粘度差；D. Gibbs自由能。
5．双组分溶液萃取分离体系实际上是两个部分互溶的液相，其组分数为3，根据相律，系统的自由度为3，当两相处于平衡时，组成只占用1个自由度，因此操作中（C）。
A. 只能调整压力；B. 只能调整温度；C. 压力和温度都可以调整；D. 无法确定调整压力还是温度。
6．假设一液滴与一固体球的体积和密度都相同，并且在同一流体中自由沉降，则下列哪种液滴所受到的曳力小于流体对固体球的曳力：（B）。
A. 刚性小液滴；B. 有内部环流的球形液滴；C. 曲折运动的椭球形液滴；D. 上述3种液滴受到的曳力作用都大于固体球。
2007年中国科学院研究生院高分子化学与物理考研试题
中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：高分子化学与物理考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。
2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。
高分子化学部分一、 名词解释(共10分，每小题2分)1遥爪聚合物2悬浮聚合3聚合物立构规整度4活性聚合反应5. 接枝反应效率二．选择题（每题选一最佳答案,每小题2分，共20分）1．下列烯烃能通过自由基聚合获得高分子量聚合物的是。
a. CH3CH=C(CN)COORb. CH2=CH-CH3c. CF2=CF2d. CH2=C(C6H5)22. 甲基丙烯酸甲酯在25℃进行本体自由基聚合当转化率达到20%时出现了自动加速现象这主要是由于所致。
a. 链段扩散速度增大因而增长速率常数kp值增大b. 长链自由基运动受阻使终止速率常数k值明显减小c. 增长速率常数kp值的增加大于终止速率常数k值的减小d. 时间的延长3. 聚苯乙烯具有的特点。
a. 不透明b. 抗冲性能差c. 加工困难d. 不易着色4. 乳液聚合中，如果选用软脂酸钠(C15H31COONa)为乳化剂，其三相平衡点为62℃则聚合反应应该选择条件下进行。
a. 低于62℃b. 62℃c. 高于62℃5. 茂金属催化剂催化烯烃聚合具有的特点。
a. 多活性中心催化活性高b. 单活性中心聚合产品具有很好的均一性c. 多活性中心催化共聚能力优异d. 单活性中心对极性单体具有较好的催化活性科目名称：高分子化学与物理第1页共4页6. 在适当引发剂存在的条件下，引发下列单体的自由基聚合反应属于非均相聚合的是a. 水相中丙烯腈的溶液聚合b. 苯乙烯的本体聚合c. 二甲基甲酰胺中丙烯腈的溶液聚合d. 苯中苯乙烯的溶液聚合7．以C 4H 9Li 为引发剂分别选用THF 和甲苯为溶剂引发苯乙烯聚合实验发现，在THF 中苯乙烯聚合反应速率要大为了提高甲苯中苯乙烯的聚合速率，可加入a. BF 3b. SnCl 4c. TiCl 4d. 18-冠醚-68. 下列环状单体中容易进行开环聚合的是a.环戊烷b. 四氢呋喃c. 1,4-二氧六环d. 八甲基环四硅氧烷9. 在-78℃条件下以三氟化硼-乙醚引发体系使乙烯基丁基醚聚合最为合适的溶剂是a. 丙酮b. 乙酸乙酯c. 乙醚d. 氯甲烷10. 当线性聚酯化反应进行到95%以后若继续进行反应则会是 a. 分子量分布变窄 b. 聚合度迅速增大c. 反应程度迅速增大d. 产生大量低分子量副产物三、问答题（共25分）1.试述传统自由基聚合反应的主要优点与主要缺点写出一种目前较为成功的活性/可控自由基聚合方法的名称。
2007年下学期化工原理A卷参考答案
〈〈化工原理》期末考试试题A卷参考答案一、选择题（每小题3分，共30分）1、如图所示，倒u型压差计，指示剂为空气，现将指示剂改为油后（流向不变），则R A。
A .增大；B.变小；C.不变；D.R不变，但倒U型差计中左侧液体高丁右侧。
2、某孔板流量计用水测得孔流系数C0=0.64,现用丁测= 900kg/m3、从=0.8 c的液体，问此时C o C 0.64。
题1幽闾A.>B. <C. =D.不确定3、因次（量纲）分析法的目的在丁B。
A.得到各变量间的确切定量关系；B.用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化;C.得到各因次数群的确切定量关系;D.用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。
4、在1atm下，不饱和空气体系，若加热升高干球温度，则H CA、变大B、变小C、不变D、不确定5、混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸僻方法分离该混合液愈_B__0A、容易；B、困难；C、完全；D、不完全6、物料的平衡水份一定是C 0A.非结合水份；B.自由水份；C.结合水份；D.临界水份7、当M =唯时，叶滤机洗涤速率（dV/dd w与最终过滤速率（dV/d方e的比值为D 。
A、1/2B、1/4C、1/3D、18、化工原理中的“三传”是指DA、动能传递、势能传递、化学能传递B、动能传递、内能传递、物质传递C、动量传递、能量传递、热量传递D、动量传递、热量传递、质量传递9、一个完整的工业吸收流程应包括 CA 、吸收部分B 、脱吸部分C 、吸收部分和脱吸部分D 、难以说明 10、图中（a ）为A 、B 二元系统汽液平衡组成图，图（b ）为C 、D 二元系统汽液平衡组成图。
下列说法正确的是 AA 、 A 、B 无法分离,C 、D 可以分离B 、 A 、B 以及C 、D 都无法分离 C 、 A 、B 可以分离，C 、D 无法分离 D 、 A 、B 以及C 、D 都可以分离二、填空题（每/J 、题 2分，共20分）1、 产生离心泵气缚现象的原因是 在叶轮入口处由离心力所产生的真空度不够大，不足以吸上液体 。
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中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：化工原理考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。
2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。
一．单选题（每题2.5分，共25分）1．某流体在内径为D的水平管中平稳流动，当该流体以相同的体积流量通过等长的内径为0.5D的水平管时，如果流动为完全湍流（阻力平方区），则压降是原来的（D）。
C. 16倍；D. 32倍。
，211222dudu=，45.02222112=⎪⎭⎫⎝⎛==DDdduu，325.04212212==⎪⎭⎫⎝⎛=∆∆dduuppf1f2（倍）2．在空气－蒸汽间壁换热过程中可采用（D）方法来提高传热速率。
A. 提高蒸汽速度；B. 采用过热蒸汽；C. 降低空气流速；D. 提高空气流速。
分析：airα≈K，8.0u∝αair3．有关多效蒸发器的三种加料类型：并流加料、逆流加料、平流加料，说法错误的是：（A）。
A. 并流加料和平流加料都采用并流换热方式；B. 在同等进料条件下，逆流加料的蒸发效率高于并流加料；C. 平流加料更适合于易结晶的物料；D. 三种加料方式的采用都提高了物料蒸发量，但以牺牲蒸汽的经济性为代价。
4．结晶分离的过程通常采用降温或者浓缩的方法，其目的是提高溶液的（），从而推动晶体的析出。
A. 过饱和度；B. 浓度差；C. 粘度差；D. Gibbs自由能。
5．双组分溶液萃取分离体系实际上是两个部分互溶的液相，其组分数为3，根据相律，系统的自由度为3，当两相处于平衡时，组成只占用1个自由度，因此操作中（C）。
A. 只能调整压力；B. 只能调整温度；C. 压力和温度都可以调整；D. 无法确定调整压力还是温度。
6．假设一液滴与一固体球的体积和密度都相同，并且在同一流体中自由沉降，则下列哪种液滴所受到的曳力小于流体对固体球的曳力：（B）。
A. 刚性小液滴；B. 有内部环流的球形液滴；C. 曲折运动的椭球形液滴；D. 上述3种液滴受到的曳力作用都大于固体球。
7．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点为t d ，当空气的相对湿度为95%时， 则 （B ）。
A. t = t w = t d ；B. t > t w > t d ；C. t < t w < t d ；D. t > t w = t d8．如果某固定床中的颗粒装填为紧密排列，假设该固定床内部包括下述几种区域（圆柱状颗粒与球形颗粒的当量直径相等），请问流体最难通过的床层区域是：（A ）。
A. 壁面附近；B. 直径均一的球形颗粒区；C. 乱堆的圆柱状颗粒区；D. 直径不等的球形颗粒区。
9．下列板式塔中操作弹性最大的是（B ）。
A. 筛板塔；B. 浮阀塔；C. 泡罩塔；D. 舌形喷射塔。
10．厚度不同的两种材料构成两层平壁，层接触良好，已知壁厚d 1＞d 2，导热系数 λ1﹤λ2，在稳定传热过程中，下列关系式正确的是：（B ）。
A. 导热速率q 1 > q 2 ；B. 热阻 R 1 > R 2 ；C. 温差ΔT 1 <ΔT 2 ；D. ？？ 分析：λ∆=d t q ，2211λλd d 二． 填空题 （每空1分，共30分）1．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生-- 、-- 及-- 等不正常现象，使塔无法工作。
（过量雾沫夹带、液泛、漏液）2．启动时需要关闭出口阀门的液体输送泵是：（离心泵）-- 。
为改善往复泵流量不均匀的缺点，常用的两个方法是：（三联泵）-- 、--（进口处、出口处装空气室） 。
3．用裸露热电偶测量管道内温度为1000K 的高温气体，由于辐射造成的测量误差为10％，管壁温度为400K ，当气体加热到1500K 时，辐射造成的测量误差约为-- 。
分析：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛ε=-α44111100)(100wall b g t t A C t t A ，t 1为热电偶温度。
4．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括--（恒速） 和--（降速） 阶段，其中两干燥阶段的交点对应的物料含水量称为--（临界含水） 。
5．对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG-----（不变） ，N OG----- （增加）。
6．对流传质理论的主要三个理论是--- 、-- 、-- 。
（膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论）7．蒸发器的热阻主要是由四部分组成：-- 、-- 、-- 和-- 。
8．膜分离发生所需要的驱动力是-- 或-- ，请列举三种典型的膜分离过程：-- 、-- 、-- 。
9．表征“三传”的三个类似的定律是：表征动量传递的--（牛顿粘性定律） 、 表征热量传递的 --（傅立叶热传导定律）、表征质量传递的-- （费克定律）。
10．边界层分离会大大增加机械能的损耗，从流体流动的结构上分析，这是因为：---------（流体质点剧烈碰撞）。
在管路流动中，由于边界层分离导致阻力损失增加的两个典型的例子是：-- 、-- （管道转弯、流体通过阀门）。
三．简答题 （每题4分，共20分）1． 简述化学吸收的主要优点。
2．化工厂有一搅拌反应釜，反应的选择性一直不理想。
经研究发现，是因为反应器内的湍流微观混合效果不好，必须强化混合。
要强化微观混合，对搅拌器输出液体量和输出压头的大小有什么要求？如果该反应釜的搅拌功率已不能再提高了，请问如何改变搅拌桨的大小和搅拌操作条件？3．在气体吸附分离或者气体膜分离中，经常碰到一个重要的扩散－努森（Knudsen ）扩散，请叙述努森扩散对含有不同分子量的气体混合物进行分离的原理。
4．气固流态化可分为散式流态化和聚式流态化两类，已知经典散式流态化的床层膨胀方程为：？？？ ，式中的u 0为流体表观速度，u t 为颗粒终端沉降速度，ε 为床层空隙率，n 为膨胀指数。
聚式流态化不满足上述方程。
请问：如果以此方程为判据，如何设计一套实验与数据处理程序，来鉴别某气固流化床为聚式流态化还是散式流态化？5．对于A+B 的可萃取分离体系，采用一般的多级逆流萃取，可以使最终萃取余相中A 的含量降至很低，但是仍含有一定量的B ，这时如果引入精馏中采用的回流技术以实现A 和B 的高纯分离。
请简要叙述回流萃取及其实现高纯分离的原理？四． 分析计算题 （共75分）1．（10分）有一板框过滤机，恒压过滤某悬浮液。
过滤时间为2小时，滤渣完全充满滤框时的滤液量为20 m 3。
随后用10％滤液量的洗涤液（物性与滤液相同）洗涤，每次拆装所需时间为15分钟。
已知该操作过程中的过滤介质当量滤液量V e ＝2.5 m 3。
请问该过滤机的生产能力是多少（m 3/h ）？解：板框过滤机一般采用横穿流洗法，endF,W ⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛τδτd d d d V V ，41=δ，F W V J V ⋅= ， 10.0=J ，当0≈e V 时，F W τδτ⋅=J2 ，F e F F e F F endF F w w wJ KA V V V J V V KA V J d dV V J d dV V τδδδτδττ2)(2)(2222,≈+=+⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 当0≠e V 时，22)(2KA V V V J d dV V e F F ww w +=⎪⎭⎫ ⎝⎛=δττ F F F τ222KA V V V e =+ ， =+=F e F F τV V V KA222=++=D V Q τττW F F2．（12分） 一精馏塔，原料液组成为0.5（摩尔分率），饱和蒸气进料，原料处理量为100kmol/h ，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。
已知精馏段操作线方程为 y = 0.833x + 0.15，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶全凝器，泡点回流。
试求：（1）塔顶、塔底产品组成x D 和x w ；（2）全凝器中每小时冷凝蒸汽量；（3）蒸馏釜中每小时产生蒸汽量；（4）若全塔平均挥发度α =3.0，塔顶第一块塔板默弗里效率E mvl = 0.6，求离开塔顶第二块塔板的汽相组成。
解：（1）D=50 kmol/h ，W=50 kmol/h ，F=100kmol/h ，x F =0.5W D F +=W D F Wx Dx Fx +=精馏段操作线方程 y = 0.833x + 0.15833.01=+R R R=4.988 15.01=+R x D x D =0.898 1.050898.0505.0100=⨯-⨯=-=W D F w Dx Fx x （2）全凝器中每小时冷凝蒸汽量D R V )1(+=（3）蒸馏釜中每小时产生蒸汽量F q V V V )1('--==（4）E mvl = 0.6 ， 2121y y y y E --=*mV1 ，989.01==D x y 212898.06.0y y y --=* （1） 111)10.3(10.3x x y -+=* （2） Y 2 = 0.833x 1 + 0.15 （3）联立解出：y 2 x 1 *y3．（12分）某非牛顿流体在直管内流动，可以用幂律模型来描述该流体的剪切力与剪切率之间的关系，即，u 是流体的轴向速度，r 是圆管的径向坐标，K 和n 是常数。
请依据管流的剪应力分布，证明该流体在圆管截面上的平均流速是：，式中，L 是管子长度，为包含位能和压强能的压力差，R 是圆管半径。
（略）4．（13分） 在由若干根φ25×2.5mm ，长为3m 的钢管组成的列管式换热器中，用温度为 140℃的饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。
空气的质量流量为3600kg/h ，空气的进、出口温度分别是20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.0 kJ/(kg·℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m 2·℃)，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m 2·℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。
试求：（1）加热空气需要的热量Q 为多少？（2）以管子外表面为基准的总传热系数K 为多少？（3）列管换热器至少需要多少根管子？解：（1）(W)10440(kJ/s)(kJ/h)4p2m2⨯==⨯=-⨯⨯=-=5121044.1)2060(0.13600)(t t c q Q （2）=+=in in out out d d K αα11[W/(m 2·℃)]（3）求m t ∆ 140 14020 60=∆=mt K Q A （m ） n l d A out ⋅=π ，==l d A n in π （根） 5．（13分） 某湿物料10kg ，均匀地平铺在面积为0.50m 2的平底浅盘内，并在恒定干燥条件下进行干燥。