天津大學(xué)考研真題-天津大學(xué)化工原理考研真題01-03

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁(yè)/共頁(yè)天津大學(xué)研究生院二00一年招收碩士生入學(xué)試題

題號(hào)：

考試科目：化工原理（含化工原理實(shí)驗(yàn)）頁(yè)數(shù)：

一、挑選與填空（20%）

1、用離心泵將某貯槽A內(nèi)的液體輸送到一常壓\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"設(shè)備B，若設(shè)備B變?yōu)楦邏涸O(shè)備，則泵的輸液量，軸功率。

2、球形顆粒的\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"自由沉降過程包括加速運(yùn)動(dòng)和等速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)階段，沉降\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"速度是指階段中的顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度。

3、通過三層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)過程，各層界面接觸勻稱，第一層兩側(cè)面溫度分離為120℃和80℃，第三層外表面溫度為40℃，則第一層熱阻R1與第二、三層熱阻R2、R3的大小關(guān)系為。

A、R1＞(R2+R3)B、R1＜(R2+R3)C、R1＝(R2+R3)D、無法決定

4、某二元物系，相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，對(duì)n、n-1兩層理論板，在全回流條件下，已知xn=0.35，則yn-1=。

5、在吸收操作中，若c*－c≈ci－c，則該過程為。

A、液膜\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"控制B、氣膜控制C、雙膜控制D、不能決定

6、分配系數(shù)kA增強(qiáng)，則挑選性系數(shù)β。

A、減小B、不變C、增強(qiáng)D、不決定

7、在填料塔的Δp/z—u曲線圖上，有和兩個(gè)折點(diǎn)，該兩個(gè)折點(diǎn)將曲線分為三個(gè)區(qū)，它們分離是、、。

8、\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"采用一定狀態(tài)的空氣干燥某濕物料，不能通過干燥除去。

A、結(jié)合水分B、非結(jié)合水分C、自由水分D、平衡水分

二、如圖所示(附件)，用離心泵將儲(chǔ)槽A中的液體輸送到高位槽B（兩個(gè)槽位敞開），兩槽液面\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"保持恒定，兩液面的高度差為12m，管路內(nèi)徑為38mm，管路總長(zhǎng)度為50m（包括管件、閥門、流量計(jì)的當(dāng)量長(zhǎng)度）。管路上安裝一孔板流量計(jì)，孔板的孔徑為20mm，流量系數(shù)C0為0.63，U管壓差計(jì)讀數(shù)R為540mm，指示液為汞（汞的密度為13600kg/m3）。操作條件下液體密度為1260kg/m3，粘度為1×10-3Pa·s。若泵的效率為60%，試求泵的軸功率，kW。

摩擦系數(shù)可按下式計(jì)算：

滯流時(shí)，λ=64/Re

湍流時(shí)，λ=0.3164/Re0.25（13％）

三、在一定條件下恒壓過濾某懸浮液，\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"實(shí)際測(cè)得K=5×10-5m2/s，Ve=0.5m3。先采用濾框尺寸為635mm×635mm×25mm的板框壓濾機(jī)在同一條件下過過濾某懸浮液，欲在30min過濾\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"時(shí)光內(nèi)獲得5m3濾液，試求所需濾框的個(gè)數(shù)n。（6%）

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四、有一列管換熱器，裝有Φ25mm×2.5mm鋼管300根，管長(zhǎng)為2m。將管程的空氣由20℃加熱到85℃，空氣流量為8000kg/h。用108℃的飽和蒸汽在殼程作為介質(zhì)，水蒸氣的冷凝傳熱膜系數(shù)為1×104W/(m2·K)。管壁及兩側(cè)污垢熱阻可忽略，熱損失可忽略。已知管內(nèi)空氣的普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr為0.7，雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為2.383×104，空氣導(dǎo)熱系數(shù)為2.85×10-2W/(m·K)，比熱容為1kJ/(kg·K)。試求：

（1）空氣在管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)；

（2）換熱器的總傳熱系數(shù)（以管外表面積為基礎(chǔ)）；

（3）通過計(jì)算說明該換熱器能夠滿意要求。（12%）

五、在一延續(xù)精餾塔中分離某理想二元混合物。已知原料液流量為100kmol/h，其組成為0.5（易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同）；塔頂餾出液流量為50kmol/h，其組成為0.96；泡點(diǎn)進(jìn)料；塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，操作回流比為最小回流比的1.5倍；操作條件下平均相對(duì)揮發(fā)度為2.1，每層塔板的氣相默弗里板效率為0.5。

（1）計(jì)算釜?dú)堃航M成；

（2）求精餾段操作線方程；

（3）若經(jīng)過精餾段第n塊實(shí)際板液相組成降低了0.01，求經(jīng)過該板氣相組成的最大變化量。（13%）

六、在填料層高度為8.5m的吸收塔中，用純?nèi)軇┪漳硽怏w混合物中的溶質(zhì)組分。已知進(jìn)塔混合氣體中溶質(zhì)的含量為0.05（摩爾比）；單位塔截面上惰性氣體流量為50kmol/(m2·h)；氣相總吸收系數(shù)為0.34kmol/(m2·h)；溶質(zhì)的吸收率為98%；在操作條件下，該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為Y=2.2X（X、Y均為摩爾比）；溶劑用量為最小用量的1.5倍。試計(jì)算：

（1）出塔液相組成；

（2）所有填料的比表面積。（11%）

七、濕度為0.01kg/kg絕干空氣的常壓清新空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱后，在常壓下用于干燥某種濕物料?？諝膺M(jìn)、出預(yù)熱器的溫度分離為20℃、120℃，含水量分離為20%、5%（均為濕基）。干燥后\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"產(chǎn)品的流量為60kg/h，濕物料的平均比熱容為2.134kJ/(kg·)℃，忽略干燥系統(tǒng)的熱損失。試求：

（1）清新空氣的流量V（m3/h）；

（2）干燥系統(tǒng)所需要的總加熱速率Q。（10%）

八、實(shí)驗(yàn)部分（15%/）

1、在舉行間歇精餾操作過程中，為了保持塔頂溫度的恒定，應(yīng)逐漸回流比；同時(shí)為了保持塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量的恒定，應(yīng)逐漸塔釜加熱量。

2、在舉行圓形直管內(nèi)空氣湍流流動(dòng)的對(duì)流傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定哪些物理量？

3、在恒壓過濾常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，已知不同濾液量V對(duì)應(yīng)的過濾時(shí)光θ，試簡(jiǎn)要說明利用作圖法求取恒壓過濾常數(shù)的主意。

4、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)流程（畫出其實(shí)驗(yàn)流程暗示圖），可以完成如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（1）舉行離心泵性能的研究；

（2）舉行水平直管摩擦阻力與流動(dòng)雷諾數(shù)關(guān)系的研究。天津大學(xué)研究生院2002年招收碩士生入學(xué)試題

題號(hào)：

考試科目：化工原理（含實(shí)驗(yàn)）頁(yè)數(shù)：

一、【基本題】（挑選填空題或直接填空，每空1分，共25分）

1、在徹低湍流區(qū)，流動(dòng)摩擦阻力損失與（）成正比；在層流區(qū)，流動(dòng)摩擦阻力損失與（）成正比。

①流速的一次方②流速的平方③流速的三次方④流速的五次方

2、在\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"設(shè)計(jì)沉降室時(shí)，所根據(jù)的基本關(guān)系是Vs≤blut，其中ut是指（）

①顆粒的平均沉降\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"速度②要求被除去的最小顆粒的沉降速度

③平均粒徑大小的顆粒的沉降速度

3、在塔板設(shè)計(jì)中，若加大板間距則漏夜線（），液泛線（）。

①下移②不變③上移④不決定

4、填料因子Φ值減小，填料塔的液泛速度uF（）

①增大②不變③不決定④減小

5、對(duì)于第I類物系，若溫度升高，則溶質(zhì)在溶劑中的溶解度（）、分層區(qū)的面積（）。

①不變②減?、墼龃螈懿粵Q定

6、離心泵的氣蝕余量越小，則其抗氣蝕能力（）。

①越強(qiáng)②越弱③不決定

7、精餾塔有（）種進(jìn)料熱\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"情況，其中（）進(jìn)料的q值最大，進(jìn)料溫度（）泡點(diǎn)溫度。

8、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)組分。其液氣比L/V為2.7，平衡關(guān)系為Y=1.5X。若溶質(zhì)的回收率為90%，則\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"操作液氣比與最小液氣比之比值（）。

9、離心泵壓頭的物理意義：（）。

10、挑選旋風(fēng)分離器的根據(jù)是：（）、（）和（）。

11、按照熱補(bǔ)償方式的不同，列管式換熱器可分為（）換熱器、（）換熱器和（）換熱器。

12、某恒壓過濾的方程為

V2+V=0.01721θ，V\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"單位為m3，θ單位為s

若過濾面積為18.55m2，則過濾常數(shù)K=（）、Ve=（）、θe=（）、qe=（）；欲得5m3的濾液，所需的過濾\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"時(shí)光為（）。

二、【流體輸送】（共12分）

采用如圖所示的輸送系統(tǒng)，將水池中的清水輸送到高位槽中。

（1）試\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"分析當(dāng)出口閥C的開度由C1增大到C2時(shí)，真空表和壓力表的讀數(shù)如何變化；（8分）

（2）若離心泵的方程為H＝32－7.0×104Q2（m2/s）

試求輸水量為0.01m3/s時(shí)的管路方程。（4分）

三、【傳熱】（共12分）一定流量的空氣用列管式換熱器從20℃加熱到80℃，空氣在管內(nèi)呈湍流流動(dòng)，管外為飽和蒸汽冷凝加熱?，F(xiàn)因生產(chǎn)需要，空氣流量增強(qiáng)20%，并要求空氣的

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進(jìn)出口溫度保持不變。現(xiàn)擬采用提高加熱蒸汽的溫度，從而提高平均傳熱溫差的主意來解決這一問題，試求：換熱器平均溫差應(yīng)提高的百分比。（12分）（不考慮管壁及可能的污垢熱阻）

四、【精餾】（共13分）在常壓延續(xù)精餾塔內(nèi)分離某理想二元混合物。已知進(jìn)料量為100kmol/h，其組成為0.4（易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同）；餾出液流量為40kmol/h，其組成為0.95；進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料；操作回流比為最小回流比的1.6倍；每層塔板的液相默弗里板效率EML為0.5；在本題范圍內(nèi)氣液平衡方程為y=0.6x+0.35；測(cè)得進(jìn)入該塔某層塔板的液相組成為0.35。試計(jì)算：

（1）精餾段操作線方程；（8分）

（2）離開該層塔板的液相組成。（5分）

五、【吸收】（共11分）在向來徑為1.2m、填料層高度為5m的吸收塔中，用純?nèi)軇┪漳硽怏w混合物中的溶質(zhì)組分。已知入塔混合氣中惰性組分的摩爾流量為40kmol/h，氣相總體積吸收系數(shù)為62.5kmol/(m3·h)；在操作條件下，平衡線和操作線均為直線，且平衡線與操作線的斜率之比為0.7。試計(jì)算該吸收塔的吸收率φA。（11分）

六、【干燥】（共12分）在常壓下用濕空氣干燥某濕物料。已知濕空氣的流量為1000kg/h，進(jìn)預(yù)熱器時(shí)的溫度為20℃，相對(duì)濕度為60%，進(jìn)干燥器的溫度為107℃，離開干燥器時(shí)的濕度為0.03kg/kg絕干氣，試求以下兩種情況下空氣出干燥器的溫度。

（1）理想干燥過程；（6分）

（2）不向干燥器補(bǔ)充熱量，加熱物料消耗的熱量為15000kJ/h，干燥器的熱損失為3KW。（6分）

已知20℃時(shí)水的飽和蒸汽壓為2.334kPa。

七、【實(shí)驗(yàn)】（共15分）

1、在舉行延續(xù)精餾操作過程中，隨著進(jìn)料中輕組分濃度減小，塔頂溫度（），塔底餾出液中輕組分（）（2分）。

2、在離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)舉行（）曲線的測(cè)定（3分）。

3、干躁過程中，隨著干球溫度的升高，干躁速率（），臨界濕含量（）（2分）。

4、設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)流程（畫出其實(shí)驗(yàn)流程暗示圖）并寫出簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)步驟，完成如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（8分）

（1）舉行恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定；

（2）舉行濾餅的壓縮性指數(shù)s和物料常數(shù)k的測(cè)定。天津大學(xué)研究生院2003年招收碩士生入學(xué)試題

題號(hào)：

考試科目：化工原理（含實(shí)驗(yàn)）頁(yè)數(shù)：

一、挑選與填空（共30分）

1、如圖所示的流動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)閥門C的開度增大時(shí)，流動(dòng)系統(tǒng)的總摩擦阻力損失Σhf將，AB管段的摩擦阻力損失Σhf，AB將。（2分）

2、三只長(zhǎng)度相等的并聯(lián)管路，管徑的比為1:2:3，若三只管路的流動(dòng)摩擦系數(shù)均相等，則三只管路的體積流量之比為。（2分）:3C、1:24:39D、1:4:9A、1:2:3B、1:

1題附圖3題附圖

3、如圖所示的清水輸送系統(tǒng)，兩液面均為敞口容器?，F(xiàn)用該系統(tǒng)輸送密度為1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性質(zhì)與水相同），與輸送清水相比，離心泵所提供的壓頭，軸功率。（2分）

A、增大B、減小C、不變D、不決定

4、如圖所示為某流動(dòng)系統(tǒng)的豎直圓管段部分，當(dāng)清水的平均流速為50mm/s時(shí)（此時(shí)管內(nèi)為層流），管軸心處的某剛性球形固體顆粒由A截面到達(dá)B截面的\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"時(shí)光為20s；當(dāng)平均流速為30mm/s時(shí)，該固體顆粒在管軸心處由A截面到達(dá)B截面的時(shí)光為。（2分）

5、板框過濾機(jī)采用橫穿洗滌法洗滌濾餅，其洗滌操作的特征是：洗液流經(jīng)濾餅的厚度大約是過濾盡頭濾餅厚度的倍；洗液流通面積是過濾面積的倍。（2分）

A、1B、0.5C、2D、4

6、一維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)傅立葉定律的表達(dá)式為。（2分）

7、在傳熱計(jì)算中，平均溫度差法往往用于計(jì)算，傳熱單元數(shù)法往往用于計(jì)算。（2分）

A、\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"設(shè)計(jì)型B、核算型C、設(shè)計(jì)型和核算型

8、操作中的精餾塔，若保持F、xF、q、R不變，減小W，則L/V，L’。（2分）

A、減小B、不變C、增大D、不決定

9、在吸收操作中，以液相組成差\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"表示的吸收塔某一截面上的總推進(jìn)力為。（2分）

A、X*－XB、X－X*C、Xi－XD、X－Xi

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10、板式塔是接觸式氣液傳質(zhì)\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"設(shè)備，操作時(shí)為延續(xù)相；填料塔是接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，操作時(shí)為延續(xù)相。（4分）

11、若萃取相和萃余相在脫除溶劑后的組成均與原料液的組成相同，則所用萃取劑的挑選性系數(shù)。（2分）

A、小于1B、大于1C、不決定D、等于1

12、多級(jí)錯(cuò)流萃取的\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"特點(diǎn)是：、和。（3分）

13、常壓濕空氣由t1加熱到t2，則空氣的性質(zhì)參數(shù)H2H1、I2I1、tW2tW1。（3分）

A、大于B、不決定C、小于D、等于

二、采用如圖所示的輸送系統(tǒng)，將水池中的清水（密度為1000kg/m3）輸送到密閉高位槽中。離心泵的特性方程為H＝40－7.0×104Q2（式中H的\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"單位為m，Q的單位為m3/s），當(dāng)壓力表的讀數(shù)為100kPa時(shí)，輸水量為10L/s，此時(shí)管內(nèi)流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)。若管路及閥門開度不變，當(dāng)壓力表讀數(shù)為80kPa時(shí)，試求：

（1）管路的特性方程；（10分）

（2）輸水體積流量；（5分）

（3）離心泵的有效功率。（5分）

三、過濾基本方程式為：)('dd12esVVvrpAV+Δ=?μθ

式中V——過濾體積，m3；

θ——過濾時(shí)光，s；

A——過濾面積，m2；

Δp——過濾的壓差，Pa；

s——濾餅的壓縮性指數(shù)，無因次；

μ——濾液的粘度，Pa·s；

r’——單位壓差下濾餅的比阻，1/m2；

v——濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比，m3濾餅/m3濾液；

Ve——過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積，m3。

試按照該式\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"分析強(qiáng)化過濾操作的途徑。（8分）

四、某低粘度流體的流量為10000kg/h，比熱容為4.18kJ/(kg·℃)，生產(chǎn)上要求將該流體由15℃加熱到100℃。現(xiàn)采用的換熱器是列管式換熱器，其管束由160根管徑為φ25mm×2mm的不銹鋼管組成。管外的加熱熱源為110℃的飽和水蒸氣，其冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)為12kW/(m2·℃)。欲完成生產(chǎn)任務(wù)，當(dāng)換熱器為單管程時(shí)，換熱器的長(zhǎng)度為4.5m；若將單程改為雙管程，而管子的總數(shù)不變，試求：

（1）換熱器的總傳熱系數(shù)；（10分）

（2）所需換熱管的長(zhǎng)度。（6分）

（不考慮管壁及可能的污垢熱阻，忽略換熱器的熱損失，并假設(shè)流體在管內(nèi)均呈湍流流動(dòng)，兩種情況下蒸氣冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)相同）

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五、某制藥廠用板式精餾塔回收丙酮含量為75％（摩爾％，下同）的廢丙酮液媒。該精餾塔共裝有28層塔板，塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流；塔底采用再沸器間接加熱。因在常壓下操作，該分離物系可視為二元理想物系，其平均相對(duì)揮發(fā)度為1.8?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得一組\o"新浪Sina/宏界Vogate提供"數(shù)據(jù)如下：

餾出液中丙酮的含量96％釜?dú)堃怪斜暮?％

精餾段液相的負(fù)荷40kmol/h精餾段氣相的負(fù)荷60kmol/h

提餾段液相的負(fù)荷66kmol/h提餾段氣相的負(fù)荷60kmol/h

試按照以上數(shù)據(jù)核算：

（1）丙酮的回收率；（5分）

（2）操作回流比與最小回流比的比值；（8分）

（3）該板式塔的總板效率。（7分）

提醒：吉祥蘭圖中的曲線可用下式表示，即：

Y＝0.5458－0.5914X＋0.0027／X

其中1min+?=RRRX，2min+?=NNNY

六、在直徑為1.2m的填料吸收塔中，擬裝填3m高的DN25塑料階梯環(huán)填料，該填料的比表面積為2