江南大學(xué)化工原理考研模擬卷

江南大學(xué)食品學(xué)院食品科學(xué)與工程專業(yè)802化工原理〔含實驗〕重點、難點及模擬測試題目錄16460第一局部專業(yè)課考試科目剖析328115第二局部知識點串講42443一、流體流動413095二、流體輸送機械417144三、非均相物系的別離59418四、傳熱526103五、蒸餾524372六、吸收611044七、液液萃取及枯燥65773第三局部應(yīng)試技巧717432第四局部模擬測試題及答案850762012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔一〕8257192012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔二〕1161992012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔三〕1472762012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔一〕答案解攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔二〕答案解析20225182012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔三〕答案解析24第一局部專業(yè)課考試科目剖析考試題型填空：30分計算：30分*4=120分考試重點主要是三傳：動量傳遞、傳熱、傳質(zhì)，其中動量傳遞對應(yīng)著課本上的流體流動和其輸送機械泵，傳熱對應(yīng)著課本上的傳熱章節(jié)，而傳質(zhì)那么對應(yīng)于課本上的蒸餾、吸收及枯燥等內(nèi)容。三、科目剖析化工原理是化工及相近專業(yè)的綜合性技術(shù)專業(yè)根底主干課程，理論與實際緊密相連，在化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程設(shè)置中占有重要的地位和作用。根據(jù)以往化工原理的考試大綱，主要內(nèi)容是流體流動與輸送機械、非均相物系的別離、傳熱、蒸餾、吸收、萃取及枯燥等單元操作，利用這些單元操作概念和公式去解決工程問題，所以復(fù)習(xí)中，重點要放在對概念的理解和對公式的應(yīng)用上。在考試過程中，也會遇到把多個單元操作結(jié)合起來的現(xiàn)象，這就增加了些難度，常被視為難點，但只要從各個單元操作著手，問題還是會很快迎刃而解的。第二局部知識點串講一、流體流動1、公式：靜力學(xué)方程：P=P0+ρgh連續(xù)性方程：u1A1ρ1=u2A2ρ2〔穩(wěn)態(tài)流動〕u1A1=u2A2〔不可壓縮流體〕 u1d12=u2d22〔圓管〕伯努利方程：〔三種形式〕阻力公式：包括直管阻力和局部阻力2、重要概念：連續(xù)性介質(zhì)模型、等壓面、牛頓黏性定律、牛頓型流體與非牛頓型流體黏度及其影響因素、雷諾數(shù)、流動類型層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別量綱分析法本質(zhì)邊界層概念設(shè)備及儀表等二、流體輸送機械1、離心泵〔重點〕：結(jié)構(gòu)、工作原理影響特性曲線的因素流量調(diào)節(jié)泵的組合操作安裝高度氣縛、氣蝕現(xiàn)象往復(fù)泵〔與離心泵比照〕：工作原理、特性曲線的形狀、流量調(diào)節(jié)方法、安裝通風(fēng)機〔與離心泵比照〕：主要性能參數(shù)：風(fēng)量、風(fēng)向、功率、效率特性曲線的形狀三、非均相物系的別離1、過濾：過濾速度公式洗滌速度公式恒壓過濾方程恒速過濾方程重要概念：濾漿、濾餅、過濾介質(zhì)、濾液、生產(chǎn)能力設(shè)備：板框機、葉濾機、轉(zhuǎn)筒真空過濾機2、沉降：自由沉降的斯托克斯公式離心沉降的速度公式重要概念：自由沉降、離心沉降、沉降速度、影響沉降速度的因素、離心別離因素設(shè)備：沉降室、旋風(fēng)別離器四、傳熱根本概念：熱阻與溫度差成正比假設(shè)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱那么：平壁的各層熱通量相同，而圓筒壁的熱通量不同對流傳熱的主要熱阻集中在層流底層內(nèi)，影響因素很多蒸汽冷凝方式冷凝的影響因素液體沸騰的方式、沸騰曲線、影響沸騰的因素輻射傳熱的一些根本概念五、蒸餾1、平衡蒸餾理論板概念以及恒摩爾流假定物料衡算和操作線方程進料熱狀況的影響回流比的影響和選擇塔高和塔徑的計算其他蒸餾簡單蒸餾復(fù)雜蒸餾間歇蒸餾特殊蒸餾：恒沸蒸餾、萃取蒸餾等六、吸收1、吸收氣體吸收的相平衡關(guān)系相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用傳質(zhì)機理和吸收速率吸收過程的機理吸收速率方程吸收塔的計算影響吸收過程因素分析2、解吸七、液液萃取及枯燥1、液液萃取萃取的根本原理三元體系的液液相平衡萃取過程的計算：單級萃取、多級錯流萃取、多級逆流萃取等2、枯燥枯燥的原理及必要條件濕空氣的性質(zhì)以及濕焓圖枯燥過程的物料衡算與熱量衡算固體物料在枯燥過程中的平衡關(guān)系和速率關(guān)系第三局部應(yīng)試技巧合理規(guī)劃日程表化工原理屬于理工科類的，做題需要靜下心來投入的做，所以復(fù)習(xí)時可以把自己學(xué)習(xí)效率最高的時段安排來復(fù)習(xí)化工原理，并且要保證每天都看化工原理的知識或做相關(guān)的題。也就是說，定一個復(fù)習(xí)方案，要有集中的時間和安靜的環(huán)境，盡量減少干擾，保證能集中注意力。二、復(fù)習(xí)要訣復(fù)習(xí)要圍繞一個中心內(nèi)容來進行。從內(nèi)容上來說不要超越教學(xué)大綱，也不要離開教材范圍；每次復(fù)習(xí)的內(nèi)容不要太多，要適當(dāng)。要做好復(fù)習(xí)的前期準(zhǔn)備工作。平時要利用零星時間，把與復(fù)習(xí)有關(guān)的書、筆記、作業(yè)試卷、參考題準(zhǔn)備好，以便復(fù)習(xí)時綜合比擬，防止浪費時間。認(rèn)真做好復(fù)習(xí)筆記。在復(fù)習(xí)中應(yīng)及時把自己思考總結(jié)出的完整而系統(tǒng)的知識記下盡量簡明，有的可用圖表。匯總起來，就是編織的知識之網(wǎng)。由厚厚一本書變成薄薄幾頁紙上的東西，既起到提綱挈領(lǐng)又有利于下次復(fù)習(xí)，強化記憶的作用。用回憶法進行復(fù)習(xí)。在復(fù)習(xí)每個具體問題時，最好先獨立想一想再看書；在復(fù)習(xí)每第二個章節(jié)時，最好先把前面的回憶一下。在全面復(fù)習(xí)完后，最好把整個的知識點在腦中過一次電影。要適當(dāng)看點題，做點題。在復(fù)習(xí)知識的同時再做些題目練一練。做題時應(yīng)先回憶解題思路。做題應(yīng)圍繞復(fù)習(xí)的中心選題，題目宜精不宜多，應(yīng)注意題目的類型和綜合性。三、其他準(zhǔn)備復(fù)習(xí)過程中要注意作息，首先要保證以一個好身體投入復(fù)習(xí)，其次要保持良好的心態(tài)，積極地投入復(fù)習(xí)，盡量少受周圍不良情緒的影響。第四局部模擬測試題及答案2012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔一〕考試科目：化工原理〔含實驗〕共3頁〔所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效〕概念題〔30分，每空或每選擇1.5分〕1、SI制中黏度的單位為__________,其物理意義為_____________。隨溫度的升高，液體的黏度__________,氣體的黏度_____________。2、某孔板流量計，當(dāng)水流量為qV時，U型壓差計讀數(shù)R=600mm〔指示液〕，假設(shè)改用的指示液，水流量不變，那么讀數(shù)R變?yōu)開____________mm。3、用板框過濾機在恒壓下過濾懸浮液。假設(shè)濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。當(dāng)其他條件不變，過濾面積加倍，那么獲得的濾液量為原來的_____倍；當(dāng)其他條件不變，過濾時間減半，那么獲得的濾液量為原來的_____倍；當(dāng)其他條件不變，過濾壓強加倍，那么獲得的濾液量為原來的_____倍。4、難溶氣體的吸收過程屬于________控制過程，傳質(zhì)總阻力主要集中在_______側(cè)，提高吸收速率的有效措施是提高_(dá)_______相流體的流速和湍動程度。5、萃取是利用原料液中各組分_____的差異而實現(xiàn)別離的單元操作。6、空氣在進入枯燥器前必須預(yù)熱，其目的是________和_________。7、物料的平衡水分______結(jié)合水分〔一定是、不是、不一定是〕。8、精餾塔板負(fù)荷性能圖中包含的5條線是______、_______、_______、________、_______。二、〔30分〕水以60m3/h的流量在一傾斜管中流過，此管中內(nèi)徑由100mm突然擴大到200mm，A、B兩點的垂直距離為0.2m。在此兩點間連接一U型壓差計，指示液為四氯化碳，其密度為1630kg/m3。假設(shè)無視阻力損失，試求：〔1〕U型管兩側(cè)的指示液液面哪測高，相差多少毫米？〔2〕假設(shè)將上述擴大管道改為水平放置，壓差計的讀數(shù)有何變化？〔30分〕在逆流操作的單程管殼式換熱器中，熱氣體將2.5kg/s的水從35℃加熱到85℃。熱氣體溫度由200℃降到93℃。水在管內(nèi)流動。換熱器的總傳熱系數(shù)為180W/(m2*℃)，水和氣體的比熱容分別為4.18KJ/〔kg*℃〕和1.09KJ/(kg*℃)。假設(shè)水的流量減小一半，氣體流量和兩流體進口溫度均不變，試求：水和空氣的出口溫度；傳熱量減小的百分?jǐn)?shù)?！?0分〕在填料塔內(nèi)逆流吸收空氣-氨混合氣中的氨，進塔氣中含氨4.0%〔體積〕，要求回收率為0.96，氣相流率V為0.35kg/(m2*s)。采用的液氣比為最小液氣比的1.6倍，平衡關(guān)系為，總傳質(zhì)系數(shù)為0.043kmol/(m3*s)。試求：塔底液相濃度x1;所需填料層高度Z?！?0分〕某精餾塔操作以飽和蒸汽進料，操作線方程分別如下：精餾線：，提餾線：，試求該塔操作的回流比、進料組成及塔頂、塔底產(chǎn)品中輕組分的摩爾分率。2012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔二〕考試科目：化工原理〔含實驗〕共3頁〔所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效〕概念題〔30分，每空或每選擇1.5分〕1、用孔板流量計測量流體流量時，隨流量的增加，孔板前后的壓差值將______;假設(shè)改用轉(zhuǎn)子流量計，那么轉(zhuǎn)子前后壓差值將__________。2、離心泵開啟前必須先灌泵，其作用是為了防止_______，而后需關(guān)閉出口閥再啟動，其目的是___________；離心泵的安裝高度不當(dāng)，會發(fā)生__________。3、在相同的操作壓力下，當(dāng)洗滌液與濾液的黏度相同時，板框式過濾機的洗滌速度是最終過濾速度的_______，其原因是洗滌液通過的濾餅層厚度和面積分別是過濾終了時的______和______。4、大容積液體沸騰現(xiàn)象有_____沸騰和_____沸騰之分，工業(yè)上的沸騰傳熱裝置一般是按______沸騰設(shè)計的。5、物料的平衡含水量取決于___和____，而結(jié)合水分量僅____與有關(guān)。6、恒定枯燥條件下，物料的枯燥過程通常分_____和_____兩個階段，其分界處物料的含水量稱為______。7、塔板上的氣液接觸狀態(tài)有_____、_____和_______三種。二、〔30分〕兩貯罐中均裝有密度為800kg/m3的油品，用一根管路連通〔見圖〕。兩貯罐的直徑分別為1.2m和0.48m，貯罐1中的真空度為1.2*104Pa且維持恒定，貯罐2與大氣相通。當(dāng)閥門F關(guān)閉時，貯罐1、2內(nèi)的液面高度分別是2.4m，1.8m。試判斷閥門開啟后油品的流向，并計算平衡后兩貯罐新的液面高度。三、〔30分〕一列管式冷凝器，換熱管規(guī)格是，其有效長度為3.0m。冷凝劑以0.7m/s的流速在管內(nèi)流過，其溫度由20℃升至50℃。流量為5000kg/h，溫度為75℃以飽和有機蒸汽在殼程冷凝為同溫度的液體后排出，冷凝潛熱為310KJ/kg。已測得蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為800W/(m2*K)，冷卻劑的對流傳熱系數(shù)為2500W/(m2*K)。冷卻劑側(cè)的污垢熱阻為0.00055m2*K/W，蒸汽側(cè)污垢熱阻和管壁熱阻忽略不計。試計算該換熱器的傳熱面積，并確定該換熱器中換熱管的總根數(shù)及管程數(shù)。四、〔30分〕有一吸收塔，填料層高度為3m，在常壓、20℃用清水來吸收氨和空氣混合氣體中的氨。吸收率為99%，進口氣體中含氨6%〔體積百分?jǐn)?shù)〕，進口氣體速率為580kg/m2*h，進口清水速率為770kg/m2*h，假設(shè)在等溫條件下逆流吸收操作，平衡關(guān)系，且與氣體質(zhì)量流速的0.8次方成正比，分別計算改變以下操作條件后，到達(dá)相同別離程度所需填料層高度?！?〕將操作壓強增加一倍〔P=202.6kPa〕，其他條件不變?！?〕將進口清水量增加一倍，其他條件不變?！?〕將進口氣體流量增加一倍，其他條件不變。〔30分〕苯、甲苯雙組分混合液用如下圖的設(shè)備進行常壓連續(xù)蒸餾操作，設(shè)備內(nèi)不設(shè)塔板，原料以其泡點溫度直接參加設(shè)有盤管式加熱器的塔釜中，進料量為100kmol/h，進料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.7。要求塔頂產(chǎn)品中苯的摩爾分?jǐn)?shù)不低于0.8，塔頂采用分凝器，它將50%的塔頂蒸汽冷凝后作為回流液返回塔內(nèi)。體系的相對揮發(fā)度為2.46。問塔頂、塔底產(chǎn)量為多少？并求該塔操作線方程。2012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔三〕考試科目：化工原理〔含實驗〕共3頁〔所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效〕一、概念題〔30分，每空或每選擇1.5分〕1、有一并聯(lián)管路，其兩支管的流量、流速、管徑、管長及流動能量損失分別為、u1、d1、l1、和、u2、d2、l2、。d1=2d2，l1=3l2，流體在兩支管中均為層流流動，那么/=____________，/=____________，u1/u2=_________。2、現(xiàn)用離心泵向高壓容器輸送液體，假設(shè)將高壓容器改為常壓，其他條件不變，那么該泵輸送的液體量__________，軸功率__________。3、在以下各因素中，與過濾常數(shù)K無關(guān)的是_________和_________。濾液的黏度；濾漿的濃度；濾餅的壓縮性指數(shù)；過濾面積；濾餅層的空隙率；濾餅層的厚度4、降塵室和旋風(fēng)別離器的臨界顆粒直徑是指__________________。5、飽和蒸汽冷凝時，壁溫與飽和蒸汽的溫差越大，那么冷凝傳熱系數(shù)越______。6、某精餾塔精餾段內(nèi)相鄰兩層理論板，離開上層板的氣相露點溫度為t1，液相泡點溫度為t2；離開下層板的氣相露點為t3，液相泡點溫度為t4。試按從大到小的順序?qū)⒁陨?個溫度排列_____________。7、以空氣作為濕物料的枯燥介質(zhì)，當(dāng)所用空氣的相對濕度增大時，濕物料的平衡含水量相應(yīng)____，自由含水量相應(yīng)______。8、恒速枯燥階段又稱為_____，影響該階段枯燥速率的主要因素是_______；降速枯燥階段又稱為_____，影響該階段枯燥速率的主要因素是______。9、從塔板水力學(xué)性能的角度來看，引起塔板效率不高的原因可能是_______、______、_______、________。二、〔30分〕如下圖，從自來水總管接一管段AB向?qū)嶒灅枪┧?，在B處分成兩路各通向一樓和二樓。兩支路各安裝一截止閥，出口分別為C和D。管段AB、BC和BD的長度分別為100m、10m和20m〔包括直管長度及管件的當(dāng)量長度，但不包括閥門的當(dāng)量長度〕，館內(nèi)徑皆為30mm。假定總管在A處的表壓為0.343MPa，不考慮分支點B處的動能交換和能量損失，且可認(rèn)為各管段內(nèi)的流動均進入阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)皆為0.03，試求：〔1〕D閥關(guān)閉，C閥全開〔〕時，BC管的流量為多少？〔2〕D閥全開，C閥關(guān)小至流量減半時，BD管的流量為多少？總管流量又為多少？三、〔30分〕擬用150℃的飽和水蒸氣將流量為90000kg/h的某溶液產(chǎn)品由25℃升溫到35℃。現(xiàn)有一臺單管程列管式換熱器，換熱管規(guī)格為，傳熱面積為15m2。蒸汽在其殼程冷凝，傳熱系數(shù)為12000W/〔m2*k〕；溶液走管程，其對流傳熱系數(shù)估計為330W/〔m2*k〕，比熱容為1.9KJ/〔kg*k〕。殼程污垢熱阻和管壁熱阻忽略不計，管程污垢熱阻估計為0.0001m2*k/W。試問這臺換熱器是否能夠滿足上述換熱要求？如不能滿足換熱要求，采用加隔板的方式將該換熱器變?yōu)殡p管程換熱器，問能否滿足換熱要求？〔注：由于黏性較大，溶液在管程流動為層流，故其對流傳熱系數(shù)與流速的1/3次方成正比〕四、〔30分〕填料吸收塔內(nèi)，用清水吸收混合氣體中溶質(zhì)A，操作條件下體系的相平衡常數(shù)m為3，進塔氣體濃度為0.05〔摩爾比〕，當(dāng)操作液氣比為5時，〔1〕計算逆流操作時氣體出口與液體出口極限濃度；〔2〕并流操作時氣體出口與液體出口極限濃度；〔3〕假設(shè)相平衡常數(shù)m為5，操作液氣比為3時，再分別計算逆流和并流操作時氣體出口液體出口極限濃度。五、〔30分〕某二元理想混合液中易揮發(fā)組分的含量為0.5〔摩爾分?jǐn)?shù)，下同〕，用常壓連續(xù)精餾塔別離，要求塔頂產(chǎn)品濃度為0.97，進料為氣、液混合物，其中蒸汽量占2/5。塔頂采用分凝器，由其中引出的飽和液體作為回流液送人塔內(nèi)，引出的蒸汽送人全凝器中冷凝后作為產(chǎn)品排出。操作條件下體系的平均相對揮發(fā)度為2.5，回流比采用最小回流比的2.2倍。試求〔1〕原料中氣相及液相的組成；〔2〕由塔頂?shù)谝粔K理論板上升的蒸汽組成。2012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔一〕答案解析概念題；流體流動時在垂直于流動方向上產(chǎn)生單位速度梯度所需要的剪應(yīng)力；降低；升高2402;0.707;1.414液膜；液膜；液在適宜的溶劑中溶解度提高濕空氣溫度，提高濕空氣的焓值，使其作為載熱體；降低相對濕度，使其作為載濕體一定是液體流量上限線；液體流量下限線；嚴(yán)重漏液線；液泛線；過量霧沫夾帶線解：〔1〕選取A所在的截面為上游截面，B點所在的截面為下游截面，基準(zhǔn)水平面為U型管較低液面所在的水平面?！采舷掠谓孛媾c流體流動方向垂直?！吃谏舷掠谓孛嬷g列伯努利方程得到： (a)此題中We=0，Wf，AB=0那么負(fù)號說明指示液液面左側(cè)高于右側(cè)，與圖示相反。此時，U型壓差計測出的虛擬壓力差，即即當(dāng)管道水平放置，ZA=ZB,U型壓差計測出的為將ZA=ZB,We=0，Wf，AB=0代入〔a〕，整理得那么上式與管道傾斜放置的結(jié)果相同，且式中的uA、uB的值與管道放置位置無關(guān)，故R也與管道放置位置無關(guān)，讀數(shù)R不變。解：〔1〕舊工況下新工況下所以根據(jù)和比定律由得又所以所以又得④由④得傳熱量減小百分?jǐn)?shù)即冷水流量減小一半后，傳熱量約減小11.55%。解：〔1〕那么x1=0.0272故解：由精餾線得由提餾線得提餾線斜率：，得F=1.5D提餾線截距：，得由得2012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔二〕答案解析概念題增加；不變氣縛現(xiàn)象發(fā)生；減小啟動功率；氣蝕現(xiàn)象1/4;2倍；1/2核狀；膜狀；核狀物料種類；濕空氣性質(zhì)；物料的種類恒速枯燥；降速枯燥；臨界含水量鼓泡；泡沫；噴射解：比擬兩貯罐液面處總勢能即靜壓能與位能之和的大小。貯罐1：貯罐2：因，故閥門開啟后油品將從貯罐2向貯罐1流動。設(shè)平衡時，貯罐1的液位上升了h1，貯罐2的液位下降了h2，二者滿足如下關(guān)系那么可求的h2=6.25h1平衡時，兩貯罐液面處總勢能應(yīng)相等，即整理得h2=6.25h1=0.81m故平衡時，兩貯罐的液位高度分別為解：有機蒸汽冷凝放熱量：傳熱平均溫差：總傳熱系數(shù)：即ko=410W/〔m2*k〕所需傳熱面積：冷卻劑用量：每程換熱管數(shù)由冷卻劑總流量和每管中冷卻劑的流量求出：每管程的傳熱面積為：管程數(shù)取管程數(shù)N=4總管數(shù)：解：(1)求現(xiàn)有條件下的分別計算：時，由于亨利定律中P=Ex，E與P無關(guān)，故故故解：進入分凝器的蒸汽發(fā)生局部冷凝，從其中出來的氣、液兩相濃度服從相平衡關(guān)系，因此對分凝器進行質(zhì)量衡算可得塔內(nèi)上升蒸汽的濃度：塔內(nèi)上升蒸汽系由釜液受盤管加熱后局部汽化而產(chǎn)生，因此釜液與塔內(nèi)上升蒸汽成相平衡，y1與xW滿足相平衡關(guān)系：由全塔質(zhì)量衡算得：該塔同樣有精餾段和提餾段。在精餾段，回流比為1，其操作線方程為：在提餾段：這樣，提餾段操作線方程為：2012年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試模擬試題〔三〕答案解析概念題1、1；16/3；4/3增大；增大過濾面積；濾餅層的厚度能夠完全被除去的最小顆粒直徑小增加；減少外表汽化控制階段；枯燥介質(zhì)的狀態(tài)及流速，空氣與物料的接觸方式；內(nèi)部擴散控制階段；物料結(jié)構(gòu)及含水性質(zhì)，物料與空氣的接觸方式，物料的溫度溢流液泛；降液管液泛；嚴(yán)重漏液；過量霧沫夾帶解：〔1〕D閥關(guān)閉時，為簡單管路。在A—C截面〔閥門出口內(nèi)側(cè)〕列伯努利方程其中，,,(表壓)所以那么BC管的流量D閥全開，C閥關(guān)小至流量減半時：(1)在A-C截面〔閥門出口內(nèi)側(cè)〕列伯努利方程，且不計分支點B處能量損失，有其中，zA=0，zD=5，pD=0〔表壓〕所以代入數(shù)據(jù)得(2)式〔2〕與式〔1〕聯(lián)立，得uD=1.15m/s，uA=2.3