青岛科技大学2005年研究生入学考试试卷

考试科目：化工原理A（答案全部写在答题纸上）

一、 （20分)如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均

恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm，泵的进出口管道分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度为H2为5m。当输水量为

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36m/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg（均包括局部阻力），压力表读数为2.452×53

10Pa，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m，试求： （1） 两槽液面的高度H为多少？

（2） 泵所需要的实际功率为多少kW？

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（3） 真空表的读数为多少kgf/cm？ 二、（10分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落

一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为200mm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32

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秒，此糖浆的密度为1300 kg/m，钢球的密度为7900 kg/m，求此糖浆的粘度是多少厘泊。 三、（20分）在套管换热器中用120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为

4000kg/h，比热容为1.9kJ/(kg·℃)，温度从30℃升至60℃。蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m2·℃),换热管内侧污垢热阻为4×10-4m2·℃/W，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为φ54×2mm的钢管，有效长度为12m。试求： （1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg）； （2）管内苯的对流传热系数αi；

（3）当苯的流量增加50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？ 四、(20分)用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为0.20（摩尔分率，下同），流量为150kmol/h。

根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流L,分凝器全凝器部分作为产品D2,由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作DxL为产品 D1。要求产品D1的组成不小于0.9，塔釜残液组成

Dx不大于0.05。操作中取 L/D1=1.5,D2/D1=1/4,物系相对挥发度为2.47,流程如图所示。试求：（1）馏出液流量D1、D2及塔顶第一块理论板上升蒸汽流量V1? （2）精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？（3）若塔顶

Fx只设全凝器，全回流操作时，测得相邻两板下降液体的组成分别为0.82,0.75，求下一板的气相默弗里板效率？ 五、（20分）一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害成分A。

已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053,

Wx出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：(1)液气比为最小液气比的倍数。（2）所需填料层高度。（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033,需将填料层加高多少米? 六、（20分）某并流式干燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，

要求干燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20℃、湿度为 0.0723kg水/Kg绝干气的新鲜湿空气为干燥介质，在预热器中预热至90℃后送入干燥器，湿空气离开干燥器的温度仍为

1D1V1y12D2FW90℃，湿度为0.239 kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量Gc/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa和70.09kPa。试求： (1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；

(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。 七、（16分）设计一套实验装置要求既可以测量直管摩擦系数与雷诺数的关系，又可同时测量离心

泵特性曲线，标注仪表、仪器名称。简要说明实验步骤，需测量哪些参数？ 八、简要回答下述问题：（24分，每小题4分）

（1） 对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？ （2） 恒沸精馏原理

（3） 定态流动与非定态流动 （4） 临界粒径

（5） 平衡水分和自由水分 （6） 灰体的定义及特点

青岛科技大学2006年研究生入学考试试卷A

考试科目：化工原理（答案全部写在答题纸上）

一、（20分）水槽中水经管道可以从C、D两支管同时放出，水槽液面

维持恒定，AB段管长为6m（忽略AB间所有的局部阻力），管内径为41mm。BC段长6m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为9m（包括出口阻力损失）；BD段长9m，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为15m（包括出口阻力损失），BC和BD段管道内径均为25mm。如图所示。试求：（1）当D管阀门关闭而C管阀门全开时的流量；（2）当C、D两管阀门都全开时各自的流量和总流量。设管内摩擦系数均可取0.03不变。其余数据见图。 二、（10分）在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高

位密封储槽（其表压为9.81×104Pa），两端液面的位差Δz=10m，管路总长L=50m（包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm，摩擦因数λ=0.02。试求：(1)该管路的特性曲线方

程。(2)若离心泵的特性曲线方程为H?40?222Q（式中，H为压头，单位为m；Q为流量，单位为m3/min），求该管路的输送量（单位为m3/min）。

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三、（20分）一列管式换热器，管径为φ25mm×2.5mm，传热面积为10m（按管外径计）。今拟用于

使80℃的饱和苯蒸气冷凝、冷却到50℃。苯走管外，流量为1.25kg/s；冷却水走管内与苯逆流，流量为6kg/s，进口温度为10℃。现已估算出苯冷凝、冷却时的对流传热系数分别为

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1600W/(m·K)和850 W/(m·K)；水的对流传热系数为2500W/(m·K)。忽略管壁两侧污垢热阻

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和管壁热阻。已知水和苯（液体）的比热容分别为4.18×10J/(kg·K)和1.76×10J/(kg·K)，

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苯蒸气在80℃的冷凝潜热为395×10J/kg。问此换热器是否合用？

四、(20分）在一具有N块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h，进料中苯

的摩尔分率xF=0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量V'=140kmol/h，回流比R=2.11。已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为xD=0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度α=2.47。试求：(1) 精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第1~4 块理论板的苯的液相组成；（3）此时加料位置是否合适？

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五、（20分）在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为8g/标准m,混合气体处

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理量为4500标准m/h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s。

30.7

气相体积总吸收系数KYa为 0.06kmol/（m·h），且KYa正比于V，（V为惰性气体处理量）。操作压强为101.33kPa，温度为30℃，在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。试求：（1）用水量，kg/h；（2）塔径和塔高，m；（3）若混合气体处理量增加20%，要求吸收率不变，则需增加的填料层高度，m。(氨分子量17)

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六、（20分）在常压绝热干燥器中将1500kg湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。

t0?25℃、H0?0.010kg/kg绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干

燥器空气的温度为50℃。试求： (1)完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kJ/kg，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量

Xc?0.1kg/kg绝干料，平衡含

2水量X*?0.01kg/kg绝干料；已知干燥面积为48m，恒速阶段的干燥速率

Uc?2.2kg/(m2?h)，假定降速阶段干燥速率与自由含水量(X?X*)呈直线关系，则所需干

燥时间为若干。

七、简要回答下述问题：（24分，每小题4分）

(1) 离心泵启动和关闭时出口阀门为何先关闭？ (2)菲克定律 (3) 双膜理论 (4)画出负荷性能图并标注各线名称

（5）进料热状况参数 (6)湿球温度 八、（16分）设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪

表、仪器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？