（3）通过计算说明该换热器能否满足要求；（4）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度。 四、（20分）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯溶液。塔釜为间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。进料中含苯35%（摩尔分数，下同），进料量为100kmol/h，以饱和蒸气状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40kmol/h，要求塔釜液含苯浓度不高于5%，采用的回流比R=1.54Rmin，系统的相对挥发度为2.5。 试求：（1）回流比R；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；（3）已知塔顶第一块实际板以液相组成表示的默弗里板效率为0.54，求离开塔顶第二块实际板进入第一块实际板的气相组成；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。 五、（20分）用填料塔吸收混合气体中所含的苯，入塔气体中含苯5%（体积分率），其余为空气，要求苯的回收率为90%，吸收塔在常压、25℃下操作，入塔混合气体为每小时940m3（标准状况），入塔吸收剂为纯煤油，其耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的相平衡关系为Y=0.14X（其中X、Y为摩尔比），气相总体积吸收系数KY a=0.035 kmol/(m3·s)，纯煤油的平均分子量为170，塔径为0.6 m。 试求：（1）吸收剂用量 kg/h ；（2）溶剂出塔浓度；（3）填料层高度。 六、（20分）如附图所示，某干燥器的操作压强为80kPa（绝压），出口气体的温度t2为59℃，相对湿度φ2为72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于92℃，故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度φm为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s，温度t0为18℃，湿度H0为0.005kg水/kg绝干空气。 试求：（1）空气的循环量LR；（2）新鲜空气预热后的温度t1；（3）预热器需提供的热量QP。 （水的饱和蒸气压：59℃时为19.013kPa，92℃时为75.598kPa）
七、简答题（每题 5分，共计40分） 1. 简要说明化工计算中，物料衡算的主要步骤。 2. 什么是“气缚”现象？什么是“气蚀”现象？ 3. 什么是离心泵的工作点？如何调节离心泵的工作点？ 4. 以常压下水为例，画出并说明液体沸腾曲线。 5. 写出亨利定律的定义及表达公式。 6. 什么是理想物系？ 7. 简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 简述填料塔的基本结构与主要特点。 青 岛 科 技 大 学 二OO九 年硕士研究生入学考试试题 考试科目：化工原理 注意事项：1．本试卷共 7 道大题（共计 27 个小题），满分 150 分； 2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划； 3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 ﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡ 一、（20分）如附图所示，用离心泵将蓄水池中20℃的水（密度为1000kg/m3，黏度为1.0×10-3Pa.s）送到敞口高位槽中。管路为?57?3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力当量长度之和为250m。在管路的A点处装有一U形管压差计，管中指示液为汞（密度为13600kg/m3），并且从蓄水池面到A点的管长（包括所有局部阻力当量长度）为100m。过渡流和湍流时的摩擦系数可近似用λ＝0.3164/Re0.25计算。管路中水的流量为7.42m3/h。 试求：（1）每公斤水通过泵所获得的净功；（2）A点的压强；（3）U形管压差计的读数R。 二、（20分）在一列管式蒸汽冷凝器中，110℃的饱和水蒸气在壳程冷凝为同温度的水，蒸汽冷凝传热系数为1.1×104W/(m2?℃)。水在管内被加热，其进口温度为25℃，比热容为4.18kJ/(kg?℃)，流量为12500kg/h，管壁对水的对流传热系数为1000 W/(m2?℃)。列管式换热器由?25?2.5mm、长3m的32根钢管组成。忽略管壁和污垢热阻，不计换热器的热损失。 试求：（1）冷水的出口温度；（2）计算说明管壁温度接近哪一侧的流体温度；（3）如果该换热器运行一段时间后，水侧集聚了一层导热系数为0.2 W/( m?℃)的污垢，导致冷水的出口温度下降了5℃，其他条件不变，试求此时污垢的厚度。 三、（20分）某苯-甲苯分离精馏塔，已知进料组成xF=0.4，塔顶产品组成xD=0.9，进料流量F=100kmol/h，泡点进料，塔顶为全凝器，回流比R=1.5Rmin。要求塔顶苯的回收率不低于90%，物系的相对挥发度?=2.47。 第 1 页（共 2 页） 试求：(1) 塔釜产品组成xW；（2）精馏段和提馏段的操作线方程；(3) 精馏段和提馏段的气液相流量；（4）若该塔再沸器可看作是一块理论板，求进入再沸器的液体的组成。 四、（20分）空气和氨的混合物在直径为800mm的填料塔中，用清水吸收其中所含氨的99.5%。混合气流量为1400kg/h，混合气体中氨与空气的摩尔比为0.0132，所用液气比为最小液气比的1.4倍。操作温度为20℃，相平衡关系为Y*=0.75X，气相体积吸收系数为KYa=0.088kmol/(m3.s)。试求：（1）每小时吸收剂用量；（2）溶剂出口浓度；（3）所需填料层高度。 五、(20分) 某干燥系统如附图所示，干燥器的操作压强为100 kPa，出口气体的温度为60℃，相对湿度为80%。将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃，相对湿度为10%。已知新鲜空气的质量流量为0.6 kg/s，温度为 25℃，湿度为 0.0054 kg水/kg绝干气。 试求：（1）绝干空气消耗量（kg绝干气／s）?（2）空气的循环量LR为多少?（3）新鲜空气预热后的温度t1(℃)? [ 注：60℃时水的饱和蒸气压为19.923 KPa；90℃时水的饱和蒸气压为70.136 KPa ] 六、（10分）用直径为500mm的标准旋风分离器处理某股含尘气体。已知尘粒的密度为2600 kg/m3，气体的密度为0.8 kg/m3，黏度为2.4×10-5Pa.s。含尘气体的处理量为2000m3/h（操作条件下）。 试求：（1）此分离器所收集尘粒的临界粒径dC；（2）气体通过该旋风分离器的压降；（3）若入口气体中含尘量为3.0×10-3kg/ m3，而操作中每小时收集的尘粒量为5.2kg，求该旋风分离器的总效率。 七、简答题（每题 5分，共计40分） 1．简要说明流量测量的基本原理。 2．简要说明主要的换热器类型及其各自特点。 3．影响对流传热系数的主要因素有哪些？ 4．以乙醇-水混合液的分离为例，简要说明恒沸精馏的基本原理。 5．如何选择吸收剂？ 6．简要说明湿空气H-I图的构成及其使用方法。 7．评价旋风分离器性能的主要指标有哪些？ 8．叙述实验中测定填料塔吸收系数的主要步骤。 第 2 页（共 2 页） 青 岛 科 技 大 学 二O 一O 年硕士研究生入学考试试题 考试科目：化工原理 注意事项：1．本试卷共 7 道大题（共计 21 个小题），满分 150 分； 2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划； 3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 ﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡ 一、（20分）用离心泵将20?C的苯从地下贮罐送到高位槽，高位槽液面比贮罐液面高10m，管路出口在液面之下。泵吸入管路用?89mm?4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（le=6.3m），一个标准弯头（le=2.7m）；泵排出管路用?57mm?3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀（le=0.33m）和两个标准弯头（le=2?1.6m）。贮罐和高位槽液面上方均为标准大气压，且液面维持恒定。离心泵的特性曲线为H?25?7.2?10Q（H的单位为m，Q的单位为m3/s）。取管路摩擦系数??0.03，苯的密度为880kg/m3，试求： （1）管路的工作流量； （2）泵的轴功率，已知泵的效率为70%； 二、（10分）取含有泥沙的混浊河水，静置1h，然后用吸液管于水面下5cm处取少量试样，问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少?m？泥沙颗粒的密度为2500kg/m3。河水的密度为998.2kg/m3，黏度为1.005?10-3Pa?s。假设颗粒为球形，在水中自由沉降。 三、（20分）现有一台新的套管换热器，冷却水在φ25×2.5mm的内管中流动，以冷凝环隙间的某饱和蒸汽。当冷却水的流速为0.4m/s和0.8m/s时，测得基于内管外表面的总传热系数分别为1200W/（m2?K）和1700W/（m2?K）。水在管内为湍流，管壁的导热系数为45w/（m?K）。水流速改变后可认为环隙内蒸汽冷凝的传热膜系数不变，试求： （1）当水的流速为0.4m/s时，管壁对水的对流传热系数为多少？ （2）管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？ （3）若操作一段时间后，水流速仍维持0.4m/s，但测得的总传热系数比操作初期下降10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%。 42四、(20分)由苯和甲苯组成的原料液中苯的浓度为0.5（摩尔分数，下同），利用精馏塔分离，进料量为1000kg/h，泡点进料，要求塔顶产品的浓度为0.99，塔底产品的浓度为0.03，回流比为最小回流比的1.7倍，苯对甲苯的平均相对挥发度为2.46，试求： （1）塔顶和塔底产品的流量； （2）离开塔顶第二块板的蒸汽相浓度y2； （3）提馏段内的液相和蒸汽相摩尔流量。 五、（20）用水吸收空气-氨混合气中的氨，在温度为28?C、压强为101.3kPa的操作条件下，混合气体的流量为200m3/h。对于直径为0.3m的填料塔，填料为25?25?3（mm3）的瓷环，欲使混合气中的氨含量由0.05降到0.004（均为摩尔分数），已知在28?C及101.3kPa时，相平衡关系符合亨利定律Y?1.44X，气相总体积吸收系数KYa?128kmol/(m?h)，请计算 （1）最小液气比?LV?min； （2）若吸收剂的用量为最小用量的2倍，所需填料层高度。 六、（20）现有一采用废热空气部分循环的干燥系统，设空气在干燥器中经历等焓增湿过程。新鲜常压湿空气的流量为1.667kg/s，焓为50kJ/kg（干空气），水蒸气分压为1600Pa。湿物料最初湿基含水量w1为0.40，最终w2为0.07。进入预热器的常压湿空气湿度H0p为0.034kg（水）/kg（干空气），温度t0p=40?C。离开预热器的空气t1为88?C。假定预热器的热损失可忽略，试求： （1）以绝干物料表示的干燥系统的生产能力； （2）预热器的传热量； （3）废热空气的循环百分比。 3L',H2,t2L,t0I0,H0Lpt0p,H0p预热器H1,t1干燥器H2,t2Gc,X1Gc,X2［注：I?(1.01?1.88H)t?2490H kJ/kg（绝干气）］ 七、 简答题（每题5分，共计40分） 1. 在完全湍流区，直管阻力损失与流体的平均流速呈何关系？ 2. 离心泵的蜗壳有何作用？ 3. 叙述黑体辐射定律。 4. 多层平壁热传导中，各层温度差及其热阻有何关系？ 5. 何为雾沫夹带？ 6. 泛点气速？ 7. 何为适宜回流比？ 8. 干燥过程何时转入降速干燥阶段？ 第 2 页（共 2 页）