北京化工大学攻读硕士学位研究生入学考试化工原理(含实验)样题
北京化工大学攻读硕士学位研究生入学考试化工原理(含实验)样题（满分150分）
注意事项：
1、答案必须写在答题纸上，写在试题上均不给分。
2、答题时可不抄题，但必须写清题号。
3、答题必须用蓝、黑墨水笔或圆珠笔，用红色笔或铅笔均不给分。
一、填空题 (每空1分，共计22分)
1、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将 ；若改用转子流量计，转子前后压差值将 。
2、离心分离因数 KC 是指 。
3、当颗粒雷诺数 Rep 小于 时，颗粒的沉降属于层流区。此时，
颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
4、一般认为流化床正常操作的流速范围在 与 之间。
5、聚式流化床的两种不正常操作现象分别是 和 。
6、对固定管板式列管换热器，一般采取 方法减小热应力。
7、在逆流操作的吸收塔中，当吸收因数A>1时，若填料层高度h0趋于无穷大，则出塔气体的极限浓度只与 和 有关。
8、精馏塔设计时，若将塔釜间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保
持 xF、D/F、q、R、xD 不变，则xW将 ，理论板数将 。
9、工业生产中筛板上的气液接触状态通常为 和 。
10、在B-S部分互溶物系中加入溶质A组分，将使B-S的互溶度 ；恰当降低操作温度，B-S的互溶度将 。
11、部分互溶物系单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度前提下，用含有少量溶质的萃取剂S′代替纯溶剂S，则所得萃取相量与萃余相量之比将 ，萃取液中溶质A的质量分数 。
12、在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比愈大则所需理论级数愈___ ___；当溶剂比为最小值时，理论级数为__________。
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二、简答题 (每小题3分，共计18分)
1、离心泵启动前应做好哪些准备工作？为什么？
2、影响过滤速率的因素有哪些？
3、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将如何变化？为什么？
4、什么是精馏塔操作的最小回流比？影响最小回流比的主要因素有哪些？
5、什么是填料塔的泛点和载点，测得泛点和载点的意义是什么？
6、什么是临界含水量？它与哪些因素有关？
三、计算题 (25分)
用离心泵将密度为1200kg/m3的溶液，从一敞口贮槽送至表压为 57.33 kPa的高位槽中。贮槽与容器的液位恒定。输液量用孔径为20mm、流量系数为0.65的孔板流量计测量，水银U型压差计的读数为460mm，水银的密度为 13600kg/m3。已知输送条件下离心泵的特性曲线为H=40－0.031Q2（Q的单位为m3/h，H的单位为m）。求：
（1）离心泵的输液量（m3/h）；
（2）管路特性曲线；
（3）若泵的转速提高5%，此泵的有效功率为多少（kW）？
四、计算题 (22分)
某新安装的列管式换热器(双管程、单壳程)，内有φ38×2.5mm的无缝钢管200根，管外为130°C饱和水蒸汽冷凝，将管内的水溶液从20°C加热到80°C，水溶液的流速为 0.8 m/s。已知蒸汽侧对流传热系数为104 W/m2.K，管壁热阻及两侧垢阻均可忽略不计。求：
（1）该换热器的总传热系数；
（2）运行一年后，由于水侧管壁结垢，水溶液出口温度下降为70°C。求此时的总传热系数与水侧垢阻（壁阻及蒸汽侧垢阻仍可忽略不计）；
（3）为尽量维持原水溶液的出口温度，现将换热器的管数增加20%，新增加钢管及原钢管的水侧结垢情况均与（2）中相同，问此时水溶液的出口温度为多少？
（水溶液在定性温度下的物性参数分别为：ρ=988.1kg/m3；
CP=4.174 kJ/kg.K；λ=0.6473W/m.K； μ=0.549×10-3Pa.s ）
五、计算题 (20分)
在内径为1m的填料塔中，用清水逆流吸收低浓度二元气体混合物中的溶质。操作条件下物系的相平衡关系为y*=2x，体积传质分系数 kya=kxa=
0.12kmol/m3.s，且kya与气量的0.7次方成正比。操作液气比为最小液气比的1.5倍。已知混合气体的处理量为120kmol/h，要求吸收率达到90%。求：
（1）完成上述任务所需的填料层高度；
（2）若混合气体的处理量增加20%，此时溶质的吸收率可达多少？
（3） 分析说明当入塔气体溶质含量降低后，其它入塔条件不变，溶质的吸收率及出塔水溶液的浓度有何变化。
六、计算题 (23分)
有一两股进料的连续精馏塔分离苯和甲苯混合液，塔顶采用全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。已知F1=F2=50kmol/h，xF1=0.7，xF2=0.5，要求xD=0.95，xW=0.05（以上均为摩尔分率），操作回流比R=1.0，相对挥发度为2.47，两股进料均为饱和液体，并且均从各自的适宜位置进料。求：
（1）塔顶和塔釜的采出量；
（2）写出两进料之间塔段的操作线方程；
（3）最小回流比Rmin ；
（4）如果将两股进料先混合均匀再以单股物料从适宜位置进料，试问所需理论板数及能耗将如何变化？（不必计算分析，只需给出结论）
七、计算题 (10分)
在恒定干燥条件下，将某物料由X1=0.33kg水/kg干料干燥至X2=0.09
kg水/kg干料，共需7小时，问继续干燥至0.07kg水/kg干料还需多少小时？
已知临界含水量XC=0.16kg水/kg干料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg干料。
八、实验题 (10分)
现设计一个孔径为d0的标准孔板流量计，安装在直径为d的管道中。欲建立一套实验装置标定其流量系数与雷诺数的关系曲线。
（1）说明需测量哪些数据，画出实验装置的流程示意图，并在图上标出主要测量点；
（2）列出计算公式，说明如何由所测数据整理出C0-Re曲线。
注意事项：
1、答案必须写在答题纸上，写在试题上均不给分。
2、答题时可不抄题，但必须写清题号。
3、答题必须用蓝、黑墨水笔或圆珠笔，用红色笔或铅笔均不给分。
一、填空题 (每空1分，共计22分)
1、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将 ；若改用转子流量计，转子前后压差值将 。
2、离心分离因数 KC 是指 。
3、当颗粒雷诺数 Rep 小于 时，颗粒的沉降属于层流区。此时，
颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
4、一般认为流化床正常操作的流速范围在 与 之间。
5、聚式流化床的两种不正常操作现象分别是 和 。
6、对固定管板式列管换热器，一般采取 方法减小热应力。
7、在逆流操作的吸收塔中，当吸收因数A>1时，若填料层高度h0趋于无穷大，则出塔气体的极限浓度只与 和 有关。
8、精馏塔设计时，若将塔釜间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保
持 xF、D/F、q、R、xD 不变，则xW将 ，理论板数将 。
9、工业生产中筛板上的气液接触状态通常为 和 。
10、在B-S部分互溶物系中加入溶质A组分，将使B-S的互溶度 ；恰当降低操作温度，B-S的互溶度将 。
11、部分互溶物系单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度前提下，用含有少量溶质的萃取剂S′代替纯溶剂S，则所得萃取相量与萃余相量之比将 ，萃取液中溶质A的质量分数 。
12、在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比愈大则所需理论级数愈___ ___；当溶剂比为最小值时，理论级数为__________。
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二、简答题 (每小题3分，共计18分)
1、离心泵启动前应做好哪些准备工作？为什么？
2、影响过滤速率的因素有哪些？
3、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将如何变化？为什么？
4、什么是精馏塔操作的最小回流比？影响最小回流比的主要因素有哪些？
5、什么是填料塔的泛点和载点，测得泛点和载点的意义是什么？
6、什么是临界含水量？它与哪些因素有关？
三、计算题 (25分)
用离心泵将密度为1200kg/m3的溶液，从一敞口贮槽送至表压为 57.33 kPa的高位槽中。贮槽与容器的液位恒定。输液量用孔径为20mm、流量系数为0.65的孔板流量计测量，水银U型压差计的读数为460mm，水银的密度为 13600kg/m3。已知输送条件下离心泵的特性曲线为H=40－0.031Q2（Q的单位为m3/h，H的单位为m）。求：
（1）离心泵的输液量（m3/h）；
（2）管路特性曲线；
（3）若泵的转速提高5%，此泵的有效功率为多少（kW）？
四、计算题 (22分)
某新安装的列管式换热器(双管程、单壳程)，内有φ38×2.5mm的无缝钢管200根，管外为130°C饱和水蒸汽冷凝，将管内的水溶液从20°C加热到80°C，水溶液的流速为 0.8 m/s。已知蒸汽侧对流传热系数为104 W/m2.K，管壁热阻及两侧垢阻均可忽略不计。求：
（1）该换热器的总传热系数；
（2）运行一年后，由于水侧管壁结垢，水溶液出口温度下降为70°C。求此时的总传热系数与水侧垢阻（壁阻及蒸汽侧垢阻仍可忽略不计）；
（3）为尽量维持原水溶液的出口温度，现将换热器的管数增加20%，新增加钢管及原钢管的水侧结垢情况均与（2）中相同，问此时水溶液的出口温度为多少？
（水溶液在定性温度下的物性参数分别为：ρ=988.1kg/m3；
CP=4.174 kJ/kg.K；λ=0.6473W/m.K； μ=0.549×10-3Pa.s ）
五、计算题 (20分)
在内径为1m的填料塔中，用清水逆流吸收低浓度二元气体混合物中的溶质。操作条件下物系的相平衡关系为y*=2x，体积传质分系数 kya=kxa=
0.12kmol/m3.s，且kya与气量的0.7次方成正比。操作液气比为最小液气比的1.5倍。已知混合气体的处理量为120kmol/h，要求吸收率达到90%。求：
（1）完成上述任务所需的填料层高度；
（2）若混合气体的处理量增加20%，此时溶质的吸收率可达多少？
（3） 分析说明当入塔气体溶质含量降低后，其它入塔条件不变，溶质的吸收率及出塔水溶液的浓度有何变化。
六、计算题 (23分)
有一两股进料的连续精馏塔分离苯和甲苯混合液，塔顶采用全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。已知F1=F2=50kmol/h，xF1=0.7，xF2=0.5，要求xD=0.95，xW=0.05（以上均为摩尔分率），操作回流比R=1.0，相对挥发度为2.47，两股进料均为饱和液体，并且均从各自的适宜位置进料。求：
（1）塔顶和塔釜的采出量；
（2）写出两进料之间塔段的操作线方程；
（3）最小回流比Rmin ；
（4）如果将两股进料先混合均匀再以单股物料从适宜位置进料，试问所需理论板数及能耗将如何变化？（不必计算分析，只需给出结论）
七、计算题 (10分)
在恒定干燥条件下，将某物料由X1=0.33kg水/kg干料干燥至X2=0.09
kg水/kg干料，共需7小时，问继续干燥至0.07kg水/kg干料还需多少小时？
已知临界含水量XC=0.16kg水/kg干料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg干料。
八、实验题 (10分)
现设计一个孔径为d0的标准孔板流量计，安装在直径为d的管道中。欲建立一套实验装置标定其流量系数与雷诺数的关系曲线。
（1）说明需测量哪些数据，画出实验装置的流程示意图，并在图上标出主要测量点；
（2）列出计算公式，说明如何由所测数据整理出C0-Re曲线。