华南理工大学2000年攻读硕士学位研究生入学考试题
一、填空选择题
1.流体在半径为R 的圆形之管中作层流流动，则平均速度发生在距管中心r= R。
2.在长为L(m)，高为H(m)的降尘室中，颗粒的沉降速度为，气体通过
降沉室的水平速度
为，则颗粒能在降尘是分离的必要条件
为。
3.空气在内径一定的圆管中稳定流动，当气体质量流量一定，气体温度升高时，Re值将。
4.流量一定，当吸入管径增加，离心泵的安装高度将。
5.有一板框过滤机，以恒压过滤一种悬浮液，滤饼为不可压缩，过滤介质阻力忽略不计。当其他条件不变时，过滤时间缩短一半，所得的滤液是原来滤液的倍。
6.某水平管式换热器，管间为饱和水蒸气冷凝，若饱和水蒸气与壁温之差增加一倍时，冷凝传热速率将增加为原来的。
A. B. C. D.
7.判断下列命题是否正确，正确的是。
A.上升的气速过大会引起漏液`；
B.上升的气速过小会引起液泛；
C.上升的气速过大会造成过量的液沫夹带；
D.上升的气速过大会造成过量的气泡夹带；
E.上升气速过大会使板效率降低。
8.在以下几个吸收过程中，那个改为化学吸收将会最显著的提高吸收速率。
A. 水吸收氨；
B.水吸收HCl气体；
C. 水吸收SO2；
D. 水吸收CO2
9.在精镏操作中，两组分的相对挥发度越大，则表示分离该体系越。
A. 困难；
B.完全；
C. 容易；
D. 不完全
10.减压（真空）干燥器主要用于的物料，但它的设备费和能量消耗费都。
二、某常压连续干燥器，已知操作条件如下：干燥气的生产能力为200kg/h（按干燥产品计），空气的状况为：进预热器前的温度为20℃，相对湿度为60%，湿含量为0.01kg水/kg干空气，离开干燥气的温度为40℃，相对湿度为60%，湿含量为0.03 kg水/kg干空气，进干燥器前的温度为90℃，物料的状况：进干燥器前的温度为20℃，干基含水量为0.25kg水/kg干料，出干燥器式的温度为35℃，干基含水量为0.01kg/kg干料。湿物料的平均比热为c m=2.65kJ/(kg湿物料·℃) ；水汽的比热为1.01kJ/(kg水·℃)，绝干空气的比热为1.88kg/（kg绝干气·℃），0℃水的汽化潜热为2500kJ/kg水。
假设干燥过程中的热损失不计，试求：
（1）新鲜空气的消耗量m3/h；（进预热器前空气的比容为0.842m3/kg绝干气）
（2）预热器的传热Q P，kJ/h；
（3）干燥器需补充的热量Q D，kJ/h。
三﹑常压填料逆流吸收塔，用清水吸收混合气中的氨，混合器入塔流量V为84kmol/h，入塔气体浓度为y1为8%，吸收率η不低于98%，在操作条件下的平衡关系为y=1.5x，总传质系数Ky=0.45kmol/(m2·h)。
（1）用吸收剂用量为最小用量的1.2倍，求溶液出塔浓度；
（2）若塔径为1.2m，填料有效比表面为200m2/m3，求所需填料层高度；（3）若V，y1，η 及x1不变，而吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时，填料层高度有何变化？定量计算分析。（Ky可视为不变，以上浓度均为摩尔浓
度）
四﹑水由固定水位的水槽沿直径为(内径)100mm的输水管流入大气中，管路是由L=50m的水平管和倾斜管组成，水平管段在水面下h=2m，斜管段的高度H=25m，为了使得在水平段末段曲折处1-1¹面的真空度为7mH2O，安装在斜管段的插板节门的阻力系数ξ为多少?此时管中水的流量为多少m3/h?直管的摩擦系数λ=0.035，大气压压强为10mH20，忽略进口和曲折处的局部阻力损失。
五﹑常压板式精馏塔连续分离苯甲苯溶液，塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47，进料量为150kmol/h，组成为0.4(摩尔分率)，饱和蒸汽进料q=0，操作回流比为4，塔顶苯回收率为97%，塔底甲苯的回收率为95%，求:
(1)塔顶﹑塔底产品的浓度；
(2)精馏段和提馏段操作线方程；
(3)操作回流比与最小回流比的比值。
六﹑有一套管换热器，饱和蒸汽走管外，其冷凝膜系数为10000W/(m2·K)，空气走管内，其传热膜系数为50W/(m2·K)。已测得空气的进出口温度分别为t1=30℃，t2=80℃，蒸汽在饱和温度下120℃冷凝为饱和水并及时排走。忽略管壁和污垢热阻﹑空气温度改变引起的物性变化和热损失(假定空气在管内流动为完全湍流)。为了强化热过程，提出如下两方案:
1.将内管的光滑表面改为强化表面，但传热面积保持相等，经测定，空气
传热膜系数增加一倍(并维持空气进口温度﹑加热蒸汽温度及空气流量
不变)。求:
(1)空气的出口温度t2¹为多少?
(2)蒸汽冷凝量增加多少?
2.空气流量增加一倍，试问:
(1)蒸汽冷凝量和空气出口温度是否变化，变为多少?
(2)两种方案的强化方法有何相同和不同点?
七﹑某厂研制一套填料精馏塔，用于常压连续精馏分离乙醇-水混合物，请拟出一实验方案，测定该塔的理论板当量高度HETP。
(1)试论述实验原理；
(2)画出实验流程简图；包括所需的实验设备，使用的测量仪表及主要的阀
门和管线；
(3)列出所需的测量参数。
2001年攻读硕士学位研究生入学考试
一﹑填空选择题
1.当管子由水平放置改为垂直放置时，而流速不变，其
能量损失( )。
A.增大；
B.减小；
C.不变；
D.不定
2.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于，前者恒
( )，变( )，后者是( )，变( )。
3.当吸入管径增大，其它条件不变，离心泵的允许安装高度将( )；若流速增加，其它条件不变，则离心泵的允许安装高度将( )。
4.用因次分析的目的在于( )。
A.得到各物理变量间的确切定量关系；
B.得到各无因次群(准数)的确切定量关系；
C.用无因次数群代替物理变量，使实验结果更可靠；
D.用无因次数群代替有关物理量，使实验与关联工作简化，减少实验工
作量。若物理变量个数为6，因次数为4，则无因次准数的个数为( )。
5.转桶真空过滤机的转速降为原来的1/2，则生产能力是原来的( )倍；为了提高旋风分离器的效率，应采用( )直径的旋风分离器。
6.在设计列管式换热器时，设置折流板以提高( )的对流传热系数。管程流速的选取，对一般液体取( )，气体取( )，如换热器用水蒸气冷凝来加热原油，则水蒸气应在( )流动。
A.壳程；
B.管程；
C.壳程和管程；
D.u=0.5---3m/s；
E.u=5---30m/s；
F.u=30---100m/s
7.图中所示双层等厚平壁稳态导热，导热系数λ1﹑λ2为定值，试问三条温度分布曲线在什么条件下成立:
(1) ；
(2) ；
(3) 。
8.某低浓度气体吸收过程，已知气膜和液膜体积吸收系数分别为:k y a=0.0002kmol/(m3•s)，k x a=0.4kmol/(m3•s)。则该吸收过程为膜阻力控制；该气体为溶气体。
9.对相对挥发度为α=2.16的理想混合物进行平衡蒸馏(闪蒸)时，已知x F为0.5，汽化率为60%，则得气相组成为，液相组成为；若采用简单蒸馏并蒸至釜液等于闪蒸时温度，则塔顶产品组成为闪蒸时气相组成，汽化率为。10.一吸湿性物料和一非吸湿性物料，具有相同的干燥面积，在相同干燥条件下进行干燥，前者的干燥速率为，后者的干燥速率为U B，则在恒速干燥阶段，
；降速干燥阶段
；干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，则气体离开干燥器的湿度H2越，干燥器的热效率越。
对于为水蒸气所饱和的空气，干球温度t，湿球温度t W，绝热饱和温度t as，露点温度t d，它们之间的关系: t t t as t d。
一定湿度H的气体，总压P加大时，露点温度t d。而当气体温度t升高时，则t d。
11.当填料塔操作气速达到泛点气速时，充满全塔空隙，此现象称为，这
时
急剧上升。
二、（15分）用离心泵将某溶液由反应槽送往一密闭高位槽，如图示。两槽液面的高度可认为不变，高度差10m，管路总当量长度为200m（包括所有直管和局部阻力的当量长度），管路均为φ89×4.5mm钢管，已知孔板流量计系数为0.61，孔截面积与管道截面积比为0.2，U型压差计读数为R＝600mm，指示液为水银，管路摩擦系数λ取为0.025，反应槽上真空表的读数为200mmHg，高位槽上压强计读数为0.5kg f/cm2(表压)，泵的效率65％，试求泵的轴功率？（溶液密度近似取为1000kg/m3
，水银密度为13600kg/m
3。）
三、（15分）油以1m/s的流速通过一管壳式换热器的管内，由300K加热到344K。377K的蒸汽在管外冷凝。管外直径和管内直径分别为48和41mm，但由于污垢，内径现减为38mm，基于此内径的管壁加上垢层热阻为0.0009m2·K/W。在同样条件下（油进出口温度和蒸汽温度不变）测得油的流速为1m/s时，基于38mm 内径的油侧传热膜系数αi随油温的变化如下：
油温(K) 300 311 322 333 344
油侧αi
（W/m2·K）
74 80 97 114 120
油的比热和密度分别取为1.9KJ/kg·K和900kg/m3，蒸汽侧的热阻可忽略。
求所需的管长，根据所得的结果（如管子太长或太短），应采取什么措施使工业应用可行。
四、（15分）一填料吸收塔，填料层高度为3m，操作压强为1atm，温度为20℃。用清水吸收空气－氨混和气中的氨，混合气体的质量速度为580kg/m2·h，其中含氨6％（体积％），要求吸收率为99％，水的质量流速为770kg/m2·h。已知该塔在等温下逆流操作，操作条件下的平衡关系为Y*=0.755X。试求：
(1) 出口氨水浓度；
(2) 以气相组成表示的平均推动力；
(3) 气相总传质单元高度H OG；
(4) 如果K Ga与气体质量速度的0.8次方成正比，试估算：当操作压强增大一倍，气体质量速度也增大一倍时，为保持原来的吸收率，在塔径和水的质量速度不变的情况下填料层高度为多少？（空气分子量取29，氨的分子量17，水的分子量18）
五、（15分）有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成为50％（摩尔％），饱和蒸汽进料，原料处理量为每小时100Kmol，塔顶、塔底产品量各为50Kmol/h，已知精馏段操作线方程为y=0.833x+0.15，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试求：
1）塔顶、塔底产品组成（用摩尔分率表示）；
2）全凝器中每小时冷凝蒸汽量；
3）提馏段操作线方程；
4）若全塔平均相对挥发度＝3.0，塔顶第一块板的液相默弗里板效率
E ML=0.6，求离开塔顶第二块的汽相组成。
六、（8分）外半径为r1、长为L的圆管敷设一绝热层，若绝热层（绝热层外半径为r2，导热系数为λ）内壁温度为t W1，温度为t f的流体与温度为t W2的绝热层外壁相接触，绝热层外的对流传热膜系数为α，根据圆管壁的导热和对流传热计算式，试推导出稳态通过绝热层的热损失速率Q（用α、λ、r1、、r2、L、t W1、t f表示Q）。若α、λ、r1、、L、t W1、t f均为定值，试问若绝热层加厚，即r2增加，是否热损失Q总是减少，若不是，求出热损失最大时的绝热层外半径r2？并讨论r2在何范围，Q将增加或减少。
七、（10分）一新孔板流量计拟用于测定水的流量，现需测定其流量系数C0。请说明实验原理，拟定实验流程，说明实验所需的仪表及其功能，写出数据处理的有关步骤。
2002年攻读硕士研究生入学考试
一、概念题
1.用测速管测定的是（）流速，孔板流量计的测定的是（）流速；测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将（），若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将（）。。
2.某厂水塔液面到水槽液面的垂直距离恒为30m，现需要将水槽水平平移到原来两倍的距离，用圆管子加长，为了维持原供水参数不变，需外加机械能为（）mmH2O。
3.在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的（）次方成正比；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的（）次方成正比。
4.冷凝现象有（）和（）冷凝，工业冷凝器的设计都按（）冷凝设计；沸腾过程分为（）阶段；（）、（）沸腾和（）沸腾，工业上的沸腾装置一般是按（）沸腾设计的。
5.某离心泵从河中将水送到一敞口高位槽，旱季河水水位下降时，泵的输送流量变（），如何调节到原流量，作图说明。
6.恒摩尔流结果基于的假设是；
和。
7.稳态传质过程，若组分A通过气膜和液膜的推动力为（p-p i）>(c i-c)，则气膜阻力
液膜阻力。
8.在相同温度、压力和混合物组成条件下，等分子反相扩散速率单相扩散速率(一组分通过静止气膜的扩散速率)。其原因是。
9.为保证测定干燥介质湿球温度的正确性，测定时应满足
，；其理由是。
10.对某一板式塔进行改造，若其他条件不变，增大板间距，则该塔的操作弹性；
液泛气速。
11.恒沸精馏与萃取精馏的共同点是，主要区别是
和
。12.板式塔在相同的操作条件下，若塔板的开孔率增加，则塔板压降，漏液量。
二、计算题（70分）
1.（15分）图1示，两水池的水位差H=24m，l1=l2=l3=l4=100m，d1=d2=d4=100mm，d3=200mm，沿程阻力系数λ1＝λ2＝λ4＝0.025，λ3＝0.02，除阀门外，其他局部阻力忽略。
（1）当开启阀门时，阀门阻力系数ξ＝30，求流量；
（2）当阀门关闭时，λ保持不变，求流量。
2.锅炉的蒸发量为9080kg/h，要求进入锅炉的水温为65℃，但原水温为21℃，故需要一卧式列管换热器将水加热到所需温度，加热蒸汽为108℃的饱和水蒸气，冷凝传热系数为10400kcal/m2·h·℃.列管采用φ25×1mm的黄铜管（导热系数为85.48w/m·℃），设水在管内流动，流速为0.3m/s。求：
（1）换热器面积；
（2）若因空间限制，管长不能超过25m，换热器如何设置？
3.精馏分离苯－甲苯二元物系，原料液中含苯0.5（摩尔分数，下同），泡点进料，要求塔顶流出液中含苯0.95。塔顶用一部分冷凝器何一全冷凝器，见附图。饱和液体回流，测得塔顶回流中含苯0.88，离开塔顶第一块板液体中含苯0.79，求：
（1）操作条件下平均相对挥发度；
（2）操作回流比；
（3）最小回流比。
4.一逆流操作填料吸收塔，20℃，常压下用清水吸收混合气中的组分A，混合气的体积流量为2000m3/h ，操作条件下矮的平衡关系为，混合气含A8％
（V%），要求吸收率达到98％，清水用量为最小用量的1.2倍。设操作条件下气相总传质系数K y=0.45kmol/m2·h·△y，塔径1.2m，填料有效比表面积200m2/m3，可视为低浓度吸收，试计算：
（1）所需填料层高度；
（2）其它条件不变，吸收济改用含组分A0.1％（mol%）的水溶液时，达到上述吸收任务所需填料层的高度为多少？
5.某板状物料的干燥速率与所含水分成比例，可用下式表示:
(X为
干基含水量)，设某一干燥条件下，30分钟内此物料从初重60kg降到50kg，需要多长时间？并说明此物料处于何种干燥阶段，为什么？设此物料的绝干重量为40kg.
6.气流干燥器干燥某物料后，用标准旋风分离器分离气固混合物，现发现分离器效率太低，怀疑是混合气体在分离器中的切向速度太小，请提出测定和计算气体在分离器中切向速度原理、需要哪些仪表，画出示意图。
2003年攻读硕士学位研究生入学考试
一、填空
1.流量计安装时，孔板流量计可以在（）方向安装；转子流量计（）方向安装，流体流动方向应取（）。
2.图示，流体在圆管中自上而下流动，通过l段的摩擦阻力损失为h fab，压强差为△p ab，指示液高度为R1；若流量及其他条件都不变，使流体
自上而下流动通过该l段，则改变流动方向厚的阻力损失h fba
与改变前的h fab的关系为（），改变后的压强差△p ba
与改变前的△p ab的关系为（），改变前的R1与
改变后的R2（）。
3.当流体的温度升高时，离心泵的安装高度（）；流量不变，当吸入管的管径减少时，离心泵的安装高度（）。
4.固体颗粒在一长方形的沉降室中沉降，沉降过程符合stocks定律；气体的处理量不变，若在降尘室的1/2高度处加一与沉降面积相同的隔板，此时该沉降室能沉降的最小颗粒的直径是原来（）倍。
5.一台转筒真空过滤机，其它条件不变，
提高真空度，不利于提高生产能力（）；
提高悬浮液的温度，有利于提高生产能力（）；
增加浸没度，有利于提高生产能力。
6.为了减少保温瓶的若损失，在瓶胆的夹层抽真空是为了减少（）形式的热损失；
在瓶胆的夹层镀水银是为了减少（）形式的热损失.
7.在大容器内饱和液体沸腾时，影响沸腾状态的主要因素是（）；工业生产中一般总是设法将液体沸腾控制在（）状态下操作。
8.一理想物系，平衡测得的气相组成是液相组成的两倍，若将含轻组分50％的该物系进行平衡蒸馏分离，控制液化率50％，分离后馏出物轻组分浓度是原料
含轻组分浓度的（）倍。
9.蒸馏是利用各组分的（）不同特性实现分离的。
精馏是通过多次的（）和（）
的过程分离混合物。
10.吸收操作时，吸收塔总压增加一倍，相平衡常数m
（）倍，增加压力对吸收操作（）；吸收塔
温度增加，相平衡常数m（）。增加温度对吸
收操作（）。
11.假定吸收系统的相平衡常数m为零，填料高度及其他条件不变，若增加气体流量，吸收率将变（）。
12.影响恒速干燥速率的因素主要是（）；
影响降速干燥速率的因素主要是（）。
13.恒速干燥过程中，如果其它条件不变，空气的相对湿度增加，干燥速率将（）；空气的相对湿度达到饱和，干燥速率将为（），写出作为以上依据的表达式。
二、有一输水系统如图所示，管子规格为φ48×4，
已知管路阻力（直管和局部阻力）损失为
，试求：
（1）该体系的流量；
（2）若欲使流量增大20％，水箱的高度应增加多少米？（设摩擦阻力系数不变）
三、已知泵的特性方程为（其中V---体积流量，m3/min），单泵
的流量为1 m3/min，两敞口容器的液面高度差为10m，试问当流量为1.5 m3/min 时，采用两泵串联还是并联操作，才能满足输送要求？设阻力系数为常数。四、有一转筒过滤机，转速为2分钟转一周，生产能力为4m3/h，现将生产能力增大到5m3/h，试问转速应增加到多少？滤饼厚度为原来的多少倍？
五、一列管式换热器，壳程120℃的蒸气冷凝放热，将管中20℃的空气加热到80℃，若将该换热器改为双管程，其它条件不变，设空气作完全湍流，物性随温度的变化可忽略，此时空气的出口温度为多少？
六、一常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物。已知进料中含苯0.5（摩尔分率，下同），泡点进料，塔顶产品组成为0.9，塔底产品组成为0.03，塔顶为一个分凝器和一全凝器，泡点回流，系统的平均相对挥发度为2，回流比为最小回流比的2倍。试求：
（1）精馏段操作线方程；
（2）离开塔顶第一块理论板的上升蒸汽组成。
七、在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收氨－空气混合气中的氨，混合进料时氨的浓度Y1＝0.01（摩尔比），吸收率90％，操作压力760mmHg，溶液为稀溶液，系统的平衡关系符合拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液的饱和蒸汽压力为684mmHg，传质单元高度为0.5米。试求：
（1）最小单位吸收剂用量；
（2）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，填料层的高度为多少米？
（3）出口液体的浓度。
八、已知一个干燥系统的操作示意图如下：
（1）在I-H图中画出过程示意图；
(2)求循环空气量L。
九、料组成x F=0.2，以饱和蒸汽状态自精馏塔底部进料，塔底不再设再沸器，x D=0.95，x W=0.11，平均相对挥发度为0.25。试求：
（1）操作线方程；
（2）若离开第一块板的实际液相组成为0.85，则塔顶第一块板以气相表示的单板效率为多少？
2004……….
一、概念题（50分）
1、流体在管内作完全湍流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的（）倍；若为层流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的（）倍。
2、LZB-40l转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92），刻度标值以水为基准，量程范围为0.25～2.53
m/h，若用此转子流量计来测量酒精（比重：0.8）的流量，则酒精的实际流量值要比刻度值（），校正系数为（），测量酒精时，此流量计的最大流量值为（）。
3、孔板流量计是利用（）的方法来测量的；毕托管是利用（）来测量点速度的。
4、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。
5、一离心泵在一管路系统中工作，要求流量输送能力为Q3
m/h，阀门全开时管路所需扬程为H e m，而在泵的性能曲线上与Q对应的扬程为H m，效率为η，则阀门关小损失的功率为（）
占泵的轴功率的（）
6、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间（），气流速度（），生产能力（）。
7、当介质阻力不计时回转真空过滤机的生产能力与转速的（）次方成正比。
8、牛顿冷却定律数学表达式为（）；
斯蒂芬-波尔茨曼（Stefan-Boltzmann）定律数学表达式（）。
9、干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定,干燥任务一定，则气体离开干燥器的温度越，干燥器的热效率越；气体离开干燥器的湿度H2越，干燥器的热效率越。
一定湿度H的气体，总压P加大时, 露点温度t d ；而当气体温度t升高而H 保持不变时，则t d。
10、有一列管式蒸气加热器。热方：饱和蒸气冷凝为饱和液体；冷方：生垢液体升温。控制热阻为；管程宜走；其理由为；
在测试过程，若维持流体的温度和传热面积不变，发现蒸气冷凝量在换热器清洗前后之比为1：2，清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的百分数。
11、精馏操作线方程建立过程中，恒摩尔流假设存在的条件是
()
12、吸收操作的依据是
()：塔高和处理对象一定的情况下，提高吸收效果的途径有
()；
13、根据双膜理论，水吸收空气中氨的过程属()控制过程；水吸收空气中CO2的过程属()控制过程；上述两种气体中，()采用化学吸收，可显著提高吸收速率。
14、试解释为什么在处理对象、操作条件和分离要求相同的情况下，全回流所需的理论塔板数最少？
(
)。
15、试解释为什么相对挥发度α=1时，溶液中各组分无法用精馏的方法分离？
(
)
二、（20分）一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管，将浓碱液槽B中的碱液（密度为1400 kg/3
m）抽吸入管内混合成稀碱液送入C槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为φ57×3mm，自A至文丘里喉部M处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为20m，摩擦系数可取0.025。
（1）当水流量为8m3/h时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg；（2）判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？
三、（13分）用叶滤机在等压条件下过滤某悬浮液，过滤开始后10分钟和20分钟，获得累积滤液量分别为1.327m³/m²和1.882m³/m²，所得滤饼须用1/5滤液体积的清水在相同压差下洗涤（洗涤水粘度与滤液粘度相同），每操作一个周期的辅助时间为15min，问:
(1) 过滤常数K=？m2/s
(2)当量滤液量q e=? m3/ m2
(3)叶滤机所能达到的最大生产能力？
四、（9分）化工过程，回收苯和氮气混合气体中的苯。在30o C和1atm时混合气体相对湿度 =60%。将该气体冷却到-11.5o C（此时苯已处于饱和状态），已知苯在-11.5o C和30o C时的饱和蒸气压分别为10mmHg和118mmHg，苯和氮的分子量分别为78和28，试求苯的回收率。
五、（23分）用一套管换热器将2000kg/h的甲苯饱和蒸气（110o C）冷凝为饱和
液体，甲苯的气化热为363KJ/kg 。冷却水于16 o C 及5000kg/h 的流量进入套管内管（内径50mm ）作强制湍流流动，其传热膜系数为1740w/(m 2 K)。水的比热可取为4.19KJ/(kg o C)，假设甲苯侧热阻和管壁热阻远小于水侧热阻。 （1）求冷却水的出口温度及套管管长。
（2）由于气候变化，冷却水的进口温度升高到25 o C ，试计算换热器的热负荷变化（以%表示）。忽略物性参数的变化。
（3）冷却水温度升高后，有人建议将冷却水流率加倍，问此时的热负荷及冷却水出 口温度与未升高时相比如何，计算出热负荷增加或减少的百分数。
六、（20分）在一常压连续精馏塔中分离某二元理想溶液，料液浓度x F =40%，
进料为气液混合物，其摩尔比为气∶液=2∶3，要求塔顶产品中含轻组分x D =97%，釜液浓度x W =2%，（以上浓度均为摩尔百分数），该系统的相对挥发度为α=2.0，回流比R=1.8R min 。试求：1）塔顶轻组分的回收率；2）最小回流比；3）提馏段操作线方程。
七（15分）在100 kN/m 2和30o C 下，用水吸收混合气中氨。该操作条件下，亨利系数E=134kN/m 2
，稳定操作条件下，吸收塔中某一位置的气相摩尔分率为y=0.1, 液相摩尔分率为x=0.05,气相对流传质系数和液相对流传质系数分别为
y s m kmol k y ∆⨯=-../1084.324和x s m kmol k x ∆⨯=-../1002.122，试求：
1）气相总传质系数K y y s m
kmol ∆=../?2
？
2）用计算结果说明该吸收过程为气膜控制过程还是液膜控制过程？ 3）题中所示的塔位置处气液界面浓度为多少？ 2005
一、填空（30）
1、流体流动的速度分布方程：)(422r R L
p
u r
-∆=
μ的使用条件是：（ ）；（ ）；（ ）。
2、流体在管内的流动状态属于完全湍流，若某流速下通过长为l 的直管阻力损失为100J/kg ，其他条件不变流量提高一倍，则阻力损失为（ ）。
3、对于如图的泵送系统，系统在原流量下，泵的扬程为H 1，当关小阀门使扬程升高到H 2时，流量的改变使管路的能量损失为（ ）。
4、球形颗粒在20ºC 空气中沉降，当空气温度上升时，沉降速度将 （设沉降过程符合stocks 定律）; 若该颗粒在20ºC 水中沉降，沉降速度
将 ，当水温上升时，沉降速度将 。
5、用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼 不可压缩，其他条件不变。提高悬浮液温度，单位过滤时间所得滤液量将（ ）；提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所得滤液量将 （ ）
6、消除列管换热器温度应力的三种方法是：1） ， 2） ， 3） 。
7、当参加换热的两种流体，一侧的对流传热系数远大于另一侧。则在换热器的计算中总传热系数可近似取 。 8、当总压增大时，相对挥发度 ； 平衡时气相与液相摩尔浓度的差 。
9、逆流操作中用纯溶剂吸收混合气中A ,若塔板为无穷多，入塔Y b =8%，平衡关系为Y =2X ，问
（1）若液气比为2.5时，吸收率 。 （2）若液气比为1.5时，吸收率 。
10、一定湿度的空气，总压升高，露点温度 ；
而当空气的温度升高时，
露点温度。
二、选择（20）
1、流体通过孔板流量计的压强损失ΔP f与孔板流量计的压差计测得的压强差ΔP
的关系是（）
A，ΔP f=ΔP B，ΔP f>ΔP C，不确定 D，ΔP f<ΔP
2、蒸汽输送管外有两层保温层，为了使得保温效果更好，应将导热系数高的置于
（）
A、外层
B、内层
C、无关
3、某二组分混合物，组分A为易挥发组分，其液相组成为x A=0.6，相应的泡点为t1；与之平衡的气相组成为y A=0.7，相应的露点为t2。则（）
(A) t1
4、用水吸收混合气中的氨，其他条件不变，当气体的流率增加一倍，则总传质系数是原来的（）
(A)1倍(B) 2倍(C) 20.8倍(D)不确定
5、泵送含晶体10%的悬浮液宜选用（）
(A) 螺杆泵(B) 往复泵(C) 齿轮泵(D)离心泵
6、降尘室的生产能力（）
(A)与沉降面积A和沉降速度u t有关(B) 与沉降面积A、沉降速度u t和沉降室高度H 有关(C) 只与沉降面积有关(D)只与沉降速度u t有关
7、忽略介质阻力，回转真空过滤机的（）
(A)每周期的滤液体积V与转速的1/2次方成正比(B)每周期的滤液体积V与转速的1次方成正比
(C) 生产能力与转速的1/2次方成正比
(D) 生产能力与转速的1次方成正比
8、浮阀塔、泡罩塔及筛板塔三种板式塔的板效率比较（）
(A) 浮阀塔>泡罩塔>筛板塔
(B) 浮阀塔<泡罩塔<筛板塔
(C) 浮阀塔>泡罩塔=筛板塔
(D) 阀塔> 筛板塔>泡罩塔
9、对于一定干球温度的空气，当其湿度越大，湿球温度就（）
(A) 越低(B)越高(C) 不变(D)不确定
10、调节离心泵出口阀的开度时（）
(A)不会改变管路性能曲线
(B) 不会改变工作点
(C) 不会改变泵的性能曲线
(D) 不会改变管路所需的压头
三、（17分）用管子从高度为H的高位槽放水，为增大放水量，拟提出如下两
种方案：
1）并联一根结构和直径相同的管子；2）将原管子换成一根直径为原管径两倍
的管子。试定量比较两种方案水量增大的结果（设忽略摩擦系数的变化）。
四、（15分）用高2m，宽2m，长5m的降尘室分离高温含尘气体中的尘
粒，
气体的流量为6.94m 3/s ， 密度为0.6K g /m 3, 粘度为3.0s Pa .105
-⨯，尘粒的密度为4500Kg/m 3 ，此条件下所能除去的最小尘粒直径为92.1μm ， 若把上述降尘室用隔板等分隔成10层(板厚不计)，求：
当需除去的尘粒直径不变，则处理量为多大? (2) 反之，当维持生产能力不
变，
则除去尘粒的最小颗粒直径多大? （沉降过程符合stokes 定律）
五、（18分）有一列管式换热器，由100根mm 5.225⨯φ钢管组成，空气走管
程被加热，并作湍流流动，对流传热系数为空α；水蒸气在壳程冷凝，放出冷凝热，冷凝对流传热系数为水气α。管壁和污垢热阻不计，在此工况下， 1）试证明列管式换热器的总传热系数K 约为多大？2）其他条件不变，只将该换热器改成2管程，此时总传热系数K 增大多少？3）其他条件不变，只将原换热器管子的直径减小一倍，总传热系数K 增大多少？
六、（20分） 在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液，其平均相对挥发度为2。进
料为汽-液混合物进料，液相分率为0.5，进料中易挥发的平均组成为x f =0.35，。要求塔顶中易挥发的组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？
七、（15分） 某一逆流操作的填料塔中：用水吸收空气中的氨气，已知塔底气体进塔浓度为
0.026（摩尔比，下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m ，塔内径为0.2m ，吸收过程中亨利系数为0.5atm,，操作压力0.95atm ，平衡关系和操作关系（以比摩尔浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m 3
/h ，混合气中空气量为100m 3
/h （标准状态下），试求： （１）气相总体积传质系数； （２）操作液气比为最小液气比的多少倍；
（３）由于法定排放浓度必须小于0.001，所以拟将填料层加高；若液气比不变，问填料层应加高多少；
八、（15分）在常压绝热干燥器内干燥某湿物料，湿物料的流量为600kg/h ，从含水量20％干燥至2％（均为湿基含水量）。温度为20℃，湿度为0.013kg 水/kg 绝干气的新鲜空气经预热器升温至100℃后进入干燥器，空气出干燥器的温度为60℃。 （1） 完成上述任务需要多少kg 绝干空气/h ？ （2） 空气经预热器获得了多少热量？
（3） 在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示，已知恒速干燥段时间为1
小时，求降速阶段所用的时间。
0.01 0.10 0.25 X, kg 水/kg 绝干物料
干燥速率，U
(2012)（15分）采用常压（P＝101.3kPa）绝热干燥装置干燥某种湿物料，已知 空气进预热器前的状态为t 0=20℃，? =28%，出干燥器的状态为t 2 =80℃， H 2=0.02kg水/kg绝干气。湿物料处理量为5000kg/h，含水w 1 =20%(湿基)；要求干 燥产品含水w 2 =2%(湿基)。已知20℃时，水的饱和蒸气压为2.3346 kPa。 试求： （1）离开预热器时空气的湿度和温度； （2）预热器中补充的热量Q p (以kW计)。 （3）若采用部分废气返回预热器前与新鲜空气混合后预热进入干燥器，仍为绝热干燥过程，排出时状态同前。试问新鲜空气的用量有何变化，为什么？
(2011)（15 分）在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量5％干燥到0.5％。干燥器的生产能力为7200kg 干料/h。已知物料进、出口温度分别为25℃、65℃，平均比热为1.8kJ/(kg·℃)。干燥介质为温度20℃、湿度0.007 kg／kg 干气的空气，经预热器加热至120℃后送入干燥器，出干燥器的温度为80℃。干燥器中不补充热量，且忽略热损失，计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。
（2010）6．（10 分）在常压绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料，已知湿物料处理量为600kg/h，湿物料从含水量为 20%干燥至 2%（均为湿基含水量）。 空气进入加热器前的初始温度为20℃，相对湿度为30%，离开干燥器时空气的温度为80℃，湿度为0.02kg水/kg绝干空气。(已知 20℃时水的饱和蒸汽压为 2.33kN/m2) 。 试求： （1）离开预热器时空气的温度和湿度(kg 水/kg绝干空气)； （2）预热器中用 r = 2250 kJ/ kg 的水蒸汽(饱和)加热湿空气，假设预热器热损失为换热量的 6%，求饱和水蒸汽的用量。
第五章 蒸发 5-1、在单效蒸发器内，将10%NaOH 水溶液浓缩到25%，分离室绝对压强为15kPa ，求溶液的沸点和溶质 引起的沸点升高值。 解： 查附录：15kPa 的饱和蒸气压为53.5℃，汽化热为2370kJ/kg (1)查附录5，常压下25%NaOH 溶液的沸点为113℃ 所以，Δa= 113-100=13℃ ()729.02370 2735.530162 .00162.02 2 =+=''=r T f 所以沸点升高值为 Δ=f Δa =0.729×13=9.5℃ 操作条件下的沸点： t=9.5+53.5=63℃ (2)用杜林直线求解 蒸发室压力为15kPa 时，纯水的饱和温度为53.5℃，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶液的沸点为65℃ 因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为 Δ=63-53.5=9.5℃ 5-2、习题1中，若NaOH 水溶液的液层高度为2m ，操作条件下溶液的密度为 1230kg •m -3。计算因液柱引起的溶液沸点变化。 解： 液面下的平均压力 kPa g h p p m 65.242 81 .912306.1101523=⨯⨯+⨯=+ =ρ pm=24.65kPa 时，查得水的饱和蒸气温度为：63℃ 所以液柱高度是沸点增加值为： Δ=63-53.5=9.5℃ 所以，由于浓度变化和液柱高度变化使得溶液的沸点提高了 Δ=9.5+9.5=19℃ 因此，操作条件下溶液的沸点为： t=53.5+19=72.5℃ 5-3、在单效蒸发器中用饱和水蒸气加热浓缩溶液，加热蒸气的用量为2100kg •h -1，加热水蒸气的温度为 120ºC ，其汽化热为2205kJ •kg -1。已知蒸发器内二次蒸气温度为81ºC ，由于溶质和液柱引起的沸点升高值为9ºC ，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W •m -2k -1，沸腾溶液的传热膜系数为3500 W •m -2k -1。 求蒸发器的传热面积。 忽略换热器管壁和污垢层热阻，蒸发器的热损失忽略不计。 解： 热负荷 Q=2100×2205×103/3600=1.286×106 W 溶液温度计t=81+9=90℃
华南理工大学2000年攻读硕士学位研究生入学考试题 一、填空选择题 1.流体在半径为R 的圆形之管中作层流流动，则平均速度发生在距管中心r= R。 2.在长为L(m)，高为H(m)的降尘室中，颗粒的沉降速度为，气体通过 降沉室的水平速度 为，则颗粒能在降尘是分离的必要条件 为。 3.空气在内径一定的圆管中稳定流动，当气体质量流量一定，气体温度升高时，Re值将。 4.流量一定，当吸入管径增加，离心泵的安装高度将。 5.有一板框过滤机，以恒压过滤一种悬浮液，滤饼为不可压缩，过滤介质阻力忽略不计。当其他条件不变时，过滤时间缩短一半，所得的滤液是原来滤液的倍。 6.某水平管式换热器，管间为饱和水蒸气冷凝，若饱和水蒸气与壁温之差增加一倍时，冷凝传热速率将增加为原来的。 A. B. C. D. 7.判断下列命题是否正确，正确的是。 A.上升的气速过大会引起漏液`； B.上升的气速过小会引起液泛； C.上升的气速过大会造成过量的液沫夹带； D.上升的气速过大会造成过量的气泡夹带； E.上升气速过大会使板效率降低。 8.在以下几个吸收过程中，那个改为化学吸收将会最显著的提高吸收速率。 A. 水吸收氨； B.水吸收HCl气体； C. 水吸收SO2； D. 水吸收CO2 9.在精镏操作中，两组分的相对挥发度越大，则表示分离该体系越。 A. 困难； B.完全； C. 容易； D. 不完全 10.减压（真空）干燥器主要用于的物料，但它的设备费和能量消耗费都。 二、某常压连续干燥器，已知操作条件如下：干燥气的生产能力为200kg/h（按干燥产品计），空气的状况为：进预热器前的温度为20℃，相对湿度为60%，湿含量为0.01kg水/kg干空气，离开干燥气的温度为40℃，相对湿度为60%，湿含量为0.03 kg水/kg干空气，进干燥器前的温度为90℃，物料的状况：进干燥器前的温度为20℃，干基含水量为0.25kg水/kg干料，出干燥器式的温度为35℃，干基含水量为0.01kg/kg干料。湿物料的平均比热为c m=2.65kJ/(kg湿物料·℃) ；水汽的比热为1.01kJ/(kg水·℃)，绝干空气的比热为1.88kg/（kg绝干气·℃），0℃水的汽化潜热为2500kJ/kg水。 假设干燥过程中的热损失不计，试求： （1）新鲜空气的消耗量m3/h；（进预热器前空气的比容为0.842m3/kg绝干气） （2）预热器的传热Q P，kJ/h； （3）干燥器需补充的热量Q D，kJ/h。 三﹑常压填料逆流吸收塔，用清水吸收混合气中的氨，混合器入塔流量V为84kmol/h，入塔气体浓度为y1为8%，吸收率η不低于98%，在操作条件下的平衡关系为y=1.5x，总传质系数Ky=0.45kmol/(m2·h)。 （1）用吸收剂用量为最小用量的1.2倍，求溶液出塔浓度； （2）若塔径为1.2m，填料有效比表面为200m2/m3，求所需填料层高度；（3）若V，y1，η 及x1不变，而吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时，填料层高度有何变化？定量计算分析。（Ky可视为不变，以上浓度均为摩尔浓 度） 四﹑水由固定水位的水槽沿直径为(内径)100mm的输水管流入大气中，管路是由L=50m的水平管和倾斜管组成，水平管段在水面下h=2m，斜管段的高度H=25m，为了使得在水平段末段曲折处1-1¹面的真空度为7mH2O，安装在斜管段的插板节门的阻力系数ξ为多少?此时管中水的流量为多少m3/h?直管的摩擦系数λ=0.035，大气压压强为10mH20，忽略进口和曲折处的局部阻力损失。 五﹑常压板式精馏塔连续分离苯甲苯溶液，塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47，进料量为150kmol/h，组成为0.4(摩尔分率)，饱和蒸汽进料q=0，操作回流比为4，塔顶苯回收率为97%，塔底甲苯的回收率为95%，求: (1)塔顶﹑塔底产品的浓度；
(2012)（15分）在一填料塔中用清水逆流吸收混合气体中的丙酮。原工况下，进塔气体中含丙酮1.5％（摩尔分数，下同），操作液气比为最小液气比的1.5倍，丙酮回收率为99％，现将气体入塔浓度降为1.0％，进塔气量提高20％，吸收剂用量、温度等操作条件均不变。已知操作条件下平衡关系满足亨利定律，气相总 与气体体积流量V的0.8次方成正比。 体积传质系数K ya 试求： （1）新工况下丙酮回收率； （2）若仍然将回收率维持在99％，则新工况下所需填料层高度为原工况的多少倍？
(2011)（15 分）用纯水在5 块理论板的板式吸收塔内吸收原料气中摩尔含量为2%的氨，若吸收因子A=0.9，求吸收率η?，若用已测得传质单元高度HOG 为 0.4m 的填料塔完成上述吸收过程，填料层高度应为多少米？操作液气比是最 小液气比的几倍？
（2010）5.（20分）用填料塔从一混合气体中逆流吸收所含苯。入塔混合气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。回收率为95%，吸收塔操作压强为 780mmHg，温度25℃，入塔混合气流量为 1000m3/h。吸收剂为不含苯的煤油。煤油的耗用量为最小用量的 1.5 倍，已知操作条件下的平衡关系为 Y*=0.14 X（Y、X均为摩尔比），气相总体积传质系数Kya=125kmol/（m3⋅h），煤油的平均分子量为 170kg/kmol，塔内径为 0.6m， 试求： （１）煤油的出口浓度（摩尔比）； （２）所需的填料层高度； （３）欲提高回收率可采用那些措施？（举四条）并说明理由。
（2009）六. （16 分）在填料塔中用纯水逆流于 15℃下吸收混合气体中的可溶组分，吸收过程为气膜控制。原设计溶质的回收率为 99%。操作液气比为 1.71。已知相平衡关系 Y*=5.0X，气相总传质单元高度为 0.8m。试求： （1）吸收温度升为30℃时，溶质的吸收率降低到多少？（30℃时，相平衡关系Y*=2.1X） （2）通过增加喷淋量的方法以维持原吸收率，液气比应为原来的多少倍才能满足要求 （设温度、喷淋量的改变对总传质系数的影响可忽略）。
第五章 蒸发 5-一、在单效蒸发器内，将10%NaOH 水溶液浓缩到25%，分离室绝对压强为15kPa ，求溶液的沸点和溶 质引发的沸点升高值。 解： 查附录：15kPa 的饱和蒸气压为℃，汽化热为2370kJ/kg (1)查附录5，常压下25%NaOH 溶液的沸点为113℃ 因此，Δa= 113-100=13℃ ()729.02370 2735.530162 .00162.02 2 =+=''=r T f 因此沸点升高值为 Δ=f Δa =×13=℃ 操作条件下的沸点： t=+=63℃ (2)用杜林直线求解 蒸发室压力为15kPa 时，纯水的饱和温度为℃，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶液的沸点为65℃ 因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为 Δ==℃ 5-二、习题1中，假设NaOH 水溶液的液层高度为2m ，操作条件下溶液的密度为 1230kg •m -3。计算因液柱引发的溶液沸点转变。 解： 液面下的平均压力 kPa g h p p m 65.242 81 .912306.1101523=⨯⨯+⨯=+ =ρ pm=时，查得水的饱和蒸气温度为：63℃ 因此液柱高度是沸点增加值为： Δ==℃ 因此，由于浓度转变和液柱高度转变使得溶液的沸点提高了 Δ=+=19℃ 因此，操作条件下溶液的沸点为： t=+19=℃ 5-3、在单效蒸发器顶用饱和水蒸气加热浓缩溶液，加热蒸气的用量为2100kg •h -1，加热水蒸气的温度为 120ºC ，其汽化热为2205kJ •kg -1。已知蒸发器内二次蒸气温度为81ºC ，由于溶质和液柱引发的沸点升高值为9ºC ，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W •m -2k -1，沸腾溶液的传热膜系数为3500 W •m -2k -1。 求蒸发器的传热面积。 忽略换热器管壁和污垢层热阻，蒸发器的热损失忽略不计。 解： 热负荷 Q=2100×2205×103/3600=×106 W 溶液温度计t=81+9=90℃ 蒸汽温度T=120 ℃
【大连理工大学，2003，四】有一单管程列管换热器，传热面积为40m 2(按外表面积计)，共有25 2.5mm mm φ?的传热管86根，现用该换热器以循环水冷却流量为28000kg/h 的石油产品，石油产品走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热。实际测得石油产品的进、出口温度分别为90℃和50℃，冷却水的进、出口温度分别是25℃和40℃，已知石油产品的比热容为2.8KJ/kg ，水的有关物性分别为： 密度 3 =995kg/m ρ 粘度-3=0.810Pa s μ?? 比热Cp=4.17kJ/(kg K)? 导热系数=0.618W/(m K)λ? 试求： 1、冷却水用量 2、该换热器总换热系数 3、管程和壳程的传热膜系数（又称表面传热系数）（可忽略两侧的污垢热阻） 4、由于污垢积累，石油产品的出口温度升高，为使石油产品出口温度仍为50℃，需增加冷却水量使得冷却水出口温度为35℃时，石油产品出口温度达到50℃，估算两侧污垢热阻之和为多少（各物性数据可视为不变，忽略管壁热阻）。 解：1、由题意：22211112()()Q m Cp t t m Cp T T =-=- 解得 250136/13.93/m kg h kg s == 2、由1得，51112()8.7110Q KA t m Cp T T =?=-=? 12211221 ()() 36.1ln T t T t t C T t T t ---?= =?-- 解得()2603.2/K W m K =? 3、流速 ()2213.93/995 0.52/0.028644 i V u m s d n ππ= == 3 0.020.52995 Re 129350.810 i d u ρ μ -??= = =? 4.170.8 Pr 5.40.618 p C μ λ ?= = =
华南理工大学 2003攻读硕士学位研究生入学考试试卷 物理化学部分(与化工原理合一门课程) (试题已由葛华才老师整理求解，有错请告知！) 1. 1mol 水在100℃、101.325kPa下正常气化, 已知水的正常蒸发焓为40.64 kJ . mol-1，求此过程的Q、W、?U、?H、?S、?G。(15分) 解：Q=?H=n?Vap H m= 1mol×40.64 kJ . mol-1= 40.64kJ (注：若题目未给出蒸发焓，可以不算出数值) ?S= ?H/T= 40.64kJ/373.15K= 108.9J . K-1（可逆相变过程） ?G=0 W= -p[V(g)-V(l)]≈-pV(g) = -nRT= -1mol×8.3145J . K-1 . mol-1×373.15K=-3103J ?U=Q+W= 40.64kJ-3103J = 37.54kJ 2. 已知反应2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 温度为50℃、100℃时系统的平衡总压分别为3950Pa、96300Pa。设反应的?r H m与温度无关，试求： (1) 计算50℃时该反应的K、?r G m。 (2) 计算该反应的?r H m。 (3) 计算NaHCO3(s)的分解温度。(15分) 解：(1) 设平衡总压为p，则 2NaHCO3(s)= Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 平衡p/2 p/2 K=p[H2O(g)] p [CO2(g)]/ p = (p / p)2/4 =(3950Pa/Pa)2/4=0. ?r G m= -RT ln K= -8.3145J . K-1 . mol-1×323.15K×ln(0.)= 21089 J . mol-1 (2) T’=373.15K时，K= (p’ / p)2/4 =(96300Pa/Pa)2/4=0.2318 ?r H m= [RT’T/(T’-T)]ln(K’/ K) =[8.3145J . K-1 . mol-1×373.15K×323.15K/(373.15K-323.15K)]×ln(0.2318/0.) =J . mol-1=128.1 kJ . mol-1
①传质单向②ｍ ①Ａ②Ｂ③传质单元高度传质单元数 液封作用气体倒灌 吸收效果达不到要求吸收率增大，出口气体浓度降低 ｐ＝０．１ａｔｍｐ ＝１．６２×０．０２＝０．０３２４ａｔｍ 从气相向液相转移Δｐ＝０．０６７６ａｔｍ ｃ ＝０．１／１．６２＝０．０６１７ｃ＝０．０２ ∴Δｃ＝０．０４１７Kmol/m ①液膜阻力气膜阻力Ｈ／ｋ ②× ③Ｄ④Ｄ （１）（ｐ－ｐ ）（２）Ｋ 不变降低 减小降低 ↑↓↓小大大于平衡 ＤＡＡ Ｃ＞Ｂ＞Ａ；在同一平衡分压下Ｃ ＞Ｃ ＞Ｃ 减小增大 图示 （１）气液两相接触的界面上无阻力，在界面上气液两相达到平衡 （２）传质阻力集中在有效膜内 ①液相气相②气膜Ｌ／ｍＶ塔底 ①精馏吸收 ②双膜溶质渗透表面更新双膜 ①也较大②ｙ ｘ ③溶解度大, 选择性高, 腐蚀性小, 挥发度小 大于上方增大远离增大 下降升高Ｌ／Ｇｍ提高明显 ①０．０１１９ ②Kmol/m .s. Pa 单位体积填料层中的传质面积 ③Ｂ同样大小气相分压下，气体Ｂ的平衡Ｃ ＞Ｃ ＮO G ＝４（ｙ －ｙ ）／（ｘ －ｘ ） 气膜１００％易Ｐ／Ｐ 由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。 ①100% ②75% ①L/mG ; 操作线斜率与平衡线斜率之比 ②对应气相主体的平衡液相摩尔分率与液相主体摩尔分率的差值；溶质相界面上液相 摩尔分率与液相主体摩尔分率的差值； Kmol/m sΔx；或x -x；x -x；Kmol/m sΔx ①流动条件；填料特性；气液物性(3分) ②p-p ；y-y (2分) 解：1/K =1/k +1/Hk =1/0.1+1/（0.25×150）=10.03 K ≈k ；x易溶气体(2分) K =K P=1/10.03×1=0.0997 Kmol/（m h Δy）(1分) K =K /H =0.997/150=6.65×10 Kmol/（m h Kmol/m ） 1
(2012)（20分）水以1.2m/s的流速通过内径为25mm长5m的串联换热器，管内表面的温度维持在320K。水的入口温度为290K。问水的出口温度为多少？若将5m的管子均分为4根制成列管换热器，水的流量和其他条件不变，出口水温是否还能达到原要求？ （提示：管壁对水的传热分系数可用下式计 算：式中T为水进出口绝对温度的算术平均 值）
(2011)（20 分）在一垂直放置的套管换热器内（内管直径为38×3mm,换热管有效长度为3m），用冷水来冷凝环隙间的90℃有机蒸汽。夏天操作时，冷水进口温度为28℃，出口温度为48℃。冬天时冷水进口温度降为15℃，其流率仍和夏天相同。假设两种情况下物料所有的物性常数和总传热系数均相同，忽略热损失。 求： （1）冬天操作时冷水出口温度为多少？ （2）冬天操作时有机蒸汽的冷凝量将比夏天时的增大百分之几？ （3）若将换热器改为水平放置，其它条件均不变，试定性判断有机蒸汽冷凝量将如何变化？
（2010）3．（20 分）选择一冷凝器用冷却水将酒精精馏塔的塔顶产品蒸气冷凝成饱和液体，塔顶蒸气量为 0.4kg/s，其平均潜热为 1048kJ/kg，饱和温度约为 78℃，蒸气走管外，其冷凝传热系数为 3000W/m2.℃。设计冷却水的进出口温度分别为 25℃，35℃，其平均比热容为 4.174kJ/kg.℃，密度为996kg/m3，粘度为 8×10- 4Pas，导热系数 0.62W/m.℃。①求冷却水的用量； ②某厂提供参数相同但管程不同的两种列管冷凝器，一种型号为单管程，另 一种为双管程，列管数 100 根，管长 1.2m,管径Φ23×1.5，计算确定是否两种型号冷凝器均能完成冷凝任务。（注：管壁热阻及污垢热阻均可忽略不计）
(2012) （20分）用一精馏塔分离某双组分混合液，在塔中部以饱和蒸汽进料，已知进料中易挥发物组成x f =0.5，塔顶产品中易挥发组成x D =0.9，塔釜中易挥发组成x w =0.05（以上均为摩尔分率），该物系平均相对挥发度为3,回流比R=2R min ,试计算： （1）提馏段操作线方程； （2）进入第一块理论板（从顶往下数）的汽相浓度； （3）若因故塔釜停止加热，欲维持x D 不变应如何操作？此时塔釜排液x w =？
(2011) （15分）用相当于3块理论板的精馏塔分离含氨0.4%（摩尔）的氨-水混合物，预热成饱和蒸气后从第2和第3块理论板之间进料。使用全凝器将来自塔顶的蒸气混合物冷凝成饱和液体。每1摩尔的进料有1.35摩尔的冷凝液回流进第1块塔板，其余冷凝液作塔顶产品。从最低的一块塔板下降的液体进入再沸器后，每1摩尔进料有0.7摩尔被汽化并升入第3块理论板，剩余液体作为塔底产品。设全塔的平衡关系可表示为 y = 12.6x 分别计算从进料板下降液体中氨的组成和塔底、塔顶产品中氨的组成。
（2010）4.（20分）在一常压连续操作的精馏塔中分离某双组分混合液，塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。已知该物系的平均相对挥发度为2.5，进料为饱和蒸汽，其组成为0.35（易挥发组分的摩尔分数，下同），进料量为100kmol/h 。塔顶馏出液量为40kmol/h ，精馏段操作线方程为y n+1=0.8x n +0.16 试计算： （1）提馏段操作线方程; （2）若测得塔顶第一块板下降的液相组成为x 1=0.7，求该板的气相默弗里板效率E mv,1； （3）当塔釜停止供应蒸汽，保持回流比不变，若塔板数无穷多，塔釜产品浓度将为多少？
华南理工大学化工原理下册复习试题四 （吸收、干燥、蒸馏、塔式气液传质设备） 一、概念题（共45分） 1、（ 2分）对于难溶气体，吸收时属于液膜（液相阻力）控制的吸收，强化吸收的手段是增加液体流率。 2、（2分）某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用相平衡（m)常数表示,而操作线的斜率可用L/G表示. 3、（2分）在气体流量,气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂 用量，则传质推动力将减小，操作线将靠近平衡线。 4、（ 3分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当总压增加时，亨利系 数E不变,相平衡常数m减少，溶解度系数H不变（增加、减少、 不变）。 5、（ 2分）操作中，若提馏段上升蒸汽量V增加，而回流量和进料状态（Ｆ, x F,q)仍保持不变，则R_减少____，/L V_减少___。(增加、减少、不变）。 6、( 3分)精馏塔设计中，回流比越_大___所需理论板数越少，操作能耗___大__ 。但随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现_先减小后增大______变化过程. 7、（2分)混合液两组分的相对挥发度愈小,则表明用蒸馏方法分离该混合液愈_B__。A容易; B困难; C完全；D不完全 8、（2分)操作中的精馏塔，保持F,x F,q，D不变,若采用的回流比R< Rmin，则 x D_B___,x Ww__A__。 A变大， B变小， C不变， D不一定 9、( 2分）板式塔对传质过程最有利的理想流动条件是在总体上使两相呈逆流流动，在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。 10、( 2分)负系统喷射状态操作有利, 正系统泡沫状态操作有利。 11、（ 4分) 板式塔内主要的非理想流动有液沫夹带、气泡夹带、 气体沿塔板的不均匀流动、液体沿塔板的不均匀流动。 12、（2分）等板高度HETP是分离效果相当于一块理论板的填料层高度。 13、（ 2分）溶液结晶可通过降温、浓缩两种方法造成过饱和度。 14、(3分）表示膜的分离透过特性的参数有截留率、透过速率（通量）、截留物的分子量等几种。 15、（ 4分）写出四种常用的吸附剂名称活性炭、沸石、硅胶（硅藻土）、活性氧化铝（吸附树脂） .（任四种即可） 16、( 2分)若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度变大,相对湿度变小。(变大，变小，不变，不确定) 17、（ 2分）已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时，空气中水蒸汽分压Pv ＝55。3mmHg,则该空气的湿含量H＝0。0488kg水汽/kg干气;相对湿度Φ＝59.78%。（50℃时，水的饱和蒸汽压为92。51mmHg） 18、（ 2分)对于一定干球温度的空气，当其湿球温度愈低时，其相对湿度：（D ）。A. 愈高B。愈低C。不变D。不一定，尚与其它因素有关。 19、（ 2分）湿空气通过换热器预热时，该过程的经历为（D） A. 等焓过程B。等相对湿度过程C。等容过程D。等湿度过程 二、（20分）在填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的SO2，气体流量为200。9kmol/h，其中含SO2的摩尔分率为0。1，要求SO2的吸收率为95％，水的用量是最小用量的1.5倍。在操作条件下，系统平衡关系为y=2。7x，试求: (1）水用量； （2）吸收液出塔浓度; （3)当气相总体积传质系数为0。2kmol/（m3·s），塔截面积为0。5m2时，所需填料层高度. 解：⑴(2分)y2= y1×（1-η）=0.1×（1—0.95）=0。005
第五章蒸发 5-1、在单效蒸发器内，将10%NaOH水溶液浓缩到25%，分离室绝对压强为15kPa，求溶液的沸点和溶质引起的沸点升高值。 解： 查附录：15kPa的饱和蒸气压为53.5℃，汽化热为2370kJ/kg (1)查附录5，常压下25%NaOH溶液的沸点为113℃ 所以，Δa= 113-100=13℃ 所以沸点升高值为 Δ=fΔa=0.729×13=9.5℃ 操作条件下的沸点： t=9.5+53.5=63℃ (2)用杜林直线求解 蒸发室压力为15kPa时，纯水的饱和温度为53.5℃，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶液的沸点为65℃ 因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为 Δ=63-53.5=9.5℃ 5-2、习题1中，若NaOH水溶液的液层高度为2m，操作条件下溶液的密度为 1230kg•m-3。计算因液柱引起的溶液沸点变化。 解： 液面下的平均压力 pm=24.65kPa时，查得水的饱和蒸气温度为：63℃ 所以液柱高度是沸点增加值为： Δ=63-53.5=9.5℃ 所以，由于浓度变化和液柱高度变化使得溶液的沸点提高了 Δ=9.5+9.5=19℃ 因此，操作条件下溶液的沸点为： t=53.5+19=72.5℃ 5-3、在单效蒸发器中用饱和水蒸气加热浓缩溶液，加热蒸气的用量为2100kg•h-1，加热水蒸气的温度为120ºC，其汽化热为2205kJ•kg-1。已知蒸发器内二次蒸气温度为81ºC，由于溶质和液柱引起的沸点升高值为9ºC，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W•m-2k-1，沸腾溶液的传热膜系数为3500 W•m-2k-1。 求蒸发器的传热面积。 忽略换热器管壁和污垢层热阻，蒸发器的热损失忽略不计。 解： 热负荷Q=2100×2205×103/3600=1.286×106W 溶液温度计t=81+9=90℃ 蒸汽温度T=120 ℃ ∵1/K=1/h1+1/h2=1/8000+1/3500 ∴K=2435W/m2K ∴S=Q/[K(T-t)]=1.286×106/[2435×(120-90)]=17.6 m2 5-4、某效蒸发器每小时将1000kg的25%（质量百分数，下同）NaOH水溶液浓缩到50%。已知：加热蒸气温度为120ºC，进入冷凝器的二次蒸气温度为60ºC，溶质和液柱引起的沸点升高值为45ºC，蒸发器的总传热系数为1000 W•m-2k-1。溶液被预热到沸点后进入蒸发器，蒸发器的热损失和稀释热可以忽略，认为加热蒸气与二次蒸气的汽化潜热相等，均为2205kJ•kg-1。 求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量。 解：
历年研究生入学考试化工原理试题 青岛大学2009年硕士研究生入学考试试题 科目代码：834 科目名称：化工原理（共3页） 一、选择题：（每题2分，共10分） 1、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理。 甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度 乙：换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数 （A）甲、乙均合理（B）甲、乙均无理(C) 甲合理、乙无理(D) 乙合理、甲无理 2、离心泵的扬程是指（）。 (A) 实际的升扬高度(B) 泵的吸上高度 (C) 液体出泵和进泵的压差换算成的液柱高 (D) 单位重量液体通过泵所获得的机械能 3、工业生产中，沸腾传热操作应设法保持在（）。 （A）自然对流区（B）泡核沸腾区（C）膜状沸腾区（D）过渡区 4、某连续精馏塔中，原料量为F、组成为x F，馏出液流量为D、组成为x D。现F不变而x F 减小，欲保持x D和x W不变，则D将（）。 （A）增加（B）减少（C）不变（D）不确定 5、物料的平衡水份一定是（）。 （A）非结合水份（B）自由水份（C）结合水份（D）临界水份 二、填空题：（每空2 分，共20分） 1、恒定干燥条件下，恒速干燥阶段属于（）控制阶段，降速干燥阶段属于（）控制阶段。 2、在二元溶液的恒沸精馏和萃取精馏过程中，都引入第三组分，作用都是（）。 3、流体在圆形直管内作稳态流动时，如果流动是湍流流型，摩擦系数与（）和（）有关。 4、在干燥过程中采用湿空气为干燥介质时，要求湿空气的相对湿度越（）越好。 5、降尘室中颗粒的临界直径是指（）。 6、判断圆形直管内流体流型是层流的标准是（）。 7、写出两种带有热补偿的列管式换热器的名称（）、（）。 三、简答题：（每题5 分，共25分） 1、简述离心泵的气蚀现象及抗气蚀性能指标。
(2012) （15分）用板框过滤机加压过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤20分钟后，共得滤液4m 3 。(滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计)若在一操作周期内共用去洗涤时间和拆装时间为30分钟。求： (1)该过滤机的生产能力? (2)若操作表压加倍，其他条件不变（物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变），则该机生产能力提高多少? (3)现改用回转真空过滤机，其转速为l r ／min ，若生产能力与(1)相同，则其在一操作周期内所得滤液量为多少?
(2011)（15 分）用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，过滤面积为 0.4m2，过滤操作4 小时后得滤液80m3，过滤介质阻力可忽略不计。试求： （1）若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？ （2）若其它情况不变，但过滤时间缩短为2 小时，可得多少滤液？ （3）若在原表压下过滤4 小时后，再用5m3 水洗涤滤饼，洗涤时间(h)又为多少？假设滤液与水性质相近。
（2010）2．（10 分）一真空度为 80kPa的回转真空过滤机的转鼓面积为 3m2，用来过滤悬浮液。当其转速为 0.8 转/min时，每小时得到的滤液量为 60m3，滤饼在转鼓表面的厚度为 10mm。因为工艺改变使悬浮液流量增加一倍。假如将过滤机的转速提高一倍，操作压强是否要改变？改变多少？滤饼厚度是否改变？其值为多少？（设过滤介质阻力可忽略，滤饼不可压缩）
（2009）三. （16 分）用板框过滤机恒压过滤某一悬浮液，当过滤时间为 1800s 时得到的总滤液量为 8m3，当过滤时间为 3600s时结束过滤，并得到总的滤液量为 11m3。接着在相同的压力下用 3m3的清水进行洗涤，试计算所需的洗涤时间，设介质阻力忽略不计。
2004年华南理工大学环境化学考研真题 一、名词解释（每题4分，共36分） 1、温室效应： 2、pE与pH： 3、生物浓缩因子： 4、亨利定律： 5、生物富集： 6、生物降解： 7、环境效应： 8、逆温现象： 9、TOC： 二、填空（每空1分，共24分） 1、天然水中的主要离子组成 有。 2、污染水体中导致许多鱼死亡的根本原因是。 3、藻类是典型的自养水生生物通常多为自养生物 的源。 4、水环境中六价铬的毒性比三价铬，As(V)比As(III)的毒性。 5、有机物生物的降解存在的二种代谢模式是与。 6、水质模型是研究水环境的重要工具，当前常用的水质模型 有：、、。 7、土壤固相主要由和组成。 8、岩石化学风化主要经历三个历程，它们 是、、。9、重金属对鱼类和其它水生生物的毒性不是与相关，主要取决于。 10、在一般天然水环境中是“决定电位”的物质，而在有机物累积的厌氧环境中是“决定电位”的物质，介于两者之间者，其“决定电位”为。 11、进入有自净能力的水体中的有机物，其有氧分解产物为等。进入缺氧或无氧水体中的有机物，其缺氧分解产物为等。 12、在大气污染物监测中，按颗粒污染物的粒径大小分类时，粒径
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