东北大学化工原理考研真题答案(完整) (1)

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1.2 物体表面的黑度与吸收率
1.3 加热蒸汽和二次蒸汽
1.5 溶液的沸点升高与杜林规则 1.6 漂流因子与单向扩散 1.8 可压缩滤饼与不可压缩滤饼 1.9 阻力系数与局部损失
3.2 在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸汽，操作温度 20℃、压强 1atm。若已知传 质系数 kG＝3.5×10－4kmol/m2s atm，kL＝1.5×10－4m/s，平衡关系服从亨利定律，亨利系数 E = 32atm，求传质系数 KG、kx、Kx、Ky 和气相阻力在总阻力中所占的比例。
东北大学
答案必须写在答题纸上，否则试卷无效。 考试科目：化工原理(B)
科目代码：
830
2008 年攻读硕士学位研究生入学考试试题
1（40 分）概念题（任选且不多选于 8 题，每题 5 分，按顺序计分，多答无效） 1.1 牛顿流体与非牛顿流体 1.4 角系数及其物理意义 1.7 对流传热系数与定性温度 1.10 聚式流化床与散式流化床 2（50 分）简述题（任选且不多选于 5 题，每题 10 分，按顺序计分，多答无效） 2.1 边界层分离及其对流体输送、传热和传质的影响？ 2.2 汽蚀现象及其防止办法？ 2.3 因次分析法与数学模型法的区别？ 2.4 因次分析法导出沉降速度中的阻力系数是雷诺数的函数。 2.5 吸收过程的基本理论 2.6 试比较双膜模型、溶质渗透模型和表面更新理论，并指出各模型中传质系数 k 与扩散 系数 D 之间数学关系 2.7 描述流态化过程各阶段压力损失随气速的变化，并分析沟流和节涌发生时压力损失的 变化。 3（60 分）计算题（任选且不多选于 4 题，每题 15 分，按顺序计分，多答无效） 3.1 在试验装置中过滤钛白的水悬浮液，过滤压力为 3kgf/cm (表压)，求得过滤常数为： K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2。又测出滤渣体积与滤液体积之比 c=0.08m3/m3。现要用工业型 型号为 BMY33/810-45 的板框式明流采用液压压紧的压滤机过滤同样的料液， 过滤压力与所 用的滤布也与试验时相同。这一型号设备滤框空处长与宽均为 810mm，厚度为 45mm，共有 26 个框，过滤面积为 33m2，框内总容量为 0.760m3。过滤后用相当于滤液量 1/10 的清水进 行横穿洗涤，洗涤后卸渣、清理、重装等共需 40 分钟，求每周期最适宜的滤液量与滤饼厚 度及可达到的最大生产能力，以每小时平均可得多少固体滤渣计。

2013年东北大学研究生考试化工原理试题833一、名词解释1 牛顿流体与非牛顿流体2 汽蚀与气缚3 自由沉降和干扰沉降4 滤饼过滤与深层过滤5 灰体与黑度6 搅拌单元操作7 单效蒸发与多效蒸发8 等摩尔扩散与单向扩散9 等温吸收与非等温吸收10 传质单元与传质单元高度二、1 气液传质双膜理论及缺陷2 溶液的沸点升高和杜林规则3 泵工作点的确定和调节4 边界层分离及其对流体输送传热和传质影响5 简述离心分离与旋风分离差别6 简述聚式流态化特点7 溶质从气相转移到液相的传质过程可分为哪三个步骤三、1 在温度为20o C,总压为101.3kpa条件下，CO2与空气混合气缓慢的沿着Na2CO3溶液液面流过，空气不溶于Na2 CO3溶液。

CO2透过1mm厚的静止空气层扩散到Na2CO3溶液中，混合气体中CO2的摩尔分率为0.2，CO2到达Na2CO3溶液液面上立即被吸收，故相界面上CO2的浓度可忽略不计。

已知温度20o C时CO2在空气的扩散系数为0.18cm2/3,试求CO2的传质速率为多少？2 拟设计一常压填料吸收塔，用清水处理3000m3/h,含NH35%（体积分数）的空气，要求NH3的回收率为99%，取塔底气速为1.1m/s，实际用水量为最小用水量的1.5倍。

已知塔内操作温度为25o C，平衡关系为y=1.3X,气相体积总传质系数Kya为270Kmol/(m3·h)，试求（1）用水量和出塔溶液浓度？（2）填料层高度？（3）若入塔水中已含氨0.1%，所需填料层高度可随意增加，能否达到99%的回收率？3 一套管换热器，用饱和水蒸气将在内管作端流运动的空气加热，设此时的传热系数近似等于空气给热系数。

今要求空气量增加到2倍，而空气的进出口温度不变，该换热器的理论长度应增加百分之几？4 实验室内用一片过滤面积为0.05m2的滤液在36kpa绝压下进行实验。

于300s内共抽出400cm3溶液，再过600，又另外抽吸出400cm3滤液。

泵的允许安装高度受最小汽蚀余量或允许吸上真空度的限制，以免发生汽蚀现象（例如：管路压头减去汽蚀余量等于允许安装高度）。
2.3举例说明数学模型法简化与等效的原理：过滤时，滤液在滤饼与过滤介质的微小通道中流动，由于通道形状很不规则且相互交联，难以对流体流动规律进行理论分析，故常将真实流动简化成长度均为le的一组平行细管中的流动，并规定：
1.8灰体与黑度：
投射在某一物体表面上的总辐射能为Q，能全部吸收辐射能的物体称为绝对黑体或简称黑体。在相同温度下，实际物体与黑体辐射特性的差异，在于前者的单色发射能力必小于黑体的，为了处理工程问题的方便，提出灰体的概念，单色发射能力Eλ/Eλ0为一常数ε，不随波长而变化的比值ε通称为黑度
1.9吸收因数和脱吸因数
2.2离心泵的汽蚀现象及安装高度的确定方法？
汽蚀现象：提高泵的安装高度，将导致泵内压力降低，其最低值为叶片间通道入口附近，当这个最低值降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所产生的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速加大而积聚冷凝。使液体以很大速度从周围冲向汽泡中心，产生频率很高，瞬时压力很大的冲击，这种现象称为“汽蚀”；
(3) xa=0.0001, ya*= xa=0.0001, yb*=xb=0.01584+0.0001=0.01594, ya=0.0002,Δya= 0.0002-0.0001,Δyb=0.02-0.01594=0.00406,Δym=0.001069, NOG=18.5;3)η=A=0.8
3.4减少了11470W
1.3边界层与边界层分离：
实际流体沿固体壁面流动时，可在流体中划分出两个区域：一是壁面附近，因粘性的影响，其内部存在速度梯度和剪应力，称为边界层；当流体流过非流线型物体时会发生边界层脱离壁面的现象，称为边界层分离。

化工原理——带答案(D O C)文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第一章流体力学1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。

A. 表压＝绝对压-大气压B. 表压＝大气压-绝对压C. 表压＝绝对压+真空度2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（ B ）。

A. 绝对压B. 表压C. 真空度D. 大气压3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（ B ）。

A.真空度B.表压强C.绝对压强D.附加压强4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。

A. 愈大B. 愈小C. 愈接近大气压D. 无法确定5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。

A. 80B. －80C. 某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。

7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（ B ）。

A. 1个工程大气压B. 2个工程大气压C. 3个工程大气压D. 4个工程大气压8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。

那么塔顶处水的压强（A ）。

A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ）A. 均相等B. 不相等C. 不一定相等10.液体的液封高度的确定是根据( C ).A.连续性方程B.物料衡算式C.静力学方程D.牛顿黏性定律11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ指-ρ）的值（B ）。

A. 偏大B. 偏小C. 越大越好12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。

化工原理考考研试题及答案化工原理考研模拟试题一、选择题1. 在化工生产中，下列哪项不是影响流体流动阻力的主要因素？A. 流体的密度B. 管道的长度C. 管道的粗糙度D. 流速答案：A2. 对于不可压缩流体在水平圆管中稳定流动，连续性方程表明：A. 流量不变B. 流速增加，管道半径减小C. 管道半径增加，流速减小D. 流速和管道半径无关答案：A3. 在吸收塔中，提高气相主体的流速会导致：A. 传质效率降低B. 传质效率提高C. 传质效率不变D. 无法确定答案：A二、简答题1. 简述伯努利方程及其在化工过程中的应用。

答案：伯努利方程是描述不可压缩流体在管道中流动时能量守恒的方程。

方程表达式为：\( P + \frac{\rho v^2}{2} + \rho gh = \text{常数} \)，其中 \( P \) 是流体的压力，\( \rho \) 是流体的密度，\( v \) 是流体的速度，\( g \) 是重力加速度，\( h \) 是流体相对于参考点的高度。

在化工过程中，伯努利方程用于计算流体在管道系统中的压力损失、泵的选型、流体流动特性分析等。

2. 何为传质单元高度（HTU）和传质单元数（NTU）？它们在塔设计中有何作用？答案：传质单元高度（HTU）是指在填料塔或板式塔中，实现一定的传质效果所需的塔填料层或塔板的高度。

传质单元数（NTU）是指塔内总的传质单元数，它等于传质单元高度与塔的有效高度之比。

在塔设计中，HTU和NTU是衡量塔效率的重要参数，它们有助于确定塔的尺寸和所需塔板数或填料层数，从而优化塔的设计和操作。

三、计算题1. 某连续搅拌槽反应器（CSTR）中进行液相反应，反应为A→B，反应速率表达式为 \( r = kCA^2 \)，其中 \( C_A \) 是A的浓度，\( k \) 是反应速率常数。

已知反应器的体积为 \( V = 100 \) 升，进料流速为 \( F_0 = 2 \) 升/分钟，进料中A的浓度为 \( C_{A0} = 1 \) 摩尔/升，反应器中A的浓度为 \( C_A = 0.5 \) 摩尔/升，且\( k = 0.05 \) 分钟^-1。

简答题：1，试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。

答：回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费用最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费用为无限大，随回流比加大，NT降为有限数，设备费用降低，但随回流比的加大，塔径、换热设备等加大，且操作费用加大。

操作回流比的确定应尽可能使设备费用与操作费用总和为最小，通常取R=(1.2～2)Rmin。

2，精馏塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？答：从泡点回流改为冷液回流时，塔顶馏出液组成增大。

原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。

冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。

同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。

3，简述精馏和蒸馏的区别与联系。

答：精馏引入塔顶回流和塔底蒸汽上升，通过多次部分气化和部分冷凝从而达到高纯度分离的目的，相当于多级蒸馏。

而蒸馏只是通过简单的一次气液相平衡来分离气液混合物，只能达到有限度的分离。

二者在本质上是一致的，都是通过各组分相对挥发度的差异而达到分离目的的。

4，精馏塔在一定条件下操作时，试问：将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？答：当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，塔顶馏出液组成下降，塔底釜残液浓度升高，易挥发组分收率降低。

5，提高吸收剂用量对吸收是有利的。

当系统为气膜控制时，试分析Kya的变化情况。

答：以液相阻力为主的吸收操作，增加吸收剂用量，可降低液相阻力而有效地加快吸收过程，即可明显提高吸收速率，所以吸收过程的Kya的值可明显提高。

计算题：1、(17分) 常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物吸收苯，吸收率为99%，混合气量为53Kmol/h，入塔气含苯2%（体积），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率），溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50℃下，相平衡关系为y*=0.36x，总传质系数Kya=0.015kmol/m2·s，塔径为1.1米，试求所需填料层高度（m）。

说明本人参加了2012考研，并且顺利考入了东北大学。

本人的考研专业课是化工原理，在去年准备考研的过程中，为了提高复习效率，特意精心将历年东北大学考研化工原理真题加以整理，以章为顺序，将整理出来的真题加以解答，最终形成了这份历年化工原理真答案。

愿这些答案能给读者带来一些帮助，在接下来的考研中考出好成绩！绪论单元操作：用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）化工过程：对原料进行大规模的加工处理，使其在状态、物理性质、化学性质上发生变化，成为合乎要求的产品，这一过程称为化工过程。

（11）第一章流体流动不可压缩流体：压力温度改变时，密度随之改变很小的流体。

（12、11、）可压缩流体：压力温度改变时，密度随之显著改变的流体。

（12、11）稳定流动与不稳定流动：流体流动时，任意一点的与流动状态有关的物理参数都不随时间改变，这种流动成为稳定流动。

若有一个物理参数随时间改变则为不稳定流动（12、11）牛顿流体与非牛顿流体：符合牛顿粘性定律的流体称之为牛顿型流体，不符合牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体。

（12、11、05、06、07、08）压力的表示方法：（1）绝对压力：压力的大小一绝对真空为基准进行表示成为绝对压力。

（12、11）（2）表压与真空度：压力的大小以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出的压力称为表压或真空度。

（12、11）沿程阻力损失：流体流经直管时的损耗成为沿程损失。

（11）局部阻力损失：流体流经各种管件和阀件时由于流体的流速大小和方向突然发生变化，从而产生大量的漩涡导致的机械能损失称为局部阻力损失。

（11）阻力系数：将局部阻力损失表示成平均动能的一个倍数即w_f=ξu^2/2 其中ξ称为阻力系数（11）出口阻力系数：当流体从广内流出到容器中时，相当于突然扩大时A1/A2约等于0时的情况，此时阻ζ＝1，成为管得出口阻力系数（11）入口阻力系数：当流体从容器流进管道时相当于突然缩小A1/A2=0的情形，此时ζ＝0.5，称为入口阻力系数。

2014年东北大学化工原理真题部分答案一，概念题1.传质单元与传质单元高度2.沉降分离和沉降速度3.加热蒸汽和二次蒸汽4.热流量和热通量5.溶液沸点升高和杜林规则6.三传类比7.搅拌目的8.离心泵压头及其意义9.浓缩热和自蒸发（闪蒸）10.给热系数和传质系数二,简述题1.1试用瑞利法和π定理（布金汉定理）推导圆柱绕流的阻力FD的表达式，并说明瑞利法和布金汉π定理各适用于何种情况？已知圆柱绕流阻力FD与圆柱的直径为D，流体的流速为V，流体的密度和流体的动力粘滞系数有关。

2.为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？3.为什么离心泵可用出口阀来调节流量？往复泵可否采用同样方法调节流量？为什么？由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体。

管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。

4.流体的流动形态？判断依据？5温差损失及其原因？6.什么是过滤操作？过滤操作的优点？7. 何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防止？三。

计算题1.如图的输水系统。

已知管内径d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(L+L e)=50m,摩擦系数可取λ=0.03, 泵的性能曲线, 在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述:H=18.92-0.82V 0.8，此处H e为泵的扬程m,V为泵的流量m3/h, 问: e⑴如要求流量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务?⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多少?(设泵的效率变化忽略不计)(1)当V1=10m3/h，所需外加功W s=gz＋h f=9.81×10+8×0.03×50×(10/3600)2/(20.0505)=128.1 J/kgH e’=W s/g=128.1/9.81=13.06 J/N泵的扬程H e=18.92－0.82(10)0.8=13.75 J/N∵H e H e’，故此泵能完成任务。

解：（1）列截面1—1和截面2—2之间的柏努利方程（以管出口高度为基准）∑+++=++AC f h u p gz u p gz ,2222211122ρρ p 1 = p 2 = 0 （表） u 1 = 0()6.97211081.9222222221,=-⨯=-=--=∑u gH u z z g h AC f （J/kg ） 列截面1—1和截面B —B 之间的柏努利方程 ∑+++=++AB f B B B h u p gz u p gz ,2211122ρρ p B = p M + ρgh = 7.848×104 + 1000×9.81×0.5 = 8.34×104 （Pa ） 2.142110001034.81081.922422,=-⨯-⨯=--=∑u p gH h BAC f ρ（J/kg ） 列截面B —B 和截面2—2之间的柏努利方程 ∑+++=++BC f B BB h u p gz u p gz ,2222222ρρ 4.8310001034.842,=⨯=-=∑ρp p h B BC f （J/kg ）or Σh f,BC = Σh f,AC - Σh f,AB = 97.6 – 14.2 = 83.4（J/kg ） （6分）（2）阀门开大，流量加大，u 2′= u ′= 2 m/s()1.96221081.9222222221,=-⨯='-='--='∑u gH u z z g h AC f （J/kg ） 22,u d l h AB AB f '⋅⋅='∑λ 22,u d l h AB AB f ⋅⋅=∑λ ∵ λ不变 ∴ 41222,,=='='∑∑u u h h AB f ABf Σh f,AB ′= 4Σh f,AB = 4×14.2 =56.8（J/kg ）Σh f,BC ′= Σh f,AC ′- Σh f,AB ′= 96.1 – 56.8 = 39.3（J/kg ）42,1093.33.391000⨯=⨯=+'='∑p h p BC f B ρ（Pa ） （表） 压力表读数 p M ′= p B ′- ρgh = 3.93×104 – 1000×9.81×0.5 = 3.44×104（Pa ） （9分）例4. 水从贮槽A经附图所示的装置流向某设备。

化工原理1相关习题详细解答1 •在大气压为760mmHg 的地区，某真空蒸馆塔塔顶真空表读数为738mmHgo 若在大气压为655mmHg 的地区维持塔内绝对压力相同，则真空表读数为？ 解：塔內绝对压力P （绝）=760・738=22nmHg在犬气压为655mmHg 的地区，真空表读数应为p （真）=655-22=633mmHg2•已知：管道尺寸为114x4mm,流量为85m 3/h,水在管路中（喷头前）流动时的总摩擦 损失为10J/kg,喷头前压力较塔内压力高lOOkPa,水从塔中流入下水道的摩擦损失12J/kg 。

求泵的外加功率。

解 d =114-2x4 = 106mmp, p. lOOxlO 3—=—+ ---------------- = \0Q.2J/kg p p pw = 82.26 +—=182.57/^rp泵的外加功率为： m f w r =p F w=1000 x 85 x 182.5/3600 = 4310形=4.3UFF在1-1 W 2-2而间2.68 m I .<2.68w = 7 x 9.81 + ------- flAlUAAf2| p 2 久 100x10’—=—+ -----------P P P3・3面与4・4面间+ — +10： -82.26 + —-p P5mM ：I 11 I; I. I ・ IJr ・ I-2g = L23J/ig泵lm废水池•v 3■・9m4•如图所示，通过一高位液槽将液体沿等径管路输送至某一车间，高位液槽内液面保持不变, 现将阀门开度减小，试定性分析以下个参数的变化: 解（1）管内流量变化分析 取管出口截面2-2面为位能基准面，在高1 位槽液面1-1面和2-2面间列机械能衡算 于是将阀门开度减小后，上式等号左边各项均不变，而右边括号内各项除"增 大外其余量均不变（1 一般变化很小，可近似认为是常数），故由此可推断，u2 必减小，即管内流量减小。

o 3 1
350kPa ，泵入口真空表读数为 30kPa 。若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为 （答： 39.2m ） 350mm ，吸入管和压出管内径分别为 350mm 及 310mm ，试求泵的扬程。
8.外径为 50 mm 的不锈钢管，外包 6mm 厚的玻璃纤维保温层，其外再包 20mm 厚的石棉保 温层，管外壁温为 300 C ，保温层外壁温为 35 C ，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别 试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的 为 0.07W / (m K ) 和 0.3W / (m K ) ， 界面温度。 （答： 351.9W / m ， 128 C ） 用水冷却油。 已知两流体作并流流动， 油由 420 K 冷却到 370 K ， 9.在管长为 1m 的冷却器中， 冷却水由 285 K 加热到 310 K 。欲用加长冷却管的办法，使油出口温度降至 350 K ，若在两 种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却器除管长外，其它尺寸也不变，试求 加长后的管长。 （答： 1.8548m ） 10. 在一内钢管为 180 10mm 的套管换热器中，将流量为 3500kg / h 的某种液态烃从
ym1 1.53xm 0.0353 ；⑹ 9 ）
1.解： H
P 10 103 1.02m 。 g 103 9.8
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和污垢热阻可以忽略。试求： ⑴冷却水用量； ⑵基于内管外侧面积的总传热系数； ⑶对数平均温差； ⑷内管外侧传热面积。 （答：⑴ 7982kg / h ；⑵ 883.8571W / (m K ) ；⑶ 32.75 C ；⑷ 3.1975m ）
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