DOC《青岛科技大学》

青岛科技大学二O一一 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7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,用泵将敞口贮槽中的溶液送到蒸发器内,贮槽内液面维持恒定.溶液的密度为1200kg/m3,饱和蒸气压为4.247kPa(绝压).蒸发器产生的水蒸气送入真空操作的冷凝器中冷凝,蒸发器的操作压力与冷凝器内的操作压力相同.冷凝器下部气压管中水上升的高度为2.72m,水的密度为1000kg/m3.蒸发器进料口高于贮槽液面15m,进料量为20m3/h.泵吸入管路总长为86m,压出管路总长为100m(均包括所有局部阻力的当量长度),管路摩擦系数取为0.02,管路内径为60mm. 试求:(1)蒸发器的操作压力;

(2)泵的有效功率;

(3)若该操作状况下泵的必需气蚀余量(NPSH)r为2.0m,则泵的允许安装高度为多少?(当地大气压为101.3kPa) 题1附图

二、(10分)用标准型旋风分离器(ζ=8.0,B=D/4,h=D/2,Ne=5)除去气体中的固体颗粒.已知颗粒密度为1200kg/m3,气体密度为1.2kg/m3,气体黏度为1.8*10-5Pa?s,气体处理量为1440m3/h,允许压强降为1275Pa.颗粒直径为6.5μm.现采用多台相同的旋风分离器并联操作的分离方案,试计算所需并联的旋风分离器的个数和直径. 第1页(共3页)

三、(20分)一单管程的列管式换热器,由Φ25*2mm的136根不锈钢管组成.现有平均比热容为4.187kJ(kg?℃)的某溶液在管内作湍流流动,其质量流量为1.5*104kg/h,并由15℃被加热到100℃.温度为110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝.管壁对溶液的对流传热系数为520W/(m2?℃),蒸汽对管壁的对流传热系数为1.16*104W/(m2?℃),不锈钢管的导热系数为17W/(m?℃),忽略污垢热阻和热损失. 试求:(1)列管长度;

(2)若将该换热器管程改用于把5.0*104kg/h的苯从30℃加热至70℃,并已知操作范围内苯的平均密度为900kg/m3,黏度为0.47*10-3Pa?s,比热容为1.80kJ/(kg?℃),导热系数为0.14W/(m?℃),换热器其他条件不变,判断该换热器是否合用.

四、(20分)某二元混合液的组成(易挥发组分A的摩尔分数,下同)为0.52,在泡点状态下进入精馏塔.工艺要求塔顶产品的组成为0.75,塔顶产品采出率D/F为1:2.塔顶设全凝器,泡点回流.若操作条件下,该物系的相对挥发度α为2.5,回流比R为2.5.试求完成上述分离要求所需的理论板数和进料板位置.

五、(20分)在直径为1m的填料吸收塔内,用清水作溶剂,入塔混合气流量为100kmol/h,其中溶质为6%(体积分数).要求溶质回收率为95%,取实际液气比为最小液气比的1.5倍.已知在操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X,气相总体积吸收系数KYα=200kmol/(m3?h). 试求:(1)出塔液体组成;

(2)所需填料层高度;

(3)若其他条件不变(如G、L、y入塔、x入塔等不变),将填料层在原有基础上加高2m,溶质回收率可增加多少?

六、(20分)某干燥器的操作压强为79.98kPa(绝压),出口气体的温度为60℃,相对湿度为70%,将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气相混合,使进入干燥器的气体温度不超过90℃,相对湿度为12%(如附图所示).已知新鲜空气的质量流量为0.503kg/s,温度为20℃,湿度为0.005kg水/kg干空气.水在60℃时的饱和蒸汽压为19.91kPa(绝压),在90℃时的饱和蒸气压为70.09kPa(绝压). 试求:(1)新鲜空气的预热温度及空气的循环量;