中科院化工原理历年真题.pdf

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1、中 科 院 化 工 原 理 历 年 真 题中 国 科 学 院 化 工 冶 金 研 究 所 2000年 招 收 硕 士 研 究 生 入 学 考 试 化 工 原 理 试 题（共 7 题）（试 题 考 生 签 名 后 随 答 卷 收 回）1.（共 20分）简 要 回 答 下 列 各 问 题：（4 分）用 水 分 别 吸 收。2,CO2,NH3和 NO2时，是 气 膜 阻 力 大 还 是 液 膜 阻 力 大？你 是 怎 么 判 断 的？若 气 膜、液 膜 传 质 阻 力 在 同 一 数 量 级，写 出 总 传 质 系 数 与 膜 传 质 系 数 间 的 关 系 式。（2分）由 加 热 管 壁 传 热

2、使 液 体 沸 腾,有 泡 核 沸 腾 和 膜 状 沸 腾 两 种 方 式，哪 一 种 传 热 系 数 大？为 什 么？可 采 取 什 么 措 施 实 现 高 效 的 传 热 方 式？（4 分）垂 直 平 板 侧 面 的 层 流 液 膜 在 重 力 作 用 下 向 下 流 动，膜 厚 为 6、速 度 分 布 为 u=u（l-/8尸）,求 液 膜 的 平 均 流 速 u 和 在 壁 面 上 的 剪 切 磨 擦 力，（单 位 是 什 么？）（2分）气 相 传 质 单 元 数 NG和 气 相 总 传 质 单 元 数 NO G是 如 何 定 义 的？画 图 示 意。二 者 间 有 何 关 系？（2 分

3、）离 心 泵 的 特 性 曲 线 如 图，请 画 出 两 泵 串 联、并 联 时 的 特 性 1（2 分）写 出 黏 性 真 实 流 体 的 贝 努 里 方 程 的 常 用 形 式，并 对 各 项 的 意 义 加 以 解 释，指 出 此 式 适 用 的 范 围 和 条 件。（2 分）柱 塞 泵 最 重 要 的 特 性 是 什 么？画 出 控 制、调 节 输 出 液 流 量 的 管 线、阀 门 与 泵 连 接 的 示 意 图。（2分）蒸 储 塔 板 有 所 谓 的 Murphree（默 弗 里）效 率，请 问 如 何 定 义 气 体 吸 收 塔 板 的 Murphree效 率？2.（共 16分）

4、一 开 口 贮 槽 内 液 面 与 排 液 管 出 口 的 垂 直 距 离 为 M=15 in,贮 槽 内 径 D=5 m,排 液 管 内 径&=0.05 m,液 体 流 动 的 阻 力 损 失 可 按=401?计 算，式 中 为 液 体 在 管 内 的 平 均 线 速 度。设 瞬 时 进 料 流 量 Q（m3/h）为 出 料 流 量 q 的 一 半，试 求 3 h 后 贮 槽 内 液 面 下 降 了 多 少？3.（共 12分）已 知 为 克 服 管 道 中 流 动 阻 力 所 引 起 的 压 力 损 失 产 与 管 道 内 径 d、管 长 I、平 均 流 速 u、流 体 的 密 度 p 和

5、粘 度 以 及 管 壁 的 粗 糙 度 有 关，即 试 根 据 因 次 一 致 性 原 则 导 出 表 示 上 述 关 系 的 无 因 次 数 群 i 对 得 到 的 结 果 用 7T定 理 加 以 说 明。4.（共 10分）塔 板 负 荷 性 能 图 可 用 于 判 断 塔 的 操 作 状 况，检 验 塔 的 设 计 是 否 合 理，以 及 指 导 塔 板 操 作 性 能 的 改 进。请 示 意 地 画 出 负 荷 性 能 图，并 说 明 图 的 组 成 曲 线 以 及 它 们 所 表 征 的 操 作 状 态；25.（共 14分）证 明：自 精 惚 塔 侧 线 取 出 产 品 时，精 储 段

6、 侧 流 以 下 之 操 作 线 与 对 角 线 的 交 点，表 示 塔 顶 产 品 与 塔 侧 产 品 混 合 后 的 浓 度，即 PXpi+匕=X z=唁 p?一 式 中 X 和 y 分 别 为 液 相 和 气 相 的 摩 尔 分 数，P1和 B 分 别 为 塔 顶 和 侧 线 G.供 16分）空 气 的 温 度 为 60,压 强 为 99.3 kPa（绝 对 压 力，下 同）、相 对 湿 度 10%。若 将 该 空 气 以 1500 m3/h 的 流 量 送 入 干 燥 器，干 燥 器 内 水 分 蒸 发 量 为 25 k g/h,离 开 干 燥 器 的 空 气 温 度 为 35,压 强

7、 为 98.9 kP.v.试 求 离 开 干 燥 器 的 空 气 的 相 对 湿 度 及 湿 空 气 的 体 积。已 知 纯 水 的 饱 和 蒸 气 压 为：3UC,5.81 kPa:G 0,20.54 k P a。7（共 12分）在 工 业 上 常 有 加 热 介 质 或 过 程 物 料 在 蛇 管 中 折 返 流 动 的 实 例。若 两 种 介 质 均 作 折 返 流 动，如 图 示 双 程 流 动 的 A、B 两 种 方 式，哪 一 种 方 式 的 效 率 较 高？用 解 析 法，或 作 图 法，或 其 它 方 法，以 总 传 热 量。或 对 数 平 均 温 差 为 指 标 进 行 比

8、较。高 温 介 质 的 进 口 温 度 为 及,低 温 介 质 的 进 口 温 度 为 两 介 质 的 体 积 流 率 相 同，比 热 相 同，总 传 热 系 数 K 为 常 数。中 国 科 学 院 化 工 冶 金 研 究 所 2001年 招 收 硕 士 研 究 生 入 学 考 试 化 工 原 理 试 题（共 7 题）（试 题 考 生 签 名 后 随 答 卷 收 回）L（共 20分）简 要 回 答 下 列 问 题:（3 分）下 列 形 式 的 贝 努 里 方 程:a u2 p=7%解 释 其 中 各 项 及 符 号 的 意 义 及 方 程 适 用 的 条 件.（2 分）把 下 列 几 种 泵

9、按 其 最 重 要 的 特 性 分 为 两 类，说 明 两 类 泵 的 共 性 和 操 作 特 点：柱 塞 泵、离 心 泵、涡 轮 泵、齿 轮 泵.（2 分）黑 体 辐 射 的 斯 蒂 芬-玻 尔 茨 曼 定 律 为 其 中 黑 体 辐 射 系 数 为 Co=5.67 W/（m*K4），为 何 要 将 常 数 100放 在 公 式 分 母 中？（3 分）气 体 A 和 B 相 向 沿 x 轴 做 一 维 分 子 扩 散，若 总 通 量 醺+%不 为 0,写 出 此 体 系 中 通 量 与 浓 度 梯 度 间 的 关 系.试 解 释 表 达 式 的 物 理 意 义.（3 分）用 水 分 别 吸

10、收 0力 C02,N%和 NO2时，是 气 膜 阻 力 大 还 是 液 膜 阻 力 大?你 是 怎 么 判 断 的?若 气 膜、液 膜 传 质 阻 力 在 同 一 数 量 级，写 出 总 传 质 系 数 与 膜 传 质 系 数 间 的 关 系 式.（2 分）由 加 热 管 壁 传 热 使 液 体 沸 腾，有 泡 核 沸 腾 和 膜 状 沸 腾 两 种 方 式，为 了 使 气 泡 容 易 生 成 和 脱 落，应 采 取 什 么 措 施 以 提 高 传 热 系 数？（3 分）对 吸 收 塔 的 高 度 微 元 dH做 质 量 衡 算，得 山 V dY a”，1 dXdH=-7-和 dH=-7-Ky

11、aQ（y-y*）K m（X T）请 由 此 定 义 用 于 吸 收 塔 高 设 计 的 传 质 单 元 高 度 和 传 质 单 元 数.（2 分）在 清 澈 的 液 体 和 稀 悬 浊 液 中 的 管 外 对 流 无 相 变 传 热，哪 一 种 的 传 热 系 数 可 能 高 一 些？你 根 据 什 么 来 做 分 析 和 判 断？2.（14分）设 流 体 在 半 径 R 的 水 平 直 管 内 作 层 流 流 动，于 管 轴 心 处 取 一 半 径 为 r、长 度 为/的 流 体 柱 作 为 分 析 对 象，如 图 1 所 示.作 用 于 流 体 柱 两 端 面 的 压 强 分 别 为 Pi

12、和 P?试 推 导：（5 分）流 体 在 圆 管 内 作 稳 定 层 流 流 动 时 的 径 向 速 度 分 布 表 达 式；（3 分）上 述 流 动 中 的 直 管 阻 力 计 算 式，即 Hagen-Poiseuille公 式；（3 分）管 中 心 处 的 最 大 流 速 表 达 式；（3 分）圆 管 截 面 的 平 均 流 速 U 与 最 大 流 速 u.u的 关 系.第 1页3.（1 4分）当 测 压 传 感 器 通 过 1.5m长 的 细 胶 管 接 到 被 测 设 备 时，传 感 器 可 感 受 到 设 备 内 压 力 的 波 动，不 易 读 出 其 平 均 值.为 得 到 平 均

13、 值，可 在 胶 管 上 用 夹 子 形 成 一 段 很 细 的 通 道，以 阻 尼 压 力 波 动 的 传 播.形 成 的 阻 尼 相 当 于 直 径 0.2加、长 度 51nm的 毛 细 管。设 设 备 内 的 压 力 为 P=4+APsin/aZ其 中 Po=lO0 Pa（表 压），AP=500 Pa,s=l s-1.试 以 准 确 或 近 似 的 方 法 估 算 在 V=0.8cn?的 胶 管 内 压 力 波 动 幅 度 的 大 小 已 知 实 验 在 常 温、常 压 下 进 行，空 气 的 黏 度 为 H=0.001 Pa-s,p=1.2kg/m3.层 流 条 件 下，直 管 摩 擦

14、 系 数 为 1=64/Re,阻 力 降=3 2 R u/&湍 流 条 件 下，X=0.3164/Re0-25,阻 力 降=浦 p i?/（2d）.第 3 题 图 第 4题 图 4.（1 4分）室 温 下 在 单 液 滴 萃 取 塔 中 进 行 传 质 实 验，塔 中 充 满 静 止 的 丁 二 酸 水 溶 液，浓 度 为 c0=250mmol/L.在 塔 下 端 针 头 处 产 生 大 小 均 匀 的 正 丁 醉 球 形 液 滴，频 率 为 f=3.5个/s,正 丁 醇 的 注 入 量 为 vo=0.11 m l/m in.设 所 产 生 的 液 滴 离 开 针 头 后 即 匀 速 上 升，

15、注 入 时 滴 内 浓 度 为 c/0,在 塔 上 端 收 集 液 滴 分 析 得 出 口 浓 度 cdl=220mniol/L.已 知 丁 二 酸 在 正 丁 醇 水 体 系 中 的 分 配 系 数 为 m=2.5（平 衡 时 丁 二 酸 在 正 丁 醇 和 水 中 浓 度 之 比），液 滴 运 动 距 高 为 h=90cm,时 间 为 t=28s 定 义 适 合 本 实 验 条 件 的 传 质 推 动 力；求 相 间 传 质 系 数 Q.5.（1 2分）直 径 0.05nini的 球 形 颗 粒 悬 浮 于 水 中 形 成 的 悬 浊 液，拟 用 过 滤 来 将 其 分 离.过 滤 时 形

16、 成 不 可 压 缩 的 泥 饼，其 孔 隙 率 为 0.55。试 求：（4 分）灌 饼 的 比 阻：第 2页（8 分）若 在 9.81x10%的 恒 定 压 差 下 过 沌，已 知 水 的 黏 度 为 0.001 Pa s,波 饼 厚 5 n皿，过 渡 介 质 阻 力 可 以 忽 略，v=0.1为 产 生 In?注 液 所 得 到 的 渔 饼 体 积 试 求 此 时 每 平 方 米 过 渔 面 积 上 获 得 In?滋 液 所 需 的 过 油 时 间.已 知，一 般 情 况 下 的 过 滤 基 本 方 程 是 W _/A p idJ+匕）6.（星 分）水 平 加 热 管 的 自 然 对 流

17、传 质 系 数 关 联 式 为 Nu=c（GrPr）其 中，c=0.13,n=l/3,普 兰 特 准 数 Pr=0.7（空 气），努 塞 耳 准 数 Nu=等，Grashof准 数 Gr=建 竽，0为 热 膨 胀 系 数，可 按 理 想 气 体 计 算，也 为 加 热 管 外 径,v为 V空 气 的 运 动 黏 度.今 用 此 加 热 管（黑 度 E=0.5）,在 较 宽 阔 的 封 闭 空 间 内 加 热 空 气.设 初 始 一 段 时 间 内 空 气 主 体 温 度 基 本 保 持 t=20C,加 热 管 外 径 4=0.02（11,空 气 导 热 系 数 入=0.03W/（mK）,黏 度

18、 为 巧 1.8 x 1 0-P a 密 度 p=1.2kg/m3（20久 时）.问 加 热 管 外 表 升 到 多 少 度 时，辐 射 传 热 将 成 为 主 导 方 式？7.（分）两 组 分 理 想 溶 液，A的 汽 液 相 平 衡 关 系 为 以=忧 入，x、y 均 为 摩 尔 分 出 m=2为 常 数.对 XA O=O.5的 溶 液 进 行 简 单 蒸 馆，当 馆 出 物 的 平 均 浓 度 元=0.5时 停 止.向 此 时 釜 中 液 的 组 成 和 总 摩 尔 数（假 设 原 溶 液 总 量 为 2m o1）.第 3页中 国 科 学 院 过 程 工 程 研 究 所 2002年 硕

19、士 研 究 生 入 学 考 试 化 工 原 理 试 题（试 题 随 考 卷 交 回 考 试 时 间：180分 钟）一.（共 24分）请 简 要 回 答 下 列 各 问 题：1.（2 分）写 出 粘 性 真 实 流 体 的 贝 努 里 方 程 的 常 用 形 式，并 对 各 项 的 意 义 加 以 解 释，指 出 此 式 的 适 用 范 围 和 条 件.2.（3 分）蒸 汽 冷 凝 传 热 时，滴 状 冷 凝 比 膜 状 冷 凝 的 传 热 系 数 大，为 什 么？可 采 用 什 么 措 施 使 膜 状 冷 凝 转 变 为 滴 状 冷 凝？3.（4 分）在 两 平 行 平 板 间 的 稳 定 层

20、 流 流 动 如 图 1所 示，上 板 的 止，下 板 线 速 度 为 U,牛 顿 流 体 粘 度 为，密 度 为 p，板 间 距 为 h,请 在 图 上 表 示 出 流 体 作 用 在 两 平 板 单 位 面 积 上 的 力 的 大 小、方 向 和 单 位.4.（3 分）写 出 和 解 释 黑 体 辐 射 能 力 的 斯 蒂 芬-玻 尔 茨 曼 定 律.若 其 卬 黑 体 辐 射 系 数 为 C 5.67 V/（m2-K4）,估 计 温 度 达 到 多 高 时，一 般 就 不 能 忽 略 辐 射 传 热？5.（2 分）蒸 像 塔 板 有 所 谓 的 Murohree（默 弗 里）效 率，请

21、问 如 何 定 义 气 体 吸 收 塔 板 的 Murphree效 率？6.（4 分）在 液-液 萃 取 体 系 的 三 角 形 相 图（如 图 2 所 示）中，用 溶 剂 S 萃 取 混 合 物 D 中 的 溶 质 A,溶 剂 S 用 量 为 20 moi，混 合 物 D 的 量 为 10 mol.请 按 杠 杆 原 理 给 出 萃 取 相 E 和 茗 余 相 R 的 摩 尔 量 的 表 达 式，并 在 图 上 表 示 出 R和 E 的 组 成.7.（2 分）颗 粒 在 旋 风 除 尘 器 内 沿 径 向 沉 降 时，其 沉 降 速 度 是 否 为 常 数？如 何 变 化 的？请 予 以 解

22、 释.8.（4 分）请 根 据 泵 的 原 理 及 操 作 特 性，完 成 如 下 选 择 题：将 含 晶 体 15%的 悬 浮 液 输 送 往 高 位 槽 中，宜 选 用（）（A）齿 轮 泵（B）往 复 泵（C）离 心 泵（D）喷 射 泵 某 离 心 泵 在 运 行 半 年 后，发 现 有 气 缚 现 象，应（）（A）降 低 泵 的 安 装 高 度（B）停 泵，向 泵 内 灌 液（C）检 查 出 口 管 路 阻 力 是 否 过 大（D）检 查 进 口 管 路 是 否 泄 漏 离 心 泵 最 常 用 的 调 节 方 式 是（）,旋 涡 泵 最 常 用 的 调 节 方 式 是（）（A）改 变 吸

23、 入 管 路 中 阀 门 开 度（B）改 变 压 出 管 路 中 阀 门 开 度（C）安 装 回 流 支 路，改 变 循 环 量 大 小（D）改 变 电 源 的 电 伍 上 板 7/Q/777777777“A 流 体 h(p.p)I卜 板 性 I i：.，卜;WN)二.（10 分）某 化 工 厂 一 精 锚 塔，采 用 冷 液 进 料，由 于 操 作 不 当，原 料 液 的 进 料 流 黄 F低 于 原 设 计 值，但 原 料 液 的 组 成 x 回 流 比 R、进 料 的 热 状 况 参 数 q 和 提 馆 段 内 上 升 蒸 汽 的 流 量 片 均 保 持 不 变.试 根 据 精 饰 操

24、作 原 理，分 析 精 饰 塔 的 塔 顶 饰 出 液 和 塔 底 釜 残 液 的 流 最 及 易 挥 发 组 分 的 摩 尔 分 率、精 馆 段 内 下 降 液 体 及 上 升 蒸 汽 流 量 的 变 化 趋 势（与 原 设 计 工 况 相 比）.三.（15分）在 直 径 为 1.5m的 圆 柱 形 反 应 器 中，填 充 1200kg的 球 形 颗 粒 催 化 剂.催 化 剂 颗 粒 的 平 均 直 铉 为 0.23mm,密 度 为 2300kg/mJ.填 充 高 度 为 0.85m.反 应 时 要 在 420C、0.3MPa的 条 件 下 通 入 粘 度 为 3.6x】？Pa-s的 反

25、应 气 体，标 准 状 态 下 该 气 体 的 密 度 为 1.7kg/m），气 体 流 量 计（常 压、25-C）的 读 数 为 0.06m/s。试 根 据 气 体 流 过 床 层 的 阻 力 战 失 的 大 小，确 定 合 适 的 进 气 方 式（向 上 或 向 下 流 动）.已 知 流 体 通 过 单 位 高 度 的 颗 粒 填 充 层 时 的 压 降 可 用 Ergun方 程 表 示，即:式 中：为 床 层 空 隙 率，为 流 体 粘 度，0为 流 体 密 度，4 为 颗 粒 直 径，夕 为 形 状 系 数（取 产 1）,U 为 流 体 表 观 速 度.四.（13分）液 膜 吸 收 速

26、 率 方 程 有 3 种 等 价 形 式：N k,Cz-c3和 N A=h（X.-X A）.式 中 Na为 溶 质 A 在 单 位 时 间、单 位 界 面 积 上 被 吸 收 的 摩 尔 量,%,心 和 及 分 别 为 溶 质 A 在 液 相 主 体 中 的 摩 尔 浓 度、摩 尔 分 数 和 摩 尔 比，c“，XN 和 4 分 别 为 溶 质 A 在 界 面 液 相 便 的 摩 尔 浓 度、摩 尔 分 数 和 摩 尔 比，左，发 和 及 分 别 为 以 摩 尔 浓 度 差、摩 尔 分 数 差 和 摩 尔 比 差 表 示 推 动 力 的 液 膜 传 质 系 数，它 们 的 单 位 和 数 值

27、不 同.1、推 导。X 和 k 三 者 间 的 关 系 式；2、一 般 均 认 为 传 质 系 数 为 常 数，但 由 上 小 题 的 结 果，3 个 传 质 系 数 间 的 关 系 与 液 相 总 摩 尔 浓 度 及 摩 尔 比 等 与 体 系 状 态 有 关 的 变 盘 有 关，故 若 其 中 一 个 传 质 系 数 为 常 数，则 其 余 两 个 为 变 数，似 乎 很 难 理 解.请 分 析 利 解 释.五.（11分）用 板 框 压 流 机 和 叶 滤 机 分 别 对 滤 饼 进 行 洗 涤,当 叶 渔 机 洗 涤 水 用 量 为 压 漉 机 洗 涤 水 用 量 的 2 倍 时，两 种

28、 过 滤 机 的 洗 涤 时 间 是 否 相 同？为 什 么？（设 操 作 压 力、过 滤 面 积、终 了 过 滤 速 率 相 同）.六.（12分）在 25m高 的 升 气 管 中,输 送 含 少 粒 颗 粒 的 气 体，管 内 径 为 130mm.气 体 密 度 为 l.2kg/mJ.粘 度 为 1.8xlOPa-s.气 体 流 通 为 lOOm/h,颗 粒 粒 彳 仝 为 50pm,颗 粒 布 度 为 2600kg/n,求 颗 粒 的 停 段 时 间（颗 粒 运 动 的 加 速 及 可 以 忽 略 N l V.七.(15分)有 一 列 管 式 换 热 器，装 有 420 x2.5mm钢 管

29、 400根,管 厚 为 2 5 m m,管 长 为 2 m.要 将 质 量 流 量 为 7000kg/h的 常 压 空 气 由 20C加 热 到 9 0 C,选 用 108C的 饱 和 蒸 汽 于 壳 程 冷 凝 加 热 之 若 水 蒸 汽 的 冷 凝 传 热 系 数 为 l.O x lO/K),管 壁 及 两 侧 污 垢 的 热 阻 均 忽 略 不 计，且 不 计 热 损 失 己 知 空 气 在 平 均 温 度 下 的 物 性 参 数 CP=1.0kJ/(kg-K),A=2.82xlO-2W/(mK),/=2.0 xl05P a s.试 求：1、空 气 在 管 内 的 对 流 传 热 系 数

30、；2、换 热 器 的 总 传 热 系 数(以 管 外 表 面 为 基 准)；3、通 过 计 算 说 明 该 换 热 耨 能 否 满 足 箱 要；4、计 算 说 明 管 壁 温 度 接 近 于 哪 一 例 流 体 的 温 度 中 国 科 学 院 过 程 工 程 研 究 所 2003年 硕 士 研 究 生 入 学 考 试 化 工 原 理 试 题（试 题 随 考 卷 交 回 考 试 时 间：180分 钟）一.（共 45分）简 要 解 答 下 列 问 脱 或 选 择 正 确 答 案（可 选 多 项）：（5 分）F列 形 式 的 贝 努 里 方 程：gz+，+：选 择 其 适 用 的 场 合：（】）非

31、稳 态 流 动，（2）气 泡 内 外 的 压 力 差，（3）跨 流 线 计 算，（4）非 匀 速 运 动，（5）超 声 速 流 动，（6）静 止 流 体 中 任 意 两 点，（7）湍 流 流 动.（5 分）如 图 所 示,将 水 通 过 一 并 联 管 路 从 高 位 槽 H 向 低 槽 L 崎 送，两 槽 的 液 面 维 持 恒 定，支 管 I、2、3上 的 阀 门 a、b、c都 处 于 半 开 状 态.如 果 将 同 门 a 关 小，试 根 据 机 械 能 守 恒 原 理，定 性 分 析 三 个 支 管 流 信/、V2,V3和 总 流 量 V 的 变 化（与 原 值 相 比）.（4 分）输

32、 送 含 细 微 结 晶 15%的 母 液，要 求 输 送 流 量 恒 定，不 受 接 受 容 器 内 压 力 波 动 的 影 响.请 选 择 合 适 的 泵：（I）柱 塞 泵，（2）离 心 泵，（3）涡 轮 泵，（4）齿 轮 泵，（5）隔 膜 泵.（4 分）黑 体 辐 射 的 斯 蒂 芬-玻 尔 茨 曼 定 律 为：E=C0（击），其 中 黑 体 辐 射 系 数 为 Co=5.67 W/（m2K4）,若 表 面 涂 黑 的 电 热 管 在 室 内 对 流 传 热 的 传 热 系 数 0=20 W/（m?K）,室 内 温 度 300K,问 加 热 管 温 度 升 高 到 什 么 程 度 时，就

33、 可 以 不 计 管 壁 的 对 流 传 热 了.（2 分）简 要 说 明 层 流 和 湍 流 的 本 质 区 别 是 什 么.（5 分）用 净 水 吸 收。2,CO?,NH3,出 和 SO2时，传 质 过 程 由 气 膜 阻 力 控 制 的 有（）,液 膜 阻 力 控 制 的 有（）,气 膜、液 膜 传 质 阻 力 共 同 控 制 的 有（）.科 目：化 工 原 理 第 1 页 共 3 页(5分)有 滤 饼 形 成 的 过 渡 基 本 方 程 为：5-=-T-.at firviy+Vt)式 中 各 物 理 量 的 名 称、物 理 意 义 和 单 位 是 什 么？此 式 适 用 于 恒 速 过

34、 滤 吗？此 时 式 中 哪 些 量 是 随 时 间 变 化 的？请 加 以 解 释.(5分)某 过 浦 机 在 前 5个 小 时 采 用 恒 压 过 滤 悬 浮 液，得 到 滤 液 4 m3,之 后 将 过 滤 压 强 提 高 到 原 来 的 1.5倍，请 问 在 新 的 操 作 条 件 下 再 过 渡 10小 时 将 得 到 多 少 灌 液？假 定 费 饼 不 可 压 缩，且 介 质 阻 力 可 以 忽 略(5分)写 出 管 内 外 两 流 体 主 体 间 的 总 传 热 系 数 的 表 达 式，图 示 说 明 每 一 项 的 物 理 意 义.并 据 此 分 析 强 化 传 热 的 措 施

35、,.按 重 要 性 大 小 排 出 顺 序(5分)定 义 一 种 蒸 镭 塔 板 的 板 效 率，并 在 体 系 的 x-y图 上 说 明。二.(13 分)对 于 稳 态 管 内 强 制 对 流 传 热 过 程，己 知 影 响 该 过 程 的 物 理 变 量 包 括：管 长 心(m)、管 径。(m)、流 体 密 度(kg/n?)、流 体 粘 度(kg/m，s)、流 体 速 度 u(m/s)、定 压 比 热 Cp(J/kg C)、流 体 导 热 系 数 4(W/m*C)、重 力 加 速 度 g(m/s2)和 对 流 传 热 系 数 a(W/mC),即 该 过 程 可 用 函 数 描 述。请 问

36、该 过 程 的 基 本 因 次 数 是 几 个？用 因 次 分 析 法 得 到 影 响 该 过 程 的 无 因 次 准 数，并 说 明 这 些 准 数 表 示 的 物 理 意 义.J 三.(12分)已 知 直 径 为 4 的 某 小 颗 粒 在 Stockes区 沉 降，颗 粒 所 受 的 曳 力 可 表 示 为 FD=3即%”，式 中 u 为 颗 粒 沉 降 速 度、为 周 围 流 体 粘 度 如 果 颗 粒 的 初 始 状 态 是 静 止 的，试 给 出 沉 降 时 间 为 r时 的 颗 粒 运 动 速 度 u 的 表 达 式.四.(20分)试 推 导 以(尸-P)表 示 总 推 动 力

37、的 吸 收 速 率 方 程，说 明 气 相 总 传 质 系 数 的 意 义,并 分 析 下 述 低 浓 度 气 体 溶 质 被 吸 收 时 过 程 的 控 制 因 素：汽 液 平 衡 关 系 服 从 亨 利 定 律,气 膜 传 质 系 数-2.74x10“kmol/(m2skPa),液 膜 传 质 系 数 M=6.94xl0-5 m/s,溶 解 度 系 数 H=1.5 kmol/(m5-kPa).如 果 系 统 的 总 压 强(绝 压)从 原 来 的 O.IMPa增 加 至 l.OMPa,试 给 出 气 体 总 传 质 系 数 增 加 的 倍 数.科 目：化 工 原 理 第 2 页 共 3 页

38、五.（20分）请 用 蒸 储 体 系 的*-y 图，阐 述 精 惚 塔 回 流 比 两 个 极 限 值 的 概 念 与 意 义 推 导 理 想 体 系 的 计 算 全 回 流 操 作 时 的 理 论 板 数 和 最 小 回 流 比 的 公 式 六.（20分）采 用 逆 流 式 圆 筒 空/干 燥 器 干 燥 结 晶 碳 酸 氢 钠.空 气 进 入 干 燥 室 时 的 温 度=120匕，湿 含 量=0.01.进 入 干 燥 室 的 湿 物 料 温 度 a=20C,含 水 量 助=12%；干 燥 后 产 品 的 温 度 金=90匕，产 品 最 Gt=415kg/h,产 品 含 水 盘 W2=0.0

39、5%设 湿 物 料 平 均 比 热 为 Cm*Cp,千 M=1.01 kJ/（kg绝 干 料 C）,空 气 排 出 干 燥 器 的 温 度 为/2=5 0 C.已 知 水 蒸 汽 的 平 均 比 热 cv=1.88 kJ/（kg C）,0 C时 水 的 蒸 发 潜 热 为 ro=249OkJ/kg.试 求 干 燥 过 程 蒸 发 的 水 量 和 干 燥 空 气 的 消 耗 量 L（kg/h）（忽 略 散 热 损 失）.七.（20分）在 电 极 上 进 行 电 化 学 反 应：A.（离 子）A（金 属）+e,反 应 速 度 与 电 极 附 近 的 传 质 和 电 化 学 反 应 的 动 力 学

40、有 关.表 面 电 化 学 反 应 的 一 级 速 率 常 数 ms/moL A.的 扩 散 系 数 D=D0+ax,其 中 5=5x10.6cm%,0=5*10*m2/s.电 极 表 面 A.的 浓 度 CAO mol/n?，x 是 距 表 面 的 法 向 距 离，电 极 表 面 的 液 膜 J f度 为 5=0.1mm.求 在 r=0.55W,45ib A.的 浓 度.科 目：化 工 原 理 第 3 页 共 3 页中 国 科 学 院 过 程 工 程 研 究 所 2004年 招 收 攻 读 硕 士 学 位 研 究 生 入 学 考 试 化 工 原 理 试 题（答 案 写 在 答 题 纸 上，试

41、 题 随 答 卷 收 回 考 试 忖 间：180分 钟）（共 50分）简 要 解 答 卜.列 问 题 或 选 择 正 确 答 案（可 选 多 项）1,何 为 描 述 流 体 运 动 的 欧 拉 法 和 拉 格 朗 R法？在 推 导 伯 努 利（Bernoulli）方 程 时 采 用 的 是 欧 拉 法 还 是 拉 格 朗 H法？（4 分）2.针 对 板 式 塔 分 离 设 备，分 别 简 述 点 效 率、默 弗 里 板 效 率 及 湿 板 效 率 的 定 义，以 及 各 自 的 适 用 范 围，为 什 么 还 要 定 义 全 塔 效 率 的 概 念？（5 分）3.请 分 别 给 出 流 线、轨

42、 线 和 涡 线 的 含 义。（3 分）4.试 推 导 双 组 分 精 馆 塔 的 精 储 段 操 作 线，要 求 说 明 依 据 的 定 律 以 及 方 程 适 用 的 前 提。（5 分）5,用 热 电 偶 测 量 管 道 内 的 高 温 气 体 的 温 度 时，存 在 着 系 统 误 差，请 问 这 种 误 差 是 由 什 么 原 因 造 成 的，误 差 使 热 电 偶 的 读 数 偏 大 还 是 偏 小？（5 分）6.请 分 别 给 出 壁 面 上 流 体 边 界 层 的 未 分 离 区、己 分 离 区 和 分 离 点 的 特 征，包 括 壁 外 流 体 速 度 的 方 向 和 壁 面

43、速 度 梯 度 的 符 号（来 流 速 度”（x j）0）.（5 分）-“（孙）试 题 名 称：化 工 原 理 第 1 页 共 3 页fi8.简 要 说 明 离 心 泵 和 往 复 泵 的 流 量 调 节 方 法.（3 分）9.任 何 热 身 的 传 递 只 能 通 过 三 种 方 式 进 行，分 别 为：（）、（）和（）.（3 分）10.简 述 湿 球 温 度 心 的 概 念，并 根 据 温 度 计 上 的 传 热 和 传 质 速 率 的 关 系，简 要 推 导 湿 球 温 度 与 十 球 温 度 八 空 气 湿 度 的 关 系 式.（4 分）11.1 如 在 某 降 尘 室 内 增 加 几

44、 块 隔 板，假 定 隔 板 厚 度 对 流 通 面 积 没 有 影 响，当 气 体 的 处 理 盘 不 变 时，则 所 能 除 去 的 颗 粒 最 小 直 径 将：（A）增 加，（B）不 变，（C）减 小,（D）不 确 定。（2 分）2 如 果 要 保 证 去 除 的 颗 粒 最 小 粒 径 不 变，分 离 操 作 的 生 产 能 力 将：（A）增 加，（B）不 变，（C）减 小，（D）不 确 定.（2 分）12.（1 流 化 的 类 型 包 括：（A）散 式 流 化 和 均 匀 流 化，（B）浓 相 流 化 和 稀 相 流 化，（C）聚 式 流 化 和 散 式 流 化，（D）聚 式 流 化

45、 和 鼓 泡 流 化，（E）湍 动 流 化 和 浅 层 流 化。（2分）2 流 化 床 的 压 降 随 气 速 u 变 化 大 体 遵 循：（A）反 降 正 比 于 气 速，（B）压 降 正 比 于 五,（C）基 本 不 随 气 速 变 化，（D）起 始 随 气 速 的 增 大 而 线 性 增 大.（2 分）二.（16 分）一 板 框 压 滤 机 有 30个 框，每 个 框 的 长 度 为 900mm,宽 为 700mm,厚 度 为 40mm0在 某 次 恒 压 过 注 时，采 用 0.15倍 灌 液 址 的 洗 涤 液 进 行 洗 涤，洗 涤 压 力 与 过 滤 压 力 相 同，洗 涤 液

46、的 粘 度 为 滤 液 的 0.8倍.已 知 过 浊 常 数 K=6.5xl（y5m2/s,东=0.015m3/n?,滤 饼 与 相 应 滤 液 体 积 比 彳 0.04511?/0?,辅 助 时 间 为 20分 钟。试 求 过 滤 到 满 框 时 的 压 滤 机 生 产 能 力。（m%）.（已 知 洗 涤 方 式 为 横 穿 洗 涤，过 滤 终 了 时 的 过 滤 速 率 可 表 示 为 儒 上 品）三.（16分）某 精 馆 塔 用 于 分 离 藻 和 甲 装 的 二 元 混 合 液，进 料 中 苯 的 摩 尔 分 率 为 0.7,泡 点 进 料。要 求 塔 釜 排 出 残 液 中 含 素

47、不 大 于 0.005（摩 尔 分 率）,已 知 在 操 作 条 件 下 物 系 的 相 对 挥 发 度 为 2.47,回 流 比 火;3,且 精 馈 段 只 有 2 块 理 论 板。“算 塔 顶 可 得 产 品 的 组 成 和 采 出 率 是 多 少？四.（16分）一 台 单 管 程 列 管 式 换 热 器，由 22根 8x2mm、长 1.5m的 管 子 组 成.现 用 它 来 冷 凝 冷 却 乙 醇 饱 和 蒸 汽，使 其 从 饱 和 温 度 78c冷 凝 冷 却 到 30匕，乙 醇 走 管 外，处 理 量 为 100kg/h,其 冷 凝 热 为 880kJ/kg,液 体 乙 醇 的 比

48、热 为 2.93 kJ/kgK,冷 却 水 走 管 内，与 乙 醇 逆 流 流 动，其 进、出 口 温 度 分 别 为 15匕 和 30C,水 的 平 均 比 热 为 4.187 kJ/kg-K。乙 鸭 冷 谯 和 冷 却 的 总 传 热 系 数 分 别 为 Ki=0.7kw/m2.K,K2=012kw/m2 K（以 管 外 表 面 积 为 基 准），试 计 算 说 明，该 换 热 器 是 否 适 用？试 题 名 称；化 工 原 理 第 2 页 共 3 页五.（16分）如 右 图 所 示，已 知 某 球 体 的 球 心 A 处 有 一 大 小 可 以 忽 略 的 热 源，在 球 径 为 此 的

49、 内 壁 面 温 度 为 Ti，球 半 径 R2处 的 外 壁 面 温 度 为 T2,吊 和&之 间 的 导 热 材 料 的 热 传 导 系 数 为 传 热 过 程 为 定 态 热 传 导，试 求 热 流 量。,并 依 据 傅 立 叶（Fourier）定 律 推 导 球 半 径 R(/?/f2)处 温 度 7,和 A的 关 系 式.六.（18分）一 逆 流 吸 收 的 填 料 塔，进 料 气 体 中 可 溶 组 分 A 的 摩 尔 分 率 0.02,要 求 组 分 A的 回 收 率 不 低 于 9 5%.吸 收 剂 是 清 水，要 求 吸 收 后 溶 液 中 组 分 A 的 摩 尔 比 不 低

50、 于 0.01.已 知 平 衡 关 系 为 h l.4，填 料 层 高 度 为 5 m.试 求：1该 吸 收 塔 的 气 相 总 传 质 单 兀 高 度；2操 作 液 气 比 是 最 小 液 气 比 的 倍 数；3若 因 工 艺 变 化 使 气 体 流 量 增 加 5 0%,如 果 其 它 条 件 均 不 变，只 通 过 调 节 吸 收 剂 流 量 使 气 体 中 组 分 A 的 回 收 率 保 持 不 变，该 如 何 调 节 气 液 比，请 详 细 列 出 解 题 步 骤。已 知 气 膜 吸 收 系 数 K/与 气 速 G 的 0.8次 方 成 正 比.七.（18分）请 根 据 流 体 流