跪求06和08年 中科院 化工原理 試題！！！！
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2007
壹． 單選題（每題2.5 分，***25 分）
1．某流體在內徑為D 的水平管中平穩流動，當該流體以相同的體積流量通過等長的內徑
為0.5D 的水平管時，如果流動為完全湍流（阻力平方區），則壓降是原來的（ ）。
A. 4 倍； B. 8 倍； C. 16 倍； D. 32 倍。
2． 在空氣－蒸汽間壁換熱過程中可采用（ ）方法來提高傳熱速率。
A. 提高蒸汽速度；
B. 采用過熱蒸汽；
C. 降低空氣流速；
D. 提高空氣流速。
3． 有關多效蒸發器的三種加料類型：並流加料、逆流加料、平流加料，說法錯誤的是：
（ ）。
A. 並流加料和平流加料都采用並流換熱方式；
B. 在同等進料條件下，逆流加料的蒸發效率高於並流加料；
C. 平流加料更適合於易結晶的物料；
D. 三種加料方式的采用都提高了物料蒸發量，但以犧牲蒸汽的經濟性為代價。
4．結晶分離的過程通常采用降溫或者濃縮的方法，其目的是提高溶液的（ ），從而推
動晶體的析出。
A. 過飽和度； B. 濃度差； C. 粘度差； D. Gibbs 自由能。
5． 雙組分溶液萃取分離體系實際上是兩個部分互溶的液相，其組分數為3，根據相律，系
統的自由度為3，當兩相處於平衡時，組成只占用1 個自由度，因此操作中（ ）。
A. 只能調整壓力；
B. 只能調整溫度；
試題名稱：化工原理***5 頁第1 頁
C. 壓力和溫度都可以調整；
D. 無法確定調整壓力還是溫度。
6．假設壹液滴與壹固體球的體積和密度都相同，並且在同壹流體中自由沈降，則下列哪種
液滴所受到的曳力小於流體對固體球的曳力： （ ）。
A. 剛性小液滴；
B. 有內部環流的球形液滴；
C. 曲折運動的橢球形液滴；
D. 上述3 種液滴受到的曳力作用都大於固體球。
7．空氣的幹球溫度為t ，濕球溫度為tw ，露點為td ，當空氣的相對濕度為95%時， 則
（ ）。
A. t = tw = td ； B. t > tw > td ； C. t < tw < td ； D. t > tw = td
8．如果某固定床中的顆粒裝填為緊密排列，假設該固定床內部包括下述幾種區域（圓柱狀
顆粒與球形顆粒的當量直徑相等），請問流體最難通過的床層區域是：（ ）。
A. 壁面附近；
B. 直徑均壹的球形顆粒區；
C. 亂堆的圓柱狀顆粒區；
D. 直徑不等的球形顆粒區。
9．下列板式塔中操作彈性最大的是（ ）。
A. 篩板塔； B. 浮閥塔； C. 泡罩塔； D. 舌形噴射塔。
10． 厚度不同的兩種材料構成兩層平壁，層接觸良好，已知壁厚d1＞d2，導熱系數
λ1＜λ2，在穩定傳熱過程中，下列關系式正確的是：（ ）。
A. 導熱速率q1 > q 2 ；
B. 熱阻R1 > R2, ；
C. 溫差ΔT1 < ΔT2 ；
D. 2 2 1 1 T R T R Δ = Δ
二． 填空題（每空1 分，***30 分）
1．如果板式塔設計不合理或操作不當，可能產生、及等不正常現象，使塔
無法工作。
試題名稱：化工原理***5 頁第2 頁
2．啟動時需要關閉出口閥門的液體輸送泵是： 。為改善往復泵流量不均勻的缺點，
常用的兩個方法是： 、。
3．用裸露熱電偶測量管道內溫度為1000K 的高溫氣體，由於輻射造成的測量誤差為10
％，管壁溫度為400K，當氣體加熱到1500K 時，輻射造成的測量誤差約為。
4．恒定幹燥條件下的幹燥速率曲線壹般包括和階段，其中兩幹燥階段的交點對
應的物料含水量稱為。
5．對壹定操作條件下的填料吸收塔，如將填料層增高壹些，則塔的HOG ，NOG 。
6． 對流傳質理論的主要三個理論是： 、、。
7． 蒸發器的熱阻主要是由四部分組成： 、、和。
8． 膜分離發生所需要的驅動力是或，請列舉三種典型的膜分離過
程： 、、。
9．表征“三傳”的三個類似的定律是：表征動量傳遞的、表征熱量傳遞的、
表征質量傳遞的。
10．邊界層分離會大大增加機械能的損耗，從流體流動的結構上分析，這是因
為： 。在管路流動中，由於邊界層分離導致阻力損失增加的兩個典
型的例子是： 、。
三． 簡答題（每題4 分，***20 分）
1． 簡述化學吸收的主要優點。
2．化工廠有壹攪拌反應釜，反應的選擇性壹直不理想。經研究發現，是因為反應器內的湍
流微觀混合效果不好，必須強化混合。要強化微觀混合，對攪拌器輸出液體量和輸出壓
頭的大小有什麽要求？如果該反應釜的攪拌功率已不能再提高了，請問如何改變攪拌槳
的大小和攪拌操作條件？
3．在氣體吸附分離或者氣體膜分離中，經常碰到壹個重要的擴散－努森（Knudsen）擴
散，請敘述努森擴散對含有不同分子量的氣體混合物進行分離的原理。
試題名稱：化工原理***5 頁第3 頁
試題名稱：化工原理***5 頁第4 頁
4． 氣固流態化可分為散式流態化和聚式流態化兩類，已知經典散式流態化的床層膨脹方
程為： n
t
0 ε ＝
u
u ，式中的u0 為流體表觀速度，ut 為顆粒終端沈降速度， ε 為床層空隙率，
n 為膨脹指數。聚式流態化不滿足上述方程。請問：如果以此方程為判據，如何設計壹套
實驗與數據處理程序，來鑒別某氣固流化床為聚式流態化還是散式流態化？
5．對於A+B 的可萃取分離體系，采用壹般的多級逆流萃取，可以使最終萃取余相中A 的
含量降至很低，但是仍含有壹定量的B，這時如果引入精餾中采用的回流技術以實現A
和B 的高純分離。請簡要敘述回流萃取及其實現高純分離的原理？
四． 分析計算題（***75 分）
1．（10 分）有壹板框過濾機，恒壓過濾某懸浮液。過濾時間為2 小時，濾渣完全充滿濾框
時的濾液量為20 m3。隨後用10％濾液量的洗滌液（物性與濾液相同）洗滌，每次拆裝
所需時間為15 分鐘。已知該操作過程中的過濾介質當量濾液量Ve＝2.5 m3。請問該過
濾機的生產能力是多少（m3/h）？
2． （12 分） 壹精餾塔，原料液組成為0.5（摩爾分率），飽和蒸氣進料，原料處理量為
100kmol/h，塔頂、塔底產品量各為50kmol/h 。已知精餾段操作線方程為
y = 0.833x + 0.15，塔釜用間接蒸汽加熱，塔頂全凝器，泡點回流。試求：
（1）塔頂、塔底產品組成xD 和xw；
（2）全凝器中每小時冷凝蒸汽量；
（3）蒸餾釜中每小時產生蒸汽量；
（4）若全塔平均揮發度α =3.0，塔頂第壹塊塔板默弗裏效率Emvl = 0.6，求離開塔頂第二塊
塔板的氣相組成。
3．（12 分） 某非牛頓流體在直管內流動，可以用冪律模型來描述該流體的剪切力τ與剪
切率之間的關系，即
n
r
u K ?
d τ ，u 是流體的軸向速度，r 是圓管的徑向坐標，K 和n
是常數。請依據管流的剪應力分布，證明該流體在圓管截面上的平均流速是：
= ，式中，L 是管子長度， P Δ 為包含位能和壓強能的壓力差，R
是圓管半徑。
4．（13 分） 在由若幹根φ 25×2.5mm，長為3m 的鋼管組成的列管式換熱器中，用溫度為
140℃的飽和水蒸汽加熱空氣，空氣走管程。空氣的質量流量為3600kg/h，空氣的進、
出口溫度分別是20℃和60℃，操作條件下的空氣比熱為1.0 kJ/(kg·℃)，空氣的對流給
熱系數為50 W/(m2·℃)，蒸汽冷凝給熱系數為8000 W/(m2·℃)，假定管壁熱阻、垢層熱
阻及熱損失可忽略不計。試求：
（1）加熱空氣需要的熱量Q 為多少？
（2）以管子外表面為基準的總傳熱系數K 為多少？
（3）列管換熱器至少需要多少根管子？
5．（13 分） 某濕物料10kg，均勻地平鋪在面積為0.50m2 的平底淺盤內，並在恒定幹燥條
件下進行幹燥。物料的初始含水量為15%，已知在此條件下物料的平衡含水量為1%，臨
界含水量為6%（均為濕基），並已測出在恒速階段的幹燥速率為0.394kg/(m2·h)，假設降
速階段的幹燥速率與物料的自由含水量（幹基）成線性關系。試求：（1）將物料幹燥至
含水量為2%（濕基），所需要的總幹燥時間為多少小時？（2）現將物料均勻地平鋪在
兩個與上述尺寸相同的淺盤內，並在同樣的空氣條件下進行幹燥，只需4 小時便可將物
料的水分降至2%（濕基），問物料的臨界含水量有何變化？恒速及降速兩個幹燥階段的
時間各為多少小時？（可假設壹個物料臨界含水量c X ′ 值試算）
6．（15 分） 如圖所示的雙塔流程以純溶劑S 吸收某組分Z，混合氣中的Z 的摩爾含量為
y1，兩塔的純溶劑S 用量相等，且均為最少溶劑使用量的R 倍。在操作範圍內，物系的
平衡關系服從亨利定律，兩個塔的總傳質系數相同，塔直徑相同。
試證明：（i） 3 1 2 y y y = ； （ii）兩個塔的塔高B A H H = 。
A B
純溶劑S
混合氣
y1
xA
y2
y3
xB