2024年4月22日发(作者：琦叶)
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。
2、简述吸收机理中的双膜理论。
3、连续精馏塔稳定操作的必要条件是什么？
4、简述强化传热的主要途径。
5、请在H-I图中标出如何根据t-t
d
确定湿空气的状态点。
四、（本题 15 分）
用离心泵将河水送到高位的常压水塔中，其液面与水塔液面间垂直距离为35m。河水呈
稳态流动。输水管直径为Φ165×4.5mm，管路长度为1300m，所有局部阻力的当量长度为
50m。若泵的流量为100m
3
/h，泵的效率为65％，求泵的轴功率（kW）。假设摩擦系数λ可
取为0.02，水的密度为1000kg/m
3
。
五、（本题15分）
用常温下的清水为介质，测定一定转速下离心泵的性能。若测得泵的流量为10m
3
/h，
真空表读数为160mmHg，压强表读数为1.7x10
5
Pa，轴功率为1.07kw。已知泵入口管和出
口管直径相同，压强表和真空表两测压口间垂直距离为0.5m（通过该段管路阻力损失可忽
略不计），试求该泵在此实测点下的压头和效率。水的密度为1000kg/m
3
。
六、（本题 20 分）
在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气，废气流量为2500m
3
/h（标准状态下），
其中氨浓度为0.02（摩尔分率），要求回收率不低于98％，若水用量为3.6m
3
/h，操作条件
下平衡关系为Y=1.2X（式中Y、X为摩尔比），气相总传质单元高度为0.7m。水的密度为
1000kg/m
3
。试求：
（1）塔底、塔顶推动力；全塔对数平均推动力
（2）气相总传质单元数N
OG
（3）填料层高度
七、（本题20分）
在常压连续精馏塔中分离苯－甲苯混合液，原料液流量为1000kmol/h，组成为含苯0.4
（摩尔分率，下同），馏出液组成为含苯0.9，苯在塔顶的回收率为90％，泡点进料（q=1），
回流比为最小回流比的1.5倍，物系的平均相对挥发度为2.5。
试求：（1）精馏段操作线方程
（2）提馏段操作线方程
八、（本题 20 分）
有一传热面积为3m
2
，由φ25x2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃
的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为
1000kg/h和1200kg/h，其比热分别为4.18kJ/kg·℃和2.0kJ/kg·℃。水侧和油侧的对流传热
系数分别为2000W/m
2
·℃和250W/ m
2
·℃·，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。
（1）请计算说明该换热器是否够用？
（2）夏天当水的初温达到30℃时，该换热器是否够用？若不够用该如何解决？（假设总传
热系数保持不变。）
九、（本题 5分）
在实验室用一片过滤面积为0.1m
2
的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内
部真空度为500mmHg。过滤5min得滤液1L，又过滤5min得滤液0.6L，若再过滤5min，
可再得滤液多少L？
华南理工大学2005年化工原理考研试题
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
0.25～2.5 /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Q /h，阀门全开时管路所需扬程为
He m，而在泵的性能曲线上与Q对应的扬程为Hm，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td ( ) ；而当气体温度t升高而H保持不
变时，则td ( ) 。
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/ ）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qe=? 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30oC和1atm时混合气体相对湿
度。将该气体冷却到-11.5oC（此时苯已处于饱和状态），已知苯在-11.5oC和30oC
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（110oC）冷凝为饱和液体，甲苯
的气化热为363KJ/kg。冷却水于16 oC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 oC)，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 oC，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xF=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xD=97%，釜液浓度xW=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=1.8Rmin。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/m2和30oC下，用水吸收混合气中氨。该操作条件下，亨利系数
E=134kN/m2，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 和 ，试求：
1）气相总传质系数Ky ？
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？
清华大学1998年化工原理考研试题
一、填空题（12分）
1、如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ
的关系式为_______。
2、评价塔板性能的标准是：________，_______，_______，_______，________。
3、在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变而入塔液体量增加，则此塔的液
相传质单元数Ｎ(l)将___，而气相总传质单元数ＮOG将_____，气体出口浓度ｙ(a)将___。
4、某精馏塔设计时，若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持x(F)，Ｄ
／Ｆ，ｑ，Ｒx(D)不变，则Ｗ／Ｆ将_______，x(w)将_______，提馏段操作线斜率将_______，
理论板数将_______。
5、湿空气经预热后相对湿度φ将_______。对易龟裂的物料，常采用_______的方法来控
制进干燥器的φ值。干燥操作的必要条件是_______，干燥过程是_______相结合的过程。
6、某降尘室高2m，宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。矿尘密度为4500千克每
立方米，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为25000立方米每小时，气体密度为0.6
千克每立方米，粘度为3×10e-5Pas。则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_____μｍ。
二、选择题（10分）
1、有一并联管路如图2所示，两段管路的流量、流速、管经、管长及流动阻力损失分别
为Ｖ(1)、u(1)、d(1)、L(1)、h(f1)及Ｖ(2)、u(2)、d(2)、L(2)、h(f2)。若d(1)=2d(2)，
L(1)=2L(2)，则
（1）h(f1)/h(f2)＝（ ）
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1
（2）当管路中流体均作层流流动时，Ｖ(1)/Ｖ(2)=（ ）
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1
（3）当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ(1)＝λ(2)，则Ｖ(1)/Ｖ(2)=（ ）。
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1/4
2、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制造选择有关的是_______。
Ａ、普兰德准数； Ｂ、传热单元数NTU; Ｃ、离心分离因数K; Ｄ、过滤常数K
3、（1）板框压滤机洗涤速率为恒压过滤最终速率的1/4，这一规律只有在_____时才成立。
Ａ、过滤时的压差与洗涤时的压差相同；
Ｂ、滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；
Ｃ、过滤压差与洗涤压差相同且滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；
Ｄ、过滤压差与洗涤压差相同，滤液的粘度与洗涤液的粘度相同，且过滤面积与洗涤面
积相同。
（2）恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加______。
Ａ、11.8%； Ｂ、9.54%; Ｃ、20%; Ｄ、44%
4、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，
为使气体温度降到最底应采用的流程为_______。
Ａ、气体走管外，气体并联逆流操作；Ｂ、气体走管内，气体并联逆流操作；
Ｃ、气体走管内，气体串联逆流操作；Ｄ、气体走管外，气体串联逆流操作。
5、请将你认为最恰当的答案填在（ ）内。
（1）与单级萃取相比，如溶剂比、萃取比、萃取相浓度相同，则多级逆流萃取可使萃余分
率（ ）。
Ａ、增大； Ｂ、减小; Ｃ、基本不变; Ｄ、增大、减小均有可能。
（2）在B-S部分互溶的萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而其他操作条件不变，则萃取
液浓度ｙ（A）（ ）。
Ａ、增大； Ｂ、减小; Ｃ、不变; Ｄ、变化趋势不确定。
三、计算题
1、将20℃的水（粘度μ=0.001Pas）以30立方米每小时的流量从水池送至塔顶。已知塔
顶压强为0.05MPa（表），与水池水面高差为10m，输水管φ89×4mm，长18m，管线局部阻
力系数∑ξ=13（阀全开时），摩擦系数λ=0.01227+0.7543／（Ｒｅ(0.38次方)）。
（1）求所需的理论功率（kw）；
（2）一泵的特性可近似用下式表达：
扬程：Ｈ＝22.4+5Ｑ-20Ｑ·Ｑ m
效率：η＝2.5Ｑ-2.1Ｑ·Ｑ
式中Ｑ的单位为立方米每分钟。求最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。如适
用，求因调节阀门使功率消耗增加多少。（15分）
2、在一新的套管换热器中，冷却水在φ25×2.5mm的内管中流动以冷凝环隙间的某蒸汽。
当冷却水的流速为0.4m/s和0.8m/s时，测得基于内管外表面的总传热系数分别为1200瓦
每平方米开尔文和1700瓦每平方米开尔文。水在管内为湍流，管壁的导热系数为45w/m·K。
水流速改变后可认为环隙间冷凝的传热膜系数不变，试求：
（1）当水的流速为0.4m/s时，管壁对水的对流传热系数为多少？
（2）管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？
（3）若操作一段时间后，水流速仍维持0.4m/s，但测得的总传热系数比操作初期下降
10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%。（13分）
3、进料量为9000kg/h，浓度为1%（质量分率）的盐溶液在40℃下进入单效蒸发器并被
浓缩到1.5%。蒸发器传热面积为39.1平方米，蒸发室绝对压强为0.04MPa（该压力下水的
蒸发潜热r'=2318.6kJ/kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232k
J/kg）。由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04MPa下水的沸点为75.4℃，
料液的比热近似于水的比热，Ｃｐ＝4.174kJ/kg·K。
（1）求蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽量和加热室的传热系数K。
（2）如进料量增加为12000kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料温度
和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。（10
分）
4、某吸收塔填料层高4m，用水吸收尾气中的有害成分A。在此情况下，测得的浓度如
图所示。已知平衡关系为Y=1.5X。求
（1）气相总传质单元高度；
（2）操作液气比为最小液气比的多少倍？
（3）由于法定排放浓度规定ｙ(2)必须小于0.002，所以拟将填料层加高。若液气比不
变，问填料层应加高多少？
（4）画出填料加高前后吸收操作线的示意图。（15分）
5、苯、甲苯两组分混合物进行常压蒸馏，原料组成X(苯)＝0.7，要求得到组成为0.8的
塔顶产品（以上均为摩尔分率），现用以下三种方法操作：
（1）连续平衡蒸馏；
（2）简单蒸馏（微分蒸馏）；
（3）连续蒸馏。
在（3）情况下，塔顶用一分凝器，其中50%的蒸汽冷凝返回塔顶。出冷凝器的蒸汽与
冷凝液体呈平衡。对每种方法进料量均为100kmol/h，问塔顶、塔釜产量各为多少？汽化量
为多少？已知α=2.46。（15分）
6、在常压连续干燥器中将处理量为0.417kg/s的湿物料自含水量为47%干燥到5%（均为
湿基），采用废气循环操作，新鲜空气与废气混合后经预热器加热，再送入干燥器。循环比
（废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为0.8。新鲜空气的湿度Ｈo为
0.0116kg/kg绝干气，温度为22℃，废气的湿度Ｈ2为0.0789kg/kg绝干气，温度为52℃。
假设干燥过程为绝热过程，预热气的热损失可忽略不计。试计算干燥过程的耗热量，并在Ｈ
-Ｉ图上定性画出湿空气的状态变化情况。（10分）
已知：绝干空气比热为1.01kJ/kg·K
水蒸气的比热为1.88kJ/kg·K
0℃时水蒸汽潜热为2490kJ/kg
天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题
题号：考试科目：化工原理（含实验） 页数：
一、选择与填空（共30分）
1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将 ，
AB管段的摩擦阻力损失Σhf，AB将 。（2分）
2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三
只管路的体积流量之比为 。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1:
1题 附图 3题 附图
3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的
某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头 ，轴功率 。
（2分）
A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定
4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内
为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A截面到达B截面的时间为20s；当平均流速
为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为 。（2分）
5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约
是过滤终点滤饼厚度的 倍；洗液流通面积是过滤面积的 倍。（2分）
A、1 B、0.5 C、2 D、4
6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为 。（2分）
7、在传热计算中，平均温度差法往往用于 计算，传热单元数法往往用于 计算。（2分）
A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型
8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’ 。（2分）
A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定
9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为 。（2分）
A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi
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10、板式塔是 接触式气液传质设备，操作时 为连续相；填料塔是 接触式气液传质设备，
操作时 为连续相。（4分）
11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性
系数 。（2分）
A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1
12、多级错流萃取的特点是： 、 和 。（3分）
13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分）
A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于
二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。
离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力
表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开
度不变，当压力表读数为80kPa时，试求：
（1）管路的特性方程；（10分）
（2）输水体积流量；（5分）
（3）离心泵的有效功率。（5分）
三、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAV+Δ=−μθ
式中 V——过滤体积，m3；
θ——过滤时间，s；
A——过滤面积，m2；
Δp——过滤的压差，Pa；
s——滤饼的压缩性指数，无因次；
μ——滤液的粘度，Pa·s；
r’——单位压差下滤饼的比阻，1/m2；
v——滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；
Ve——过滤介质的虚拟滤液体积，m3。
试根据该式分析强化过滤操作的途径。（8分）
四、某低粘度流体的流量为10000kg/h，比热容为4.18kJ/(kg·℃)，生产上要求将该流体由15℃
加热到100℃。现采用的换热器是列管式换热器，其管束由160根管径为φ25mm×2mm的不
锈钢管组成。管外的加热热源为110℃的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为12kW/(m2·℃)。
欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热器的长度为4.5m；若将单程改为双管程，而
管子的总数不变，试求：
（1）换热器的总传热系数；（10分）
（2）所需换热管的长度。（6分）
（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的热损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，
两种情况下蒸气冷凝对流传热系数相同）
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五、某制药厂用板式精馏塔回收丙酮含量为75％（摩尔％，下同）的废丙酮液媒。该精馏
塔共装有28层塔板，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。因在常压下
操作，该分离物系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度为1.8。现场测得一组数据如下：
馏出液中丙酮的含量 96％ 釜残夜中丙酮的含量 5％
精馏段液相的负荷 40kmol/h 精馏段气相的负荷 60kmol/h
提馏段液相的负荷 66kmol/h 提馏段气相的负荷 60kmol/h
试根据以上数据核算：
（1）丙酮的回收率；（5分）
（2）操作回流比与最小回流比的比值；（8分）
（3）该板式塔的总板效率。（7分）
提示：吉利兰图中的曲线可用下式表示，即：
Y＝0.5458－0.5914X＋0.0027／X
其中 1min+−=RRRX，2min+−=NNNY
六、在直径为1.2m的填料吸收塔中，拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料，该填料的比
表面积为228m2/m3，在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分。已知入塔
混合气体的流量为40kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；溶质的吸收率为95％；操作
条件下的气液平衡关系为Y＝2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气
相总吸收系数为0.35kmol/(m3·h)。试通过计算判断拟装填的填料高度能否达到分离要求。
（注：填料的有效比表面积可近似取为填料比表面积的90％）（15分）
七、在一常压逆流干燥器中，用热空气将某湿物料的含水量由8％干燥至0.5％（均为湿基）；
干燥介质为20℃的湿空气，经预热器后被加热到90℃，其中所含水汽的分压为0.98kPa，离
开干燥器废气的温度为45℃。假设本干燥过程为理想干燥过程。
（1）计算空气经过干燥器的湿度变化量；（8分）
（2）若向干燥系统提供的热量为500kW，计算湿物料的处理量。（8分）（大气压取为
101.3kPa）
八、实验部分（共25分）
1、在标绘孔板流量计流量系数与雷诺数关系曲线应选用 坐标系。（2分）
2、常用的实验数据处理方法有 、 、 。（2分）
3、干燥过程中，随着干燥空气流速的增加，干燥速率 ，临界湿含量 。（2分）
4、在恒压过滤实验中，提高过滤温度，过滤常数K ；增加料浆浓度，过滤常数K 。（2分）
5、画出间歇精馏开车过程中，塔顶温度与时间变化关系示意图。（2分）
6、在冷模塔实验中，在风机出口连接一根π形管的目的是 。（2分）
7、设计一实验流程（画出其实验流程示意图），并写出简要实验步骤，完成如下实验内容：
（13分）
（1）进行光滑管内传热系数的测定（包括空气—水蒸气和水—水蒸气系统）；
（2）精确测定努塞尔数与雷诺数和普兰特数的变化关系。
浙江工商大学2005年考研化工原理试卷
（A）卷
招生专业：食品科学、农产品加工与储藏、生物化工、水产品加工
考试科目：化工原理 考试时间：三小时
一、选择、填空（每小题3分，共45分）：
1、流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是 形曲线。其管中心最大流速
为平均流速的 倍，摩控系数λ与Re关系为 。
2、在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U形压差计，当流体流过
该管段时，压差计读数R反映
1）A、B两截面间的压强差；2）A、B两截面的流动阻力
3）A、B两截面间动压头变化；4）突然扩大或缩小的局部阻力
3
3、离心泵安装在特定管路系统中，已知泵的性能：Q=0.02m/s，H=20m，管路性能：
3
Q
e
=0.02m/s,He=16m。则调节阀门的压头损失为 ，其消耗的理论功率为 。
4、理论上降尘室的生产能力与 和 前关，而与 无关。
5、在离心分离操作中，分离因数是指 。某颗粒所在旋风分离器位置上的
旋转半径R=0.2m，切向速度u
T
=20m/s，则分离因数为 。
6、在间壁列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近 ，总
传热系数K值接近 。
7、在套管换热器中，已知热流体进、出口温度分别为T
1
=100℃ T
2
=60℃，冷流体进口
温度为t1=30℃，且知（mCp）2/（mCp）1=1（下标2代表冷流体，下标1代表热流体），则
△tm等于 。
1）30℃；2） 0℃ ；3） 70℃；4）不确定
8、蒸发器的生产强度是指 。欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高 。
9、精馏塔进料可能有 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比
为2/3时，则进料热状况q 值为 。
10、吸收过程中，若减少吸收剂用量，操作线的斜率 ，吸收推动力 。
11、下面三类板相比较，操作弹性最大的是 ，单板压降最小的是 。
1）筛板塔；2）浮阀塔；3）泡罩踏
12、在板式塔设计中，加大板间距，负荷性能图中有关曲线变化的趋势是：液泛线 ，
雾沫夹带线 。
1）下移；2）不变；3）上移；4）不确定
13、萃取操作中，稀释剂与萃取剂的互溶度越 ，选择性系数β越 ，得到的
萃取液组成越 。
14、降速干燥阶段又称 控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是 。
15、物料的平衡水分一定是
1）结合水分；2）非结合水分；3）临界水分；4）自由水分
二、（25分）用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图示。在特定转速下，泵的特性方程为：
423
H=42-7.6×10Q
（Q的单位为m/s）
33
当水在管内的流量Q=0.01m/s时，流动进入阻力平方区。现该送密度ρ=1260kg/ m的水溶
液（其他性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变
试求：1）输送溶液时的流量和有效功率。
3
2）当高位槽内压力为常压时，送水量（m/h）又为多少？
三、（30分）一连续精馏塔常压下分离A、B两组分混合物，塔顶为全凝器，泡点回流，塔
釜用间接蒸汽加热，相对挥发度α
AB
=2.0，进料量为100kmo1/h，进料组成x
F
=0.5（摩尔分
率，下同），饱和蒸气进料，塔顶组成X
D
=0.95，塔底组成X
W
=0.05。忽略热损失。
试求：1）塔顶易挥发组分A回收率及塔底难挥组分B回收率；
2）最小回流比R
min
和塔釜最小汽化量V
min
；
3）若塔釜汽化量为最小汽化量的1.5倍时，操作回流比R为多少？
四、（20分）某厂用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽10000kg，冷凝温度为110℃，冷凝潜
2
热为363kJ/kg，冷凝传热膜系数a
1
=2000（W/m.K）.冷却水初温为16℃以2500kg/h的流量
2
进入内管（Ф57×3.5mm）作湍流流动，对流传热膜系数为a
2
=2160(w/m.K)，水的比热取4.19
（kg/kg. ℃），忽略壁面及污垢热阻。
试求：①冷却水的出口温度和管长；
②夏天，若冷却水的入口温度升至25℃，因此将水的流量增加50%，则该换热器的传
热能力能否符合要求？
五、（30分）在逆流绝热干燥装置中用热空气将湿物料中所含水分有W
1
=0.18（湿基）
降低至W
2
=0.005（湿基）。湿空气进入预热器前的温度为25℃，湿度为0.00755kJ/kg绝干
气，进入干燥器的焓为125kJ/kg绝干气，离开干燥器的温度为50℃。
试求：1）空气经预热后的温度t
1
；
2）单位透气消耗量；
3）若加到干燥装置的总热量为900kW，则干燥产品量为若干kg/h？
2024年4月22日发(作者：琦叶)
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。
2、简述吸收机理中的双膜理论。
3、连续精馏塔稳定操作的必要条件是什么？
4、简述强化传热的主要途径。
5、请在H-I图中标出如何根据t-t
d
确定湿空气的状态点。
四、（本题 15 分）
用离心泵将河水送到高位的常压水塔中，其液面与水塔液面间垂直距离为35m。河水呈
稳态流动。输水管直径为Φ165×4.5mm，管路长度为1300m，所有局部阻力的当量长度为
50m。若泵的流量为100m
3
/h，泵的效率为65％，求泵的轴功率（kW）。假设摩擦系数λ可
取为0.02，水的密度为1000kg/m
3
。
五、（本题15分）
用常温下的清水为介质，测定一定转速下离心泵的性能。若测得泵的流量为10m
3
/h，
真空表读数为160mmHg，压强表读数为1.7x10
5
Pa，轴功率为1.07kw。已知泵入口管和出
口管直径相同，压强表和真空表两测压口间垂直距离为0.5m（通过该段管路阻力损失可忽
略不计），试求该泵在此实测点下的压头和效率。水的密度为1000kg/m
3
。
六、（本题 20 分）
在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气，废气流量为2500m
3
/h（标准状态下），
其中氨浓度为0.02（摩尔分率），要求回收率不低于98％，若水用量为3.6m
3
/h，操作条件
下平衡关系为Y=1.2X（式中Y、X为摩尔比），气相总传质单元高度为0.7m。水的密度为
1000kg/m
3
。试求：
（1）塔底、塔顶推动力；全塔对数平均推动力
（2）气相总传质单元数N
OG
（3）填料层高度
七、（本题20分）
在常压连续精馏塔中分离苯－甲苯混合液，原料液流量为1000kmol/h，组成为含苯0.4
（摩尔分率，下同），馏出液组成为含苯0.9，苯在塔顶的回收率为90％，泡点进料（q=1），
回流比为最小回流比的1.5倍，物系的平均相对挥发度为2.5。
试求：（1）精馏段操作线方程
（2）提馏段操作线方程
八、（本题 20 分）
有一传热面积为3m
2
，由φ25x2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃
的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为
1000kg/h和1200kg/h，其比热分别为4.18kJ/kg·℃和2.0kJ/kg·℃。水侧和油侧的对流传热
系数分别为2000W/m
2
·℃和250W/ m
2
·℃·，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。
（1）请计算说明该换热器是否够用？
（2）夏天当水的初温达到30℃时，该换热器是否够用？若不够用该如何解决？（假设总传
热系数保持不变。）
九、（本题 5分）
在实验室用一片过滤面积为0.1m
2
的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内
部真空度为500mmHg。过滤5min得滤液1L，又过滤5min得滤液0.6L，若再过滤5min，
可再得滤液多少L？
华南理工大学2005年化工原理考研试题
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
0.25～2.5 /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Q /h，阀门全开时管路所需扬程为
He m，而在泵的性能曲线上与Q对应的扬程为Hm，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td ( ) ；而当气体温度t升高而H保持不
变时，则td ( ) 。
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/ ）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qe=? 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30oC和1atm时混合气体相对湿
度。将该气体冷却到-11.5oC（此时苯已处于饱和状态），已知苯在-11.5oC和30oC
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（110oC）冷凝为饱和液体，甲苯
的气化热为363KJ/kg。冷却水于16 oC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 oC)，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 oC，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xF=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xD=97%，釜液浓度xW=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=1.8Rmin。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/m2和30oC下，用水吸收混合气中氨。该操作条件下，亨利系数
E=134kN/m2，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 和 ，试求：
1）气相总传质系数Ky ？
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？
清华大学1998年化工原理考研试题
一、填空题（12分）
1、如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ
的关系式为_______。
2、评价塔板性能的标准是：________，_______，_______，_______，________。
3、在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变而入塔液体量增加，则此塔的液
相传质单元数Ｎ(l)将___，而气相总传质单元数ＮOG将_____，气体出口浓度ｙ(a)将___。
4、某精馏塔设计时，若将塔釜由原来间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，而保持x(F)，Ｄ
／Ｆ，ｑ，Ｒx(D)不变，则Ｗ／Ｆ将_______，x(w)将_______，提馏段操作线斜率将_______，
理论板数将_______。
5、湿空气经预热后相对湿度φ将_______。对易龟裂的物料，常采用_______的方法来控
制进干燥器的φ值。干燥操作的必要条件是_______，干燥过程是_______相结合的过程。
6、某降尘室高2m，宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。矿尘密度为4500千克每
立方米，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为25000立方米每小时，气体密度为0.6
千克每立方米，粘度为3×10e-5Pas。则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_____μｍ。
二、选择题（10分）
1、有一并联管路如图2所示，两段管路的流量、流速、管经、管长及流动阻力损失分别
为Ｖ(1)、u(1)、d(1)、L(1)、h(f1)及Ｖ(2)、u(2)、d(2)、L(2)、h(f2)。若d(1)=2d(2)，
L(1)=2L(2)，则
（1）h(f1)/h(f2)＝（ ）
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1
（2）当管路中流体均作层流流动时，Ｖ(1)/Ｖ(2)=（ ）
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1
（3）当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ(1)＝λ(2)，则Ｖ(1)/Ｖ(2)=（ ）。
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1/4
2、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制造选择有关的是_______。
Ａ、普兰德准数； Ｂ、传热单元数NTU; Ｃ、离心分离因数K; Ｄ、过滤常数K
3、（1）板框压滤机洗涤速率为恒压过滤最终速率的1/4，这一规律只有在_____时才成立。
Ａ、过滤时的压差与洗涤时的压差相同；
Ｂ、滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；
Ｃ、过滤压差与洗涤压差相同且滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；
Ｄ、过滤压差与洗涤压差相同，滤液的粘度与洗涤液的粘度相同，且过滤面积与洗涤面
积相同。
（2）恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加______。
Ａ、11.8%； Ｂ、9.54%; Ｃ、20%; Ｄ、44%
4、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，
为使气体温度降到最底应采用的流程为_______。
Ａ、气体走管外，气体并联逆流操作；Ｂ、气体走管内，气体并联逆流操作；
Ｃ、气体走管内，气体串联逆流操作；Ｄ、气体走管外，气体串联逆流操作。
5、请将你认为最恰当的答案填在（ ）内。
（1）与单级萃取相比，如溶剂比、萃取比、萃取相浓度相同，则多级逆流萃取可使萃余分
率（ ）。
Ａ、增大； Ｂ、减小; Ｃ、基本不变; Ｄ、增大、减小均有可能。
（2）在B-S部分互溶的萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而其他操作条件不变，则萃取
液浓度ｙ（A）（ ）。
Ａ、增大； Ｂ、减小; Ｃ、不变; Ｄ、变化趋势不确定。
三、计算题
1、将20℃的水（粘度μ=0.001Pas）以30立方米每小时的流量从水池送至塔顶。已知塔
顶压强为0.05MPa（表），与水池水面高差为10m，输水管φ89×4mm，长18m，管线局部阻
力系数∑ξ=13（阀全开时），摩擦系数λ=0.01227+0.7543／（Ｒｅ(0.38次方)）。
（1）求所需的理论功率（kw）；
（2）一泵的特性可近似用下式表达：
扬程：Ｈ＝22.4+5Ｑ-20Ｑ·Ｑ m
效率：η＝2.5Ｑ-2.1Ｑ·Ｑ
式中Ｑ的单位为立方米每分钟。求最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。如适
用，求因调节阀门使功率消耗增加多少。（15分）
2、在一新的套管换热器中，冷却水在φ25×2.5mm的内管中流动以冷凝环隙间的某蒸汽。
当冷却水的流速为0.4m/s和0.8m/s时，测得基于内管外表面的总传热系数分别为1200瓦
每平方米开尔文和1700瓦每平方米开尔文。水在管内为湍流，管壁的导热系数为45w/m·K。
水流速改变后可认为环隙间冷凝的传热膜系数不变，试求：
（1）当水的流速为0.4m/s时，管壁对水的对流传热系数为多少？
（2）管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？
（3）若操作一段时间后，水流速仍维持0.4m/s，但测得的总传热系数比操作初期下降
10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%。（13分）
3、进料量为9000kg/h，浓度为1%（质量分率）的盐溶液在40℃下进入单效蒸发器并被
浓缩到1.5%。蒸发器传热面积为39.1平方米，蒸发室绝对压强为0.04MPa（该压力下水的
蒸发潜热r'=2318.6kJ/kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232k
J/kg）。由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04MPa下水的沸点为75.4℃，
料液的比热近似于水的比热，Ｃｐ＝4.174kJ/kg·K。
（1）求蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽量和加热室的传热系数K。
（2）如进料量增加为12000kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料温度
和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。（10
分）
4、某吸收塔填料层高4m，用水吸收尾气中的有害成分A。在此情况下，测得的浓度如
图所示。已知平衡关系为Y=1.5X。求
（1）气相总传质单元高度；
（2）操作液气比为最小液气比的多少倍？
（3）由于法定排放浓度规定ｙ(2)必须小于0.002，所以拟将填料层加高。若液气比不
变，问填料层应加高多少？
（4）画出填料加高前后吸收操作线的示意图。（15分）
5、苯、甲苯两组分混合物进行常压蒸馏，原料组成X(苯)＝0.7，要求得到组成为0.8的
塔顶产品（以上均为摩尔分率），现用以下三种方法操作：
（1）连续平衡蒸馏；
（2）简单蒸馏（微分蒸馏）；
（3）连续蒸馏。
在（3）情况下，塔顶用一分凝器，其中50%的蒸汽冷凝返回塔顶。出冷凝器的蒸汽与
冷凝液体呈平衡。对每种方法进料量均为100kmol/h，问塔顶、塔釜产量各为多少？汽化量
为多少？已知α=2.46。（15分）
6、在常压连续干燥器中将处理量为0.417kg/s的湿物料自含水量为47%干燥到5%（均为
湿基），采用废气循环操作，新鲜空气与废气混合后经预热器加热，再送入干燥器。循环比
（废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为0.8。新鲜空气的湿度Ｈo为
0.0116kg/kg绝干气，温度为22℃，废气的湿度Ｈ2为0.0789kg/kg绝干气，温度为52℃。
假设干燥过程为绝热过程，预热气的热损失可忽略不计。试计算干燥过程的耗热量，并在Ｈ
-Ｉ图上定性画出湿空气的状态变化情况。（10分）
已知：绝干空气比热为1.01kJ/kg·K
水蒸气的比热为1.88kJ/kg·K
0℃时水蒸汽潜热为2490kJ/kg
天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题
题号：考试科目：化工原理（含实验） 页数：
一、选择与填空（共30分）
1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将 ，
AB管段的摩擦阻力损失Σhf，AB将 。（2分）
2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三
只管路的体积流量之比为 。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1:
1题 附图 3题 附图
3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的
某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头 ，轴功率 。
（2分）
A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定
4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内
为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A截面到达B截面的时间为20s；当平均流速
为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为 。（2分）
5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约
是过滤终点滤饼厚度的 倍；洗液流通面积是过滤面积的 倍。（2分）
A、1 B、0.5 C、2 D、4
6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为 。（2分）
7、在传热计算中，平均温度差法往往用于 计算，传热单元数法往往用于 计算。（2分）
A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型
8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’ 。（2分）
A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定
9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为 。（2分）
A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi
第一页 共三页
10、板式塔是 接触式气液传质设备，操作时 为连续相；填料塔是 接触式气液传质设备，
操作时 为连续相。（4分）
11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性
系数 。（2分）
A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1
12、多级错流萃取的特点是： 、 和 。（3分）
13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分）
A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于
二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。
离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力
表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开
度不变，当压力表读数为80kPa时，试求：
（1）管路的特性方程；（10分）
（2）输水体积流量；（5分）
（3）离心泵的有效功率。（5分）
三、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAV+Δ=−μθ
式中 V——过滤体积，m3；
θ——过滤时间，s；
A——过滤面积，m2；
Δp——过滤的压差，Pa；
s——滤饼的压缩性指数，无因次；
μ——滤液的粘度，Pa·s；
r’——单位压差下滤饼的比阻，1/m2；
v——滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；
Ve——过滤介质的虚拟滤液体积，m3。
试根据该式分析强化过滤操作的途径。（8分）
四、某低粘度流体的流量为10000kg/h，比热容为4.18kJ/(kg·℃)，生产上要求将该流体由15℃
加热到100℃。现采用的换热器是列管式换热器，其管束由160根管径为φ25mm×2mm的不
锈钢管组成。管外的加热热源为110℃的饱和水蒸气，其冷凝对流传热系数为12kW/(m2·℃)。
欲完成生产任务，当换热器为单管程时，换热器的长度为4.5m；若将单程改为双管程，而
管子的总数不变，试求：
（1）换热器的总传热系数；（10分）
（2）所需换热管的长度。（6分）
（不考虑管壁及可能的污垢热阻，忽略换热器的热损失，并假设流体在管内均呈湍流流动，
两种情况下蒸气冷凝对流传热系数相同）
第二页 共三页
五、某制药厂用板式精馏塔回收丙酮含量为75％（摩尔％，下同）的废丙酮液媒。该精馏
塔共装有28层塔板，塔顶采用全凝器，泡点回流；塔底采用再沸器间接加热。因在常压下
操作，该分离物系可视为二元理想物系，其平均相对挥发度为1.8。现场测得一组数据如下：
馏出液中丙酮的含量 96％ 釜残夜中丙酮的含量 5％
精馏段液相的负荷 40kmol/h 精馏段气相的负荷 60kmol/h
提馏段液相的负荷 66kmol/h 提馏段气相的负荷 60kmol/h
试根据以上数据核算：
（1）丙酮的回收率；（5分）
（2）操作回流比与最小回流比的比值；（8分）
（3）该板式塔的总板效率。（7分）
提示：吉利兰图中的曲线可用下式表示，即：
Y＝0.5458－0.5914X＋0.0027／X
其中 1min+−=RRRX，2min+−=NNNY
六、在直径为1.2m的填料吸收塔中，拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料，该填料的比
表面积为228m2/m3，在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分。已知入塔
混合气体的流量为40kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；溶质的吸收率为95％；操作
条件下的气液平衡关系为Y＝2.2X（X、Y均为摩尔比）；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气
相总吸收系数为0.35kmol/(m3·h)。试通过计算判断拟装填的填料高度能否达到分离要求。
（注：填料的有效比表面积可近似取为填料比表面积的90％）（15分）
七、在一常压逆流干燥器中，用热空气将某湿物料的含水量由8％干燥至0.5％（均为湿基）；
干燥介质为20℃的湿空气，经预热器后被加热到90℃，其中所含水汽的分压为0.98kPa，离
开干燥器废气的温度为45℃。假设本干燥过程为理想干燥过程。
（1）计算空气经过干燥器的湿度变化量；（8分）
（2）若向干燥系统提供的热量为500kW，计算湿物料的处理量。（8分）（大气压取为
101.3kPa）
八、实验部分（共25分）
1、在标绘孔板流量计流量系数与雷诺数关系曲线应选用 坐标系。（2分）
2、常用的实验数据处理方法有 、 、 。（2分）
3、干燥过程中，随着干燥空气流速的增加，干燥速率 ，临界湿含量 。（2分）
4、在恒压过滤实验中，提高过滤温度，过滤常数K ；增加料浆浓度，过滤常数K 。（2分）
5、画出间歇精馏开车过程中，塔顶温度与时间变化关系示意图。（2分）
6、在冷模塔实验中，在风机出口连接一根π形管的目的是 。（2分）
7、设计一实验流程（画出其实验流程示意图），并写出简要实验步骤，完成如下实验内容：
（13分）
（1）进行光滑管内传热系数的测定（包括空气—水蒸气和水—水蒸气系统）；
（2）精确测定努塞尔数与雷诺数和普兰特数的变化关系。
浙江工商大学2005年考研化工原理试卷
（A）卷
招生专业：食品科学、农产品加工与储藏、生物化工、水产品加工
考试科目：化工原理 考试时间：三小时
一、选择、填空（每小题3分，共45分）：
1、流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是 形曲线。其管中心最大流速
为平均流速的 倍，摩控系数λ与Re关系为 。
2、在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U形压差计，当流体流过
该管段时，压差计读数R反映
1）A、B两截面间的压强差；2）A、B两截面的流动阻力
3）A、B两截面间动压头变化；4）突然扩大或缩小的局部阻力
3
3、离心泵安装在特定管路系统中，已知泵的性能：Q=0.02m/s，H=20m，管路性能：
3
Q
e
=0.02m/s,He=16m。则调节阀门的压头损失为 ，其消耗的理论功率为 。
4、理论上降尘室的生产能力与 和 前关，而与 无关。
5、在离心分离操作中，分离因数是指 。某颗粒所在旋风分离器位置上的
旋转半径R=0.2m，切向速度u
T
=20m/s，则分离因数为 。
6、在间壁列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近 ，总
传热系数K值接近 。
7、在套管换热器中，已知热流体进、出口温度分别为T
1
=100℃ T
2
=60℃，冷流体进口
温度为t1=30℃，且知（mCp）2/（mCp）1=1（下标2代表冷流体，下标1代表热流体），则
△tm等于 。
1）30℃；2） 0℃ ；3） 70℃；4）不确定
8、蒸发器的生产强度是指 。欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高 。
9、精馏塔进料可能有 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比
为2/3时，则进料热状况q 值为 。
10、吸收过程中，若减少吸收剂用量，操作线的斜率 ，吸收推动力 。
11、下面三类板相比较，操作弹性最大的是 ，单板压降最小的是 。
1）筛板塔；2）浮阀塔；3）泡罩踏
12、在板式塔设计中，加大板间距，负荷性能图中有关曲线变化的趋势是：液泛线 ，
雾沫夹带线 。
1）下移；2）不变；3）上移；4）不确定
13、萃取操作中，稀释剂与萃取剂的互溶度越 ，选择性系数β越 ，得到的
萃取液组成越 。
14、降速干燥阶段又称 控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是 。
15、物料的平衡水分一定是
1）结合水分；2）非结合水分；3）临界水分；4）自由水分
二、（25分）用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图示。在特定转速下，泵的特性方程为：
423
H=42-7.6×10Q
（Q的单位为m/s）
33
当水在管内的流量Q=0.01m/s时，流动进入阻力平方区。现该送密度ρ=1260kg/ m的水溶
液（其他性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变
试求：1）输送溶液时的流量和有效功率。
3
2）当高位槽内压力为常压时，送水量（m/h）又为多少？
三、（30分）一连续精馏塔常压下分离A、B两组分混合物，塔顶为全凝器，泡点回流，塔
釜用间接蒸汽加热，相对挥发度α
AB
=2.0，进料量为100kmo1/h，进料组成x
F
=0.5（摩尔分
率，下同），饱和蒸气进料，塔顶组成X
D
=0.95，塔底组成X
W
=0.05。忽略热损失。
试求：1）塔顶易挥发组分A回收率及塔底难挥组分B回收率；
2）最小回流比R
min
和塔釜最小汽化量V
min
；
3）若塔釜汽化量为最小汽化量的1.5倍时，操作回流比R为多少？
四、（20分）某厂用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽10000kg，冷凝温度为110℃，冷凝潜
2
热为363kJ/kg，冷凝传热膜系数a
1
=2000（W/m.K）.冷却水初温为16℃以2500kg/h的流量
2
进入内管（Ф57×3.5mm）作湍流流动，对流传热膜系数为a
2
=2160(w/m.K)，水的比热取4.19
（kg/kg. ℃），忽略壁面及污垢热阻。
试求：①冷却水的出口温度和管长；
②夏天，若冷却水的入口温度升至25℃，因此将水的流量增加50%，则该换热器的传
热能力能否符合要求？
五、（30分）在逆流绝热干燥装置中用热空气将湿物料中所含水分有W
1
=0.18（湿基）
降低至W
2
=0.005（湿基）。湿空气进入预热器前的温度为25℃，湿度为0.00755kJ/kg绝干
气，进入干燥器的焓为125kJ/kg绝干气，离开干燥器的温度为50℃。
试求：1）空气经预热后的温度t
1
；
2）单位透气消耗量；
3）若加到干燥装置的总热量为900kW，则干燥产品量为若干kg/h？