2018年郑州大学联合培养单位河南城建学院992化工原理(二)[专业硕士]考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 离心泵发生气缚与汽蚀现象的原因是什么？应如何消除？
【答案】离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机做离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象。避免或消除气缚的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。
当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象。降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。
2． 造成溶液过饱和度的方法有哪些？溶液结晶的两个阶段是指哪两个阶段？
【答案】造成过饱和度的方法有: （1）降低温度（冷却结晶）； （2）溶液浓缩（蒸发）。
溶液结晶的两个阶段:晶核生成，晶体成长。
3． 什么叫精馏操作？举例说明精馏过程在化工生产中的应用。
【答案】精馏操作是指利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触, 在热能驱动和相平衡关系的约束下, 使得易挥发组分不断从液相往气相中转移, 而难挥发组分却由气相向液相中迁移, 使得混合物得到不断分离的过程。
应用：产品的分离提纯。
二、计算题
4． 用逆流操作的填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。已知入塔混合气体含苯5%，（体积分数）其余为惰性气体，回收率为95%。进塔混合气流量为42.4kmol/h。吸收剂为不含苯的煤油，煤油的耗用量为最小用量的1.5倍，该塔塔径为0.6m ，操作条件下的平衡关系为传质系数
问:
（1）煤油的耗用量为多少（kg/h）? （2）煤油的出塔浓度为多少？ （3）填料层高度为多少（m ）? （4）吸收塔每小时回收多少千克苯？
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气相总体积
煤油平均摩尔质量为170kg/kmol。
（5）欲提高回收率可采取什么措施？ 【答案】已知
（1）
（2
）（3）
（4）回收苯的量
（5）提高回收率的措施为升压降温和增大液气比。
5． 在一并流操作的套管换热器中，用水冷却柴油，水的进出口温度分别为15°C 及40°C , 柴油从100°C 冷却至60°C ，现因生产需要将柴油出口温度进一步降低，在不增加传热面积的前提下改为逆流操作，试求柴油可能达到的最低出口温度（假定柴油、水的进口温度及物理性质均不改变）。
【答案】
对逆流传热
即
解得
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6． 在某管壳式换热器中用133°C 的饱和水蒸气将水由20°C 预热至80°C , 7K 在管程流动，流速为0.6m/s, 管尺寸为污垢热阻为
设水蒸气冷凝的对流给热系数为
蒸汽侧的污垢热阻和管壁热阻可忽略不计。试求：
水侧
（1）基于管外表面积的传热系数；
（2）换热器操作一年后，由于水垢积累，换热能力降低，出口水温只能升至70°C ，试求此时的传热系数及水侧的污垢热阻；
（3）若要使出口水温仍维持在80°C ，拟采用提高加热蒸汽温度的办法，问加热蒸汽的温度应升高至多少。
【答案】（1）先计算管内水的对流给热系数°，。水在定性温度故
以管外表面积为基准计算传热系数，忽略管壁热阻，则有
解得
（2）操作一年后污垢热阻增加，总热阻也相应增加。
即
故
设一年后的污垢热阻为
则以管外表面积为基准计算传热系数为
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下的物性：