2018年福建省培养单位福建物质结构研究所818化工原理[专业硕士]考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 简述和比较萃取、吸收、精馏各自的原理，用途和特点。
【答案】（1）萃取:萃取是利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过多次反复萃取，将绝大部分的化合物提取出来的方法。
多用于提纯和分离。
（2）吸收:利用混合气体中分组分在液体中溶解度的差异而分离气体混合物的单元操作成为吸收。
主要用途有：①制取产品；②分离混合气体；③气体净化等。
（3）精馏: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，使混合物得到不断分离的过程成为精馏。
特点是传热、传质过程同时进行。
（4）比较：①吸收和萃取一般不需要外部能量，精馏需要加热和冷凝；
②吸收和萃取都引入第三种物质，普通精馏不引入第三种物质，有些特殊精馏引入第三种物质；
③吸收一般为气液，气固，液固相间的操作，萃取多为液液相间的操作。
2． 按照热能供给湿物料的方式，干燥可分为几类？并分别说明各自的特点。
【答案】按加热方式不同，干燥可分为对流干燥、传导干燥和辐射干燥等几类。
（1）对流干燥是将干燥介质（气体）加热后，由干燥介质以对流传热的方式将热量传递给湿物料，传热速率快；
（2）传导干燥，是由干燥设备的壁面将热量传递给湿物料，汽化的水分再由气体带走； （3）辐射干燥主要使用红外线热源加热物料，由于物料表面干燥后红外线穿透干固体层深入物料内部较困难，因此，主要用于薄层物料的干燥。
3． 某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空表指示真空度很高，他分析后做出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因？（水温太高，真空表坏了，吸入管路堵塞，排出管路堵塞），为什么？
【答案】排出管路堵塞。
因为水温太高可能造成汽蚀，出水管不出水，但泵进口处真空表指示真空度很高，说明水温太高，错；真空表坏了不会导致出水管不出水；吸入管路堵塞与泵进口处真空表指示真空度很高相矛盾，故排出管路堵塞，正确。
二、计算题
4． 球形容器内半径为
温度为，外半径为、温度为，球壁的导热系数球形壁内定态传热速率Q 的计算公式，并与圆筒壁进行比较。
【答案】对于定态一维热传导，传热速率Q 不随半径r 而变，由傅里叶定律可得到
即
将上式积分，得（注意Q 不变）
试推导此
即
由于
故上式也可写成
令则
即
说明通过球形壁导热的热流量Q 也可写成
式中，1为圆筒壁的长度；
为圆筒壁内、外半径的对数平均值，即
的形式，即与平壁的形式一致。
对圆筒壁内的定态一维热传导，热流量Q 也可写成如上的形式，但式中的平均传热面积为
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5． 矿石焙烧炉炉气中含有密度
的球形颗粒污染物，拟用一个降尘室将其除去。降尘室
，
气体密度为
，
粘度为
，
的颗粒，能被除去的百分率为多
高2m ，
宽2m
, 长
5m 。操作条件下气流流量为少？
【答案】⑴
假设流体沉降符合斯托克斯公式：
检验：
符合要求。 （2）
试求理论上能完全除去的矿尘颗粒最小直径；对于粒径为
6． 吸收塔某一截面上，含氨3%（体积百分数）的气体与浓度为气相传质分系数
亨利定律表示，溶解度系数H=73.7
, 试计算：
（1）以分压差和浓度差表示的总推动力、总传质系数和传质速率； （2）气、液两相传质阻力的相对大小； （3）以摩尔分率差表示的总推动力和传质速率。 【答案】⑴
分压差表示的总推动力为
液相传质分系数
的氨水相遇，若已知
平衡关系可用
浓度差表示的总推动力为