兰州理工大学2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题
考试科目：化工原理 科目代码：814 考试时间： 月 日
（注：特别提醒所有答案一律写在答题纸上，直接写在试题或草稿纸上的无效！）
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一、水槽中水经管道可以从C 、D 两支管同时放出，水槽液面维持恒定，
AB 段管长为6m （忽略AB 间所有的局部阻力），管内径为41mm 。
BC 段长6m ，当阀门全开时该段局部阻力总和的当量长度为9m （包
括出口阻力损失）；BD 段长9m ，当阀门全开时该段局部阻力总和的
当量长度为15m （包括出口阻力损失），BC 和BD 段管道内径均为
25mm 。如图所示。试求：（1）当D 管阀门关闭而C 管阀门全开时
的流量；（2）当C 、D 两管阀门都全开时各自的流量和总流量。设
管内摩擦系数均可取0.03不变。其余数据见图。
二、在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m 3的清水从敞口地面水池输送到高位密封储槽（其表压为9.81×104Pa ），两端液面的位差Δz=10m ，管路总长L=50m （包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm ，摩擦因数λ=0.02。试求：(1)该管路的特性曲线方程。(2)若离心泵的特性曲线方程为2
22240Q H -=（式中，H 为压头，单位为m ；Q 为流量，单位为m 3/min ），求该管路的输送量（单位为m 3/min ）。
三、一列管式换热器，管径为φ25mm ×2.5mm ，传热面积为10m 2（按管外径计）。今拟用于使80℃
的饱和苯蒸气冷凝、冷却到50℃。苯走管外，流量为1.25kg/s ；冷却水走管内与苯逆流，流
量为6kg/s ，进口温度为10℃。现已估算出苯冷凝、冷却时的对流传热系数分别为1600W/(m 2·K)
和850 W/(m 2·K)；水的对流传热系数为2500W/(m 2·K)。忽略管壁两侧污垢热阻和管壁热阻。
已知水和苯（液体）的比热容分别为4.18×103J/(kg ·K)和1.76×103J/(kg ·K)，苯蒸气在
80℃的冷凝潜热为395×103J/kg 。问此换热器是否合用？
四、在一具有N 块理论板的精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料量F=100kmol/h ，进料中苯的摩尔分率x F =0.45，泡点进料，加料板为第四块理论板（从上往下数），塔釜上升蒸气量V'=140kmol/h ，回流比R=2.11。已测得塔顶出料中苯的摩尔分率为x D =0.901。已知苯-甲苯体系的相对挥发度α=2.47。试求：(1) 精馏段、提馏段的操作线方程；（2）离开第1~4 块理论板的苯的液相组成；（3）此时加料位置是否合适？
五、在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中的氨，氨的浓度为8g/标准m 3，混合气体处理量为
4500标准m 3/h 。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。空塔气速为1.2m/s 。
气相体积总吸收系数K Y a 为 0.06kmol/（m 3·h ），且K Y a 正比于V 0.7，（V 为惰性气体处理量）。
操作压强为101.33kPa ，温度为30℃，在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X 。试求：（1）用水量，kg/h ；（2）塔径和塔高，m ；（3）若混合气体处理量增加20%，要求吸收率不变，则需增加的填料层高度，m 。(氨分子量17)
六、在常压绝热干燥器中将1500kg 湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。250=t ℃、
kg kg H /010.00=绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的
温度为50℃。试求： (1)完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗
量（蒸汽的相变热为2205kg kJ /，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过
恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量kg kg X c /1.0=绝干料，平衡含水量
kg kg X /01.0*=绝干料；
已知干燥面积为482m ，恒速阶段的干燥速率)/(2.22h m kg U c ⋅=，假定降速阶段干燥速率与自由含水量*)(X X -呈直线关系，则所需干燥时间为若干。
七、简要回答下述问题
(1) 离心泵启动和关闭时出口阀门为何先关闭？ (2)菲克定律
(3) 双膜理论 (4)画出负荷性能图并标注各线名称
（5）进料热状况参数 (6)湿球温度
八、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、仪
器名称。并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。？
兰州理工大学2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题
考试科目：化工原理 科目代码：814 考试时间： 月 日
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一、 如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，
输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道分别安装有真空表
和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表
安装位置离贮槽的水面高度为H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进
水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为
4.9J/kg （均包括局部阻力），压力表读数为2.452×105Pa ，泵的效
率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：
（1） 两槽液面的高度H 为多少？
（2） 泵所需要的实际功率为多少kW ？
（3） 真空表的读数为多少kgf/cm 2？
二、一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm ，下落距离为200mm ，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32秒，
此糖浆的密度为1300 kg/m 3，钢球的密度为7900 kg/m 3，求此糖浆的粘度是多少厘泊。
三、（20分）在套管换热器中用120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。苯的流量为4000kg/h ，比热容为 1.9kJ/(kg ·℃)，温度从30℃升至60℃。蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m 2·℃)，换热管内侧污垢热阻为4×10-4m 2·℃/W ，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。换热管为φ54×2mm 的钢管，有效长度为12m 。试求：
（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg ）；
（2）管内苯的对流传热系数αi ；
（3）当苯的流量增加50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？
四、用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为0.20（摩
尔分率，下同），流量为150kmol/h 。根据工艺要求，塔顶设分凝器，冷凝液部分入塔作回流L，部分作为产品D 2，由分凝器出来的气相经全凝器冷凝后作为产品 D 1。要求产品
D 1的组成不小于0.9，塔釜残液组成不大于0.05。操作中取
L/D 1=1.5,D 2/D 1=1/4，物系相对挥发度为2.47，流程如图所示。
试求：（1）馏出液流量D 1、D 2及塔顶第一块理论板上升蒸
汽流量V 1? （2）精馏段操作线方程及塔顶第一块理论板上升蒸汽的组成？（3）若塔顶只设全凝器，全回流操作时，
测得相邻两板下降液体的组成分别为0.82,0.75，求下一板
的气相默弗里板效率？
五、一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害成分A 。已知操
作条件下气相总传质单元高度为1.5m ，进塔混合气组成为
0.04（A 的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出
塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X 。
试求：(1)液气比为最小液气比的倍数。（2）所需填料层高度。（3）若气液流量和初始组成不F Fx 22D x D 11D x
D L 分凝器
全凝器11y V W Wx
变，要求尾气浓度降至0.0033，需将填料层加高多少米?
六、某并流式干燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，要求干
燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20℃、湿度为0.0723kg水/Kg绝干气的新鲜湿空气为干燥介质，在预热器中预热至90℃后送入干燥器，湿空气离开干燥器的温度仍为90℃，湿度为0.239kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量G c/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa 和70.09kPa。试求：
(1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；
(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。
七、设计一套实验装置要求既可以测量直管摩擦系数与雷诺数的关系，又可同时测量离心泵特性
曲线，标注仪表、仪器名称。简要说明实验步骤，需测量哪些参数？
八、简要回答下述问题：
（1）对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？
（2）恒沸精馏原理
（3）定态流动与非定态流动
（4）临界粒径
（5）平衡水分和自由水分
（6）灰体的定义及特点
兰州理工大学2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题
考试科目：化工原理科目代码：814 考试时间：月日（注：特别提醒所有答案一律写在答题纸上，直接写在试题或草稿纸上的无效！）———————————————————————————————
一、）如附图所示，利用虹吸管将池中的某一液体引出。两敞口容器
水面的垂直距离H为3m，管段AB长4m，管段BC长12m（两
段长度皆包括局部阻力的当量长度），管路直径为30mm，测得
此时的直管阻力系数为0.024，操作状况下该液体的饱和蒸汽压
为47.38 kPa，密度为971.8 kg/m3，黏度为35.65×10－4 Pa•s。
试求：（1）管路中液体的流量；（2）若要保证管路中不发生汽化
现象，则管路顶点的最大安装高度为多少？（3）由于某种原因高
度差H发生了变化，导致液体以1m/s的流速在管内层流流动。
如果流体物性保持不变，确定H值的大小。
二、如附图所示，用泵将20℃河水打入洗涤塔中经喷嘴喷
出，喷淋下来后流入废水池。已知管道尺寸为Φ114×
4mm，流量为85m3/h，泵的吸入和压出管路总长分别为
5m和35m(包括管路中所有局部阻力的当量长度)，管内
摩擦因子λ=0.023，水从塔中流入废水池的摩擦损失为
8 J/kg，水的密度为1000 kg/m3。
试求：（1）洗涤塔内的压强；（2）泵的有效功率；（3）
若需将进入塔的河水流量增加20%，泵对单位质量流体
所作的有效功及其它条件均不变，则洗涤塔顶喷嘴的高
度应如何调整？
三、有一套管换热器，某流体走壳程，水走管程，逆流换热。工艺上要求将流量为870kg/h的此流体
从120℃冷却至70℃，其比热容为3.36 kJ/(kg•℃)，它对管壁的对流传热系数为2326W/(m2•℃)，并可视为不变。已知内管为Ф57×3.5mm的钢管，水的进口温度为20℃。此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70℃时，测得水出口温度为50℃，管壁对水的对流传热系数为873 W/(m2•℃) ，水的比热容为4.174 kJ/(kg•℃)，水的密度为994 kg/m3。由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45℃。管壁热阻及外壁污垢热阻可忽略不计，且管内外对流传热系数可视为不变。
试求：（1）新工况（结垢后）时的热流体出口温度；（2）该换热器面积；（3）新工况时的内壁污
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