[全]化工原理-考研真题详解[下载全]

第一章 流体流动 一 基本概念 1、连续性方程2、液体和气体混合物密度求取3、离心泵特性曲线的测定 二、核心公式第一章、流体流动与流体输送机械（1）流体静力学基本方程 （例1－9）U 型管压差计（2）柏努利方程的应用（例1－14） （3）范宁公式（4）离心泵的安装高度（例2-5） 三．问答题1．（7分）离心泵的特性曲线是如何测定的？其特性曲线主要由哪几条曲线构成?答:离心泵的特性曲线是在一定转速和常压的清水为工质做实验测得的.主要曲线有:H-Q,N-Q,η-Q 三条曲线,在曲线中要注明泵型号、转速. 2． （8分）试说明层流和湍流的主要区别。

答:1.质点的运动运动方式不同,层流只有轴向的运动,没有径向的脉动,而湍流质点是杂乱无章的运动,两个方向的运动都存在. 2. 流体流动速度分布不同:层流为抛物线形式,而湍流则是严格的抛物线,它的速度分布线前端基本是平直的. 3.运动的受力情况不同:层流主要是内摩擦力,服从牛顿粘性定律,而湍流由湍流应力和内摩擦力共同作用,可以仿造牛顿粘性定律写为:dydu )e (+ν=τ 3． 离心泵启动前，为什么要先灌满水？与离心泵安装高度有关的性能指标有那些？ 4．选择输送管路的管径时，从技术经济角度应考虑那些因素？如何选择？5．离心泵的实验中，泵启动前与关闭时注意什么问题，为什么？流量调节采用什么方法，其优缺点各是什么？ 6． 搞清楚离心泵的扬程与升扬高度、允许吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。

（6分）（1）扬程又称压头，是泵对1N 液体所提供的有效能J/N ；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。

（2）允许吸上高度Hg 是指上游贮槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直距离。

为保证泵的正常可靠运行，泵的实际安装高度要比Hg 再降低（0.5～1.0）m 。

7．什么是汽蚀余量？答：为了防止离心泵汽蚀现象的发生，在离心泵的入口处液体的静压头与动压头之和（gu g p 2211+ρ）必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（gp v ρ）某一最小值，此最小值即为离心泵的允许汽蚀余量，即gp g u g p NSPH v ρρ-+=2211 （NSPH 为离心泵的允许汽蚀余量）8．何谓气缚现象？如何防止？答：离心泵只能空转而不能输送液体的现象。

一、填空题1.饱和液体进科时，q=___1____;L′=__ L+F___;V′=___V_____。

2.精馏操作一般用于分离__气体_____混合物，其原理是利用原料中各组分的___溶解度____差异来达到分离的目的。

3.知q=1.7，则加料中液体量与总加料量之比是1：1 。

4.对一定组成的二元体系的精馏过程，压力越大，则相对挥发度越_____小_______，对分离越______不利________。

5.板式塔从总体上看气液两相呈__气相____接触，在板上气液两相呈__液相___接触。

6.任写出板式塔三种不正常操作状况：漏液；雾沫夹带；液泛；气泡夹带；液相量不足（任意三个）7在填料塔中气流量相同的情况下，液体流量越大，液膜越厚，压降越大。

8.对流干燥的特点是传热、传质方向相反的过程。

9.常压下，空气中水汽分压为20mmHg时，其湿度H=__0.0168__。

10.相对湿度φ可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力小；当φ=0时，表示该空气为绝干气。

二、选择题1.精馏塔中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质，使上升的汽相中轻组分浓度提高，最恰当的说法是（ D ）。

A. 液相中轻组分进入汽相B. 汽相中重组分进入液相C. 液相中轻组分、重组分同时进入汽相，但其中轻组分较多D. 液相中轻组分进入汽相和汽相中重组分进入液相同时发生2.溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化（ B ）。

A.平衡线B. 操作线与q线C.平衡线与操作线D. 平衡线与q 线3.当进料为气液混合物且气液摩尔比为1比3时，则进料热状况参数q 值为（ C ）A. 0.5B. 1C. 0.75D. 0.64.在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻实际塔板上液相组成分别为7.01=-n x 、5.0=n x （均为易挥发组份摩尔分率）。

已知操作条件下相对挥发度为3，则以液相组成表示的第n 板的单板效率=L m E ( B )。

干 燥1、干燥实验中，哪些干燥条件应恒定不变？在此条件下进行长时间干燥，最终能否得到绝干物料？2、 结合水与平衡水分有何区别和联系？答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。

平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。

结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。

结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。

一般地，结合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，其不能被一定状态的空气干燥除去。

3、 如何区别平衡水分和自由水分？ （5分）4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p ，湿度H ；焓I ；露点t d ；湿球温度t W ；相对湿度φ。

水气分压p ， 湿度H ； 焓I ； 露点t d ； 湿球温度t W ； 相对湿度φ画出图（2分）并指出上述六个参数。

（4分）5、湿球温度6、绝热饱和温度 下册 干燥湿度、相对湿度、焓带循环的干燥器物料衡算（求循环量） 热量衡算（求温度） 预热器热量【例5－5】三、请回答下列问题（10分） ３、（２０分）某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s ，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。

空气的状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg 水分/kg 干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。

假设空气在干燥器内经历等焓过程，I=（1.01+1.88H ）t+2490H 。

一、 （20分）采用常压干燥器干燥物料，每小时处理2000kg ，干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%，干燥介质是湿空气，初温为20︒C ，湿度H 0=0.009kg 水/kg 绝干空气，经预热器加热至120︒C 后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40︒C ，若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。

目　录第0章　绪　论0.1　复习笔记0.2　课后习题详解0.3　名校考研真题详解第1章　流体流动1.1　复习笔记1.2　课后习题详解1.3　名校考研真题详解第2章　流体输送机械2.1　复习笔记2.2　课后习题详解2.3　名校考研真题详解第3章　非均相物系的分离和固体流态化3.1　复习笔记3.2　课后习题详解3.3　名校考研真题详解第4章　传　热4.1　复习笔记4.2　课后习题详解4.3　名校考研真题详解第5章　蒸　发5.1　复习笔记5.2　课后习题详解5.3　名校考研真题详解第6章　蒸　馏6.1　复习笔记6.2　课后习题详解6.3　名校考研真题详解第7章　吸　收7.1　复习笔记7.2　课后习题详解7.3　名校考研真题详解第8章　蒸馏和吸收塔设备8.1　复习笔记8.2　课后习题详解8.3　名校考研真题详解第9章　液-液萃取9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　名校考研真题详解第10章　干　燥10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　名校考研真题详解第11章　结晶和膜分离11.1　复习笔记11.2　名校考研真题详解第0章　绪　论0.1　复习笔记一、化工原理课程的性质和基本内容1．课程的基本内容（1）单元操作根据各单元操作所遵循的基本规律，将其划分为如下几种类型：①遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）等。

②遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。

③遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。

④同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。

从本质上讲，所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这3种传递过程或它们的结合。

（2）化工原理的基本内容化工原理的基本内容就是阐述各单元操作的基本原理、过程计算及典型设备。

2．课程的研究方法（1）实验研究方法（经验法）；（2）数学模型法（半经验半理论方法）。

吸 收基本概念1、亨利定律2、气膜控制与液膜控制三、请回答下列问题（10分）1．根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？相界面两侧的液膜和气膜中；增大2．对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数值积分或图解积分的方法进行吸收过程的相关计算。

4．简要叙述吸收中双膜理论的提出者及其三个基本要点。

双膜模型由惠特曼（Whiteman ）于1923年提出，为最早提出的一种传质模型。

（1分）惠特曼把两流体间的对流传质过程设想成图片2-10所示的模式，其基本要点如下：①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜，气相一侧的称为“气膜”，液相一侧的称为“液膜”，溶质A 经过两膜层的传质方式为分子扩散。

（2分）②在气液相界面处，气液两相处于平衡状态。

（1分）③在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。

（2分）双膜模型把复杂的相际传质过程归结为两种流体停滞膜层的分子扩散过程，依此模型，在相界面处及两相主体中均无传质阻力存在。

这样，整个相际传质过程的阻力便全部集中在两个停滞膜层内。

因此，双膜模型又称为双阻力模型。

5．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？7、说明传质单元高度的物理意义8、简述填料塔的基本结构与主要特点。

9、写出亨利定律的定义及表达公式。

主要公式：吸收塔的物料衡算；液气比与最小液气比求m 【例2－8】填料层高度的计算【传质单元高度、传质单元数（脱吸因数法）】提高填料层高度对气相出口浓度的影响四、计算题2、（２０分）有一吸收塔，塔内装有25⨯25⨯3mm 的拉西环，其比表面积a=204m 2/m 3（假设全部润湿），在20℃及1atm 下操作。

1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_相等____。

2、精馏塔塔顶某理论板上汽相的露点温度为t1、液相的泡点温度为t2，塔底某理论板上汽相的露点温度为t3、液相的泡点温度为t4，试按从大到小顺序将以上4个温度排列如下：⎽⎽⎽⎽⎽ t4=t3>t2=t1⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分。

液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成，相应的露点为t2。

则t1与t2大小关系为⎽⎽⎽⎽t1<t2⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

4、简单蒸馏的主要特点是 ___间歇、不稳定、分离程度不高_____________。

5、当塔板上_离开的汽相与液相之间达到平衡时_____时，称该塔板为理论塔板。

6、已测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的气、液两股物流的组成分别为0.82和0.70，则其中__0.82____是汽相组成。

7、某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成为x0，则y1 ⎽⎽⎽=⎽⎽⎽⎽x08、当进料为气液混合物且气液摩尔比为2比3时，则进料热状况参数q 值为___0.6_____。

9、对一定组成的二元体系的精馏过程，压力越大，则相对挥发度越_小_，对分离越_不利_。

10、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐__降低______，其沸点则逐渐__升高______。

11、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于___∞____，馏出液量等于___0______； 12、全回流时，精馏段操作线方程为__1n n y x +=___，提馏段操作线方程为_1n n y x +=____。

13、精馏塔的塔顶温度总低于塔底温度，其原因之一（塔顶处易挥发组份浓度大），原因之二（塔顶处压力低）14、不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越_高__。

15、在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥（忽略辐射传热等的影响）时，在恒速干燥阶段，物料的表面温度等于______该空气的湿球温度______________温度。

第一章 流体流动一、名词解释（每小题2分）31、法定计量单位：由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。

62、稳定流动：流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。

63、不稳定流动：流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。

64、流动边界层：流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。

35、边界层分离：流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。

66、速度梯度：dudy速度梯度，即在与流动方向垂直的y 方向上流体速度的变化率。

37、牛顿黏性定律：dyduμτ= 68、当量长度e l ：把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为e l 的直管阻力。

所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。

69、因次分析法：用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。

310、相对粗糙度 ：ε /d—相对粗糙度。

611、黏性：运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。

612、黏度：S yu F ∆∆=μ，μ—比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力。

黏度，简称黏度。

312、点速度：流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S 。

313、绝压：以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

314、表压：表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。

315、真空度：真空度等于大气压强减去绝对压强。

二、单选择题（每小题2分）1.B 2B ；D ；C ；A 3A 4 D 5A 6C 7 B 8C 9 D 10B 11 B ；G 12 C 13 C 14 B B 15 E ；A 16 B 17 B 18 C 19 A 20 C 21 B 22 C 23 A 24 A 25 A 26 C 27 B 28 A 29 D 30 A 31 B 32 A 33 B三、填空题（每小题2分）1 e/d2 τ=μdu/dy ；牛顿3 动静压头之和；静压头4 位置；时间 5连续；垂直流动方向或流体流线平行 6 2；1/4 7滞流边界层厚度；湍流边界层厚度；滞流内层；主流区流速 8 MT -2L -1；MT -3L 2 9 增大；降低 10 u 1A 1ρ1 = u 2A 2ρ2= 常数；u 1d 12 =u 2d 22= 常数 12 1m/s ；20Pa 13 大；2.84 m 3/h 14 ()21122u Rg ρρρζ-=15 Pa 1＝0；Pa 2＝ 100mmH 2O ；Pb 1＝300mmH 2O ；Pb 3=340mmH 2O16 Pa ⋅s 或N ⋅s/m 2；m 2/s 17 1.6m ；0.4m 18.1/1619∑+++=++hfu P gz u P gz 2222222111ρρ∑+++=++ρρρρρhf u P g Z u P g Z 2222222111 20 2)(2u gR i ρρρζ-=21 0.5；0.8 22 2.8m/s ；连续性23 下降无黏性25 10；126 相等；流量之和27 大；0.295～2.95 28 增加；不变 29. 2 30 绝对压强 四、问答题 （每小题2分）31、如何判断一流体的流动类型?答：Re≤2000的流动称为层流流动，Re ＞4000的流动称为湍流流动。

2021年《化工原理》考研考点归纳与考研真题解析第1章流体流动1.1 考点归纳一、流体的物理性质1．连续介质假定（1）将流体视为由无数微团或质点组成的密集而无间隙的连续介质；（2）连续性假设并不是在任何情况下都适用，如高真空下的气体就不能视为连续介质。

2．流体的密度和比容（1）密度的定义与性质流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。

比体积是指密度的倒数，以符号υ表示，它是指单位质量流体所占有的体积，即液体的密度随着压力和温度的变化很小，一般可忽略不计，因此ρ＝常数。

气体的密度随温度、压力改变较大。

低压气体的密度可近似按理想气体状态方程计算高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。

（2）流体混合物的密度①液体混合物的组成常用质量分数表示。

以1kg液体混合物为基准，设各个组分在混合前后体积不变（理想溶液），则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时体积之和，即ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。

②气体混合物的组成常用体积分数φ表示。

以1m3气体混合物为基准，各组分的质量分别为φAρA，φBρB，φnρn，则1m3气体混合物的质量等于各组分质量之和，即ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφnφA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。

3．流体的膨胀性和压缩性（1）膨胀性流体的膨胀性是指流体温度升高时其体积会增大的性质。

膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示。

dT——流体温度的增量，K；dv/v——流体体积的相对变化量。

液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。

（2）可压缩性可压缩性是指流体受压力作用其体积会减小的性质。

流体可压缩性的大小用体积压缩系数β来表征。

负号表示dv与dp的变化方向相反。

由于ρv＝1，故上式又可以写成由β的表达式知，β值越大，流体越容易被压缩；反之，不易被压缩。

4．流体的黏性（1）牛顿黏性定律流体在运动时，任意相邻流体层之间存在着抵抗流体变形的作用力，称为剪切力（内摩擦力）。

1.3 名校考研真题详解一、选择题1．计算管路系统突然扩大的局部阻力时，速度值应取（），计算突然缩小的局部阻力时，速度值应取（）。

[华南理工大学2011研]A．小管的流速B．大管的流速C．上游管道的流速D．大管与小管的流速平均值【答案】A；A【解析】计算系统突然扩大或缩小的局部阻力时，速度值都应取小管流速。

2．层流与湍流的本质区别是（）。

[中南大学2012研]A．湍流流速＞层流流速B．流道截面大的为湍流，截面小的为层流C．层流的雷诺数＜湍流的雷诺数D．层流无径向脉动，而湍流有径向脉动【答案】D【解析】流体作层流流动时,其质点有无规则的平行运动,各质点互不碰撞,互不混合。

流体作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。

既湍流向前运动的同时，还有径向脉动。

二、填空题1．某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，并保持层流流动状态不变，则其阻力损失为原来的______倍。

[浙江大学2011研]【答案】1/2【解析】2λ2f l u h =d ,6464μλRe ρ==ud，可得出流速相同时，2f l h d ，因此管长管径都增加一倍时，h f 变为原来的0.5倍。

2．转子流量计应安装在______段的管路上，已知某流量计的转子为不锈钢，在测量密度为1.2kg/m 3的空气流量时的最大量程为400m 3/h 。

若测量密度为0.8kg/m 3的氨气流量，则在流量计校正系数假设不变的前提下，该流量计的最大量程近似为______m 3/h 。

[华南理工大学2011研]【答案】介质流向自下而上、无振动的垂直；500【解析】根据《压力管道设计审批人员培训教材》里面的规定，转子流量计必须安装在介质流向自下而上、无振动的垂直管道上。

安装时要保证流量计前应有不小于5倍管子内径的直管段，且不小于300mm 。

在流量计校正系数假设不变的前提下，。

3．流体在管内作层流流动，如流量不变，若仅增大管径，则摩擦系数变______，直管阻力变______。

武汉科技大学2022年《化工原理》考研真题与答案解析一、选择题1、不可压缩流体在圆直管中稳态流动，在保持管内流速不变的情况下，仅把管由水平放置改为竖直放置，则其管出口流体静压能将（）。

A、增大B、减小C、不变D、不确定2、如下图1所示的管路系统中，保持高位槽1-1液面恒定，将支路③上的阀门k3关小，则压力表读数p A（）。

A、增大B、不变C、减小D、无法确定3、某板框压滤机恒压过滤某种悬浮液时，介质阻力可以忽略不计且滤饼近似为不可压缩，该板框压滤机在0.15 MPa（表压）下恒压过滤1 h后得到40 m3的滤液，若在0.30 MPa（表压）下恒压过滤2 h后可以得到滤液（）。

A 160 m3B 80 m3C 20 m3D 10 m34、若洗涤液黏度与滤液黏度相等，则下列有关过滤洗涤速率的说法正确的是（）。

A 、板框压滤机的洗涤过程属于置换洗法，洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的1/4B 、板框压滤机的洗涤过程属于横穿洗法，洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率C 、叶滤机的洗涤过程属于横穿洗法，洗涤速率等于其过滤终了时过滤速率的1/2D 、转筒真空过滤机洗涤过程属于置换洗法，洗涤速率等于其过滤终了时的过滤速率5、在完全去除最小颗粒的要求下，欲提高降尘室的生产能力，可采取的主要措施是（ ）。

A 、增加降尘室的高度B 、延长沉降时间C 、增大降尘室底面积D 、降低含尘气体的体积流量6、欲在蒸汽输送管外加装2层保温层，近似认为2层保温材料的厚度相同，为了使保温效果更好，应将导热系数小的保温材料置于（ ）。

A 外层B 内层C 内外层均可7、如右图2，某均质无限大平壁（热导率处处相等）的一维稳态导热过程，若平壁的壁厚为1.0 m ，一侧壁温为200 ℃，另一侧为40 ℃，则距离壁面0.75 m 处的温度为（ ）。

A 120 ℃B 140 ℃C 160 ℃D 180 ℃8、某板式精馏塔塔顶采用全凝器，塔釜采用间壁式再沸器，采用该塔分离某物系达到指定分离要求时所需要的理论板数为10（不包含再沸器），若全塔效率为50%，则塔内的实际板数为（）A、18B、20C、22D、无法确定9、欲保持塔顶馏出液中轻组分收率不变，将间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，则精馏段操作线的斜率（）。