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青岛科技大学

二O一一年硕士研究生入学考试试题

考试科目：化工原理

注意事项：1．本试卷共7道大题（共计7个小题），满分150分；

2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷

上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；

3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。

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一、（20分）如附图所示，用泵将敞口贮槽中的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定。

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溶液的密度为1200kg/m，饱和蒸气压为4.247kPa（绝压）。蒸发器产生的水蒸气送入真

空操作的冷凝器中冷凝，蒸发器的操作压力与冷凝器内的操作压力相同。冷凝器下部气

3

压管中水上升的高度为2.72m，水的密度为1000kg/m。蒸发器进料口高于贮槽液面15m，

3

进料量为20m/h。泵吸入管路总长为86m，压出管路总长为100m（均包括所有局部阻力

的当量长度），管路摩擦系数取为0.02，管路内径为60mm。

试求：（1）蒸发器的操作压力；（2）泵的有效功率；（3）若该操作状况下泵的必需气蚀

余量(NPSH)为2.0m，则泵的允许安装高度为多少？（当地大气压为101.3kPa）

r

题1附图

二、（10分）用标准型旋风分离器（ζ=8.0，B=D/4，h=D/2，N=5）除去气体中的固体颗

e

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粒。已知颗粒密度为1200kg/m，气体密度为1.2kg/m，气体黏度为1.8×10Pa•s，气体

3

处理量为1440m/h，允许压强降为1275Pa。颗粒直径为6.5μm。现采用多台相同的旋风

分离器并联操作的分离方案，试计算所需并联的旋风分离器的个数和直径。

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三、（20分）一单管程的列管式换热器，由Φ25×2mm的136根不锈钢管组成。现有平

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均比热容为4.187kJ(kg•℃)的某溶液在管内作湍流流动，其质量流量为1.5×10kg/h，并

由15℃被加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝。管壁对溶液的对流传热

系数为520W/(m2•℃)，蒸汽对管壁的对流传热系数为1.16×104W/(m2•℃)，不锈钢管的导

热系数为17W/(m•℃)，忽略污垢热阻和热损失。

4

试求：（1）列管长度；（2）若将该换热器管程改用于把5.0×10kg/h的苯从30℃加热至

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70℃，并已知操作范围内苯的平均密度为900kg/m，黏度为0.47×10Pa•s，比热容为

1.80kJ/(kg•℃)，导热系数为0.14W/(m•℃)，换热器其他条件不变，判断该换热器是否合

用。

四、（20分）某二元混合液的组成（易挥发组分A的摩尔分数，下同）为0.52，在泡点

状态下进入精馏塔。工艺要求塔顶产品的组成为0.75，塔顶产品采出率D/F为1:2。塔顶

设全凝器，泡点回流。若操作条件下，该物系的相对挥发度α为2.5，回流比R为2