说明：
本试卷是根据相关资料整理和模拟而成的；
本试卷中的题目可能与《郑州大学2004-2005学年第1、2学期期末考试试题》中的题目重复；
如有重复，则不选用本试卷中的题目，而是选用《郑州大学2004-2005学年第1、2学期期末考试试题》中的题目
郑州大学2005年《化工原理》考研试题与答案
一、如图所示，用泵将水送至吸收塔塔顶，水的密度为1000 kg/m3，该泵的特性曲线为
2。塔顶操作压强为19.62 kPa（表压），泵入口段管路总长度（l+le）＝He?35.8?0.01233qv（qv: m3/h）
50 m，泵出口阀半开时，出口段管路总长度（l+le）＝200 m，摩擦系数为0.025，试求： 1、 泵出口阀半开时泵的工作点； 2、 泵的入口真空表及出口压力表的读数。
解：1、在0－2截面之间列柏努利方程
22u0p0u2pz0???He?z2??2??Hf0?2
2g?g2g?g其中：
z1?0,z2?23m,p1?0,p2?1.962?104Pa,u1?u2?0
(且?Hf0?2
l?leu50?200???0.025??d2g0.0823600??qv?0.082)2?0.01216qv
242?9.811
p219.62?10322?He?z2???Hf0?2?23??1.576?105qv?25?1.4216?10?2qv （1）
?g1000?9.81且泵特性曲线为He?35.8?0.01233qv （2） （1）（2）两式联立，解得 He?30.36m，qv?21.0m3/h …工作点 2、在0、3两截面间列柏努利方程：
22u0p0u3pz0???z3??3??Hf0?3
2g?g2g?g2其中：z0?0,z3?1m,p1?0,u1?0,u3?qv21??1.16m/s A3600???0.08242l?leu501.162?0.025???1.073m ?Hf0?3??d2g0.082?9.812u21.162p2??g(?z2???Hf0?3)?1000?9.81?(?1??1.073)
2g2?9.814）80.3kP（a真空度 ） ??2.10?10Pa（表压?在3、1两截面间列柏努利方程
2u3p3u12pz3???He?z1??1
2g?g2g?gp32.10?104 ?p1??g(z3?z1??He)?1000?9.81(2?1??30.36)?29.2kPa（表压）?g1000?9.81
二、拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求在1.5小时内得到2 m3滤液，已知过滤常数
K?5?10?3m2/h，过滤介质阻力可忽略不计，试求：
1、 若用尺寸为900×900×30 mm的板框，则需要滤框和滤板各多少？
2、 过滤终了时，用0.4 m3的洗涤水进行洗涤，洗涤水的粘度和滤液粘度相同，洗涤压强差与最终过滤压
强差相同，则洗涤时间为多少？
3、 过滤辅助时间为0.5小时，则该过滤机的生产能力为多少？
解：1、由恒压过滤方程 V?2VVe?KA? 且Ve=0
22 2
V222?A???23.1m2 ?3K?5?10?1.5且A?n?0.9?2
2?n?23.1?14.3 个 20.9?28(V?Ve)Vw8VVw8?2?0.4???2.40hr
KA2KA25?10?3?23.12则需要滤框15个，滤板16个 2、?w?3、??????w??D?1.5?2.4?0.5?4.4hr
Q?
V2??0.455m3/h ??4.4三、采用降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000 m3/h，在降尘室内的流速为2 m/s，密度为0.6 kg/m3，粘度为2?10-5 Pa·s，其中氧化铁粉尘的密度为4500 kg/m3。要求全部除掉直径大于80μm的粉尘。试求： 1、所需降尘室的底面积和高（其宽为2m）；
2、用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为70μm的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量。 解：1、设沉降处于斯托克斯区
gdp(?p??)9.81?(80?10?6)2(4500?0.6) ut???0.785m/s
18?18?2?10?52?udp0.6?0.785?80?10?6?Rep???1.88?2
?2?10?5故假设成立
?A?LB??H?A5.66qv16000?2.83m ??5.66m3 ?L??B2ut3600?0.785qv16000??1.11m B?u3600?2?29.81?(70?10?6)2(4500?0.6)?0.601m/s（设沉降处于斯托克斯区） 2、dp=70μm的尘粒 ut?18?2?10?5?udp0.6?0.601?70?10?6?Rep???1.26?2 故假设成立
?2?10?5
3
qvmax?A?ut?5.66?0.601?3.4m3/s
四、有一列管式换热器，装有φ20?2.5 mm的钢管400根，管长为2 m。要将质量流量为7000 kg/h的常压空气由20℃加热到90℃，选用108℃的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸汽的冷凝给热系数为1.0?104 W/(m2·K)，管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计，且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性参数Cp=1.0 kJ/(kg·K)，λ=2.82?10-2 W/(m·K)，μ=2.0?10-5Pa·s。试求： 1、 空气在管内的对流给热系数； 2、 换热器的总传热系数；
3、 通过计算说明该换热器是否满足需要。
解：1、??PM101325?0.029??1.206kg/m3 RT8.314?293qv?qm2??7000/3600?1.61m3/s
1.206?u??4qvd2n?1.61?4?22.8m/s
?0.0152?400且Re??ud1.206?22.8?0.015??20600?4000 ?5?2.0?101.0?103?2.0?10?5Pr???0.709?0.7 ?2?2.82?10???0.023cp??dRe0.8Pr0.4
2.82?10?20.8?0.023??20600?0.7090.4?106.5W/(m2?K)
0.0152、
11111?????0.00948 4K?1?21.0?10106.5?K?105W/(m2?K)
3、?tm?(T?t1)?(T?t2)(108?20)?(108?90)??44.1?C
T?t1108?20lnln108?90T?t27000?1.0?103?(90?20)?1.36?105W?KA?tm36004
Q?qm2cp2(t2?t1)?
Q1.36?105?A???29.4m2
K?tm105?44.1换热器的换热面积A?n?dL?400???0.02?2?50.3m > A 则该换热器可以满足需要
五、某逆流吸收填料塔，用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A。在常压、20℃下操作时的混合气体流量为0.025kmol/s,气体混合物中A的初始浓度为0.02（摩尔分率，下同），塔径为1m，气相体积总传质系数为0.0522kmol/(m·s)，操作条件下平衡关系为ye=1.2x，操作液气比为最小液气比的1.2倍。试求： （1）若要求吸收率为95％，则所需的填料层高度为多少；
（2）若进塔溶剂的浓度改为0.005，气体进塔浓度，气、液流量和相平衡关系不变，则吸收率为多少？ 解：（１） ∵ G=n/Ω＝0.025／（0.785×1）＝0.0318kmol/m·s 1分 ∴ HOG=G/Kya=0.0318/0.0522=0.609m 1分
∵ x2=0 ∴ ?2
2
3
2y1?y2?L???m?=1.2×0.95=1.14 2分 ??G?minx1e?x2 ∴ 操作液气比:
L?L?＝1.2??=1.37 1分 G?G?min1m1.2＝＝＝0.876 1分 AL/G1.37∴ NOG＝
11－11－1A1Aln?(1-??1y1-mx21?)?? Ay2-mx2A?=
ln?(1-??111?)?? A1-?A?＝
(或 ??11ln[(1?0.876)?0.876]＝9.84 4分
1?0.8761?0.95y1?y20.02?y2??0.95， ∴ y2=1×10-3, x1=0.0139 y10.02?Ym=
Y?Y1?Y1??Y2=0.00193 ∴ NOG=2=9.84 ) ?Y1?Ymln?Y2 ∴ H＝ＨＯＧ·ＮＯＧ＝0.609×9.84＝6.0ｍ 2分 （2） 若x2′=0.005，其他操作条件不变，则H,HOG均一定， ∴NOG一定 2分 又 ∵
1m＝一定 AL/G5