大学化工原理上册模拟试题及答案

化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 1一、填空（每空 1 分，共 20 分）牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时，现保持流量不变，管直径变为原来的二分之一，则管路摩擦阻力系数是原来的 倍，产生的摩擦阻力为原来的 倍。某设备入口真空表上读数为 120mmHg，当地大气压 0.98atm，则入口处绝压为 Pa；出口压力表读数为 1.8kgf/cm2，则其绝对压力为 Pa。离心泵的工作点由 确定；如关小离心泵出口阀门开度则离心泵扬程，轴功率 。固体颗粒在流体中呈层流自由沉降时，如温度降低，则固体颗粒在气体中的沉降速度 ；固体颗粒在液体中的沉降速度 。对于连续转筒真空过滤机的操作，当转速提高时，过滤机的生产能力 、滤饼层厚度 。对于聚式固体流态化，常出现的不正常操作现象有 ， 。面积和厚度相同的三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导热平壁两侧的温度差大小顺序为 t 2 大于 t3 大于 t1，则各层导热平壁的导热系数大小顺序为 、各层导热平壁化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 2的导热热阻大小顺序为 。8.液体在圆直管内作强制湍流对流传热时，如液体的流量和定性温度不变，管直径减小为原来的二分之一，则对流传热系数（给热系数）变为原来的 倍。 9.在铜质套管换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于 的对流传热系数（给热系数） ，传热壁面温度接近于 的温度。 10.黑体的定义为 ，透明体的定义为 。二、分析简答题（共 20 分） （本小题 8 分）试分析影响加热炉热效率的因素有哪些？提出提高加热炉热效率的措施。（本小题 8 分）画出往复式压缩机工作循环的 P-V 图，标出每一过程的名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩？（本小题 4 分）试说明冷、热两流体在管壳式换热器中换热时，安排流体流程（管程或壳程）的基本原则。 （每项 1 分）三、计算题（共 60 分）：（25 分）用离心泵将 40的水从敞化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 3口储水池送入一敞口高位槽（当地气压为 1atm） 。泵进出口分别安装真空表和压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。已知水的物性参数如下，密度 为 992.7kg/m3 ，粘度 为 0.624cP，水的饱和蒸气压为 55.32mmHg。已知泵入口真空表读数为 400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度为 7.2m，输送管路为 1084mm的钢管，总长度（包括当量长度）为 40m，其中吸入管路为 6m（包括当量长度） ，储水池与高位槽高度差为 20m，管路摩擦阻力系数 为 0.02，流量为 65m3/h。试问：泵最大可能的安装高度；（8 分）泵的扬程；（6 分）泵出口处压力表的读数；（6 分）设摩擦阻力系数不随流量改变而改变，写出管路特性方程中。 （5 分）（15 分）用一板框过滤机过滤 CaCO3 的水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。压滤机的过滤面积为 20m2，某过滤压强下测得过滤常数 K=210-2 m2/h。试求：在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得的滤液为2m3，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为多少小时？（ 6 分）现改用一种较厚的滤布，其常化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 4数为 qe=210-2m，过滤完毕后，洗涤、拆装等辅助时间共为 30 分钟，问此时的生产能力为多少？（5 分）如，设 CaCO3 的水悬浮液的浓度（以 m3 滤饼 /m3 滤液计）提高一倍，此时所需的过滤时间为多少？（4 分）（20 分）一单管程、单壳程列管换热器，有多根 252.5mm的钢管组成管束。管程走有机溶剂，流量为 1.5104 kg/h，流速为 0.5m/s；壳程通入130的饱和蒸汽，将有机溶剂从 20加热至 50。已知在定性温度下有机溶剂的物性参数为：密度=884.2kg/m 3，比热 Cp=1.76kJ/(kgK)，导热系数=0.143W/(m K)，粘度 =0.8cP；蒸汽的冷凝对流传热系数为 104 W/(m2K)；钢的导热系数取 45 W/(mK)；污垢热阻可以忽略不计。求：管内的对流传热系数 ，W/(m2K)；（6 分）换热器的总传热系数（以管束外表面积为基准）K ，W/(m 2K)；（2 分）管子的根数和长度；（7 分）在有机溶剂的初始温度和流量不变的前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器的传热速率提高 10%，则加热蒸汽温度应为多少？（5 分）注：蒸汽冷凝对流传热系数和有机溶剂的物性参数可看作常数。化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 5一、填空（每空 1 分，共 20 分） 1/2 倍， 1 8.33210 4 Pa； 2.75810 5 Pa 泵的特性曲线和管路特性曲线 ； 增大 ， 减小 增大 ； 下降 增大 、 减小 沟流 ， 节涌 132 、 R 2 R 3 R 1 8. 3.482 9. 空气 ， 饱和蒸汽 10. 具有黑表面的物体 =1 ， =1 二、分析简答题（共 20 分）（本小题 8 分）答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。 提高加热炉热效率的措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 12及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当的入炉温度；选择合适的火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全。（本小题 8 分）答：1-2 压缩； 2-3 排气； 3-4 余隙膨胀；4-1 吸气；（图 1 分，每步 1 分）压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致的润滑油失效。 （每项 1 分，共3 分）（本小题 4 分）答：有腐蚀性、高温及高压流体走管程，降低对壳体材质要求；有毒、易燃流体走管程，降低泄露；易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫；流量小，粘度大的流体走壳程，便于达到湍流；化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 13需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热；蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。三、计算题（共 60 分）：（25 分）解：（1） mdi10. smdQui /29.0.365421 分 531067.10624.9Reu1 分 mgPHass 74620310v.).().( 2 分 gudlf 324.022 分 mHguHfsg 15.6324.081.9*74.6221 2 分化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 14（2）在两槽之间列柏努利方程，得：mgudlHf 16.22 分 fuPeuP2z2gz211 2 分 mhHef 6.2 分（3）在两表之间列柏努利方程，忽略位差： fHuPeuP2gz2gz211 3 分 Pa52 1064.1376048.916. 3 分（4）232527 5. ee QQgdlgpZHe 1 分（15 分）解：（1）恒压过滤：Ve=0 V2=KA2t 化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 153 分 hKAVt 5.04123 分(2) tKAVe22 2 分 t40120*124 1 ht7.0 1 分 hmQ/67.5.07.32 分(3)滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍， C2 1 分 crPKs121 分 K5.0CALVV5.0 1 分 化工原理上册模拟试题及参考答案 2016第 页 16hKAVt25.01 分（20 分）解：（1） cP80. 1 分 846.9143.076prC1 分被加热：n=