大连理工大学化工原理考试部分试题(2010年)修订版(1)

一填空 1生产装置中安装液封装置的目的：一是为了确保设备的安全，二是（防止气体泄漏）。 2.非牛顿性流体是指（不符合牛顿粘性定律的流体）。 3.流体在圆形直管内做稳定层流流动时，其平均速率于管内中心速率的比值为（0.5）。 4.边界层厚度的定义是（速度达到 0.99u处与壁面的法向距离 ）。 5.两管路甲、乙串联，若两管路的长度相同，甲管内径是乙管内径的 2 倍，且两管内的流动均为稳定 层流，则甲管的质量流量与乙管质量流量的比值为（1） 6.圆管内流体完全湍流流动时，当流体的速度增加 1 倍时，流体的阻力增加为原阻力的（4）倍。 7.孔板流量计是定（截面），变压差的流量计。 8.离心泵在开泵之前泵内没有充满液体，可能会发生（气缚）现象。 915 看不清 16. 某列管式换热器的内外两侧流体的表面传热系数分别为 5800W/(m2)和 640W/(m2)，为强化过 程的传热，应采用措施增加（外）侧的表面传热系数。 17. 当蒸汽管路的外直径（大于）临界半径时，在蒸汽管道外侧家保温层一定能够保温。 18.一球形小石英颗粒，在空气中在层流区沉降，若颗粒的直径减为为原来的 80%，则其沉降速度将变 为原来的（0.64）倍。 19.液体沸腾的必要条件：一是要有（气化核心），二是液体必须过热。 20.一切物体的发射能力和吸收率的比值等于同温度下黑体的发射能力。 21.列管是换热器根据温度补偿方式的不同可以分为：（浮头式换热器），U 型管是换热器，以及固定 管板式三种形式。 22.平流加料主要应用于蒸发过程中（液体易结晶）的场合。 23.改变旋风分离器的操作条件，使其临界直径减小，则其分离总效率（增大）。 24 在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在是冷凝表面的传热系数（降低）。 二、简答题 1.离心泵的部件（3 个以上） 答：蜗壳，叶片，底阀，滤网，泵轴，调节阀等（见教材 P86） 2.给出大容积饱和沸腾曲线，并表明相应的点及区域 答：见教材 P277 图 4.4.23 3.蒸发操作中溶液沸点升高的原因有哪些？ 答：1）溶液蒸汽压降低引起的沸点升高 2）液柱静压头引起的沸点升高，溶液内部沸点，按平均压力计算： 3）二次蒸汽阻力损失引起的沸点升高用冷凝器压力计算二次蒸汽温度时，需考虑。（详见书 P360）. 三，有一单壳程多管程换热器，换热管长为 3m，直径为 25*2.5mm。水以 0.7m/s 的流速在管内流过， 并从 20被加热到 60。流量为 13140kg/h，温度为 97笨的饱和蒸汽在管外被冷凝成同温度的液体。 笨的相变热为 400kj/kg。已知壳程蒸汽冷凝表面传热系数 h0=10000w/(m2.)，管程污垢热阻为 0.0003m2/w，壳程污垢热阻为 0.0002 m2/w。水的有关物性为;密度为 995kg/m3，定压比热容为 4.18kj/（kg.）,粘度为 0.3315*10-3Pa.s，热导率为 0.678w/(m.)。忽略管壁热阻和热损失，试求 (1) 水用量 (2) 管内表面传热系数 (3) 完成换热任务所需的换热面积 (4) 换热器的管程数（取整） (5) 维持该换热器结构参数不变，仅将其改为单管程列管换热器，定性分析在水流量和入口温度不变 的条件下，被冷凝的笨蒸汽流量和水出口温度如何变化？ 四，一板框过滤机共有 10 个滤框，框的尺寸是 800mm*800mm*25mm.过滤操作在 20，恒压下进行，过 滤常数 K=4*10-5 m2/s,介质单位过滤面积当量滤液量 qe=0.02m3/m2,滤饼体积和滤液体积之比 =0.1m3/m3。每次过滤后的卸渣，重装等辅助时间为 15min，滤饼不洗涤，切不可压缩。 （1），求滤框全部充满所需的过滤时间。 （2），现用一回转真空过滤机代替上述半框过滤机，所用滤布与板框过滤机一样，过滤压差相同。此 回转真空过滤机的直径为 1.5m,长度为 1.0m,浸没角为 120。求达到相同的生产能力时回转真空过滤 机的转速为多少？ 参考公式：V h=3600A -nVe)2.5，管长为 4m，管总根数为 488 根，两管程。用 161 C、流量为 443m3/h 的热油将 310m3/h 的水从 82C 加热到 90C，以满足热水用户的需求，水走管程。已知操作条件 下，水的物性：比热容 cp=4.203kJ/(kgC)，密度 r=968kg/m3，热导率 l=0.678 W/(mC)，粘度 h=0.331510-3Pas；热油的物性：比热容 cpo=2.202kJ/(kgC)，密度 ro=945kg/m3。碳钢管的热导率为 lW=0.678 W/(mC)。试求： 1. 管内表面传热系数。 2.开车时该换热器现场指示水的出口温度为 97C，该工况下换热器的传热系数及壳程的表面传热系数为多少（设物 性不变，不计热损失）？ 3.如果运行两年后，换热器管内侧污垢热阻为 0.0004(m2C)/W，管外侧污垢热阻为 0.0006(m2C)/W。若物流流 量及入口温度不变，该换热器能否满足生产要求？换热器还有多大裕度？通过计算说明。 姓名：_ 大 连 理 工 大 学 学号：_ 课程名称： 化工原理（上） 试卷 A 试卷共 6 页 院系：_ 授课院（系）：化工学院 考试日期： 2006 年 1 月 6 日 _ 级_ _ 班 一、填空（30 分） 1. 流体在管内作充分发展的层流流动时，其平均速度为最大速度的 倍； 2. 流体在直管内层流流动时，管壁粗糙度增大，则其对应的摩擦系数 ； 3. 流体所受到的力有 和质量力两种； 4. 非牛顿型流体是指 ； 5. 理想流体在圆形直管内流动，则在壁面处的速度梯度为 ； 6. 两稳态流动的管路甲、乙并联，若两管路的长度相同、甲管内径是乙管内径的 2 倍，且两管 内的摩擦系数均恒为 0.02，则甲管流速与乙管流速的比值为_； 7. 当雷诺数大于其限定值后，孔板流量计的流量系数仅与 一 二 三 四 平时 总分 标准分 30 30 10 20 10 100 得 分 装 订 线 有关； 8. 水温降低，其它条件不变，则离心泵的允许安装高度 ； 9. 用一输送空气的离心通风机改输送比空气密度小的气体，则所消耗的功率 ； 10. 往复泵 输送含少量细小固体颗粒的流体；（可以、不可以） 11. 多级压缩机的各级压缩比 时，压缩机所消耗的总功最小；（依次减小、依次增大、相 等） ； 12. 由不规则颗粒装填的床层的空隙率一般 球形颗粒床层的空隙率； 13. 一金属小球在流体中沉降，若沉降在层流区进行，则流体粘度增大后金属球的沉降速度 ； 14. 降尘室高度增加 1 倍，降尘室的生产能力 ； 15. 当旋转半径为 r、旋转角速度为 时，则离心分离因数可写成 ； 16. 若介质阻力不计，回转真空过滤机的浸没角由原来的 120变成 150，则在其它条件不变时，其生产能力变为原来的 倍； 17. 一般情况下，大多数的 和固体组成的流化系统属于散式流化系统；（液体、气体、固体） 18.某平壁外有两层厚度相等的保温材料 A 和 B，实验测得 A 保温层的温差为 B 保温层温差的 2 倍，则 A 保温层的热导 率是 B 保温层热导率的 倍； 19. 黑体的发射能力与绝对温度的 次方成正比； 20. 用饱和水蒸汽加热水，经过一定时间（短时间）后，发现传热的阻力迅速增大，这可能是由于 所引 起的； 21. 气体热辐射的特点：(1)在整个体积内进行；（2） ； 22. 某一套管换热器用管间饱和水蒸汽加热管内空气，已知蒸汽的温度为 100 ，空气进口温度为 20 、出口温度CC 为 60 ，则此套管换热器的内壁温度应接近 ；C C 23. 当热流体的热容量流率相对 时，可用冷流体的传热效率 c表示换热器的传热效率； 24. 固定管板式列管换热器中用饱和蒸汽加热某高压液体，则高压液体应通过 程； 25. 大容积饱和沸腾的壁面如果被油脂玷污，则其表面传热系数会 ； 26. 当流体横向流过管束时，错列排列的管束的表面传热系数 直列排列的管束的表面传热系数； 27. 蒸发操作溶液沸点升高的原因（1）溶液蒸气压降低， （2 _ ,（3）二次蒸气阻力； 28. 蒸发操作中生蒸汽的经济性指 与使用的生蒸汽量的比值； 29. 写出两种生产上常用的多效蒸发流程： 和 。 二、(30 分) 如图所示，用离心泵将水送至敞口容器 A、B，两水槽在相同的水平面上，所用管线 规格均为 1594.5 ，泵吸入段管路总长（包括所有局部阻力当量长度，下同）为 60m。排除 管线的长度为：从泵出口到分支点 C 点处为 300m，在阀门全开的条件下，C 到 A 为 200m,C 到 B 为 400m,已知水的密度 =1000kg/m 3，流动摩擦系数为 0.02，其它数据见图示，试求： 1. 写出阀门 1 全开、阀门 2 完全关闭时的管路特性曲线方程； 2. 当阀门 1 全开、阀门 2 完全关闭时，测得系统的水流量为 80 m3/h，且泵的效率为 70%， 求此时泵的压头和轴功率； 3. 现使阀门 1、2 均处于全开状态，并读得泵入口真空表读数为 25kPa，则系统的总流 量和送至水槽 A 和 B 的水量各多少 m3/h； 4. 图示从阀门 1 全开、阀门 2 全关状态到阀门 1 和阀 2 均处于全开状态泵的工作点变化 C 1 m 50 m 2 1 BA 情况。 三、 （10 分）在恒压下应用板框压滤机过滤某种悬浮液。滤渣完全充满滤框所需的过滤时间是 2 小时，获得的滤液体积 是 20m3。停止过滤后在相同压力下，采用横穿洗涤法用 9%滤液量的清水洗涤滤饼。清水的物性可视为与滤液相同， 介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩。 求：1、为保证该板框压滤机的生产能力是 5m3(滤液)/h，每次卸渣、拆装等辅助操作必须控制到多长时间； 2、如果该机的每一滤框的厚度减半，长宽不变，滤框数加倍，使用的滤布相同，操作压力不变，试求多 长时间过滤后滤渣才能完全充满滤框。 四、 （20 分）用一单管程单壳程列管式换热器，将质量流量为 8000 的常压空气于管程由hkg/ 加热到 85 ；该换热器装有 192 钢管 300 根，管长为 1 。要求选用 110 饱C20 mC 和蒸汽于壳程冷凝加热之，该温度下蒸汽的汽化潜热（相变热）为 2232 。若饱和蒸汽J/ 的表面传热系数 ，管材的热导率为 45 ，管程污垢热)/(104KmWh )(KW 阻 ，壳程污垢热阻 。已知空气在平Rid.2 Rd/02. 均温度下的物性常数为 ， ，3/.kg)/(1kgJCP ， ，不计热损失，试求：)/(85.2 sa598. （1） 加热蒸汽的消耗量为多少？ （2） 空气在管内的表面传热系数？ （3） 通过计算说明该换热器能否满足需要？ （4） 若将该换热器变为双管程，且仍采用 110 蒸汽加热，则空气的实际C 出口温度为多少？ 2006（上）A 卷答案 一、30 分 1. 0.5 2.不变 3.表面力 4.不符合牛顿粘性定律的流体 5. 0 6. 1.41 7. d0/d 8.增大 9.减小 10.不可以 11.相等 12.小于 13.。减小 14.不变 15. 2r/g 16. 1/5 17.液体 18. 0.5 19.4 20.不凝气 21.对波长有选择性 22. 100 23.较大 24.管 25.减小 26.大于 27.液体静压力 28.。蒸发水量 29.逆流、并流、平流 二、30 分 1. 求管路特性曲线方程 )h/m(q109.435 )(qhZ .uLv- vAff32 220 36015780915065321 2. m.109.4351)/(.L -4 02578 kw76.1.043Nkw.360u.82.57gHqN s2ve 3. 总流量 /h17m/837.1 81.92.15.0 628.92592030 总vqsmu uhp 并联管路 有： BCAch 得： u2 管径相同，所以有： h/m47.8qh/m53.68q 3.1u2BAB总 4. 一阀全开 两阀全开 三、解： 1） hraw4.18 2）V 2=V1=20m3 K=2kP K2= K1 A2=2A1 V2=KA2 KA2=200 四、解： （1）D=？ Drtcqcpm)(12rDc skghkg/0647./2323)085(0 Wtqcpcm 512 101)(16)( （4 分） （2）h i=? 42 1017.3785.036Re iimcii dnqdGu947.0prc hrhrmDDDh 56.0/54.03hrAK/80)(4)( 615.22 )2/(9.150Re023.4.08. 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