化工原理试题.doc

一、填空题（共22分）：1（3分） 当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 。2（3分）实验证明，流体在管内稳定流动时，当Re_时，流动类型为滞流，滞流时的摩 擦系数与_成反比；湍流时，当Re一定，则随/d的增加而_。3（3分） 离心泵的主要部件有 、 、和 。4 .( 4分) 离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_，流量_，效率_，轴功率_。5.（3分）蒸发器的生产能力是指_。6. （3分）下列各种情况下的对流传热系数的大小：空气流速为6m/s时的1和空气流速为25m./s 时的2之间的数值大小顺序为_ _ 。7. （3分）蒸汽中不凝性气体的存在，会使_大大降低，因此冷凝器都应有_的装置。二、选择题（每题4分，共20分）：1. 在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值 。A) 与光滑管一样；B) 只取决于雷诺准树Re;C) 只取决于相对粗糙度；D) 与粗糙度无关。2. 恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（ ）。A、加快； B、减慢； C、不变3. 离心泵并联操作的主要目的是（ ）A、增大位能 B、增大扬程 C、增大流量4. 要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（ ）微粒的沉降时间。 A. ； B. ； C. ； D. 5.（ ）是一种以电磁波传递热能的方式。A、传导 B、对流 C、辐射三、简答题（8分）：1流体在管路中流动时，有哪两种流动形态？写出判断流型的具体根据。四、计算题（共50分，答案要求写在答题纸上）：1. （18分）某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m，吸入管直径为50mm的水煤气管，摩擦系数=0.029，管下端装有一带滤水网的底阀1=10，泵吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90度的标准弯头，局部阻力系数2=0.75。(1)试估计当泵的吸水量为20 m3/h、操作温度为20时真空表的读数为多少？(2)又当泵的吸水流量增加时，该真空表的读数是增大还是减小？真空表3m2. （14分） 欲将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87J/N，液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量(NPSH)r为3.7m ,试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？（最大允许安装高度：Hg=P0/g-PV/g -Hf(0-1)-(NPSH)r+0.5）3.5m3. (18分) 某列管式加热器由多根25mm2.5mm的钢管组成，将苯由20加热到55，苯在管中流动，其流量为15t/h，流速为0.5m/s。加热剂为130的饱和水蒸气，在管外冷凝。苯的比热容Cp=1.76kJ/kg.，密度为858kg/m3。已知加热器的传热系数为700W/m2.，试求此加热器所需管数n及单管长度l。一、填空题（共24 分）：1. （4分） 流体体积流量一定时，流通截面扩大，则流速_ ，动压头_ ，静压头_ 。(填增加,减少,不变)2. （3分） 减少流体在管路中流动阻力hf 的具体措施有：_，_ ，_ _ _。3. (3分) 离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_和_。4. ( 3分) 离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体，这种现象称为_现象。5. （4分） 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知 b1 b2 b3；导热系数1 2 b2 b3；导热系数1 2 3 。在稳定传热过程中，各层的热阻R1_R2_R3；各层导热速率Q1_Q2_Q3。6.( 4分) 牛顿冷却定律 的表达式为_ _，给热系数的单位是_ _。7. （4分）蒸发操作中所指的生蒸汽是指_ _；二次蒸汽是指_ _。二、选择题（每题3分，共18分）1. u2 / 2的物理意义是表示流动系统某截面处（ ）流体具有的动能。 A. 1kg B. 1N C. 1m2 因次分析法的目的在于：A) 得到各变量间的确切定量关系；B) 得到各无因次数群的确切定量关系；C) 用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；D) 用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。3. 某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( ) A. 水温太高 B. 真空计坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞4. 要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（ ）微粒的沉降时间。 A. ； B. ； C. ； D. 5. 流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（ ）方式进行的。 A. 热传导 B. 对流传热 C. 热辐射6. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的( )滴状冷凝的。 A. 等于 B. 大于 C. 小于六、 简答题（7分） 当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？简要定性分析主要原因。七、 计算题（共50分）1. （18分）某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m，吸入管直径为50mm的水煤气管，摩擦系数=0.029，管下端装有一带滤水网的底阀1=10，泵吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90度的标准弯头，局部阻力系数2=0.75。(1)试估计当泵的吸水量为20 m3/h、操作温度为20时真空表的读数为多少？(2)又当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增大还是减小？真空表3m 2（14分）某离心泵的必需汽蚀余量为3.5m，今在海拔1000m的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为3J/N。今拟将该泵装在水源之上3m处，试问此泵能否正常操作？该地大气压为90kPa，夏季的水温为20，饱和蒸汽压为2338.43Pa。3.（18分）90的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到50，换热器的换热面积为6m2，传热系数K=230W/m2.，正丁醇的流量为1930kg/h。冷却介质为18水，热损失可以忽略。求： A）冷却水出口温度； B) 冷却水消耗量。70正丁醇Cp=2.98kJ/kg.，水Cp=4.187 kJ/kg.。八、 填空题（共24分）1. （4分）流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变 ，直管阻力变 。2. ( 4分) 流体在圆管内流动时，由于流体具有粘性，使得管_处速度为零，管的_处速度最大。3. ( 4分) 由多层等厚平壁构成的导热壁面中, 所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈 _，其两侧的温度差愈_。4（3分）离心泵的主要部件有 、 、和 。5. ( 3分) 泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是6. (3分) 板框压滤机洗涤速率是过滤终了过滤速率的_倍。7（3分）在相同的操作条件和相同的蒸发任务下，同单效蒸发相比，多效蒸发的优点是 。九、 选择题（每题3分，共18分）1.滞流底层越薄，则 。a) 近壁面速度梯度越小；b) 流动阻力越小；c) 流动阻力越大；d) 流体湍动程度越小。2 欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（ ）。A、提高降尘宝的高度；B、延长沉降时间；C、增大沉降面积3. 当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为 ( ) A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性4. 蒸汽冷凝时，膜状冷凝的 ( ) 滴状冷凝的。A、等于 B、大于 C、小于5. 对一台正在工作的列管式换热器，已知1116w.m-2.K-1， 211600 w.m-2.K-1，要提高传热系数K，最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大1; B. 设法增大2; C. 同时增大1和2。6. 蒸发器的有效温度差是指（ ）。 A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差； B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差； C. 温度差损失十、 简答题（8分）为什么调节流量的阀门一般都不装在离心泵的吸入管路上？十一、 计算题（共50分）1（18分）粘度为0.03Pa.s，密度为900kg/m3的液体，自A槽经内径为40mm的管路进入B槽，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为88.3kPa和44.1kPa。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度），试求：（1） 管路的流量（m3/h）?（2） 阀前后压力表读数有何变化？ABP1P22. （15分） 欲将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87J/N，液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量(NPSH)r为3.7m ,试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？3.5m3. （17分）某厂一单管程单壳程列管换热器，列管规格为25*2.5mm，管长6m，管数501根，管程走热气体，流量为5000kg/h，平均比热3.04kJ/kg.K，进口温度500；壳程走冷气体，流量为4000kg/h，平均比热3.14kJ/kg.K，进口温度30。（1） 逆流操作时，测得热气体的出口温度为200，求总传热系数K为多少（W/m2K）;如采用并流操作，热气体的出口温度有无可能降为200？为什么？十二、 填空题（共22分）1. （4分）牛顿粘性定律表达式为 ，其中粘性系数 (粘度) 的物理意义是 。2. ( 3分) 在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：_ _，_ _，_。3. （3分） 流体体积流量一定时，流通截面扩大，则流速 ，动压头 ，静压头 。(填增加,减少,不变)4. （3分）某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是 型曲线，其管中心最大流速为平均流速的 倍。5（3分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体，这种现象称为_现象。6. ( 3分) 有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为1，大于第二种的2，若作为换器材料，应选用_种；当作为保温材料时，应选用_种。7. ( 3分) 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近_流体的温度，总传热系数K接近_流体的对流给热系数。十三、 选择题（每题3分，共18分）1. 在稳态流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ ）倍。 A. 2 B. 8 C. 42 当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ ）的大小对沉降速度的影响最为显著。A、颗粒密度；B、空气粘度；C、颗粒直径3. 为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（ ）输送温度下液体的饱和蒸汽压。 A. 大于； B. 小于； C. 等于4. 为减少电机的启动功率，离心泵在启动前应将（ ）. A. 出口阀关闭 B. 进口阀关闭 C. 出口阀打开 D.进口阀打开5. 用-10的冷冻盐水冷却某溶液，使用列管式换热器应将冷冻盐水安排走（ ）。 A. 壳程 B. 管程 C. 壳、管程均可6. （ ）是一种以电磁波传递热能的方式。 A. 传导 B. 对流 C. 辐射十四、 简答题（10分）简要指出换热器强化有那些途径？十五、 计算题（共50分）1（18分）粘度为0.03Pa.s，密度为900kg/m3的液体，自A槽经内径为40mm的管路进入B槽，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为88.3kPa和44.1kPa。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度），试求：（3） 管路的流量（m3/h）?（4） 阀前后压力表读数有何变化？ABP1P22（14分）某离心泵的必需汽蚀余量为3.5m，今在海拔1000m的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为3J/N。今拟将该泵装在水源之上3m处，试问此泵能否正常操作？该地大气压为90kPa，夏季的水温为20，饱和蒸汽压为2338.43Pa。3.（18分）90的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到50，换热器的换热面积为6m2，传热系数K=230W/m2.，正丁醇的流量为1930kg/h。冷却介质为18水，热损失可以忽略。求： A）冷却水出口温度； B) 冷却水消耗量。70正丁醇Cp=2.98kJ/kg.，水Cp=4.187 kJ/kg.。一、填空题（共24分）：1. （3分）产生流体流动阻力的根本原因是：_。2. ( 3分) 液体在园管内作稳定连续滞流流动时，其摩擦阻力损失与管内径的_次方成反比。3. (4分) 某离心泵的输水系统，经管路计算得知需泵提供的压头为He=25m水柱，输水量为28.44m3/h, 则泵的有效功率为_ _。4. （3分）离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 5. (3分) 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生现象。6. ( 3分) 悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_三个力的作用。当此三个力_时，微粒即作匀速沉降运动。7.（3分）在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近_流体的温度，总传热系数K接近_流体的对流给热系数。 8. (2分) 蒸发器的主体由_和_组成。二、选择题（每题3分，共21分）：1. 相同管径的园形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数Re相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（ ）水速。A、大于 B、小于 C、等于2. 离心泵的扬程是指泵给予（ ）液体的有效能量。A、1kg B、1N C、1m3. 用离心泵输送液体，当要求扬程变化较大时，可采用两泵（ ）操作，当流量变化较大时，可采用两泵（ ）操作。A、串联 B并联4. 球形粒子的球形度( )；非球形粒子的球形度（ ）。 A. 等于1； B. 小于1； C. 大于15. 在列管式换热器中用水冷却某气体，气体中有稀酸冷凝出来，应将气体安排走（ ）。A、壳程 B、管程 C、壳、管程均可6. 对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在（ ）沸腾下操作。A、核状 B、稳定的膜状 C、不稳定的膜状7. 中央循环管式蒸发器属于（ ）蒸发器。A、自然循环；B、强制循环；C、膜式三、问答题（6分）：说明流速、体积流量、质量流量的单位，以及这三个物理量之间的相互转换关系。 四、计算题（49分）：1.（16分） 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为9.807104 N.m-2，水槽液面恒定，其上方通大气，水槽液面与输送管出口端的垂直距离为15m，在某送液量下，泵对水作的功为317.7 J/kg，管内摩擦系数为0.018，管路总长为110m (包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度)，输送管尺寸为 1084mm,水的密度为1000kg/m3，求输水量为多少m3/h。2. （17分） 用离心泵经573.5mm的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂 (密度为800kg/m3，粘度为0.02Pa.s) 输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度Z保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为100m，反应器内的压力恒定为400kPa (表压) ，有机溶液输送量为6m3/h，泵的效率为60%，试确定泵提供的轴功率。3.（16分）拟采用894.5和573.5mm的钢管套管冷却器将甲醇液体5000kg/h，从65冷却至35，已知甲醇在定性温度下的物性如下：=770kg/m3；Cp=2.64kJ/kg.K；Pr=5.48；=0.207 w.m-1.K-1；=0.43Cp；现安排甲醇走内管，忽略热损失，求：（1）甲醇的对流传热系数；（2）若冷却水初温为20，终温为45，冷却水耗用量为多少kg/h? Cp(水)=4.187kJ/(kg.K)（3）若K=430w.m-2.K-1，两流体呈逆向流动，需套管的长度为多少m？十六、 填空题（共21分）1. （3分） 某流体在圆管中呈层流流动，今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s，此时管内的平均流速为_.2. ( 3分) 进行换热的两流体，若1时，要提高K值，应设法提高_；当12时，要提高K值，应使_。3. ( 3分) A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性，_流体应走管程。4.( 3分) 蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：(1)_(2)_ _。5. （3分） 离心泵采用并联操作的目的主要是提高（填流量或扬程）_，串联操作的目的是提高（填流量或扬程）_。6. (4分) 离心泵主要性能参数为。7.（2分） 重力沉降速度随着颗粒直径的增加而 。十七、 选择题（每题3分，共21分）1. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（ ）。 A. 流动速度大于零 B. 管边不够光滑 C. 流体具有粘性2. 转子流量计的主要特点是( )。 A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。3. 离心泵的调节阀开大时，则( ) A. 吸入管路的阻力损失不变 B. 泵出口的压力减小 C. 泵入口处真空度减小 D. 泵工作点的扬程升高4. 用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（ ）。A、发生了气缚现象 B、泵特性曲线变了 C、管路特性曲线变了5. 旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（ ）粒径。 A. 最小； B. 最大； C. 平均；6. 恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（ ）。 A. 加快； B. 减慢； C. 不变7. 在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，此过程的总传热系数K值接近于（ ）。 A. 蒸汽 B. 空气 C. 蒸汽与空气的平均值十八、 简答题（8分）1. 什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？十九、 计算题（共50分）1.（18分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。 1当闸阀关闭时测得R600mm，h1500mm；当闸阀部分开启时， 测得R400mm，h1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。 2当阀全开时（取闸阀全开le /d15， 0.0 18），管路上测压点B处的静压强为若干帕（表压）。2.（16分） 欲用离心泵将20水以30m3/h的流量由敞口水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，两液面高度差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求（1）泵的轴功率；（2）若已知泵的必须汽蚀余量为2.5m，20水的饱和蒸汽压为2338.43Pa，问上述安装高度是否合适？水的密度可取1000kg.m-3，外界大气压为10mH2O。3. (16分) 有一台套管换热器，内管为382.5mm钢管，外管为573mm钢管，换热管总长36m，逆流操作，管内走水，将管间4200kg/h的苯液从65冷却到35，水温从25升到35，现已知苯侧对流传热系数为2030w/m2.k，水侧对流传热系数为6610w/m2.k，苯侧污垢层热阻为0.18m2.k/kw，苯液比热Cp1=1.80kJ/kg.k，钢导热系数=45w/m.k。试计算：（1） 该换热器传热系数K;（2） 水侧污垢层热阻。（3） 填空题（共18分）1. （4分） 当20的水（=998.2 kg/m3，=1.00510-3 Pa.s）在内径为100mm的光滑管内流动时，若流速为1.0 m/s时，其雷诺准数Re为 _ _，流动型态为(填滞流或湍流) _ _。2. ( 3分) 产生流体阻力的根本原因是：_ _。3. (2分) 降尘宝做成多层的目的是_ _ 。4. (3分) 离心泵的扬程含义是_ _ _ 。 5. ( 3分) 给热系数的单位 _ _，及其影响因素有_ _。6. （3分）蒸发器的结构主体由_和_两部分组成。二十、 选择题（每题3分，共24分）1. 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（ ）。A、1/4 B、1/2 C、2倍2. 在相同条件下，缩小管径，雷诺数（ ）A、增大 B、减小 C、不变3在一定流量下，流体在并联管路中作稳 定连续流动，当并联管路数目愈多，则（ ）。A、流体阻力损失越大 B、流体阻力损失越小C、流经各支管的阻力损失皆相等4. 一台试验用离心泵， 开动不久，泵入口处的真