化原试卷例与思路--12.doc

12化工原理考试试题A、B卷题型例及思路试题题型-填空 （10分，每小题2分）； 为防止气蚀现象发生，离心泵在运转时，必须使泵入口处的压强_饱和蒸汽压。选择（10分，每小题2分）； 为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（指-）的值（ ）。 A. 偏大； B. 偏小； C. 越大越好； D. 不确定。判断（5小题，10分）； 齿轮泵启动前应先关闭出口阀，以减少电机的启动功率。 （ ）问答（23小题，10分）；为什么单缸往复压缩机的压缩比太大，会使压缩机不能正常工作？计算 60% （4小题，每题15分）。计算题题型：一、 流体流动与输送 1、 已知 两截面的压强P1 P2 高度差Z 有效功We 摩擦系数 管路总长l 管直径与壁厚 密度 ,求体积流量 V (m3/h).解题思路：求体积流量，需要知道管内流速。先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，有效功，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，衡算式中只有速度未知。求出速度，再乘于管道面积即得体积流量，再进行单位换算。2、 已知高度差Z P1 P2管路总长l 体积流量V 摩擦系数, 求(1)管径 d ;(2)在此管径d下, 摩擦系数改变后的体积流量V .解题思路：（1）求管径，先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，无有效功，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，其中速度用已知的体积流量除于管道截面积表示，当中包含了直径，进行体积流量的单位换算，整个衡算只有直径未知。（2）在确定的直径下，用改变了的摩擦系数求体积流量，方法同题1。3、 已知管直径与壁厚 密度 粘度 位置高度Z 管路总长l (层流=64/Re, 需判断)，进出口阻力不计，两截面的压强P1 P2 体积流量V 泵效率， 求 轴功率N.解题思路：求轴功率，需要求出有效功率，则先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，摩擦系数未知，先用体积流量除管道截面积计算出管内速度，再计算雷诺数，判断是否属层流，是则用公式=64/Re计算摩擦系数，求出有效功，再计算出质量流量，质量流量等于体积流量乘密度，两者乘积即为有效功率，再除于效率即得轴功率。注意单位。4、 已知管直径与壁厚 密度 粘度 位置高度Z 管路总长l (计算公式, 需判断)，两截面的压强P1 P2 孔板流量计孔板直径d0, 孔流系数C0 指示液高度R 指示液密度A 泵效率，求体积流量V 轴功率N.解题思路：先根据流量计算公式计算孔板孔中流速uo与体积流量（V=uoAo），再根据连续性方程求出管中流速，计算Re数，判断流型，计算；求轴功率，需要求出有效功率，则先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，求出有效功，再计算出质量流量，质量流量等于体积流量乘密度，两者乘积即为有效功率，再除于效率即得轴功率。注意单位。5、已知 P1 P2 管长l d 各阻力系数 V, 求Z. 解题思路：选取截面和基准面，列出机械能衡算式，计算出管中的流速，用阻力计算公式计算阻力损失，然后将已知的压强、流速、阻力损失代入，即可求出所需的Z。6、 已知 两液面的压强P1 P2 高度差Z，孔板流量计位置Z2，孔板孔径，孔流系数，流量计算公式，管直径与壁厚，直管长度与当量长度之和l，孔板处的长度l，密度，粘度，摩擦系数计算式，指示液密度，流量Vh，求：We，U形压差计的R，孔板流量计的差压计R2。解题思路：由流量和管径求管内流速u=4Vh/（3600pd2），再求Re，再求；选截面，列机械能衡算式（含阻力），代入已知条件，即可求出,选截面，列机械能衡算式（含阻力），代入已知条件，即可求出。在孔板位置与大液面间列机械能方程，代入已知条件（阻力不同），即可求出孔板处表压，再由静力学方程求出R。用流量计算公式，代入已知条件，即可求出R2。7、 已知两液面的压强P1 P2 Z1 Z2 出口压强表Z3 管路直管长度与当量长度之和l 出口压强表至高位槽l 管子内径 泵效率 流量Vh 求轴功率N，压强表读数P（kgf/cm2）.解题思路：求质量流量ms=Vh /3600，速度u ，选截面，两大液面间列机械能衡算式（含阻力），代入已知条件，即可求出We， 根据Ne=msWe求出Ne，根据N=Ne/求出N。再在压强表与上液面间列机械能衡算式（含阻力，阻力不同），代入已知条件，即可求出P压强表表压，再单位换算求出压强表读数P（kgf/cm2）.8、 已知 水平等径管 截面间管长lAB 阻力损失Pf孔板 N 孔板流量计孔板直径d0, 孔流系数C0 指示液高度R 指示液密度A 流体密度 流量计算公式 求PAPB 功率消耗分率。 解题思路：在规定的两截面间列出机械能衡算式，水平等径管两截面上的速度相等，无高度差，无有效功输入，摩擦损失包括管段的摩擦损失和孔板的阻力损失，孔板的阻力损失已知，管段的摩擦损失用计算公式代入，管内速度未知，先用流量计算公式计算出孔板流量计孔中的速度，再用连续性方程计算出管内速度，则可算出两截面间的压差PAPB ；功率消耗分率是指在该两截面间消耗的功率占总功率消耗的百分数，总功率消耗用轴功率乘效率求得，该两截面间消耗的功率用两截面间消耗的功乘质量流量计算得到，对水平等径管，两截面间消耗的压强降与两截面间的压差相等。注意单位换算。二、 传热 1、已知套管内管直径与壁厚，冷流体的进口温度t1，出口温度t2，热流体质量流量ms1，热流体进口温度T1，出口温度T2，比热Cp1，Cp2，管外传热膜系数1，管内传热膜系数2，金属壁导热系数与污垢热阻Rs不计，热量损失Ql不计，逆流,求传热管外表面积为基准的总传热系数K1，传热管外表面积A1和管长L，冷流体质量流量ms2.解题思路：总传热系数用公式（考虑直径修正，不计与Rs）关联；冷流体质量流量用热量衡算方程Q= ms1 Cp1 (T1- T2）= ms2 Cp2 (t2- t1）计算。用热量衡算方程计算Q= ms1 Cp1 (T1- T2）求出Q，再根据对数平均温度差公式计算tm ，由总传热速率方程计算传热面积A1，再根据L=A1/d1计算出长度L。2、已知传热面积A 传热管直径与壁厚 热流体质量流量ms1 进出口温度T1 T2 比热Cp1 冷流体质量流量ms2 进口温度t1 管外传热膜系数1，管内传热膜系数2，呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻，问该换热器是否合用？当冷流体进口温度t1改变后，热流体条件与传热系数不变，该换热器又是否合用？解题思路：核算已有换热器，可以用换热器的实际面积与传热所需面积或实际传热量与所需传热量进行比较，若实际的大于需要的，则可；反之不可。传热面比较：先热量衡算方程Q= ms1 Cp1 (T1- T2）= ms2 Cp2 (t2- t1）计算出传热量，冷流体出口温度，注意热量单位，根据总传热系数关联公式（考虑直径修正，不计与Rs）计算总传热系数K，再根据对数平均温度差公式计算tm ，由总传热速率方程计算传热面积A，与实际提供面积相比较；传热速率比较：求出K、t2、tm，再求实际Q，与需要传的相比较。冷流体进口温度t1改变后，根据热流体条件与传热系数不变，则传热量不变，根据热量衡算方程Q= ms1 Cp1 (T1- T2）= ms2 Cp2 (t2- t1）计算出新的冷流体出口温度，再求tm ，再求此时的需要传热面积，比较。3、已知套管外管、内管的直径与壁厚，有效长度L，蒸汽温度T，蒸汽冷凝潜热r，冷流体流量ms2，密度，比热Cp2，冷流体进出口温度t 1 t2 不计热损，求蒸汽用量，基于外管面积的传热系数。 解题思路：列出热量衡算式Q= ms1r= ms2 Cp2 (t2- t1），代入已知数据，求出蒸汽质量流 量；写出总传热速率方程，公式中传热速率用热流体热量衡算方程计算，传热面积用套 管内管的外表面积表示，对数平均温度差用公式计算，就可以求出总传热系数，注意单 位。4、已知ms1 T1 T2 t1 t2逆流湍流状态气体温度高，液体温度低，在管内，Cp1 Cp2 （ Rs Ql）不计 Cp不变 求ms2 t1升高后（ms1 T1 T2不变）的t2 ms2。 解题思路：先写出热量衡算方程，代入已知条件，就可以求出冷流体质量流量；t1升高 后，由于ms1 T1 T2不变，Cp不变，Ql不计，所以此时传热量仍然与原来相同， Q= ms1 Cp1 (T1- T2）= ms2 Cp2 (t2- t1）,式中t1已知ms2 、t2未知，再写出前后两种情 况下的总传热速率方程，Q= ms1 Cp1 (T1- T2）=KAtm，Q= ms1 Cp1 (T1- T2）=KAtm, Q= Q,面积不变， Rs不计，气液，所以 K气，液体流量变化基本不影响K， K=K，这样使得tm=tm，tm可以用原来的四个温度求出，tm即可得到，而tm 计算式中只有t2未知，就可以求得t2，若t1/t22,可用算术平均值代替对数平均 值,再利用热量衡算方程，就可以求得ms2。 5、已知传热面积A ms1 T1 T2 Cp1 t1 t2 冷流体比热Cp2 逆流, 求K ms2.解题思路：列出热量衡算式，代入已知数据，求出冷流体质量流量，写出总传热速率方程，公式中传热速率用热流体热量衡算方程计算，面积已知，对数平均温度差用公式计算，就可以求出总传热系数。 6、已知套管内管直径与壁厚，冷流体的进口温度t1，出口温度t2，热流体质量流量ms1，热流体进口温度T1，出口温度T2，比热Cp1，Cp2，管外传热膜系数1，管内传热膜系数2，金属壁导热系数与污垢热阻Rs不计，热量损失Ql不计，逆流,求传热管外表面积为基准的总传热系数K1，冷流体质量流量ms2. 核算已有套管是否合用？如不合用则求所需管长L。解题思路：总传热系数用公式（考虑直径修正，不计与Rs）关联；冷流体质量流量用热量衡算方程Q= ms1 Cp1 (T1- T2）= ms2 Cp2 (t2- t1）计算。用热量衡算方程计算Q= ms1 Cp1 (T1- T2）求出Q，再根据对数平均温度差公式计算tm ，由总传热速率方程计算传热面积A1，再根据L=A1/d1计算出长度L。 7、已知ms1 T1 T2 Cp1 Cp2 2 t1 t2逆流 K Ql不计 求ms2 核算已有换热器. 解题思路：先写出热量衡算方程，代入已知条件，就可以求出冷流体质量流量；再写出总传热速率方程，公式中传热速率用热热量衡算方程计算，对数平均温度差用公式计算，求出传热面积，这是传热所需面积，实际已有的换热器有面积，两者进行比较，实际的比所需的大就可以用。8、已知 管程流体流速u 体积流量V Cp t1 t2 Ts 冷凝1 2 求K 管子根数n及长L。解题思路：求管子根数n，一根管子的大小已知，则它的截面积就可以求出，而管内速度也知道，则一根管子的体积流量就可以求出，现在总的体积流量知道，则管子根数n就等于总的体积流量除于一根管子的体积流量；求管长