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化工原理试题库1 试题一 一 填空题 18分 1 某设备上 真空度的读数为80mmHg 其绝压 Pa 该地区的大气压为720mmHg 2 常温下水的密度为1000 粘度为1cp 在的管内以 速度流动 其 流动类型为 3 流体在管内作湍流流动时 从中心到壁可以 4 气体的粘度随温度的升高而 水的粘度随温度的升高 5 水在管路中流动时 常用流速范围为 低压气体 在管路中流动时 常用流速范围为 6 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是 离心泵 往复泵 7 在非均相物糸中 处于 状态的物质 称为分散物质 处于 状态的物质 称为分散介质 8 间竭过滤操作包括 9 传热的基本方式为 10 工业上的换热方法有 11 称为 其物理意义为 提高管内值的有效方法 提高管外值的有效方法 12 蒸汽冷凝有二种方式 即 和 其中 10m 1 1 由于 其传热效 果好 二 问答题 36分 1 一定量的流体在圆形直管内作层流流动 若将其管径增加一 倍 问能量损 失变为原来的多少倍 2 何谓气缚现象 如何防止 3 何谓沉降 沉降可分为哪几类 何谓重力沉降速度 4 在列管式换热器中 用饱和蒸汽加热空气 问 1 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度 2 传热糸数K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数 3 那一种流体走管程 那一种流体走管外 为什么 5 换热器的设计中为何常常采用逆流操作 6 单效减压蒸发操作有何优点 三 计算题 46分 1 如图所示 水在管内作稳定流动 设管路中所有直管管路的阻 力糸数 为 现发现压力表上的读数为 若管径为100mm 求流体 的流量及阀的局部阻力糸数 2 在一 列管式换热器中 用冷却 将的热水冷却到 热水 流量为 冷却水在管内 流动 温度从升到 已 知传热糸数K为 换热 管为的钢管 长 为3m 求冷却水量和换热管数 逆流 已知 试题一答案 1 填充题 1 8 7m 2 湍流 3 层流 过渡流和湍流 4 增加 降低 5 3 8 8 15 6 启动前应灌满液体 关出口阀门 用调节阀调节流量 往复 泵启动前不需灌液 开旁路阀 用旁路阀来调节流量的 7 分散 连续 8 过滤 洗涤 卸渣 清洗滤布 重整 9 热传导 对流传热 热辐射 10 间壁式 混合式 蓄热式 热管 11 称为对流传热膜糸数 当流体与壁面温度差为1K时 通过单位 面积单位时间内所传递热量的多少 增加流程 加拆流挡板 12 滴状冷凝和膜状冷凝 滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下 二 问答题 1 2 离心泵只能空转而不能输送液体的现象 离心泵启动前应灌满液 体 3 沉降是指依靠外力的作用 利用分散物质与分散介质的密度差 异 使之发生相对运动而分离的过程 沉降可分为重力沉降和离心沉 降 颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动 这一 速度称为重力沉降速度 3 传热管的壁温接近于蒸汽的温度 传热糸数K接近于空气的对 流传热膜糸数 空气走管内 饱和蒸汽走管外 蒸汽散热 快 4 因为逆流操作 推动力大 所需的传热面积小 减少载热体的 用量 5 可以降低溶液的沸点 可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂 可以浓缩不耐高温的溶液 可以减少蒸发器的热损失 三 计算题 1 图示 在1 1 2 2面间列板努利方程 在2 2 3 3面间列板努利方程 即流体的流量为局部阻力糸数为8 2 1 2 3 3 即冷却水的流量为和管子根数为167根 试题二 一 填充题 20分 1 牛顿粘性定律 粘度在SI制中的单位是 2 常用测定流量的流 3 在流动糸统中 若截面上流体的流速 压强 密度等仅随 而变 不随 而变 称为稳定流动 若以上各量 既随 而变 又随 而变 称为不稳定流动 4 等边三角形的边长为a 其当量直径为 5 流体在圆形直管内滞流流动时 其速度分布是 型曲线 其管中心的最大流速为平均流速的 縻擦糸数与的关系为 6 泵是指 按其工作原理 来分可分为 7 气体按压缩比来分 可分为 8 降沉室内颗粒得以沉降的条件 9 过滤操作实际上是滤液通过 和 的流动 过程 过滤速率是指 10 传热一般采用逆流操作 但为 时采用并流操作 11 用二种厚度相同的材料保温时 往往把 的材料 包在内 层 以达到好的保温效果 12 蒸发是利用溶液中溶质的 用加热的方法使部分溶剂 汽化并除去 溶液的浓度或析出溶质 13 金属的导热糸数大都随其纯度的增加而 随其温度的升 高 14 对流传热的热阻主要集中在 因 强化对流传热的重要途径 15 工程上流体流经换热器的压降通常限定在 Kpa 二 问答题 30分 1 流体的流动形态有哪几种 如何判断 2 何谓层流内层 其厚度受哪些因素影响 3 采用多级压缩的优点有哪些 4 列管式换热器为何要进行热补偿 5 单层圆筒壁的内 外半径分别为和 壁表面温度分别为 和 若 试写出圆筒任意半径r处的温度表达式 三 计算题 50分 1 流量为5000的水通过一根20Km长的水平管 总压降为 0 5Mpa 现在中央接一完全相同的平行管到中点 问总流量 变为多少 设总压降始终不变 流动始终为高度湍流 局部 阻力忽略 2 泵将的水由一贮槽打到另一贮槽 其中吸入管和排出管的管径 为的无缝钢管 吸入管长为50m 排出管长为160m 且泵到 管出口的距离为10m 其中流量为 已知 m 时水 求 忽略动压头 求泵的安装高度 泵的轴功率和效率 3 一列式换热器规格如下 管长3m 管数30根 管径为 管程为 1 现拟选用此换热器冷凝 冷却饱和蒸汽 使之从饱和温度 降至 走管外 其流量为 其冷凝潜热为 比热为 水走管 内 且与成逆流流动 冷却水的进出口温度分别为和 已知冷 凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为和 问此换热器是 否造适用 4 用一传热面积为的蒸发器将某溶液由15 浓缩到40 沸点进 料 要求每小时蒸得375Kg浓缩液 已知加热蒸汽压强为 200Kpa 蒸发室的操作压强为20Kpa 此操作条件下的温度差 损失可取 热损失可忽略不计 试求 开始设入使用 时 此蒸发器的传热糸数为多少 操作一段时间后 因物料在传热面上结垢 为完成同样蒸 发任务 需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa 问此时蒸发器的传热 糸数为多少 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为 汽化潜热为 查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为 查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为 试题二的答案 一 填充题 1 2 孔板流量计 文丘里流量计 转子流量计 3 位置 时间 时间 位置 4 5 抛物线 0 5 6 为液体提供能量的输送机械 离心式 往复式 旋转式和流体 作用式 7 通风机 鼓风机 压缩机 8 颗粒的停留时间大于沉降时间 9 介质和滤渣层的流动 单位时间内所获到的滤液量 10 控制温度 降低粘度 减少阻力 2 1 2 10m 1 1 图2 2 11 导热糸数小的 12 不挥发性 提高 13 增加 增加 14 层流内层 减薄层流内层的厚度 15 10 13 101 3 二 问答题 1 流体的流动形态有两种 层流和湍流 用雷诺准数来判断 当 为层流 当为湍流 2 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体 薄层 此薄层称为层流内层 受管径 流速 粘度和密度 3 避免压缩后气体温度过高 提高气缸容积糸数 减小功率 使压缩机结构更为合理 4 列管式换热器中 由于两流体的温度不同 使管束和壳体的 温度也不相同 因此它们的热膨胀程度也有区别 若两流体 的温度差较大 以上 时 由于热应力会引起设备的变形 甚至弯曲和破裂 因此我们要考虑热补偿 5 三 计算题 1 设接平行管道后 总流量为 二平行管流量为和 板努利方程 总压降相同得 2 考虑0 5m的安装安全糸数 则泵的安装高度为1m 3 换热器已有的传热面积 求所需的传热面积 冷凝段的热量 冷却段的热量 总热量为 Q 27 55Kw 冷却水的用量 冷却水离开冷却段的温度 冷凝段的温度差 冷却段的温度差 冷凝段所需传热面积 冷却段所需传热面积 所需的总的传热面积 A 6 45 4 水分蒸发量 F 1000Kg W 625Kg 溶液的沸点为 传热糸数K为 改变压力后的传热糸数 可见结垢以后的传热糸数降低 试题三 一 填充题 18分 1 空气在标准状态下密度为1 29 在0 25Mpa下 绝压 时的密 度为 2 产生流体阻力的原因有 3 转子流量计在安装时应 4 连续性方程是 指导出来的 它适用 流体 5 直管阻力的表示式为 管中流出 流入管中 6 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 7 往复式压缩机的工作循环为 四个阶 段 8 一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是 9 固定管板式列管式换热器中 压力高 腐蚀性以及不清洁的物料 应走 程 10 一根暴露在外的热管子以 散发热量 11 式中两个准数 Pr 若液体被冷却时 n 12 多效蒸发主要有 三种典型流程 二 判断题 18分 1 在并联管路中 它们的阻力相等 同理在串联管路中 它们的流 速也是相等 的 稳定流动 2 转子流量计可以读出任何流体的流量 3 用雷诺准数来判断流体的流动形态时 在SI制中属层流范围 在 cgs制中属 湍流范围 4 粘度是流体的物理性质之一 则雷诺准数也是流体的物理性质之 一 离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数 5 往复式压缩机的工作循环是由吸气 排气 膨胀 压缩四个阶段 组成 6 沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关 与沉降高度无 关 7 气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸 8 用板框式过滤机进行恒压过滤操作 随着过滤时间的增加 滤液 量不断增加 生产能力也不断增加 9 多层导热时 其推动力为各层推动力之和 阻力也为各层阻力之 和 10 流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大 11 多层平壁稳定导热时 如果某层壁面导热糸数小 则该层的导热热 阻大 推动力小 12 若以饱和蒸汽加热空气 传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均 温度 13 所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体 14 在同一种流体中 不可能同时发生自然对流和强制对流 15 多效蒸发可以提高蒸汽的利用率 二次蒸汽利用一次称为单效蒸 发 利用二次称为双效蒸发 依次类推 16 对流传热糸数是物质的一种物理性质 17 黑体 镜体 和灰体都是理想化的物体 在自然界中并不存在 18 总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱 与冷 热流体的物性无 关 三 计算题 64分 1 图示 U 管压差计甲的上部管内充满了水 下部为汞 汞的液 面落差为 求 若再接一 U 管压差计乙 其上部仍为水 下部 放置不知名的液体 且测得 求 P1 甲 乙 2 一降层室长为5m 宽为3m 高为 4m 内部用隔板分成20层 用来回收含尘 气体中的球形固体颗粒 操作条件下含 尘气体的流量为 气体密度 粘度为 尘粒密度 试求理论上能 100 除去的最小颗粒直径 3 外径为200mm的蒸汽管道 管外壁温度 为 管外包以导热糸 数为 图3 1 的保温材料 要求保温层外壁面温度不超过 每米 管长的热损失不超过 问保温层的厚度应为多少 4 欲将浓度为25 沸点为 流量为的NaOH水溶液经蒸发浓缩 到50 料液的进口温度为 加热蒸汽的压强为392 4Kpa 绝 压 冷凝器的压强为53 32Kpa 据经验蒸发器的传热糸数可 取 溶液的密度为 若忽略蒸发器的热损失 求加热蒸汽的消 耗量及蒸发器所需的传热面积 已知 p 53 32Kpa p 392 4Kpa 试题三答案 一 填充题 1 2 内縻擦力和流体的流动状态 3 保持垂直 4 质量守恒定律 5 1 0 5 6 气蚀现象 7 吸气 压缩 排气 膨胀四个阶段所组成 8 热流体以对流传热的方式将热量传给壁面 壁面间的热传导 冷流体以对流传热的方式获得热量 9 管程 10 自然对流 热辐射 11 12 并流 逆流和平流 二 判断题 6 10 17为对 其余都为错 三 计算题 1 2 降沉室的总面积 沉降速度 设沉降区为层流 则有 验算 3 保温材料的导热糸数 4 水分蒸发量 加热蒸汽消耗量 所需的传热面积为 即所需的加热蒸汽消耗量为 所需的传热面积为 试题四 一 填充题 20分 1 边界层的形成是流体具有 结果 2 用阻力糸数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时 按 管 内的流速来计算动能项 3 长方形的长为2a 宽为 a 其当量直径为 4 粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的 5 经内径为158mm的钢管输送运动粘度为的燃料油 若保持油品作 层流流动 则最大流速不能超过 6 用离心泵在两个敞开容器间输液 若维持两容器的液面高度不 变 当关小输送管道的阀门后 管道的总阻力将 6 离心泵的工作点是 曲线与 曲线 的交点 8 往复式压缩机的余隙糸数 则增大 生产 能力 9 沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 使之发生相对运动而实现分离的操作 沉降过程有 和 沉降两种方式 10 工业上常用的过滤介质主要有 11 在过滤操作中 真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 12 在平壁稳定热传导过程中 通过三层厚度相同的材料 三层间的 温度差变 化是依次降低 则三层材料的导热糸数的大小顺序 13 沸腾传热可分为三个区域 它们是 应维持在 区内操作 14 用饱和蒸汽加热水 经过一段时间后 发现传热阻力迅速加大 这可能是由于 所引起的 15 温度差损失包括 二 选择题 1 层流和湍流的本质区别是 A 流速不同 B 流通截面积不同 C 雷诺数不同 D 层流无径向流动 湍流有径向流动 2 选择下述流体在管路中常用的流速 1 过热水蒸汽 2 水及一般流体 3 压强较高的气体 4 粘度较大的液体 A 1 3 B 0 5 1 C 15 20 D 30 50 3 离心泵铭牌上标明的是泵在 时的主要性能参数 A 流量最大 B 压头最大 C 效率最高 D 轴功率最小 4 下列结论正确的是 A 液体的粘度随温度的升高而减小 B 气体的粘度随温度的升高而增大 C 液体的粘度基本上不随压强变化 D 气体的粘度随压强增大而减小 5 离心泵吸入管路底阀的作用是 A 阻拦液体中的固体颗粒 B 避免出现气蚀现象 C 维持最低的允许吸上高度 D 防止启动前充入的液体从泵内 漏出 6 在一个过滤周期中 为了达到最大生产能力应 A 过滤时间应大于辅助时间 B 过滤时间应小于辅助时间 C 过滤时间应等于辅助时间 D 过滤加洗涤所需时间等于1 2 周期 7 下述说法中正确的是 A 过滤速率与过滤面积成正比 B 过滤速率与过滤面积的平方成 正比 C 过滤速率与滤布阻力成反比 D 过滤速率与操作压差的平方成 正比 8 在降尘室中 尘粒的沉降速度与下列因素无关的是 A 颗粒的几何尺寸 B 颗粒与流体的密度 C 流体的水平流速 D 颗粒的形状 9 旋液分离器是利用离心力分离 A 离心机可分离液液混合物 B 离心机可分离液固混合 物 C 离心机可分离气固混合物 D 离心机所分离的不均匀混合物中至少有一相是液相 10 传热过程中当两侧流体的对流传热糸数都较大时 影响传热过 程的将是 A 管壁热阻 B 管内对流传热热阻 C 污垢热阻 D 管外对流传热热阻 11 下述措施中对提高换热器壳程对流传热糸数有效的是 A 设置折流挡板 B 增大板间距 C 增加管程数 D 增加管内流体的流速 12 在确定换热介质的流程时 通常走管程的有 走壳程 的有 A 高压流体 B 蒸汽 C 易结垢的流体 D 腐蚀性流体 E 粘度大的流体 F 被冷却的流体 13 采用多管程换热器 虽然能提高管内流体的流速 增大其对流 传热糸数 但同时地导致 A 管内易结垢 B 壳程流体流速过低 C 平均温差下降 D 管内流动阻力增大 14 增大换热器传热面积的办法有 A 选用粗管排列 B 选用翅片管 C 增加管程数 D 增加壳程数 15 关于传热糸数K下述说法中错误的是 A 传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值 B 总传热糸数K随着所取的传热面不同而异 C 总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱 与冷热流体 的物性无关 D 要提高K值 应从降低最大热阻着手 三 计算题 1 图示为一输油管路 未装流量计 但在A B分别测得压强为 试估算管 道中油的流量 已知 管为 A B间距为10m 其中管道的当量长度为9 3m 2 试证明球形颗粒在重力场中作自由 沉降时 层流区域内的沉降 速度公式 为 3 用一板框压滤