材料学院化工原理习题

材料学院化工原理习题材料学院化工原理习题 选择题1流体在圆管内流动时 管中心流速最大 若为层流时 平均 流速与管中心的最大流速的关系为 A A Um 1 2Umax B Um 0 8Umax C Um 3 2Umax 2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 A 大于 B 小于 C 等于 3过滤推动力一般是指 B A 过滤介质两边的压差 B 过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压 差 C 滤饼两面的压差 D 液体进出过滤机的压差4恒压过滤 如介质 阻力不计 过滤压差增大一倍时 同一过滤时刻所得滤液量 C A 增大至原来的2倍 B 增大至原来的4倍 C 增大至原来的1 414倍 D 增大至原来的1 5倍5离心泵最常用的调节方法是 B A 改变吸入管路中阀门开度 B 改变排出管路中阀门开度 C 安置 回流支路 改变循环量的大小 D 车削离心泵的叶轮 6揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是 B A 斯蒂芬 波尔兹曼定律 C 折射 B 克希霍夫 D 普郎克 7 有两台同样的管壳式换热器 拟作气体冷却器用 在气 液流量及进口温度一定时 为使气体温度降到最低应采用的 流程为 A 气体走管外 气体并联逆流操作 B 气体走管内 气体并联逆流操作 C 气体走管内 串联逆流操作 D 气体走管 外 串联逆流操作 答案D9湿空气经预热后 空气的焓增大 而 A H 都升高 B H不变 降低 C H 都降低答案B10恒速干燥 阶段 物料的表面温度等于空气的 A 干球温度 B 湿球温度 C 露点答案B11 物料中非结合水分的特 点之一是其产生的水蒸汽压 同温度下纯水的饱和蒸汽压 A 大于 B 小于 C 等于答案C计算题1在稳定流动系统中 水连续 从粗管流入细管 粗管内径d1 10cm 细管内径d2 5cm 当流量为4 10 3m3 s时 求 粗管内和细管内水的流速 解根据定义式 m s51 01 041042311 AVuS根据不可压缩流体的连续性方程u1A1 u2A2由此倍45102 22112 dduu u2 4u1 4 0 51 2 04m s2静力学方程应用如图所示 三个容器A B C内均装有水 容器C敞口 密闭容器A B间的液面高度差为z1 1m 容器B C间的液面高度差为 z2 2m 两U形管下部液体均为水银 其密度 0 13600kg m3 高度 差分别为R 0 2m H 0 1m 试求容器A B上方压力表读数p A p B的大小 解解如图所示 选取面1 1 2 2 显然面1 1 2 2 均为等压面 即2211p p pp 再根据静力学原理 得 gH pH z g paB02 于是 1 0281 910001 081 91360020 H zg gHp paB 7259Pa由此可知 容器B上方真空表读数为7259Pa 同理 根据p1 p1 及静力学原理 得gR gzp gRpB A01 表表所以gR Rzgp pBA01 表表 2 081 9136002 0181 910007259 2 727 104Pa3用泵将贮槽中密度为1200kg m3的溶液送到蒸 发器内 贮槽内液面维持恒定 其上方压强为101 33 103Pa 蒸发 器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa 真空度 蒸发器进料口高 于贮槽内液面15m 进料量为20m3 h 溶液流经全部管路的能量损失 为120J kg 求泵的有效功率 管路直径为60mm 设本题泵的效率为0 65 解取贮槽液面为1 1截面 管路出口内侧为2 2截面 并以1 1截 面为基准水平面 在两截面间列柏努利方程 f ehpugZ WpugZ 2222121122式中Z1 0Z2 15m p1 0 表压 p2 26670Pa 表压 u1 0 m s97 106 0785 036002 022 u fh 120J kg将上述各项数值代入 则 J kg9 2461xx6670120297 181 9152 eW泵的有效功率N e为N e W e q m式中kg s67 636001xx0 s mVq Ne 246 9 6 67 1647W 1 65kW实际上泵所作的功并不是全部有效的 故要考虑泵的效率 实际上泵所消耗的功率 称轴功率 N为 eNN 则泵的轴功率为kW54 265 065 1 N4料液自高位槽流入精馏塔 如附图所示 塔内压强为1 96 104Pa 表压 输送管道为 36 2mm无缝钢管 管长8m 管路中装有90 标准弯头两个 180 回弯头一个 球心阀 全开 一个 为使料液以3m3 h的流量流入塔中 问高位槽应安置多高 即位差 Z应为多少米 料液在操作温度下的物性密度 861kg m3 粘度 0 643 10 3P a s 解取管出口处的水平面作为基准面 在高位槽液面1 1与管出口截面2 2间列柏努利方程fhu pgZupgZ 2222222111式中Z1 Z Z2 0p1 0 表压 u1 0p2 1 96 104Pa m s04 1032 0785 036003 4222 dVus 阻力损失22udlh f 取管壁绝对粗糙度 0 3mm 则00938 0323 0 d 湍流43104641064308610410320 duRe 由图 1 23查得 0 039局部阻力系数由表1 4查得为进口突然缩小 入管口 0 590 标准弯头 0 75180 回弯头 1 5球心阀 全开 6 4故 204 14 65 175 025 0032 08 039 02 fh 10 6J kg所求位差 m46 381 96 10 81 9204 181 98611096 12242212 ghgugp pZf 截面2 2也可取在管出口外端 此时料液流入塔内 速度u2 为零 但局部阻力应计入突然扩大 流入大容器的出口 损失 1 故两 种计算方法结果相同 5选用某台离心泵 从样本上查得其允许吸上真空高度H s 7 5m 现将该泵安装在海拔高度为500m处 已知吸入管的压头损 失为1mH2O 泵入口处动压头为0 2mH2O 夏季平均水温为40 问 该泵安装在离水面5m高处是否合适 已知海拔500m处大气压强9 74m H2O 水密度可视为不变 解使用时的水温及大气压强与实验条件不同 需校正当水温为40 时p v 7377Pa H a 9 74mH2O H s H s Ha 10 24 01081 93vp 7 5 9 74 10 0 75 0 24 6 73mH2O泵的允许安装高度为102 21 f sgHguH H 6 73 0 2 1 5 53m 5m故泵安装在离水面5m处合用 6用一离心泵输送酒精 当转速n 2900r min时泵的特性曲线方程为2 06 040Q H 已知出口阀全开时管路特性曲线方程为204 020Q h e 两式中Q的单位为m3 h H he的单位是m 问 1 此时的输送量为多少 2 若生产需要的酒精量为上述的80 拟采用变速调节 转速如何 变化 解 1 根据eh H 即2204 0 xx 040Q Q 得输送量Q 14m3 h 2 改变转速时 管路特性曲线不变 而泵的特性曲线将改变 根据管路特性曲线可知 当Q减少时 管路所需要的压头降低 即工 作点向左方移动 而要实现此变化 泵的特性曲线也只能向左下方移动 如图中的虚 线 即转速降低 此时泵所提供的压头也降低 7用降尘室除去矿石焙烧炉炉气中的氧化铁粉尘 密度4500kg m3 操作条件下的气体体积流量为6m3 s 密度为0 6kg m3 粘度为0 03cP 降尘室高2m 宽2m 长5m 试求能100 除去的最小尘粒直径 若将该降尘室用隔板分成10层 不计隔板厚度 而需完全除去的 最小颗粒要求不变 则降尘室的气体处理量为多大 解解 1 能100 除去的最小颗粒直径假设沉降服从斯托克斯公式 则 A gVdpsp 18min 1 将 0 03cP 3 10 5Pa s V s 6m3 s p 4500kg m3 0 6kg m3 A 2 5 10m2代入得 55m in1057 8106 0450081 9610318 pdm 85 7 m检验 雷诺数根据式3 466 0106 AVustm s203 11036 06 01057 8Re55x c 故整个4小时全部是恒速干燥 干燥速率为218 5 0 1760 087 0 391 0 80 64GX Xkg mhA AN 将物料干燥到临界含水量所需时间为118 5 0 1760 0638 5 040 80 60 394AGx xAN h继续将物料干燥到X2所需时间为 2 22 l n lnxAG X X GXXX XAKXXAN XX 8 5 0 06380 0101 0 06380 1010ln3 980 8 0 40 3940 02040 0101h 所需总时间为125 043 989 02h 2 物料地平衡含水量只与空气地状态有关 物料在恒速阶段地干 燥速率