大学化工原理上册模拟试题及参考答案

1、一、填空（每空1分，共20分）1 .牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时， 现保持流量不变，管直径变为 原来的二分之一，则管路摩擦阻力系数是原来的 倍，产生的摩擦阻力 为原来的 倍。2 .某设备入口真空表上读数为 120mmHg当地大气压0.98atm ,则入口处绝压 为 Pa；出口压力表读数为1.8kgf/cm2,则其绝对压力为Pa 。3 .离心泵的工作点由 确定；如关小离心泵出口阀门开度 则离心泵扬程,轴功率。4,固体颗粒在流体中呈层流自由沉降时， 如温度降低，则固体颗粒在气体中的 沉降速度；固体颗粒在液体中的沉降速度 。5 .对于连续转 筒真空 过滤机的操作，当转 速提高时，过 滤机的

2、生产能 力、滤饼层厚度 。6 .对于聚式固体流态化，常出现的不正常操作现象有 , 。7 .面积和厚度相同的三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导热平壁两侧的 温度差大小顺序为A t2大于A3大于At,则各层导热平壁的导热系数大小顺序 为、各层导热平壁的导热热阻大小顺序为。8 .液体在圆直管内作强制湍流对流传热时，如液体的流量和定性温度不变，管 直径减小为原来的二分之一，则对流传热系数（给热系数）变为原来的9 .在铜质套管换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于的对流传热系数（给热系数）,传热壁面温度接近于 的温度。10 .黑体的定义为,透明体的定义为二、分析简答题（共 20分）1.

3、（本小题8分）试分析影响加热炉热效率的因素有哪些？提出提高加热炉热效率的措施。2.（本小题8分）画出往复式压缩机工作循环的 P-V图，标出每一过程的名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩？3.（本小题4分）试说明冷、热两流体在管壳式换热器中换热时，安排流体流程（管程或壳程）的基本原则。（每项1分）三、计算题（共60分）：1. （25分）用离心泵将40c的水从敞口储水池送入一敞口高位槽（当地气压为1atm）。泵进出口分别安装真空表和压力表，两表间垂直距离可以忽略不计已知水的物性参数如下，密度 p为992.7kg/m3 ,粘度以为0.624cP,水的饱和 蒸气压为55.32mmHg。已

4、知泵入口真空表读数为400mmHg,铭牌上泵的允许吸上真空度 为7.2m,输送管路为 108X4mm勺钢管，总长度（包括当量长度）为 40m,其中吸入管路为6m （包括当量长度），储水池与高位槽高度差为 20m,管路 摩擦阻力系数入为0.02,流量为65m3/h。试问：泵最大可能的安装高度；（8分）泵的扬程；（ 6 分）泵出口处压力表的读数；（ 6 分）设摩擦阻力系数不随流量改变而改变，写出管路特性方程中。（5分）2. （15分）用一板框过滤机过滤 CaCO3的水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。 压滤机的过滤面积为20m2,某过滤压强下测得过滤常数 K=2X 10-2 m2/h。 试求： 在此压强

5、下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得的滤液为2m3，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为多少小时？（6 分）现改用一种较厚的滤布，其常数为 qe=2X10-2m,过滤完毕后，洗涤、拆装等辅助时间共为30 分钟，问此时的生产能力为多少？（5 分）如，设CaCO3的水悬浮液的浓度（以m3滤饼/m3滤液计）提高一倍，此时所需的过滤时间为多少？（4 分）3. （20分）一单管程、单壳程列管换热器，有多根 25>2.5mm的钢管组成管 束。管程走有机溶剂，流量为1.5X104kg/h,流速为0.5m/s；壳程通入130c 的饱和蒸汽，将有机溶剂从20加热至50。已知在定性温度下有机溶剂的

6、物性参数为：密度=884.2kg/m3 ,比热Cp=1.76kJ/（kg K）,导热系数入=0.143W/（m K）,粘度p =0.8cP;蒸汽的冷凝对流传热系数为 104W/（m2 K）;钢的导热系数取45 W/（mK）;污垢热阻可以忽略不计。求：管内的对流传热系数a,W/（m2K）； （6分）换热器的总传热系数（以管束外表面积为基准）K, W/（m2K）; （2分）管子的根数和长度；（7分）在有机溶剂的初始温度和流量不变的前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器的传热速率提高10%,则加热蒸汽温度应为多少？ （ 5分）注：蒸汽冷凝对流传热系数和有机溶剂的物性参数可看作常数。一、填空（每空

7、1分，共20分）1. 1/2 倍， 12. 8.332 X 104 Pa； 2.758 X 105 Pa3. 泵的特性曲线和管路特性曲线 ； 增大， 减小4. 增大 .:下降5. 增大、减小6. 沟流，节涌7. 入 1> 入 3> 入 2、 R 2>R3>R1 8. 3.4829. 空气, 饱和蒸汽10. 具有黑表面的物体e =1 , p =1二、分析简答题（共 20分）1 .（本小题8分）答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。提高加热炉热效率的措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度

8、，减少其带走热量；被加热流体选择适当的入炉温度；选择 合适的火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全。2 .（本小题8分）答：1-2压缩；2-3 排气；3-4 余隙膨胀；4-1吸气；（图1分，每步1分）压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致的润滑油失效。（每项1分，共3分）3 .（本小题4分）答：有腐蚀性、高温及高压流体走管程，降低对壳体材质要求;有毒、易燃流体走管程，降低泄露；易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫；流量小，粘度大的流体走壳程，便于达到湍流；需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热；蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。三、计算题

9、（共60分）：1. （25 分）解：（1 ） di0.100m4Qdi236004 65 0.0222.299m/s1分Redu0.1 2.299 992.730.624 103.6571051分(Hs Hs2分Hf(10.33Pa ) ( Pvg g0.24) 6.74m0.324m d 2g2分HgHs2 Ui2g6.742.322* 9.810.3246.15m2分Hfl u2(2)在两槽之间列柏努利方程d 2g2.16m2分P12U12He P2gz2U22Hf2分He22.16m2分(3)在两表之间列柏努利方程，忽略位差:P12U12HeP2gZ2Hf3分P222.16992.79.

10、807400760133.21.624105 Pa3分He6.17 1025cd glQe220 0.5110 3Qe21分2. (15 分)解 ：3分3分(2)2分1分Q2分(1) 恒 压 过 滤V2Ve=0祗KAtKA22 10 2 4000.5hV22VeVKA2t4 2 2*10 2 * 20 2 2 10 2 400t 120.7 0.51.67m3/h(3)滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍,1分2P1 s'r ct 0.7hC 2CK 0.5K1分AL C(V 0.5V13.11t V22KA2(20 分)Pr2分2分Ko0.25hCp31760 0.8

11、10被力口热：n=0.4diuRe i0.1430.02 0.5 884.2一一 一 30.8 10 39.84641.105 10104湍流Nu 0.023(Re)0.8(Pr)0.40.023 (1.105 104)0.8 (9.846)0.4 98.58Nu98.58 0.1430.02-2704.9 W/(m K)计算过程中不计热损失,忽略管壁导热热阻及污垢热阻1b do ( 1 )do dmdi11040.8cPdi312.5 1025/ 1252()一516.8W/(m .K)45 22.5704.9 202分32分Q m cP (t23)1分2分15000 17603600tmt

12、1t2lnt1t2(50 20)110 80ln11080Ao2.2105AoAo do302分1.1Qtm1.1tm1分Q 1.1QVn u AT一一 一 52.2 10 W516.8 94.204.5190.02594.2C4.519m21.918mKo1.1KoAoAoQ94.20 103.6 C'5cP (t2 t1) 2.42 10 WK Ao15000 /(884.2 3600)20.5 4 0.022do Ltm302分1036c；141Ct tit252 20mt1, T' 53In 1n -t2 52c.t2T' 20一、填空和选择题（每空 1分，共3

13、0分）1.0.5atm（表压）= kPa = mmHg 。2 .连续性方程是 ，柏努利方程是 。A 、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式 D、过程速率式3 .空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动，则沿流动方向其雷诺准数将（变大，变小，不变）；若沿流动方向空气温度升高，其雷诺准数将 （变 大，变小，不变）。4 .减小阀门开度，管中流体流量减小，这是因为 。A 、减小了阻力系数；B 、增加了当量直径；C、增加了当量长度；D 、增加了流体动能。5 .一台压缩机的工作循环包括 、和 四个阶段。6 .降沉室内颗粒沉降下来的条件是 。7 .固体流态化可分为 流化和聚式流化两种，聚式流化常出现的不正常

14、操作有和 两种。8 .传热方式主要有 、 、 三种。9 .列管式换热器按照热补偿方式的不同可以分为： 、和 010 .在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器中，传热壁面的温度接近于的温度，总传热系数K接近于 的对流传热系数，传热过程的热阻主要集中在 侧。11 .管式加热炉的结构包括 、对流室、和 余热回收系统。12 .过剩空气系数a的定义是 ； a越高，出 炉烟气温度越 （高、低）；a过高，炉子热效率4 （升高、降低）。二、简答题（每题5分，共15分）L指出离心泵的气蚀与气缚现象有什么区别。2 .简述强化换热器传热的途径，举出若干具体措施。3 .试述罗伯伊万斯假定的基本内容。三、计算题：（共55

15、分）1. （20分）如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，已知水的密度为 1000kg/m3 ,管道直径均为小45x 2.5mm,泵的进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。真空表安装位置距贮水池的水面高为4.8m,压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失为10J/kg ,出水管道的全部阻力损失为40J/kg ,压力表的读数为2.5kgf/cm 2。泵的效率为70% （忽略真空表到 泵入口、泵出口到压力表的阻力损失） 试求：泵扬程 H, m ; （10分）两液面高度差h, m ; （6分）泵所需的轴功率N, kW （4分）2. （15

16、分）某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的空间尺寸为 1000 X1000 X40mrm有20个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m过滤面积得到滤液1.4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h,忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试求：该扳框压滤机的生产能力；（6分）过滤后用1/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力（设洗涤水与滤液粘度相近）。（9分）3. （20分）一内管尺寸为小25X2.5mm的套管换热器作为精微塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量为500kg/h,汽化潜热为270kJ/kg,饱和温度为80C；冷却水入口温度为15C

17、,出口温度为45C,忽 略管壁及污垢热阻。此时蒸汽侧的对流传热系数a o=104W/（m2 K）,水侧的对流传热系数 a i=4428.4 W/（m2 - K）;水的比热CP=4.174kJ/（kg K）,忽略热损失。试求：换热器的热负荷 Q, kW ; （3分）冷凝水的用量W2, kg/h ； （2分）换热过程的对数平均温差A tm, C ; （6分）2换热过程的总传热系数Ko,W/（m K）;（以内管的外表面积为基准）（5分）若达到要求，换热器长度不短于几米？ （4分）一、填空和选择题（每空 1分，共30分）1. 50.66 kPa = 380 mmHg2. A , B3. 不变 变小4.

18、 C5. 压缩、 排气、余隙膨胀和 吸气6. L/u - H/ut7. 散式 ， 沟流 和 节涌8. 传导 ， 对流 ， 辐射9. 固定管板式、 浮头式 和 U型管式10. 水蒸汽, 空气 ,空气一侧11. 辐射室 、 燃烧器 、通风系统12. 入炉空气量与理论空气量的比值； 低 ； 降低二、简答题（每题5分，共15分）L答：气蚀是指由于泵的安装高度太高而使泵吸入口的压力小于液体的饱和蒸气压而引起的不正常操作；气缚是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而引起的不正常操作。2 .答：增大总传热系数K:采用多管程或多壳程；在壳程设置折流挡板；提 高流体流速；及时清除污垢等；采用相变、入较大的流体等；

19、增大传热面积A:增大换热器单位体积的传热面积，如采用波纹管、翅 片管等；增大传热温差 tm：尽可能逆流操作，或使温差校正系数e >0.8。3 .答：炉膛内烟气充分混合，各处烟气组成与温度均相同且等于出辐射室烟 气的平均温度，即将炽热的烟气看成一发热面；将管排看成一吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50C;对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，将炉墙看成一全反射面。三、计算题：（共55分）1. （20 分）解：在0-2间列柏努利方程:Zo2U02gHeZ2P22U22gHfo2（2分）PoP2=2.5kgf/cm 2=2.452x105Pa（2分）Uo4V 4 4/36000.0420.8842 m/s（2分）hf 0 2109.811.02m（2分）Zo=0乙二5计算：H= 31.06m（2分）在0-3间列柏努利方程:Z。P。2 u0 2gHeZ3P32U32g（2分）0=F3=0 ,U0U3°, Z3-Z0=h,hf 0 3hf 0 2hf210 405.098m9.81（2分）31.06-5.098=25.96