化工原理考试部分试题2010年修订版

1、一. 填空1 生产装置中安装液封装置的目的：一是为了确保设备的安全，二是（防止气体泄漏）。2. 非牛顿性流体是指（不符合牛顿粘性定律的流体）。3. 流体在圆形直管内做稳定层流流动时，其平均速率于管内中心速率的比值为（0.5 ）。4. 边界层厚度的定义是（速度达到0.99ua处与壁面的法向距离3）。5. 两管路甲、乙串联，若两管路的长度相同，甲管内径是乙管内径的2 倍，且两管内的流动均为稳定层流，则甲管的质量流量与乙管质量流量的比值为（1）6. 圆管内流体完全湍流流动时，当流体的速度增加1 倍时，流体的阻力增加为原阻力的（4）倍。7. 孔板流量计是定（截面），变压差的流量计。8. 离心泵在开泵之

2、前泵内没有充满液体，可能会发生（气缚）现象。915 看不清16. 某列管式换热器的内外两侧流体的表面传热系数分别为5800W/（m2?C）和 6405800W/（m2?C），为强化过程的传热，应采用措施增加（外）侧的表面传热系数。17. 当蒸汽管路的外直径（大于）临界半径时，在蒸汽管道外侧家保温层一定能够保温。18. 一球形小石英颗粒，在空气中在层流区沉降，若颗粒的直径减为为原来的80%则其沉降速度将变为原来的（0.64 ）倍。19. 液体沸腾的必要条件：一是要有（气化核心），二是液体必须过热。20. 一切物体的发射能力和吸收率的比值等于同温度下黑体的发射能力。21. 列管是换热器根据温度补偿

3、方式的不同可以分为：（浮头是换热器），U 型管是换热器，以及固定管板式三种形式。22. 平流加料主要应用于蒸发过程中（液体易结晶）的场合。23. 改变旋风分离器的操作条件，使其临界直径减小，则其分离总效率（增大）。24 在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在是冷凝表面的传热系数（降低）。二、 简答题1. 离心泵的部件（3 个以上）答：蜗壳，叶片，底阀，滤网，泵轴，调节阀等（见教材P95）2. 给出大容积饱和沸腾曲线，并表明相应的点及区域答：见教材 P277 图 4.4.233. 蒸发操作中溶液沸点升高的原因有哪些？答：1）溶液蒸汽压降低引起的沸点升高2）液柱静压头引起的沸点升高，溶液内部沸点，按平均

4、压力计算：3） 二次蒸汽阻力损失引起的沸点升高用冷凝器压力计算二次蒸汽温度时，需考虑。（详见书 P360）.三，有一单壳程多管程换热器，换热管长为3m 直径为025*2.5mm。水以 0.7m/s 的流速在管内流过，并从 20C被加热到 60C。流量为 13140kg/h，温度为 97C笨的饱和蒸汽在管外被冷凝成同温度的液体。 笨的相变热为400kj/kg。已知壳程蒸汽冷凝表面传热系数h0=10000w/（m2.C），管程污垢热阻为0.0003m2C/w，壳程污垢热阻为 0.0002 mTc/w。水的有关物性为；密度为 995kg/m3,定压比热容为 4.18kj/（kg.C）,粘度为 0.3

5、315*10-3Pa.s，热导率为 0.678w/（m.C）。忽略管壁热阻和热损失，试求（1）水用量（2）管内表面传热系数（3）完成换热任务所需的换热面积（4）换热器的管程数（取整）（5）维持该换热器结构参数不变，仅将其改为单管程列管换热器，定性分析在水流量和入口温度不变的条件下，被冷凝的笨蒸汽流量和水出口温度如何变化？四，一板框过滤机共有10 个滤框，框的尺寸是800mm*800mm*25mrhi 滤操作在 20C,恒压下进行，过滤常数 K=4*10-5nf/s,介质单位过滤面积当量滤液量qe=0.02m3/m2,滤饼体积和滤液体积之比a=0.1m3/m3。每次过滤后的卸渣，重装等辅助时间为

6、15min，滤饼不洗涤，切不可压缩。（1），求滤框全部充满所需的过滤时间。（2），现用一回转真空过滤机代替上述半框过滤机，所用滤布与板框过滤机一样，过滤压差相同。此回转真空过滤机的直径为1.5m,长度为 1.0m,浸没角为 120。求达到相同的生产能力时回转真空过滤机的转速为多少？参考公式：Vh=3600A .k（n& n2Te）-nVe五、（23 分）用一台离心泵将敞口水池中的水密度为（1000kg/m3）送至一表压为 62kpa 的水洗塔塔顶。其流程如题图所示，一直离心泵的入管段长度（包括局部阻力的当量长度）为60m 泵出口阀全开时排出管线长度为 200m （包括除管路出口突然扩大以外的局

7、部阻力），全部管路均用$108*4mnrt勺碳钢管，管内流体流动摩擦系数为 0.025，泵的特性曲线方程为 H=35-0.01qv2 （其中 H 的单位为 m3/h）其他数据如图所示。试求：（1）泵出口阀全开是管路的特性曲线方程。（2） 泵出口阀全开时的工作点。若离心泵的效率为80%.泵的轴功率。（3）离心泵入口处的真空表的读数是多少？（4） 为满足生产的要求，输送水的流量需要增加15%如果采用的叶轮直径比原直径增大5%问该泵能否满足要求？（5）由于生产波动，塔顶表压降低，定性分析系统中输水系统中输送水的流量如何变化，并图示工作点的变化。6.离心泵启动时应 _ 出口阀。（A.半开 B.全开 C

8、.关闭）7.当用离心泵输送 50 C 时的清水时，实际最高效率点处的流量比样本上给岀的流量 _ 。（A.减小 B.增大）8.离心泵的安装高度大于其允许的安装高度，容易发生 _ 。9.多级压缩时，为了节省轴功，多采用各级压缩比 _ 。（A.逐渐减小B.相等 C.逐渐增大 D.不确定）10. 流体层流流动时，动能校正因子为 _ 。11.某一量纲一定的物理方程，物理量数目为7,用来表示这些物理量的基本量纲数目为4,则量纲为一（无因次）的数群数为12. 离心泵内损失包括 _，容积损失和机械损失。13. 对于球形颗粒，其球形度 _1。（A.等于 B.大于 C.小于）14. 对于非球形颗粒，其等体积当量直

9、径 _ 其等比表面积当量直径。（A.等于 B.大于 C.小于）一、（30 分）填空题1. 流体的压力处处与它的作用面，并且总是指向流体的作用面。A.平行 B.垂直 C.成 450 夹角 D.成 60o 夹角2. 现场真空表的读数为 8X104Pa,则该处绝对压力为（当时当地大气压为1x105Pa）。3. 流体在圆直管内层流流动时，平均流速与最大流速的比值为 _ 。4. 管内流体处于完全湍流流动区，当流体的速度增加至原来的2 倍时，流动阻力增加至原来的 _ 倍。5. 转子流量计为 _流量计。15. 改变旋风分离器的操作条件，使其临界半径减小，则其分离总效率 _（A.不变 B.增大 C.减小）16

10、. 通过流化床层的流体速度增加，床层阻力 _ 。（A.基本不变 B.增大 C.减小）17. 叶滤机的洗涤方法是 _洗涤法。18. 在流化床阶段，系统易出现聚式流化现象。 (A. 液-固 B. 气 -固 C. 液-液)19. 回转真空过滤机转速提高 1 倍，其它条件不变，其生产能力是原来的 _倍。20. 若小雨滴在下降过程中与其他雨滴发生合并， 雨滴直径增大了 20%，则雨滴合并前后的自由沉降速度比为(假设雨滴在下降过程中始终处于层流区) 。21._ 流化床倾斜时，床层表面。(A.随之倾斜 B.保持水平 C.无法确定具体状态)22 .蒸汽冷凝可分为滴状冷凝和 _ 冷凝两种。23. 无相变的对流传

11、热温度梯度集中在 _ 以内。24. 在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在使冷凝表面传热系数( A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 无法确定)25. 气体辐射的特点是 _ 和在整个体积内进行。26. 传热基本方式有热传导、热辐射和 _ 三种。27. 换热器中传热管常见的排列方式有正方形和 _ 两种。28蒸发器工作一年后处理量下降，可能的原因是 _ 。29. 平流加料流程主要适用于 _的场合。30蒸发操作溶液沸点升高的原因(1) _， (2)液柱静压头 , (3)二次蒸气阻力损失。二、(28 分)有一离心泵，其特性曲线为 H=125-4.0X10-3qV2 , (qV 的单位：m3/h),转速

12、为 2900 转/分，现拟用该泵将水库中的水送到高度为 58.5m 的常压高位水槽，输送管路的管内径均为150mm，当泵出口阀门全开时，管路总长(包括局部阻力当量长度)为 900m。已知水的密度p=1000kg/m3，摩擦系数为 0.025。1.5m 58.5m1. 若该泵的实际安装高度为1.5m，吸入管总长(包括局部阻力当量长度)为60m，求系统流量在 80m3/h 时泵入口处的真空度为多少( kPa)。2. 求出口阀门全开时管路的特性曲线。3. 求该泵在出口阀门全开时的工作点，若泵的效率为70%，求泵的轴功率。0.5m4. 若用出口阀将流量调至 80m3/h, 求由于流量调节损失在阀门上的

13、压头是多少米。5. 若降低泵的转数，图示说明在泵出口阀门全开的条件下，泵工作点的变化情况。支路 2支路 1三、(7 分)如图所示一管路系统，将水送至两同样高度的常压高位水槽，其中支路1 的管长为 50m (包括局部阻力当量长度，下同)，管内径为 100mm，支路 2 的管长为 100m，管内径为 150mm，两支路的摩擦系数均为0.023。测得支路 1中的流量为 40m3/h，求支路 2 中的流量。四(12 分)有一板框过滤机的过滤面积为40 m2，在恒压下过滤某悬浮液 2 小时后得到滤液 4m3，介质的阻力可忽略不计。试求：(1)过滤常数 K 。(2)若滤饼不洗涤，且辅助时间为 0.5 小时

14、，求该机的生产能力。(3)其他条件不变，但过滤压强加倍，滤饼的压缩指数为 0.3，则过滤 1 小时后可得滤液量为多少？五、(23 分)一台新的列管换热器，其列管规格为F25´2.5，管长为 4m，管总根数为 488 根，两管程。用 161 C、流量为 443m3/h 的热油将 310m3/h 的水从 82 C 加热到 90 C,以满足热水用户的需求，水走管程。已知操作条件下，水的物性：比热容 cp=4.203kJ/(kgXC)，密度 r=968kg/m3，热导率 1=0.678 W/(mXC)，粘度 h=0.3315´10-3PaXs；热油的物性：比热容 cpo=2.2

15、02kJ/(kgXC)，密度 ro=945kg/m3。碳钢管的热导率为 IW=0.678W/(mXC)。试求：1. 管内表面传热系数。2. 开车时该换热器现场指示水的出口温度为97 C,该工况下换热器的传热系数及壳程的表面传热系数为多少(设物性不变，不计热损失)？3.如果运行两年后，换热器管内侧污垢热阻为0.0004(m2XC)/W，管外侧污垢热阻为 0.0006(m2XC)/W。若物流流 量及入口温度不变，该换热器能否满足生产要求？换热器还有多大裕度？通过计算说明。一、填空（30 分）II1.流体在管内作充分发展的层流流动时，其平均速度为最大速度的倍;2.流体在直管内层流流动时，管壁粗糙度增

16、大，则其对应的摩擦系数姓名：大连理 工大学试卷共 6 页学号：课程名称：化工原理（上）试卷 A院系：授课院（系）:化工学院考试日期:2006 年 1 月 6 日级班-一-二二二四平时总分标准分3030102010100得分装3. 流体所受到的力有和质量力两种;4. 非牛顿型流体是指5. 理想流体在圆形直管内流动，则在壁面处的速度梯度为6. 两稳态流动的管路甲、乙并联，若两管路的长度相同、甲管内径是乙管内径的2 倍，且两管内的摩擦系数均恒为 0.02,则甲管流速与乙管流速的比值为7.当雷诺数大于其限定值后，孔板流量计的流量系数仅与:有关；I8.水温降低，其它条件不变，则离心泵的允许安装高度9.用

17、一输送空气的离心通风机改输送比空气密度小的气体，则所消耗的功率22. 某一套管换热器用管间饱和水蒸汽加热管内空气，已知蒸汽的温度为100C，空气进口温度为 20C、出口温度为60C，则此套管换热器的内壁温度应接近_ C；23. 当热流体的热容量流率相对 _时，可用冷流体的传热效率c表示换热器的传热效率；24. 固定管板式列管换热器中用饱和蒸汽加热某高压液体，则高压液体应通过_程；25. 大容积饱和沸腾的壁面如果被油脂玷污，则其表面传热系数会 _;26. 当流体横向流过管束时，错列排列的管束的表面传热系数 _直列排列的管束的表面传热系数；27. 蒸发操作溶液沸点升高的原因（1）溶液蒸气压降低，（

18、2 _ , （ 3）二次蒸气阻力；28. 蒸发操作中生蒸汽的经济性指 _ 与使用的生蒸汽量的比值；29. 写出两种生产上常用的多效蒸发流程： _和_ 。、（30 分）如图所示，用离心泵将水送至敞口容器A、B,两水槽在相同的水平面上，所用管线规格均为159X4.5，泵吸入段管路总长（包括所有局部阻力当量长度，下同）为 60m 排除管线的长度为：从泵出口到分支点C 点处为 300m 在阀门全开的条件下，C 到 A 为 200m,C 到 B 为 400m,已知水的密度p=1000kg/m3,流动摩擦系数为 0.02，其它数据见图示， 试求：1.写岀阀门 1 全开、阀门 2 完全关闭时的管路特性曲线方

19、程；2.当阀门 1 全开、阀门 2 完全关闭时，测得系统的水流量为80 m3/h，且泵的效率为 70%,求此时泵的压头和轴功率；3.现使阀门 1、2 均处于全开状态，并读得泵入口真空表读数为25kPa，则系统的总流量和送至水槽 A 和 B 的水量各多少 m/h；4.图示从阀门 1 全开、阀门 2 全关状态到阀门 1 和阀 2 均处于全开状态泵的工作点变化情况。10.往复泵输送含少量细小固体颗粒的流体；（可以、不可以）11.多级压缩机的各级压缩比I12. 由不规则颗粒装填的床层的空隙率一般 _I-1时，压缩机所消耗的总功最小；（依次减小、依次增大、相等）;球形颗粒床层的空隙率;13. 一金属小球

20、在流体中沉降，若沉降在层流区进行，则流体粘度增大后金属球的沉降速度14. 降尘室高度增加 1 倍，降尘室的生产能力；15. 当旋转半径为 r、旋转角速度为3时，则离心分离因数可写成q16. 若介质阻力不计，回转真空过滤机的浸没角由原来的120 变成 150，则在其它条件不变时,其生产能力变为原来的倍;17. 一般情况下，大多数的和固体组成的流化系统属于散式流化系统；（液体、气体、固体）18.某平壁外有两层厚度相等的保温材料A 和 B,实验测得 A 保温层的温差为 B 保温层温差的2 倍，则 A 保温层的热导19.20.21.率是 B 保温层热导率的黑体的发射能力与绝对温度的倍;次方成正比;用饱

21、和水蒸汽加热水，经过一定时间（短时间）后，发现传热的阻力迅速增大，这可能是由于所引起的;气体热辐射的特点：（1）在整个体积内进行；（2）三、（10 分）在恒压下应用板框压滤机过滤某种悬浮液。滤渣完全充满滤框所需的过滤时间是2 小时，获得的滤液体积是20m3。停止过滤后在相同压力下，采用横穿洗涤法用9%滤液量的清水洗涤滤饼。清水的物性可视为与滤液相同，介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩。求：1、为保证该板框压滤机的生产能力是5m3（滤液）/h，每次卸渣、拆装等辅助操作必须控制到多长时间；2、如果该机的每一滤框的厚度减半，长宽不变，滤框数加倍，使用的滤布相同，操作压力不变，试求多长时 间过滤后滤渣才能

22、完全充满滤框。四、20 分）用一单管程单壳程列管式换热器，将质量流量为 8000kg / h的常压空气于管程由20 C加热到 85C；该换热器装有 19X2 钢管 300 根，管长为 1m。要求选用 110C饱和蒸汽于壳程冷凝加热之，该温度下蒸汽的汽化潜热（相变热）为 2232kJ / kg。若饱和蒸汽的表面传热系数h01 104W/（m2K），管材的热导率为 45W/（m K），管程污垢热阻Rdj0.0004m2K /W，壳程污垢热阻Rd00.0002m2K/W。已知空气在平均温度下的物性常数为1.2kg /m325Cp1kJ /（kg K）,2.85 10 W/（m K）,1.98 10

23、Pas，不计热损失，试求:（1）加热蒸汽的消耗量为多少？（2）空气在管内的表面传热系数？（3）通过计算说明该换热器能否满足需要？（4）若将该换热器变为双管程， 且仍采用 110C蒸汽加热，则空气的实际出口温度为多少？2006 （上） A 卷答案一、30 分1. 0.52不变3. 表面力4. 不符合牛顿粘性定律的流体5. 06. 1.417. d0/d8. 增大9. 减小10. 不可以11 相等12. 小于13.减小14.不变15.32r/g16.15/1217. 液体18.0.519.420. 不凝气21. 对波长有选择性22. 10023. 较大24. 管25. 减小26. 大于27. 液体静压力28.蒸发水量29. 逆流、并流、平流二、30分1.求管路特性曲线方程60300200u2L ZAhf0 A51 0.020.1529.81603002001q2ZAhf 0A51 0.020.1529.81(0.7850.1523600)251 9.413 10-4qv2( m3/ h )2.L 519.41310-4qv( mi3/ h)51 9.41310-42480257.02m3.总流量三、解:NeHqvg57.02 80 100036009.81u12.43kwNs12.4317.76 kw0.7P