中国石油大学化工原理期末复习题及参考答案

注：找到所考试题直接看该试题所有题目和答案即可。査找按键：CtrkF《化工原理》课程综合复习资料一、单选题1柏努利方程式中的()项表示单位质量流体所具有的动能CgzU2/2P/PWe答案：B柏努利方程式中的P/P项表示单位质量流体所具有的()。位能动能静压能有效功答案：C流体在直管中流动，当ReW()时，流体的流动类型属于层流。TOC\o"1-5"\h\z1000200030004000答案：B流体在直管中流动，当ReN()时，流体的流动类型属于湍流。1000200030004000答案：D5如图所示一物包一物，表面1的面积为O.()lm2,表面2的面积为().035m2,则角系数(p22=()o0.2560.3970.7140.665答案：C如图开口容器中上层为油，下层为水，容器右侧有一根玻璃管与容器下部相通,图中B-B，处于同一水平面，则二者之间压强大小的关系为()。

P・PaP・PaPb>PbPb<Pb'Pb=Pb'无法比较答案：A的大小。如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了的大小。A、B间的压头损失HfA、B间的压强差APA、B间的压头损失及动压头差之和A、B间的动压头差答案：C在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）.（ps-p）的1/2次方卩的零次方粒子直径的（）.5次方粒子直径的平方答案：D流化床的压降随流体速度变化的大致规律是（）。起始随气速增大而直线地增大基本上不随气速变化AP«pAP«u2答案：B物质导热系数的顺序是（）。金属〉一般固体〉液体〉气体金属〉液体〉一般固体〉气体金属〉气体〉液体〉一般固体金属〉液体〉气体〉--般固体答案：A11有一套管换热器，环隙中有H9.6OC的蒸气冷凝，管内的空气从20笆被加热到50°C,管壁温度应接近（）020°C50°C77.3°C119.6°C答案：D两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100°Co若将两灰体的温度各升高100°C,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（）。增大减小不变不一定答案：A判断下面的说法哪一种是错误的？在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大在同一温度下，物体吸收率a与黑度&在数值上相等，因此a与£的物理意义相同黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强黑度反映了实际物体接近黑体的程度答案：B当换热器中冷、热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的？逆流时，Atm一定大于并流、错流或折流时的Atm釆用逆流操作时可能会节约热流体（或冷流体）的用量采用逆流操作可能会减少所需的传热面积温度差校正系数4）At的大小反映了流体流向接近逆流的程度答案:A某设备内的真空度为0.3kgf?cm2,当地大气压为745mmHg,则设备内的绝对压强为（）kPa。TOC\o"1-5"\h\z235.4128.771.968.9答案：B有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（m3滤液/h）表示，每转一周所得滤液量以V（m3）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时（）。V增加，Q下降V增加,Q增加V下降，Q下降V下降，Q增加答案:D欲用降尘室净化温度为20C、流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3,要求净化后的空气不含有直径大于10/m的尘粒，若降尘室的底面宽2m,长5m,则该降尘室内需要设()块隔板。TOC\o"1-5"\h\z9152012答案：D粒径分别为16卩m和8/m的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为()。2410.5答案:B板框恒压过滤，巳知过滤终了时过滤速率为0.04m3/s,洗涤液的粘度与滤液相同，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤速率为()00.080.020.010.04答案:C恒压过滤悬浮液，操作压差46kPa下测得过滤常数K为4xl0-5m2/s,当压差为lOOkPa时，过滤常数K为()m2/so(滤饼不可压缩)0.8xl0A-51.8xl0A-58.7xl0A-52.1xlOA-5答案:C某燃烧炉平壁，内壁为导热系数63W/(m-K),厚105mm厚的耐火砖，外层为导热系数0.93W/(m-K),厚215mm的普通砖导热系数，内、外壁温度分别为760°C和155笆。则每平方米炉壁的热损失为()kW/m2。TOC\o"1-5"\h\z2.3525982.5982350答案：C某工厂用一(pl70x5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065W/(m・K)；第二层为厚30mm的石棉灰，其导热系数为0.21W/(m・K)。钢管与矿渣棉交界温度为300C,矿渣棉与石棉灰交界温度为89.8C。管道长50m。求该管道的散热量()kWo7.67614L914.19答案：D己知某液体的密度为995kg/m3,比热为4.174kJ/(kg・K),导热系数为0.618W/(mK),粘度为0.801mPas,其Pr(普朗特)准数为多少()。5.4R.X.97.80.76答案：A某一列管式换热器由300根直径为25mm,管长为6米的换热管组成，其换热面积为()m2。I4I.3B.0.471TOC\o"1-5"\h\z0.8560.147答案：A某换热器用冷却介质冷凝有机物蒸汽，蒸汽温度为120C,冷凝为同温度下的液体，冷却介质进出口温度分别为50C和100C,则换热器的平均温差为()°C。50454030答案：C用光学仪器测得太阳光谱辐射能力最大时的波长为人=0.5卩m,则由此推断太阳表面的温度近似为()K。5700580059006000答案：B如图所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定流动，现将阀门由全开变为半开，则压力表读数Pa(),Pb()。増大，增大减小，减小

减小，增大增大，减小答案：D两个无限接近的平行大表面1,2,己知表面1的温度为227°C,黑度为0.6,表面2的温度为EC,黑度为0.4,则表面1的有效辐射热为（）W/m2。2103.3R2503.33503.331O3.3答案：D两块无限接近平行放置的平板，温度分别保持Tl=800K和T2=300K,板的黑度为0.8,板间距离远小于板的宽度和高度，板1和板2之间的辐射换热量约为（）W/m2o1943042531517716735答案：C如图所示流体从大管流向小管，以下表述正确的是（）。动能上升,动能下降,动能上升,动能上升,动能下降,动能上升,动能不变,答案：A静压能不变，位能不变单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。质量粘度位能动能答案：A压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（）。真空度表压强相对压强附加压强答案:B单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为（）。流速流线流量流函数答案：A流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。层流湍流过渡流漩涡流答案：A流体在圆管内做完全湍流流动时，平均速度约是最大速度的（）。TOC\o"1-5"\h\z0.50.250.822答案：C离心泵装置中吸入管路的（）的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。调节阀底阀出口阀截止|阀答案：B离心泵最常用的调节方法是（）。改变吸入管路中阀门开度改变排出管路中阀门开度安置回流支路，改变循环量的大小车削离心泵的叶轮答案：B往复泵在操作中，（）。不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关允许的安装高度与流量有关流量与转速无关开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关答案：B自由沉降的意思是（）。颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程答案：D在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。绝对压强表压强静压强真空度答案：A二、判断题热射线和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围。答案：V转子流量计可用来测量常温常压腐蚀性流体的流量。答案：7在相同的设备条件下，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流。答案：7离心泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时流量最大时对应的性能参数。答案：X在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间应大于或等于气体在室内的停留时间。答案：x滤饼过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作，它适用于处理固体含量较高的悬浮液。答案：4当流化床床层压降波动较大时，表明床层内存在沟流的不正常现象。答案：x圆形管道用两层保温材料保温时，导热系数小的保温材料放在内层保温效果好。答案：7当流体在管束外面流动换热时，对流传热系数跟管排的排列方式无关。答案：x当用水蒸气作为加热介质时，要经常把冷凝器中的空气放出，否则会大大降低传热效果。答案：V三、问答题什么是理想流体、传热速率？答案：完全没有粘性的流体，即卩=0,称为理想流体。它是为了便于处理某些流动问题所作的假设而己。传热速率是指单位时间内通过换热器传热面所传递的热量。什么是绝对黑体（黑体）和白体？答案：黑体，是一种理想化的物体，是指能够吸收外来的全部电磁辐射，没有任何的反射与透射，即对投入的辐射吸收率为1的物体。白体，也是一种理想化的物体，即能全部反射辐射能（即反射率p=l）的物体，也称为镜体。什么是物体的辐射能力（半球辐射能力或自身辐射）E?答案：物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长（A=0~oo）的总辐射能，称为物体的辐射能力或半球辐射能力、或自身辐射。E只与物体表面性质和温度有关，温度越高，物体的辐射能力越大。什么是稳定流动和不穏定流动？答案：在流动系统中，如果与流动有关的各参数（人P、等）只随位置变化，不随时间变化，为稳定流动。在流动系统中，如果与流动有关的各参数（如P、〃等）不仅随位置变化，而且还随时间变化，为不稳定流动。什么是单色辐射能力、离心泵的扬程？答案：物体在A至入+AX的波段内的辐射能力，称为物体的单色辐射能力，反映了物体的的辐射能力随入（O-oo）的分布情况。泵的扬程，又称为离心泵的压头，是指泵对单位重量（1N）的液体所提供的有效能量，其单位为m。什么是控制性热阻？答案：冷、热两流体在换热器内进行换热时，如果忽略热阻很小的固体间壁热阻，当两种流体的对流传热系数相差很大时，总热阻绝大部分都集中的对流传热系数a小的一侧，即a小的一侧热阻对总热阻起控制性作用，这部分热阻就称为控制性热阻。什么是辐射强度、加热炉的热效率？答案：辐射强度，是指物体单位表面积、单位时间内向空间单位立体角所发射的全部波长（人=0-8）的辐射能。表示在半球空间的不同方向上，一个物体向外界发射辐射能的大小。油品及其他被加热的介质所吸收热量与燃料燃烧放出的热量之比，称为加热炉的热效率。什么是灰体、透明体？答案：如果某一物体的单色吸收率与投射到该物体的辐射能的波长无关，即血=常数，则这样的物体称为灰体。能够全部透过辐射能（即透过率t=1）的物体称为透明体。粘性流体的流动型态有几种？如何判别？答案：粘性流体的流动型态有两种：层流和湍流。判别依据是雷诺数，Re=dup/卩，Re<2000层流，ReN4000为湍流。Zl+pl/pg=Z2+p2/pg（1）,p=pa+pgh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？答案：（1）说明静止的连续的同一流体同一水平面上的各点，深度相同，它们的压强亦相等；（2）说明液体内部任一点压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。液体在光滑圆形直管内作湍流流动。若液体的物性、管长和管径均不变，而流量增至成的2倍，问阻力损失为原来的多少倍（设两种情况下，雷诺数均在3x103〜1x105范围内）答案：对光滑管：恐“ “，若此=瓦，则：明=2阳

於侥)二(。硏0.84，即：刈=0.84於侥)二(。硏0.84，即：刈=0.84为由范宁公式:hfi如；0.84人乂4祯hA为为=33612.2〜Ke曲线可分为几个区域？在毎个区域义值的大小与哪些因素有关？在各区域中，能量损失与流速〃的关系是什么？答案：九〜Re曲线可分为层流区、过渡区、湍流区和完全湍流区APZX//层流区：X=64/Re.入与d、mp、卩有关,过渡区、湍流字关，叫=人・扌.与过渡区、湍流字关，叫=人・扌.与:>.=f(Re,£/d),X除与d、11、p、卩有关外，还与管壁粗横度有完全湍流区：X=f(£/d).A只与管壁相对粗糙度有关，APfXU2恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生生什么变化？试定性分析其影响因素。答案：dV_KJ?*_曲12半由公式瑚+" 吊。。以°,可知增大压力，K值增大；提高温dV_度，K值增大，过滤速度增大。过滤速率瓦7由过滤压力、温度、滤液黏度、滤饼比阻、饼液比及过滤面积等因素有关。某含尘气体经过一个降尘室进行除尘，气体密度与颗粒密度相比可忽略不计(pap^pp)，颗粒较细小，可近似按层流进行处理。试进行以下分析：原工况下能100%除去的颗粒直径为dp,现将气体流量增大1倍，其他条件不变，试分析能100%除去的颗粒直径变为为的多少倍？答案：对降尘室：幺=4%层流时： w气体流量増加1倍，降尘室能除去的颗粒最小直径变为办的瓶倍。已知欲全部除去的尘粒在降尘室内的沉降速度为，，试从理论上推导降尘室的处理能力和降尘室结构尺寸（降尘式的长、宽、高分别为如8、H）间的关系。答案：当欲除去的尘粒直径为d时，尘粒的沉降速度*一定，则沉降时间设处理量为尘粒在降尘室内的停留时间为了.皿/为，・.・叩弓了，.・.ys^LBut某流体在圆管内呈湍流流动时，若管径减小至原管径的1/2,而流量保持不变,忽略出口温度变化对物性的影响，问管内对流传热系数如何变化？答案：g扌.（&尸危扌・（血尸又因为moeJj1二"学什么是流体、热负荷？答案：由于液体和气体受到外力作用易发生变形，没有一定的形状并且具有流动性，因此将液体和气体总称为流体。热负荷是指在换热器中单位时间内，冷、热两流体之间所交换的热量。什么是连续介质的假定？答案：在流体流动的研究中，常将流体视为由无数流体微团（或流体质点）组成的连续介质。这些质点是一个紧挨着一个，质点间无空隙，即可认为流体充满其占据的空间，从而可以摆脱复杂的分子运动，单从宏观的角度来研究流体在外力作用下的机械运动规律。指出下列作用在流体上的力中，哪些是体积力，哪些是面力？电磁力，重力，惯性力，静压力，固体边界作用于流体的力，粘性力。答案：属于体积力的是：电磁力、重力、惯性力。属于面力的是：静压力、固体边界作用于流体的力、粘性力。粘性流体在静止时有没有卽应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有剪应力，那么它们是不是都没有粘性？答案：粘性流体在静止时没有剪应力。理想流体在运动时没有剪应力。若流体静止时没有剪应力，并不意味着流体没有粘性，因为粘性是流体真身的一种物理性质，只不过在流体流动时才表现出来。四、论述题

1.如图所示，用一台离心泵将密度为p=960kg/m3的某种液体由敞口贮槽A送至表压PD=101.3kPa的容器D,要求输送流量V=29.3m3/h。己知输送管路的管子规格均为①80x4mm,吸入管路AB段的总长度为10m；排出管路CD段的总长140m（以上管长均为包括局部阻力当量长度在内的总管长），其它数据见图。已知管路的摩擦阻力系数为0.（）18。试求：①液体在管内的流速为多少m/s?②离心泵的有效扬程为多少m?③离心泵的有效功率为名少kW?④现由于液体输送流量增加，在离心泵排出管路卜.游并联一条长度为100m（包括局部阻力当量长度）、与原管路规格和敷设方式均相同的管路（如图中虚线所示，CO管段长为40m）O并联该管路后发现离心泵的有效扬程降低了5%,请计算此时流体的输送量可以增加到多少m3/h?（各段管路的摩擦阻力系数仍为0.018）答案:①液体在管内的流速:4V4小①液体在管内的流速:4V4小3

xxMTFxaSe在敞口储槽液面A和容器D液面间列柏努力方程:APAm2%=10+1.013X10"%=10+1.013X10"960x9.81离心泵的有效功率:N.=QH,pgx28.4x960xMlxir3=2.18(£JF)并联管路后，由于泵的扬程降低5%、敞口储槽A和容器D的端点条件不变，则总管路的摩擦阻力损失降低5%。由于并联管路与原管路规格相同，则总管路中流体的流速等于并联管路中流体的流速2倍，u=2uo⑶辻+2垣冬空1=(l-0.05)£ffd2qd3 i,代入巳知数据有:0018 湍时皿烏，豔！=0J5x7.645(»)解得总管路流速：u=2.757m/sP=：4七=：xO.0722X1757x3600=40.4(w3/A)有一单管程、单壳程列管换热器，管程由442根(p25x2.5mm的钢管组成。冷却水在管内流动，流量为250m3/h,入口温度为2()°C。将壳程为96°C某油蒸气冷凝，要求油蒸气的冷凝量为22.7kg/s,油蒸气的的冷凝潜热为33()kJ/kg,冷凝传热系数为1X104W/(m2-K)。试求：①计算冷却水的出口温度为多少。C?②水的对流传热系数Qi为多少W/(m2-K)?③完成换热任务所需的换热器面积为多少m2?换热器的管长度为多少m?注：①计算中不计热损失，管壁及污垢热阻可忽略；②在定性温度下水的物性参数为：Cp=4.174kJ/(kg-K),X=0.6224W/(m-K),p=994kg/m3,卩=0.752cP。答案：①忽略热损失时，有以下热量衡算方程式：血-乌)热负荷为：■&任坝・74叫叫)Wm 250W4x4J745600“菁 ％。_=54jtx0.022x442② 4 4=1322xlO4=1322xlO4V=>.752x1^=5.04d_&“_4174対.752又1时=5.04r="T~~ 0.6224码=0.023jRewPr^4=0.023 虹呻=27«(股『・尸)③以外表面为帝准的总传热系数：(烏喙蔔

d)-d)_26Q= =4=―——=67.7(w2)*** ■1.781x611nZ=,4-‘= =135(*)由HKd,442xxx0.025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，己知水的密度为1000kg/m3,管道直径均为(p45x2.5mm,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/cm2。泵的效率为70%O(忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失)。试求：①泵扬程H,m；②两液面高度差h,m；③泵所需的轴功率N,kW0答案：①在0-2间列柏努力方程：%噜嘻皿.如小莹气电Po=O,P2=2.5kgf/cm2=2.452x1()5Pa0.8842w/j.474x4/36000.8842w/j%=商=弥x0.042■我.1.02稲Zo=O,Z2=5,代入上式，计算得：H=31.06mZo+-+^-+/fg"Zf+—+^-+②在0-3间列柏努力方程：PS毎 ㈤&其中：Po=P3=O,蜘■财・0,Z3-Z0=h,h=31.06-5.098=25.96mM=归。缶=31.06x矗7000x9.81=338d5JF=0S4A7F有一单壳程、双管程列管换热器。壳程为120°C饱和水蒸汽冷凝，常压空气以12m/s的流速在管程内流过。列管为^8x2.5mm钢管，总管数为200根。己知空气进口温度为26°C,要求被加热到86°C。已知蒸汽侧传热膜系数为10'W/(m"K),壁阻及垢阻可忽略不计，可视为控制性热阻问题，控制性热阻在空气侧。忽略热损失。试求：①换热器的热负荷Q，kW；②管内对流传热系数ai,W/(m2-K)；③换热器管长为多少米？己知定性温度下空气的物性参数分别为：、=1005kJ/(kg.K),l=1861xlO-3W/(mK)>Q=1.07轲m\//=1.985xlO-5Pa-s答案：换热器的热负荷G,=皿=0.78轲°"；=0.785x0.0333xl2xl.076x—=1.104k^s=1.104x1.005x(86-26)=66.57LW管内对流传热系数ai恐=“一1J85X10-4恐=“一1J85X10-4(湍流)1.005x10sX1.985X10-5nPr=-^―= =0.6971 0.02361=0.023言3"=0.023• (115xIO4)010.697M=50.46W/O2-K)换热器管长 ’二屈m=50.46W/(>n2K) 4囁歩、-^―= ——=1.079mffdrn3.14x0.033x2005用一套管换热器，内管为必4x2mm，外管为加6x4mm的钢管。现用口。。的饱和水蒸气加热苯，使苯由5()°C加热至8()°C,苯在内管中以聿加始U的流量流动，在50-80°C范围内，苯的物性为C广L86H仏•*),夕=880炯財,/i=33xl^Past*0.14呵伽•以钢的导热系数为45JF/S*),120°c时水蒸气冷凝潜热,二220'"/〃’蒸汽侧对流传热系数％=l°g(Q*),壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。试求所需套管的有效长度，m。答案：套管的有效长度： 是=^^=。5 -学聳新流0.145g/A_1.86xlQsx3.9xl(r4^50T= .0.145 .•./=0.023丄火尸矿=0.023^5(7-254x10Vs(5.0)m=»2w/mad% 0.05 °q则以内管外表面计的传热系数：1 1+W,+4 1+0.002x54十54厂&瓦疝=而45x52982x50=>A,=803w/m2-»Q °C" 120-80°C•••昭*(乌-秘=切叩.叫(^^)xl.86xl0s^0-50)=803xffx0.054Zx53.6/=8.49m用泵将20°C的水从敞曰贮槽送至表压为1.5xlO5Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为(H08mmx4mm的无缝钢管，吸入管长度为20m,排出管长度为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa,两测压口的垂直距离为0.5m,忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。试求：⑴阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；(2)压力表读数(Pa)；(3)泵的压头(m)；(4)若泵的轴功率为10kW,求泵的效率。答案：⑴阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)在贮槽液面0-0'与真空表所在截面1-1'间列柏努利方程。以0-()'截面为基准水平面，有：其中:四宀噂菱=。城音姦=ogzo=O,uo=O,po=O(表压)，zi=3m,pi=—42700Pa(表压)Q=-d2u=-xO.l3x2.3x3600=65ms/h代入上式，得：ui=2.3m/s, 4 4压力表读数(Pa)在压力表所在截面22与容器液面33间列柏努利方程。仍以()-()'截面为基准水勺+过+虫=与+过+平面，有：2gpg2g3J+—+-^==16+0+^^+0.02x—x-2^L2glOOOglOOOxg0.12x9.81解得：p2=3.23xlO5Pa(表压)泵的压头(m)

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得H=(%-祈+H=(%-祈+孔-耳+的=0-5PS^123x10^427x1^1000x9.814-0=37.8w泵的有效功率M= 5000x9.8*為S8=6徐加WW或Wr)=Ne/N=6.695/10=66.95%一内管尺寸为＜p25R.5mm的套管换热器作为精馄塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。己知塔顶蒸汽流量为500kg/h,汽化潜热为270kJ/kg,饱和温度为80C；冷却水入口温度为15°C,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o«=l()4W/(m2・K),水侧的对流传热系数e=4428.4W/(m2・K)；水的比热C片4.174虹伉'勇，忽略热损失。试求：①换热器的热负荷Q,kW；②冷凝水的用SW2,kg/h；③换热过程的对数平均温差Atm,°C；④换热过程的总传热系数Ko,W/(n?・K)；(以内管的外表面积为基准)⑤若达到要求，换热器长度不短于几米？答案：换热器的热负荷：Q=Wiri=500x27()=1.35xl()5kJ/h=37.5kWW3= 5 =_135xl°£—=1078.11^/h冷却水用量： f•毎-h)4.174x(45-15)③传热过程的对数平均温差:③传热过程的对数平均温差:其中：At)=T-tj=80-15=Ata=T-t2=80—45=3512所以： 地33④总传热系数Ko：姦為+#3姦為+#3仲小K0=2615.97W/(in2.K)⑤换热器长度L：

妃我L湍冬药见8宀心L=*讖=3.g一套管换热器(管长为1.75m,内管采用＜D25x2.5mm、外管采用060x3.5mm的钢管)，用饱和水蒸汽来加热空气。空气走内管，管间为蒸汽冷凝，蒸汽侧对流传热系数为104W/(m2.K)。已知空气的进出口温度分别为20C和80C,流量为18kg/h。忽略间壁两侧污垢热阻及管壁热阻，忽略热损失。试求：①换热器的热负荷Q,kW：②空气侧对流给热系数ai,W/(m2-K)；③以内管外表面积为基准的总传热系数Ko,W/(m2・K)；④试求传热的平均温差Atnii°Co己知:空气的物性可以视为常数，取值如下:密度1.128kg/m3；比热1.005kJ/(kg-K)；导热系数0.0276W/(mK)；粘度19.6xlO-6Pas0答案：10「Q=吗Cg(&-4)=法話*1-005x(80-20)=03015HF4x18/36001.128x^x0.022=14.1bn/g44x18/36001.128x^x0.022=14.1bn/g4些=性也挡=1.624”。'A '19.6x10-8湍流旺=也=L00W0F9.6W=0.714e(0.7J60)2 0.0276%=L%02=g。㈤=0.023*人尸玲‘&TOC\o"1-5"\h\z=0.023x亨甞x(1.624x104)wx0.714m=64.0F -X)」=丄+乌=-^■+ 乾=51.8UF/(m2-X)匕％M10*64.8x20 “Q=认=妬=4亠= =4gf55丄51.81x^x0.025x1.75换热器由若干根长为3m,直径为(D25x2.5mm的钢管组成。要求将流率为1.25kg/s的苯从350K冷却到300K,290K的水在管程与壳程的苯呈逆流流动。已知水侧和苯侧的对流传热膜系数分别为().85和1.7()kW/(m2・K),污垢热阻可忽略。若维持水出口温度不超过320K,并取苯的比热为1.9kJ/(kg・K)、密度为880kg/m3,水的比热为4.174kJ/(kg・K),管壁导热系数45W/(m・K)。忽略热损失。试求：⑴外表面积的总传热系数Ko.kW/(m2-K)；⑵水的用量，kg/s；⑶换热器管束所需的管子根数。答案：d..勺-40.025-0.02⑴对数平均直径： =0.0225m匕.仁♦竺.仁_/・姣5'0奶』0.025卩站S=11.700.045x0.02250£5对.02丿=0.4716kW/(m2-K)⑵由热平衡方程知：Qi=Q2即：町G(4-G)=玛闩(弓-功代入数据：1.9x1.25x(350-300)=W2x4.174x(320-290)得：W2=0.948kg/s(3)。=跖上(4-7a)=1.9x1.25x(350-300)=118.75kW△ti=350-320=30K,At2=300-290=10K30-10由传热速率方程：g_118.75°30.4716xl8.2M384m2n-A_13-S4所需管数：A3.14x0.025x3=59.J60根某厂用板框过滤机在I.5kgf/cm2压差下恒压过滤某种胶状悬浮液，己知过滤面积为30m2,过滤常数为K=2.7xl0-4m2/s,介质阻力可以忽略，过滤2小时后再用1/8倍滤液体积的洗涤液洗涤，若卸饼、清洗、重装等辅助时间为1.2小时。试求：①可得滤液多少(m3)?②此时生产能力为多大(m3/h)?③如果辅助时间不变，洗涤液用量仍为所得滤液量的1/8倍，则此机的最大生产能力为多少(m3/h)?答案：①尸.敬、得P■A廁■30J2.7x10’X3600x2■41.細*则。■二.搭七璀04"%③若e+A.邛时，有最大生产能力。即2"功・12小・0贝，此时，F-30V17x104x0.6x3600-22.9ms《化工原理》课程综合复习资料一、单选题柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的动能。gzu2/2P/PWe答案:B柏努利方程式中的P/P项表示单位质量流体所具有的（）。位能动能静压能有效功答案：C流体在直管中流动，当ReW（）时，流体的流动类型属于层流。TOC\o"1-5"\h\z1000200030004000答案：B流体在直管中流动，当ReN（）时，流体的流动类型属于湍流。1000200030004000答案：D5如图所示一物包一物，表面1的面积为0.01m2,表面2的面积为0.035m2,则角系数。22=（）。0.2560.3970.7140.665答案：C如图开口容器中上层为油，下层为水，容器右侧有一根玻璃管与容器下部相通,图中B-B，处于同一水平面，则二者之间压强大小的关系为（）。/X.Pb>PbP8<P§Pb=Pb'无法比较答案:A如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了（）的大小。A、B间的压头损失HfA、B间的压强差APA、B间的压头损失及动压头差之和A、B间的动压头差答案：c在滞流区颗粒的沉降速度正比于()。(ps-p)的1/2次方卩的零次方粒子直径的0.5次方粒子直径的平方答案：D流化床的压降随流体速度变化的大致规律是()。起始随气速增大而直线地增大基本上不随气速变化△P8卩ARocu2答案：B物质导热系数的顺序是OO金属＞一般固体〉液体〉气体金属〉液体〉一般固体〉气体金属〉气体〉液体〉一般固体金属〉液体〉气体〉一般固体答案：A11有一套管换热器，环隙中有119.6°C的蒸气冷凝，管内的空气从20°C被加热到50°C,管壁温度应接近()。20°C50°C77.3°C119.6°C答案：D12.两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100°Co若将两灰体的温度各升高100-C,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将()。A.增大减小不变不一定答案：A判断下面的说法哪一种是错误的？在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大在同一温度下，物体吸收率a与黑度£在数值上相等，因此a与《的物理意义相同黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强黑度反映了实际物体接近黑体的程度答案：B当换热器中冷、热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的？逆流时，Atm一定大于并流、错流或折流时的Atm采用逆流操作时可能会节约热流体（或冷流体）的用量釆用逆流操作可能会减少所需的传热面积温度差校正系数6m的大小反映了流体流向接近逆流的程度答案：A某设备内的真空度为0.3kgf/cm2,当地大气压为745mmHg,则设备内的绝对压强为（）kPa。TOC\o"1-5"\h\z235.4128.771.968.9答案：B有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（m3滤液/h）表示，每转一周所得滤液量以V（m3）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时（）。V增加，Q下降V增加,Q增加VT降，Q下降V下降，Q增加答案:D欲用降尘室净化温度为20°C、流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3,要求净化后的空气不含有直径大于10pm的尘粒，若降尘室的底面宽2m,长5m,则该降尘室内需要设（）块隔板。TOC\o"1-5"\h\z9152012答案：D粒径分别为16pm和8pm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（）。241O.5答案：B板框恒压过滤，已知过滤终了时过滤速率为0.04m3/s,洗涤液的粘度与滤液相同，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤速率为（）O0.080.02O.O10.04答案:C恒压过滤悬浮液，操作压差46kPa下测得过滤常数K为4xl0-5m2/s,当压差为lOOkPa时，过滤常数K为（）m2/so（滤饼不可压缩）0.8xl0A-51.8xlOA-58.7xlOA-52.1xlOA-5答案：C某燃烧炉平壁，内壁为导热系数63W/(m-K),厚105mm厚的耐火砖,外层为导热系数0.93W/(m-K),厚215mm的普通砖导热系数，内、外壁温度分别760°C和155°C。则每平方米炉壁的热损失为()kW/m\TOC\o"1-5"\h\z2.3525982.5982350答案：C某工厂用一巾170x5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065W/(m・K):第二层为厚30mm的石棉灰，其导热系数为0.21W/(m・K)。钢管与矿渣棉交界温度为300°C,矿渣棉与石棉灰交界温度为89.8°C。管道长50m。求该管道的散热量()kWoTOC\o"1-5"\h\z7.676141.914.19答案：D巳知某液体的密度为995kg/m3,比热为4.174kJ/(kg・K),导热系数为0.618W/(mK),粘度为0.801mPa・s,其Pr(普朗特)准数为多少()。5.48.97.80.76答案：A某一列管式换热器由300根直径为25mm,管长为6米的换热管组成，其换热面积为（）m141.3TOC\o"1-5"\h\z0.4710.8560.147答案：A某换热器用冷却介质冷凝有机物蒸汽，蒸汽温度为120C,冷凝为同温度下的液体，冷却介质进出口温度分别为50C和100°C,则换热器的平均温差为（）°C。50454030答案:C用光学仪器测得太阳光谱辐射能力最大时的波长为入=0.5卩m,则由此推断太阳表面的温度近似为（）Ko5700580059006000答案：B如图所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定流动，现将阀门由全开变为半开，则压力表读数&（）,Pb（）。A.增大，增大

减小，减小减小，増大增大，减小答案：D2&两个无限接近的平行大表面1,2,m知表面1的温度为227°C,黑度为0.6,表面2的温度为127°C,黑度为0.4,则表面1的有效辐射热为（）W/m2。2103.32503.33503.33103.3答案：D两块无限接近平行放置的平板，温度分别保持Tl=800K和T2=300K,板的黑度为0.8,板间距离远小于板的宽度和高度，板1和板2之间的辐射换热量约为()W/m2o1943042531517716735答案：C如图所示流体从大管流向小管，以下表述正确的是（）。A.动能上升,静压能下降,位能不变B.动能下降,静压能上升,位能不变C.动能上升,静压能上升,A.动能上升,静压能下降,位能不变B.动能下降,静压能上升,位能不变C.动能上升,静压能上升,位能不变D.动能不变，静压能不变,位能不变答案：A单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。质量粘度位能动能答案：A压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（）真空度表圧强相对压强附加压强答案：B単位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为（）。流速流线流景流函数答案：A流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。层流湍流过渡流漩涡流答案:A流体在圆管内做完全湍流流动时，平均速度约是最大速度的（）。TOC\o"1-5"\h\z0.50.250.822答案：C离心泵装置中吸入管路的（）的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。调节阀底阀出口阀截止阀答案：B离心泵最常用的调节方法是（）。改变吸入管路中阀门开度改变排出管路中阀门开度安置回流支路，改变循环量的大小车削离心泵的叶轮答案：B往复泵在操作中，（）0不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关允许的安装高度与流量有关流量与转速无关开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关答案:B自由沉降的意思是（）。颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程答案：D在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。绝对压强表压强静压强真空度答案：A二、 判断题热射线和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围。答案：V转子流量计可用来测量常温常压腐蚀性流体的流量。答案：V在相同的设备条件下，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流。答案：V离心泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时流量最大时对应的性能参数。答案：x在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间应大于或等于气体在室内的停留时间。答案:x滤饼过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作，它适用于处理固体含量较高的悬浮液。答案：V当流化床床层压降波动较大时，表明床层内存在沟流的不正常现象。答案：x圆形管道用两层保温材料保温时，导热系数小的保温材料放在内层保温效果好。答案：V当流体在管束外面流动换热时，对流传热系数跟管排的排列方式无关。答案：x当用水蒸气作为加热介质时，要经常把冷凝器中的空气放出，否则会大大降低传热效果。答案:V三、 问答题1.什么是理想流体、传热速率？答案：完全没有粘性的流体，即卩=0,称为理想流体。它是为了便于处理某些流动问题所作的假设而已。传热速率是指单位时间内通过换热器传热面所传递的热量。什么是绝对黑体（黑体）和白体？答案：黑体，是一种理想化的物体，是指能够吸收外来的全部电磁辐射，没有任何的反射与透射，即对投入的辐射吸收率为1的物体。白体，也是一种理想化的物体，即能全部反射辐射能（即反射率p=l）的物体，也称为镜体。什么是物体的辐射能力（半球辐射能力或自身辐射）E?答案：物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长（入=0-8）的总辐射能，称为物体的辐射能力或半球辐射能力、或自身辐射。E只与物体表面性质和温度有关，温度越高，物体的辐射能力越大。什么是稳定流动和不穏定流动？答案:在流动系统中，如果与流动有关的各参数（“、p、p等）只随位置变化，不随时间变化，为稳定流动。在流动系统中，如果与流动有关的各参数（sp、p等）不仅随位置变化，而且还随时间变化，为不穏定流动。什么是单色辐射能力、离心泵的扬程？答案：物体在入至入+△入的波段内的辐射能力，称为物体的单色辐射能力，反映了物体的的辐射能力随入（0-8）的分布情况。泵的扬程，又称为离心泵的压头，是指泵对单位重量（1N）的液体所提供的有效能量，其単位为m。什么是控制性热阻？答案:冷、热两流体在换热器内进行换热时，如果忽略热阻很小的固体间壁热阻，当两种流体的对流传热系数相差很大时，总热阻绝大部分都集中的对流传热系数a小的一侧，即a小的一侧热阻对总热阻起控制性作用，这部分热阻就称为控制性热阻。什么是辐射强度、加热炉的热效率？答案：辐射强度，是指物体单位表面积、单位时间内向空间单位立体角所发射的全部波长（入=0-s）的辐射能。表示在半球空间的不同方向上，一个物体向外界发射辐射能的大小。油品及其他被加热的介质所吸收热量与燃料燃烧放出的热量之比，称为加热炉的热效率。什么是灰体、透明体？答案：如果某一物体的单色吸收率与投射到该物体的辐射能的波长无关，即办=常数，则这样的物体称为灰体。能够全部透过辐射能（即透过率T=l）的物体称为透明体。粘性流体的流动型态有几种？如何判别？答案：粘性流体的流动型态有两种:层流和湍流。判别依据是雷诺数,Re=dup/n，Re<2000为层流，Re24000为湍流。Zl+pVpg=Z2+p，pg（1）,p=pa+pgh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？答案：（1）说明静止的连续的同一流体同一水平面上的各点，深度相同，它们的压强亦相等；（2）说明液体内部任一点压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。液体在光滑圆形直管内作湍流流动。若液体的物性、管长和管径均不变，而流量增至成的2倍，问阻力损失为原来的多少倍（设两种情况下，雷诺数均在3x103〜1X105范围内）答案：对光滑管：人=四曾Re=炽,若“2=2%,则：Re2=2Re,Re— u

Re〕0.25Re,Re〕0.25Re,=(O.5)025=0.84,即：12=0.84/1)由范宁公式:外=人丄』,.知=陰=丝L猝.=3.36人~屣曲线可分为几个区域？在每个区域2值的大小与哪些因素有关？在各区域中，能量损失与流速口的关系是什么？答案：2-Re曲线可分为层流区、过渡区、湍流区和完全湍流区层流区：X=64/Re»A与d、u、p、卩有关，过渡区、湍流区：X=f（Re,c/d）,A除与d、u、p、卩有关外，还与管壁粗糙度有关，丐*3完全湍流区：A=f（£/d）,A只与管壁相对粗糙度有关，APfOCU2恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生生什么变化？试定性分析其影响因素。答案：由公式当=沼3凡=如;=空可知増大压力，K值增大：提高温度,dr2（卩+匕）， rn/jC強，K值増大，过滤速度增大。过滤速率丝由过滤压力、温度、滤液黏度、滤饼比dr阻、饼液比及过滤面积等因素有关。某含尘气体经过一个降尘室进行除尘，气体密度与颗粒密度相比可忽略不计（Pp-P=Pp），颗粒较细小，可近似按层流进行处理。试进行以下分析：原工况下能100%除去的颗粒直径为dp,现将气体流量增大1倍，其他条件不变，试分析能100%除去的颗粒直径变为dp的多少倍？答案：对降尘室：K=Aa气体流量増加1倍，降尘室能除去的颗粒最小直径变为％的扼倍。层流时：虬M堕。）层流时：虬M堕。）18"、Pp・9g推出：＜n=己知欲全部除去的尘粒在降尘室内的沉降速度为绮，试从理论上推导降尘室的处理能力和降尘室结构尺寸（降尘式的长、宽、高分别为》8、H）间的关系。答案：当欲除去的尘粒直径为d时，尘粒的沉降速度绮一定，则沉降时间Tt=H/ut,设处理屋为W,尘粒在降尘室内的停留时间为z=LHB/Vs，Vrr<r,A<LBurq某流体在圆管内呈湍流流动时，若管径减小至原管径的1/2,而流量保持不变,忽略出口温度变化对物性的影响，问管内对流传热系数如何变化？答案：aoc—•（Re）°'oc—•（Jw）08又因为woc-^yd d d.・.。子...冬= =21-8=3.48%0丿什么是流体、热负荷？答案：由于液体和气体受到外力作用易发生变形，没有一定的形状并且具有流动性，因此将液体和气体总称为流体。热负荷是指在换热器中单位时间内，冷、热两流体之间所交换的热量。什么是连续介质的假定？答案：在流体流动的研究中，常将流体视为由无数流体微团（或流体质点）组成的连续介质。这些质点是一个紧挨着一个，质点间无空隙，即可认为流体充满其占据的空间，从而可以摆脱复杂的分子运动，单从宏观的角度来研究流体在外力作用下的机械运动规律。指出下列作用在流体上的力中，哪些是体积力，哪些是面力？电磁力，重力，惯性力，静压力，固体边界作用于流体的力，粘性力。答案：属于体积力的是：电磁力、重力、惯性力。属于面力的是：静压力、固体边界作用于流体的力、粘性力。20.粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有剪应力，那么它们是不是都没有粘性？答案：粘性流体在静止时没有剪应力。理想流体在运动时没有剪应力。若流体静止时没有剪应力，并不意味着流体没有粘性，因为粘性是流体真身的一种物理性质，只不过在流体流动时才表现岀来。四、论述题如图所示，用一台离心泵将密度为p=960kg/m3的某种液体由敞口贮槽A送至表压PD=101.3kPa的容器D,要求输送流量V=29.3m3/ho己知输送管路的管子规格均为（P80x4mm,吸入管路AB段的总长度为10m；排出管路CD段的总长140m（以上管长均为包括局部阻力当量长度在内的总管长），其它数据见图。己知管路的摩擦阻力系数为0.018o试求：①液体在管内的流速为多少m/s?②离心泵的有效扬程为多少m?③离心泵的有效功率为多少kW?④现由于液体输送流量增加，在离心泵排出管路下游并联一条长度为100m（包括局部阻力当量长度）、与原管路规格和敷设方式均相同的管路（如图中虚线所示，CO管段长为40m）。并联该管路后发现离心泵的有效扬程降低了5%,请计算此时流体的输送量可以增加到多少m3/h?（各段管路的摩擦阻力系数仍为0.018）「 丄耳答案:①液体在管内的流速：T%編6。产。侦在敞曰储槽液面A和容器D液面间列柏努力方程:£皿叫峑尹£=。・。昨罕陽号=7・6顿，〃）^=10+^Sr+0+7645(w)离心泵的有效功率:293Ne=QHtpg=—x28.4x960x9.81xIO-3=2.18(/IVV)3600并联管路后，由于泵的扬程降低5%、敞口储槽A和容器D的端点条件不变,则总管路的摩擦阻力损失降低5%o由于并联管路与原管路规格相同，则总管路中流体的流速等于并联管路中流体的流速2倍，u=2u'o由22或穿^+呼零2-。・05吧“代入己知数据有:°°1既寻*、為就°・°成譚、蟲=0.95><7.645（时解得总管路流速：u=2.757m/sV=-d2u=-x0.0722x2.757x3600=40.4（那/A）4 4有一单管程、単壳程列管换热器，管程由442根4）25x2.5mm的钢管组成。冷却水在管内流动，流量为250m3/h,入口温度为20C。将壳程为96°C某汕蒸气冷凝，要求油蒸气的冷凝量为22.7kg/s，油蒸气的的冷凝潜热为330kJ/kg,冷凝传热系数为1x10,W/（m2*）0试求：①计算冷却水的出口温度为多少°C?②水的对流传热系数a为多少W/（m2-K）?③完成换热任务所需的换热器面积为多少n??换热器的管长度为多

少m?注：①计算中不计热损失，管壁及污垢热阻可忽略：②在定性温度下水的物性参数为：CP=4.174kJ/(kg-K),X=0.6224W/(m-K),p=994kg/m3,卩=0.752cP°答案:①忽略热损失时，有以下热量衡算方程式：Q=mlrt=m2cp2(i2-tl)^热负荷为：Q=〃拈=22.7x330=7491(AIV)7491=46(°C)36007491=46(°C)3600V/ 250/②tt=_Z3600=― =o.5,〃/s-nd2n-^x0.022x4424 4Re=1.322xlO4二""二Re=1.322xlO4一卩一0.752x10-30.62240.6224=(m)m26=62.1CC)50Q=KoAo=(m)m26=62.1CC)50Q=KoAoAtm=>Ao74911.781x62.167.7(m2)67.7442x^x0.0251.95(w)a,=0.023冬Re°*Pr04=0.023x^^x(1.322xl04)°x5.04°4=2708(③以外表面为基准的总传热系数:,矿|)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，巳知水的密度为1000kg/m\管道直径均为巾45x2.5mm,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/cm2。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：①泵扬程H,m；②两液面高度差h,m；③泵所需的轴功率N,kW。答案:①在0-2间列柏努力方程:Po=O,P2=2.5kgf/cm2=2.452xl05Pa4V4x4/3600八QQm.=0,w,=——-= =0.8842/n/s4x0.04~7UJ-4x0.04X^lM=i.02m厶/0_2g9.81Z°=0,Z2=5,代入上式，计算得：H=31.06m②在。-3间列柏努力方程：Z。噜喽其中：Po=P3=O,“0="3=0，Z3-Zo=h,£%=牛=如尹*”,h=31.06-5.098=25.96m4Ne=HQpg=31.06x x1000x9.81③ 用 3600=338.55W=0.34KW有一单壳程、双管程列管换热器。壳程为120°C饱和水蒸汽冷凝，常压空气以12m/s的流速在管程内流过。列管为038x2.5mm钢管，总管数为200根。已知空气进口温度为26°C,要求被加热到86°Co已知蒸汽侧传热膜系数为104W/(m2K),壁阻及垢阻可忽略不计，可视为控制性热阻问题，控制性热阻在空气侧。忽略热损失。试求：①换热器的热负荷Q,kW；②管内对流传热系数a,W/(m2K)；③换热器管长为多少米？已知定性温度下空气的物性参数分别为：cp=1.005kJ/(kg-K),2=2.861xlO2W/(mK),p=1.076kg/m3,//=1.985xlO-5Pas答案：(1)换热器的热负荷G?="=0.785200=0.785x0.0332x12x1.076x——2=1.104kg/sQ=^p2(t1-tx)=1.104x1.005x(86-26)=66.57kW⑵管内对流传热系数8眞dup0.033x12x1.076 -，-irx4心,虹去、Re=—= =2.15xl04>104(温流)卩1.985x105=0.6970.02861卜__1.005xIO’x1.985xIO-5 rT= —=0.6970.028612.皿=。.。23村8Pr。。=。・。23.蜜|1(2.奂心OB=50.46WEk)⑶换热器管长ao»a-,二K.^at=50.46W/(m2•K)

=22.36m2Q=22.36m2一KM一50.46x59兀，d.\n22.36兀，d.\n22.363.14x0.033x200=1.079m有一套管换热器，内管为族54x2mm,外管为°116x4m〃的钢管。现用120°C的饱和水蒸气加热苯，使苯由50C加热至80C,苯在内管中以4000kg/h的流量流动，在50-80°C范围内，苯的物性为Cp=l.跳kJ/(kgK),q=880奴/京，"=3.9xl0~*P"s,2=0.145W/3K),钢的导热系数为45W/("K),120°C时水蒸气冷凝潜热r=22O5kJ/kg,蒸汽侧对流传热系数a,,=\04W/(m2K),壁两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。试求所需套管的有效长度，mo答案：套管的有效长度：=0.643〃?/=0.643〃?/s0.785J；~880x0.785x0.052„C#1.86x103x3.9x107=5.0座性。.643旭。5：88。=7.254x10』湍流卩„C#1.86x103x3.9x107=5.00.145.•.%=0°23丄玲了眼=0.023史竺(7.254xl()4)°8(5.0)°4=982w/麻°Cd2 0.05则以内管外表面计的传热系数：=bd^_dx=10.002x54 54公_&+瓦+顽'_不+45x52+982x50=k\=803vv/nr•°CZ_Vi_80-50=536°cm~.T-t.■-120-50In lIn T-t2120-80

•••昭匕2(12_4)=佑机站•△勾X1.86x1。3(80-50)=803X勿X0.054/x53.6/=8.4M用泵将20C的水从敞口贮槽送至表压为1.5xlO5Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为(|)108mmx4mm的无縫钢管,吸入管长度为20m,排出管长度为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。当阀门为對开度时，真空表读数为42700Pa,两测压口的垂直距离为0.5m,忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。试求：(1)阀门的开度时管路的流量(m3/h)；(2)压力表读数(Pa)；⑶泵的压头(m)；(4)若泵的轴功率为10kW,求泵的效率。答案：⑴阀门圳开度时管路的流量(m'/h)在贮槽液面0-0'与真空表所在截面1-1'间列柏努利方程。以0-0'截面为基准水平面，有：/.o-i其中：/.皿会並济晶d\=0.204其中：/.皿会並济晶d\=0.204妒，zo=O,uo=O,po=O(表压)，zi=3m,pi=—42700Pa(表压)代入上式，得：ui=2.3m/s,0=-J2w=-xO.12x2.3x36OO=65m3/h4 4(2)压力表读数(Pa)在压力表所在截面2-2,与容器液面3-3,间列柏努利方程。仍以0-0'截面为基准水

平面，有：，岳时去32-32-32.p平面，有：，岳时去32-32-32.p2亥+iooog=16+0+1.5xl051000xg+0.02x—x0.12.322x9.81解得：pz=3.23xlO5Pa(表压)⑶泵的压头(m)在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得+H，05+3.23x10^Q.427x10-+H，1000X9.81=37.8，〃(4)泵的有效功率Ne=pgQH,=1000x9.81xx37.8=6.695x103W=6.695kW3600rj=Ne/N=6.695/10=66.95%一内管尺寸为4>2525mm的套管换热器作为精馅塔顶全凝器，冷却水走管程,塔顶蒸汽走壳程。己知塔顶蒸汽流量为500kg/h,汽化潜热为270kJ/kg,饱和温度为80C；冷却水入口温度为15°C,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ao=104W/(m2-K),水侧的对流传热系数a,=4428.4W/(m2K)：水的比热CP=4.174kJ/(kg-K),忽略热损失。试求：①换热器的热负荷Q,kW；②冷凝水的用量W2,kg/h；③换热过程的对数平均温差Atm，°C；④换热过程的总传热系数Ko，W/(m2-K)；(以内管的外表面积为基准)⑤若达到要求，换热器长度不短于几米？答案：①换热器的热负荷：Q=Wiri=500x270=1.35xl05kJ/h=37.5kW②冷却水用量:=1078.lkg/hW二Q二1.35x105②冷却水用量:=1078.lkg/h2~CP2(t2-t,)~4.174x(45-15)③传热过程的对数平均温差：At,③传热过程的对数平均温差：At,n=-At2其中：At,=T-t(=80-15=65°C；At2=T-t2=80-45=35°C所以：&2•尖p=48.46C喘)襟)0.025④总传热系数Ko：0.025IM,土=442^0.02嗚=3.823kK)-"K/WKo=2615.97W/(m2K)⑤换热器长度L：==37.5x10- =0295^2=卜迪=冬=3.766m2615.97x48.46 叫，0.025n一套管换热器(管长为1.75m,内管釆用CP25x2.5mm、外管采用(P60x3.5mm的钢管)，用饱和水蒸汽来加热空气。空气走内管，管间为蒸汽冷凝，蒸汽侧对流传热系数为104W/(m2.K)。己知空气的进出口温度分别为20°C和80°C,流量为18kg/h。忽略间壁两侧污垢热阻及管壁热阻，忽略热损失。试求：①换热器的热负荷Q,kW：②空气侧对流给热系数W/(m2-K)：③以内管外表面积为基准的总传热系数K。，W/(m2-K)；④试求传热的平均温差厶成°C。已知：空气的物性可以视为常数，取值如下：密度1.128kg/m3；比热1.005kJ/(kgK)；导热系数0.0276W/(mK)；粘度19.6xlO6Pas<,答案：1Q①Q=m2Cp2(t2-/))= x1.005x(80-20)=0.3015kW4x18/36001.128x^x0.022Re=^£=0.02xl4.11xl.l28=1624x|04T湍流A 19.6x10-6Pr=%=gxlOF/l。"“IMc(0.7,160)2 0.0276%=L7%.02=87-^%=0.0234玲8r。4=0.023x。•鴛x(1.624xIO4)08x0.71404=64.81V!(m2•K)土=}*=点+溢*,=5饭WgK)Q=K“A,M=M=3；=尚Z=51.81xJI)/x1.75=42"'换热器由若干根长为3m,直径为025x2.5mm的钢管组成。要求将流率为1.25kg/s的苯从350K冷却到300K,290K的水在管程与壳程的苯呈逆流流动。己知水侧和苯侧的对流传热膜系数分别为0.85和1.70kW/(m2.K),污垢热阻可忽略。若维持水出口温度不超过320K,并取苯的比热为1.9kJ/(kg・K)、密度为880kg/m3,水的比热为4.174kJ/(kg・K),管壁导热系数45W/(mK)o忽略热损失。试求：(1)外表面积的总传热系数K。，kW/(m2-K)；⑵水的用量，kg/s；⑶换热器管束所需的管子根数。答案:⑴对数平均直径：九二噌f=0.025—；.O2=o0225m”ln°'02%.02f_l_性d„Y'=f1 0.0025x0.025 0.025Y成+就+煮丿IL70+0.045x0.0225+0.85x0.02J=0.4716kW/(m2-K)⑵由热平衡方程知：Q1=Q2即：虾幅-&)=盼痢-勺)代入数据：1.9xl.25x(350-300)=W2x4.174x(320-290)得：W2=0.948kg/s⑶Q=坷Cpi(7；-弓)=1.9xl.25x(350-300)=118.75kWAti=350-320=30K,At2=300-290=10K

由传热速率方程：Q=118.750.4716x18.2118.750.4716x18.2=13.84m2所需管数：〃 危上^皿6。根某厂用板框过滤机在1.5kgf/cm2压差下恒压过滤某种胶状悬浮液，己知过滤面积为30m2,过滤常数为K=2.7xl04m2/s,介质阻力可以忽略，过滤2小时后再用访倍滤液体积的洗涤液洗涤，若卸饼、清洗、重装等辅助时间为1.2小时。试求：①可得滤液多少（n?）?②此时生产能力为多大（m3/h）?③如果辅助时间不变，洗涤液用量仍为所得滤液量的访倍，则此机的最大生产能力为多少（m3/h）?答案：®V2=KA2t,得V=a/Kt=30>/2.7xl04X3600x2=41.8m3,,8x—xV②寸涕=—V2

~K^=r=2h则。=,,8x—xV②寸涕=—V2

~K^=r=2h则。=r+rH.+rD41.82+2+1.2=8.04〃〃③若r+rH.=rD时，有最大生产能力。BP2t=td=1.2/i,r=0.6/?,此日寸，V=30>/2.7x104x0.6x3600=22.9w3注：找到所考试题直接看该试题所有题目和答案即可。査找按键：CtrkF一、单项选择题答题要求：每题只有一个正确的选项。1（5.0分）液一固散式流化床，流化介质和固体颗粒的密度及床层藏量一定，若颗粒直径増大，则床层压降（）。A） 増大B） 减小C） 不变参考答案：C2（5.0分）U形管压差计的测量值与压力引线的（）。A） 长度、管径均有关B） 长度、管径均无关C） 长度有关，与管径无关D） 管径有关，与长度无关参考答案：B3（5.0分）若享利系数E值很大，依据双膜理论，则可判断过程的吸收速率为（）控制。A） 气膜B） 液膜C） 双膜参考答案：B4（5.0分）一精饵塔，若进料量、进料状态、塔板数均不变，回流比増大，则塔顶产品浓度（）。A） 增大B） 减小C） 不变D） 不一定參考答案；A5（5.0分）在饱和水蒸气加热空气的套管换热器中，传热壁而的温度接近于（）的温度。A） 空气B） 两流体平均C） 饱和水蒸气参考答案：B6（5.0分）当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时，若仅将其流速提高1倍，则其对流传热系数可变为原来的（）倍。TOC\o"1-5"\h\zA） 2B） 1.21C） 1.41D） 1.74参考答案：D7（5.0分）下列儿种换热器中，石油化工生产中应用最广泛的一种是（）0A） 套管式B） 夹套式C） 列管式D） 蛇管式参考答案：C8（5.0分）斯托克斯（Stokes）方程应用条件不正确的说法是（）。A） 重力场中的自由沉降过程B） 离心场中的自由沉降过程C） 小颗粒沉降的匀速运动阶段D） 小颗粒层流沉降阶段参考答案：B9（5.0分）离心泵的轴功率（）oA） 在流量Q=0时最大B） 在扬程H最大时最大C） 在流量Q=0时最小D） 在设计点处最小参考答案：C10（5.0分）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） 增加了流体动能參考答案，C二、判断题答题要求：判断下列说法是否正确。11（5.0分）泡罩塔、浮阀塔、筛孔塔、导向筛板塔，各有其优缺点。但综合评价时，后两种塔板表现出更多的优越性。A） 正确B） 错误参考答案：错误12（5.0分）筛板、浮阀塔板、泡罩塔板是较常见的鼓泡元件名称。A） 正确B） 错误参考答案：错误13（5.0分）精馅段操作线是指相邻两块塔板间，下面一块板蒸汽组成和上面一块板液相组成之间的定量关系方程。A） 正确B） 错误参考答案：正确14（5.0分）在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器。A） 正确B） 错误参考答案：错误15（5.0分）恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。A） 正确B） 错误參考答案：正确16（5.0分）凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。A） 正确B） 错误参考答案，错误17（5.0分）当塔内液相负荷过大会造成降液管超负荷或液泛现象：当塔内汽相符合过大会造成雾沫夹带过