化工原理单元练习及参考答案

第1页共10页单元测试一：流体流动及输送机械填空题1.流体在圆形直管做层流流动，管中心最大流速为平均流速得倍，摩擦系数λ与Re的关系为。2，λ=64/Re；2.U型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R增大，应更换一种密度比水的指示液。小，3.流体输送机械向流体提供的能量主要用于提高流体势能和克服阻力损失。4.离心泵前必须先灌泵是因为。空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小而不能将液体吸入泵内；5.用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m高处密闭容器中，容器上方真空表读数为P，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将。增大，，减小，导致离心泵工作点向右下移动，流量增大，根据阻力损失计算式可知，hf增大，压头降低，6.已知某泵的特性曲线为He=30-2.4qv2，则将其与另一台完全相同的泵串联组合后，串联泵的特性曲线为He=60-4.8qv2，若并联，并联泵的特性曲线为He=30-0.6qv2。7.启动离心泵前，应先和，启动往复泵前，必须检查是否打开。关闭出口阀，灌泵，出口阀；8.某空气转子流量计最大刻度为30m3/h，若用以测量氮气流量（P、T相同），则qv,maxm3/h，若用以测P=3atm的空气，则qv,max=m3/h。30.5，19.32；9.水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变为层流态），水流量将，摩擦系数，管路总阻力损失。（增大，减小，不变）减小，增大，不变；莫迪图判断摩擦系数，高位槽与反应器机守方程判断总阻力损失。10.用离心泵在两敞口容器间输液，同一管路中，用离心泵输送密度ρ=1.2ρ水的液体，与输水相比，离心泵的流量，扬程，轴功率。（增大，减小，不变）不变，不变，增大； 11.对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的D。A.安装处大气压；B.输送液体温度；C.吸入管道的流动阻力；D.排出管道的流动阻力二、简答题1.离心泵在开车前为何要先关闭出口阀门？答：离心泵开动时的瞬时启动电流为正常工作电流的5～7倍，为保护电机，关闭出口阀以减小负荷，减小电流，防止电极因瞬时电流过大而烧毁。2.如图所示：A、B、C三点在同一水平面上，dA＝dC>dB，问：（1）当闸阀关闭时，A、B、C三点出的压强哪个大？那个小？或相等？（2）当阀门打开，高位槽水位不变，A、B、C三点出的压强、流量、流速哪个大？那个小？或相等？或不能判断？提示：（1）根据静力学方程PA=PB=PC；（2）根据连续性方程可知：qVA=qVB=qVC；UA=UC<UB；根据能量守恒定律：PA>PC，PA>PB，而PC与PB大小不能判断。三、计算题题1、附图所示的输水系统，管路直径为φ80×2，当流量为36m3/h时，吸入管路的能量损失为6J/kg，排出管路的压头损失为0.8m，压强表读数为246kpa，吸入管轴线到U型管汞面的垂直距离h=0.5m，当地大气压为98.1kpa，试计算： （1）泵的升扬高度与扬程 （2）泵的轴功率（η=70%） （3）泵吸入口压差计读数R分析：压头（扬程）与升扬高度的区别：单位质量的液体通过泵后所获得的能量称为离心泵的压头或扬程。它不能等同于升扬高度：升扬高度是泵将液体从低处送到高处的垂直距离，是机械能方程中△Z项。解：（1）1-2截面列机械能守恒方程：1-3截面列机械能守恒方程可得升扬高度：方程整理后得：（2）泵的轴功率：（3）真空表的读数：欲求R，先需求出泵入口处压强P4，1-4截面列机守方程，整理得：静力学方程对U型管压差计计算：题2、用离心泵向密闭高位槽送料，特定转速下，泵特性方程为H=42-7.56×104qV2，（qV单位m3/s），当水在管内的流量qV=0.01m3/s现改送密度为1260kg/m3的水溶液（其他性质和水相近），密闭容器内维持表压118kpa不变，试求输送溶液时的流量和有效功率。若将高位槽改为常压，送水量为多少m3/h？解：分析：本题中，泵的特性方程与特性曲线不变，由于处于阻力平方区则管路特性曲线方程中的K不变，，由于密闭高位槽表压不变，输送流体密度变大，则变小，管路特性曲线下移，从图中可看出，工作点向右下移动，流量增大，压头降低。(1)输送清水时，设管路特性曲线方程为联立泵特性曲线方程He=42-7.56×104qV2，H=He，当qV=0.01时，得K=1.04×103S2/m5。当输送溶液时，K值不变，管路特性曲线方程为此方程与泵特性曲线方程联立，可求得输送溶液时的流量42-7.56×104（qV’）2=21.55+1.04×103（qV’）2；得qV’=0.01066m3He=42-7.60×104×0.010662=33.36m，泵有效功率（2）高位槽为常压时，管路特性曲线方程发生变化，△P=0，方程变为再与泵的特性曲线方程He=42-7.56×104(qV’’)2联立，得qV’’=0.0129m单元练习二：过滤一．填空题，选择题1．一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是＿＿＿＿＿。过滤时间有一个＿＿＿＿＿值，此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。不正确的，不正确的，最适宜，最大2．对恒压过滤，压差不变，当过滤面积A增大一倍时，如滤饼不可压缩，对相同的q，则滤液流率dV/dT增大为原来的__________倍；如滤饼可压缩，滤液流率增大为原来的__________倍。2，2；，滤饼可压缩，，A增大，但K不变。3．在恒压过滤时，如过滤介质的阻力忽略不计，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的______次方成正比，而对一定的滤液量则需要的过滤时间与过滤面积的____次方成_____比。依据________________________式。1/2，2，反，；4．基本的过滤操作有_______________和_________________两种。恒压过滤恒速过滤；5．板框过滤机的洗涤液流率dV/dT为最终过滤的滤液流率dV/dT的。(当洗涤与过滤终了时的操作压力相同，洗涤液与滤液的黏度相等时)。1/46．恒压过滤时，滤浆温度降低，则滤液黏度_______，过滤速率_______。增加，减小；7．若连续回转真空过滤机的介质阻力可以忽略不计且滤饼不可压缩时，其生产能力QAanbPC,式中a＝__________，b＝________，c＝________。式中：A为过滤面积；n为转速；P为压差。1，0.5，0.5；8.某板框过滤机，在恒定的操作压差下过滤某种水悬浮液，经两小时后，滤渣刚好充满滤框得滤液15m3，则第一小时可得滤液为：_C____。（过滤介质阻力略而不计），A7.5m3B10m3Cm3D缺条件9.对于可压缩滤饼如过滤压差增倍，对同一q值，则过滤速率____A______。Ａ有所增加但增加不到一倍Ｂ增加一半Ｃ增加一倍Ｄ没有明显的增加10、在恒速过滤过程中，当滤液体积增大1倍则操作压差将增大1倍。设介质阻力可忽略，滤饼为不可压缩。，恒速则V/t或q/t为常数。11.用板框压滤机进行恒压过滤，若介质阻力可以忽略不计，过滤20分钟可得滤液8m3。若再过滤20分钟可再得滤液m312、助滤剂的作用是A。A、形成疏松饼层，使滤液畅流；B、帮助介质拦截固体颗粒；C、降低滤液粘度，减少流动阻力；D、使滤饼密实并具有刚性13、转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力越，每转一周所获得的滤液量就越，形成的滤饼厚度越，过滤阻力越。大小小小；，滤液量与滤饼厚度成正比，14.某悬浮液被恒压过滤，介质阻力忽略，则获得的滤液量与过滤时间的次方成正比。0.5，二．简答题1．过滤基本方程式dq／dt＝Δp/[rΦμ(q+qe)]，分析影响过滤速率的因素。答：，影响过滤速率的因素有：过滤阻力：物性参数，包括悬浮液的性质（φ、μ）及滤饼特性（r）；设备参数qe，滤饼厚度L∝（q+qe）；过滤推动力：操作参数ΔP三．计算题1．以板框压滤机过滤某悬浮液,已知过滤面积8.0m2,过滤常数K=8.50×0-5m2/s,过滤介质阻力可略(1)取得滤液V1=5.0m3所需过滤时间t1；(2)若操作条件不变,在上述过滤t1时间基础上再过滤t1时间,又可得多少滤液?(3)若过滤终了时共得滤液3.40m3,以0.42m3洗液洗涤滤饼,操作压力不变,洗液与滤液黏度相同,解：(1)∵V12=KA2t1即5.02=8.50×10-5×82t1，∴t1=4596s=1.28h(2)∵V22=KA2t2即V22=8.50×0-5×82×4596×2，∴V2=7.07m则V2-V1=7.07-5.0=2.07m(3)过滤终了时,VE=3.40m(dV/dt)E=KA2/(2VE)=8.50×10-5×82/(2×3.40)=8×10-4m∵(dV/dt)w=(dV/dt)E/4=8.0×10-4/4=2.0×10-4m∴tw=Vw/(dV/dt)w=0.42/(2.0×0-4)=2100s=35min单元练习三：颗粒沉降及流态化一．填空题，选择题1．降尘室与沉降槽均为气固或液固两相分离设备，它们的生产能力与该设备的______________有关，与________________无关。沉降面积高度2．旋风分离器当切向进口气速相同时，随着旋风分离器的直径越大，其离心分离因数越__________；转速不变，离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越____________。，小大；3．颗粒的球形度（形状系数）的定义式为：ψ＝________________；颗粒的比表面积的定义式为a＝______________________。与非球形颗粒体积相等的球的表面积/非球形颗粒的表面积，S/V；4．除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用______________、_____________、_______________等方法（列举三种方法）。重力沉降离心沉降过滤；5．密度为ρp的球形颗粒在斯托克斯区沉降，已知颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为u1和u2，则u1/u2＝__________________________________。[(ρp-ρH2o)/μH2o]×[μair/(ρp-ρair)]6．已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m，气体的切向进口速度为20m/s，那么该分离器的分离因数为____________________。81.557．分离因数的定义式为K＝_________________________。rω2/g或u2/gr8．含尘气体通过长为4m，宽为3m，高为1m的除尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为______________________m3/s。0.36m3/s9．气体通过颗粒床层时，随流速从小到大可能出现的三种状况是:____________________、________________、__________________________。固定床状态，流化床状态，颗粒输送状态；10．当颗粒层处于流化阶段，床层的压降约等于___________________________。单位床层面积上的颗粒群的净重力11．选择（或设计）旋风分离器时要依据______________、_____________和_______________。含尘气体流量要求的分离效率允许的压强降；12．流化床中出现的不正常现象有____________和_____________。腾涌沟流13．床层空隙率的定义是：ε＝______________________________(用文字表达)。时所受的阻力（曳力）由两部分构成，即_____________和_______________。ε=(床层体积－颗粒所占体积)/床层体积，表面阻力（表面曳力），形体阻力（形体曳力）14.含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子(沉降在斯托克斯区),正常情况下能100%除去50m的粒子，现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小粒径为__D____。A2×50mB（1/2）×50mC50mD×50m15.气体通过流化床的压降，在空塔（空床）速度u增加时，__D______。A与u成平方关系增加B与u成1.75次方关系增加C与u成正比D与u无关二．简答题1．如何控制颗粒床层处于流化状态？答：使流体速度在起始流化速度与带出速度之间操作。单元练习四：传热与蒸发一．填空题，选择题1蒸汽冷凝分滴状状冷凝和膜状状冷凝，工业设计时按膜状状冷凝考虑；大容积饱和沸腾分核状和膜状沸腾，操作应控制在核状状沸腾下进行。（核状、膜状、滴状）2在电气设备的表面涂上黑度很大的油漆是为了增大辐射散热，若在表面镀以黑度很小的银、铝等，则可以减小辐射传热。黑度有关的问题3单壳程无相变换热器冷、热流体的质量流量均一定，流动均处于高度湍流区，若只将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系数值是原来的1.74倍；管程阻力损失为原来的8倍。4、下列准数中表示流体物性对对流传热的影响的是CA、雷诺数；B、努塞尔数；C、普兰特数；D、格拉斯霍夫数5、在列管式换热器中用蒸汽冷凝加热空气，欲提高传热速率采取C方法最合理。A、提高蒸汽速率；B、同时提高蒸汽和空气流率；C、提高空气的流速；D、过热蒸汽以提高蒸汽的温度6、比较下列不同给热过程的值大小：水强制对流（u=3m/s）、水蒸气冷凝、空气强制对流（u=3m/s），最大为，最小为。7、某换热器用工业水冷却热油，若热油不变，在夏季因水温上升，增大冷却水以保持不变，结果不变，K增大，减小。8、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，其原因是产生污垢，污垢热阻较大不可忽略。9、如图所示换热器，饱和蒸汽的温度=120℃，=40℃，=80℃，则对数平均温差为57.7℃10、揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（A）A.克希荷夫定律；B.普朗克定律；C.傅立叶定律；D.斯蒂芬-波尔兹曼定律11、某单效蒸发器进料为1200kg/h，进料溶液从2%浓缩到4%（质量%，下同）需蒸发的水量与从20%浓缩到40%需蒸发的水量二者比较应为（B）A.W1>W2B.W1=W2C.W1<W2D二．简答题1、各种与蒸汽冷凝有关的传热过