山东大学化工原理剖析

化工原理一、填空：（1）层流条件下，管径一定时，阻力损失与流量（一）次方成正比；流量一定时，阻力损失与管径（四）次方成反比。（2）离心泵的轴功率随流量的增大而（增加），启动离心泵前应（逐渐打开阀门），以减少启动电流，保护电机。另外，离心泵启动前，还要(关闭出口阀门)，否则就会造成（汽蚀）现象。（3）层流时，圆管内的流速呈（抛物线型）分布，u/umax=(0.5)；当温度升高时，处于层流状态的空气的阻力损失（）。（4）往复泵的流量与压头（没有关系），需采用（旁路调节）调节流量。（5）研究流体流动时，常将流体视为由无数分子集团所组成的（连续介质），其目的是为了摆脱（复杂的分子运动），而从（宏观）角度来研究流体的流动规律。（6）在化工生产中，流体静力学基本方程式主要应用于（压力与压力差的测量），（液位的测量），（液封的高度计算）。（7）离心分离因数Kc=（）,若旋转半径R=0.4m，切向速度uT=20m/s时，则Kc=（102）,结果表明在上述条件（离心分离效果很好）。（8）通过三层平壁的热传导中，若测得各面的温度t1,t2,t3和t4分别为500℃,400℃,200℃和100℃，则各平壁层热阻之比（）（假设各层壁面间接触良好）。（9）为了减少辐射热损失，可采用（多层遮热板）方法，而且材料的黑度（越高），散热愈少。（10）当管壁和污垢热阻可以忽略时，如果当两个对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高（对流传热系数较小一侧）的α。若两侧α相差不大时，则必须将（两侧的α同时提高）才能提高K值。（1）在流体流动中，圆形直管内流体滞流时的速度分布为（抛物线）形状，且平均速度u与管中心最大速度umax之比等于（0.5）；湍流时的速度分布为（幅度很小的曲线）。（2）有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串联而成，d1<d2。某流体稳定地流过该管道。今确知d1管段内流体呈滞流，则流体在d2管段内的流型为（层流）。（3）离心泵的工作点是（泵的特性）曲线与（管路特性）曲线的交点；离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵发生（汽蚀）现象。（4）离心泵无自吸作用，开泵前要先（保证关闭出口阀），以防止（管道液体倒流）现象的产生。（5）在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（饱和蒸汽侧流体的温度值），总传热系数K的值接近（空气侧的对流传热系数.）。（7）某球形颗粒在一定密度及黏度的空气中沉降,若处于滞流沉降区,当空气温度升高时,空气的黏度（增大），颗粒的沉降速度（减少）。（8）测定流量常用的流量计有（容积流量计）、（叶轮流量计）、（质量流量计）。（9）降尘室的生产能力只与降尘室的（底面积）和（颗粒的沉降速度）有关，而与（高度）无关。（10）工业过滤一般采用（恒压）过程最合理。过滤常数的测定一般在（过滤时）进行。（2）离心泵的压头与流量（有）关，一般用（阀门）调节流量。往复泵的压头与流量(无)关，一般用（旁路）调节流量。（4）一小颗粒在空气中沉降服从斯托克斯定律，当空气温度升高时，则其沉降速度（减小），且颗粒直径越大，沉降速度越（慢）。（5）降尘室的生产能力只与降尘室的（底面积）和颗粒的（沉降速度）有关，而与（降尘室的高度）无关，因而工业上多采用（多层隔板）降尘室。（6）工业上，沸腾传热一般控制在（核状沸腾）状态下，冷凝器的设计通常以(膜状）冷凝考虑。（7）离心分离某悬浮液，其切向速度为20m/s，旋转半径为0.4m,则其分离因数为（102）。（8）在列管式换热器中使用饱和水蒸气加热冷空气时,管壁的温度接近（冷空气）侧温度.二、计算题：1．用降尘室来除去含尘气流中的球形尘粒，颗粒在气流中均匀分布，尘粒密度为3000kg/m3,降尘室长4m，宽2m,高1m。含尘气流密度为1.2kg/m333×-5Pa·s,设在斯托克斯区沉降，试求：,流量为7200m/h，粘度为101）可被完全除去的最小粒径；2）可被50%除去的粒径。解：可被完全除去的最小粒径1(1)utVs72000.25m/sbl3600242utdsg1818ut183105dming30001.2s（2）可被50%除去的粒径HH50%150%0.5mH14Sut0.25uH0.5m/st40.12518ut183105dg30001.2s

0.250.0677 mm9.810.1250.0479 mm9.815K=5×10-52322．在3×10Pa的压强下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数m/s,qe=0.01m/m,又测得滤饼体积与滤液体积之比ν=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与试验用的相同。试求：过滤至框内全部充满滤渣所需时间；过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；3若每次卸渣、重整等全部辅助操作时间共需15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少3m滤饼计）。解2：（1）滤框总容积过滤面积滤液体积由恒压过滤方程式（2）洗涤时间

0.812380.0250.623m3A0.81223849.86m2V0.6237.79m30.08qV7.790.156m3/m2q2A49.862qqeKq22qqe0.156220.1560.01549SK5105VwwdVdwdVKA510549.861.88103m3/sdw8qqe80.1560.01Vw17.7910414Sw1.88103dVdw（3）过滤机的生产能力3600V饼36000.6231.59m3/hQ54930T414153．有一管长为2m的列管冷却器，将油从150℃冷却到100℃，冷却水的进口温度为15℃，出口温度为40℃，油和水作并流流动，若用增加管长的办法，使油的出口温度降到80℃。设油和水的流速、进口温度及冷却器的其它尺寸均保持不变，问新冷却器的管长应等于多少才能满足要求？（假设Cp比热不随温度而变）。解3：根据WhCphT1T2WcCpct2t1WhCph150100WcCpc40151WhCph15080WcCpct152则5025t50C70t15QKStm由150100及15010015401550所以tmt2t1t2Lnt113560tm213530tm192.4769.81Ln135Ln1356030所以Q1KndL1tm15L23.71mQ2KndL2tm27化工原理试卷二二、计算题：1．某车间用离心泵将原料送到塔中，如附图所示。塔内压强为 491kPa（表压），槽内液面维持恒定，其上方为大气压。槽内液面和塔进料口之间的垂直距离为 20m，假设输送管路的阻力损失为 5m液柱，料液的密度为 900kg/m3,管子内经皆为 25mm，送液量为2000kg/h。试求：1）泵的有效功率；2）如果泵的效率是60%，求其轴功率。解1：（1）取料液槽液面为11截面，兼做基准水平面，料液进塔处为22截面，在两截面之间列柏努力方程式：gz1p1u12gz2p2u22hf1We222其中：z10,z220m,p1（表压），p2（表压），900kg/m30491kPau10u2ws20001.26m/sA3600d24将已知数据代入柏努力方程式，得Wegz2p2p1u22hf12791.7J/kgz1g2ws2000/3600kg/s则泵的有效功率为NeWews791.72000439.8W3600（2）泵的轴功率为NNe439.8733W0.733kW.0.62.某悬浮液在一台过滤面积为 0.4m2的板框过滤机中进行恒压过滤， 2h后得滤液 35m3，若滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计。求：1其它情况不变，过滤1.5h所得滤液量。2它情况不变，过滤2h后用4m3的水对滤饼进行横穿洗涤，需要洗涤时间为多少小时？解2：（1）其它情况不变，过滤1.5小时所得滤液量A0.4m2,12h7200s,V135m3根据恒压过滤基本方程式V2KA2则K1.06m2/s当过滤1.5h时，所得滤液量VKA21.060.42540030.3m3（2）洗涤时间wwVwVw8VVw83541.83hdVKA2KA21.060.42dw8V2．用板框过滤机恒压过滤某水悬浮液， 滤框共10个，其规格为810×810mm，框的厚度为 42mm。现已测得过滤 10分钟后的滤液 1.31m3，再过滤10分钟，共得滤液1.905m3。滤饼体积和滤液体积之比为0.1。试计算：1将滤框完全充满滤饼时所需的时间（h）;2洗涤时间和辅助时间共45分钟，该装置的生产能力（以每小时滤饼体积计）。解2：（）将滤框完全充满滤饼时所需的过滤时间1一个框的体积：0.8120.0420.0276m3个框所得滤饼的总体积Vc0.0276100.276m3滤饼体积0.10.276V2.76m3(滤液）滤液体积V过滤面积：A0.81221013.12m2q1V11.310.1mA13.12q2V21.9050.15mA13.12恒压过滤方程式qqe2Ke0.1qe2K600e0.152K1200qeeqe2Ke解得：K1.7510-5,qe2.5103,e0.357过滤基本方程式：q2.510321.7510-50.357当过滤时间V2.760.21m,则0.72hq13.12A(2)生产能力QVcVc0.2760.19m3/hT0.720.75洗附3．常压贮槽中盛有石油产品，其密度为760kg/m3,粘度小于20cst。在贮存条件下的饱和蒸汽压强为80×103Pa。现拟用65Y—60B型油泵将此油品以15m3/h的流量送往表压为177×103Pa的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和4m。试核算该泵是否合用。若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33KPa计。附：65Y—60B型油泵性能参数如下：流量m3/h19.8扬程m38效率%55轴功率KW3.75允许气蚀余量 m 2.6解3：在贮槽液面11与输送管出口外侧截面22间列柏努力方程，并以截面11为基准水平面，得：p1u12Hezp2u22z1g2gHf122g2g式中：z10,z25mu10,u20p10表压，p2177103Pa表压Hf12145m，760kg/m3将上列数值代入上式，并整理得：He5177103533.7m7609.81HeH38m,Qe15m3/hQ19.8m3/h所以65Y—60B型油泵合用。根据已知条件考虑泵能否正常操作，应核算泵的安装高度是否合适，能否避免汽蚀现象，可应用下式计算允许安装高度，即Hgp0phHf01gg式中：p01.0133105Pap80103Pah2.6mHf011m则：Hg1.01330.81052.610.74m7609.81油泵的实际安装高度为1.2m0.74m,说明泵能正常操作。3．一除尘器高 4m，长8m,宽6m,用于除去炉气中的灰尘。尘粒密度 ρs=3000kg/m3.炉气密度ρ=0.5kg/m3、粘度μ=0.035mPa·s,颗粒在气流中均匀分布。若要求完全除去大于 10mm的尘粒，问：每小时可处理多少立方米的炉气。若要求处理量增加一倍，可采取什么措施？解：（）粒径的颗粒的沉降速度。3110mm假设沉降在斯托克斯区进行，即Ret，则1utd2sg0.01230000.59.814.67103m/s18180.035103校核：Retdut0.50.004670.016.6710410.035103原假设正确，