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《化工原理》(Ⅰ)课程学习题库适用对象:化学工程与工艺本科学生武夷学院环境与建筑工程系2011年编制武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库1一、填空题1.比较下列对流给热系数的大小:空气流速为6m/s的α1,空气流速为25m/s的α2,水流速为1.2m/s的α3,水流速为2.5m/s的α4,蒸汽膜状冷凝的α5,则自大到小的顺序为:543212.离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生汽蚀现象。3.压力表测得的读数是表压,在大气压强为101.3kPa地区,某设备压力表的读数为25.7kPa,则设备内的绝对压强为127.0kPa4.在恒定的操作压差下,过滤某一水悬浮液。10min后获得滤液5m3,若过滤介质阻力忽略不计,则40min后获得滤液10m³。5.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知厚度δ1>δ2>δ3,导热系数λ1﹤λ2﹤λ3,在稳定传热过程中,各层的热阻R1R2R3,各层导热速率Q1=Q2=Q3。6.在离心泵的运转过程中,叶轮是将原动机的能量传递给液体的部件,而泵壳则是将动能转变为静压能的部件。7.在间壁式换热器的设计计算中,用算术平均法求冷热两流体平均温度差的必要条件是Δt1(大)/Δt2(小)2。8.某液体在φ25×2.5mm的直管内作湍流流动,其对流传热系数为2000W/(m2·℃)。如果管径与物性都不变,流量加倍,其对流传热系数为W/(m2·℃)。9.旋风分离器的临界粒径愈小,则其分离效果越好。10.某石化厂用φ108×4mm的钢管以10.6kg/s的速度输送密度为900kg/m3的原油,已知原油μ=0.072Pa.s,则Re=13250,管中流体的流动型态为湍流。11.由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数越大,则该壁面的热阻愈小,其两侧的温差愈小。(大或小)12.多层圆筒壁定态热传导中,若某层的热阻最大,则该层两侧的温差最大;若某层的平均导热面积最大,则通过该层的热流密度最小。(最小或最大)13.水在直径为252.5mm的直管中以1.5/ums的速度做稳态流动,已知水的密度331000/,110.kgmPas,则水的流动型态为湍流。14.在大气压强为100kPa地区,某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为90kPa。若在大气压强为87kPa地区,仍要求塔顶绝压维持在相同数值上操作,此时真空表读数为77kPa。武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库215.在长为L,高为H的降尘室中,颗粒的沉降速度为ut,含尘气体通过降尘室的水平速度为u,则颗粒在降尘室内分离的条件是H/utL/u。16.在管壳式换热器中,用100℃的饱和水蒸气加热空气,空气的进出口温度分别为20℃和50℃,则管壁温度约等于100℃,总传热系数K接近于空气的对流传热系数。17.测流体流量时,随流量增加孔板流量计两侧压差值将增大,若改用转子流量计,随流量增加转子两侧压差值将不变。(增大、减小、不变)18.在操作压力相同的条件下,当滤液粘度与洗液粘度相同时,板框过滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为0.25。19.离心分离设备在层流区操作,颗粒的旋转速度为20m/s,旋转半径为0.3m,则该设备的离心分离因数等于135.9。20.在离心泵工作时,调节流量的最方便方法是调节出口管路中的阀门开度。21.在离心泵的运转过程中,是将原动机的能量传递给液体的部件,而则是将动能转变为静压能的部件。22.旋风分离器的临界粒径愈小,则其分离效果。23.某石化厂用φ108×4mm的钢管以10.6kg/s的速度输送密度为900kg/m3的原油,已知原油μ=0.072Pa.s,则Re=,管中流体的流动型态为。24在恒压过滤操作中,忽略过滤介质的阻力,且过滤面积恒定,则所得的滤液量与过滤时间的___0.5__次方成正比,当滤液量一定时,需要的过滤时间与过滤面积的____2_次方成反比。25.离心泵的工作点是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点。二、选择题1.一转子流量计,当流量为50m3/h时,测定流量计转子上下压差为250Pa,现流量变为100m3/h,则流量计转子上下压差为BPa。A500B250C125D条件不足,无法确定2.某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动,其平均流速为u0,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时,其流速为原来的____D__倍。A2B4C8D16武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库33.离心泵流量调节最常用的方法是B。A改变吸入管路中阀门开度B改变出口管路中阀门开度C安装回流支路,改变循环量的大小D车削离心泵的叶轮4.若洗涤压差与最终过滤压差相同,洗涤水粘度与滤液粘度相同,则板框过滤机的洗涤速率是最终过滤速率的C倍。A1B0.5C0.25D0.15.对流传热是由C原因产生的。A流体分子的热振动B流体体内电子的移动;C流体质点的位移、扰动D晶格振动6.由离心泵和某一管路组成的输送系统,其工作点CA由泵铭牌上的流量和扬程所决定B即泵的最大效率所对应的点C泵的特性曲线与管路特性曲线的交点D泵的特性曲线所决定7.傅立叶定律是_____B的基本定律。A对流传热B热传导C总传热D冷凝8.降尘室生产能力增加1倍,则应将CA高度增加1倍B高度增加2倍C长度增加1倍D长度增加2倍。9.一台工作着的列管式换热器,已知冷流体一侧的对流传热系数α1为50W/m2.k,热流体一侧的对流传热系数α2等于8000W/m2.k,要提高总传热系数K,最简单有效的途径是D。A设法减小α1B设法增大α2C同时增大α1和α2D设法增大α110.用常压水蒸气冷凝来加热空气,空气平均温度为20℃,则壁温约为B。A20℃B100℃C60℃D49.7℃11.在多层平壁定态导热中,通过最大热阻的一层平壁的热量C通过其余平壁的热量。A大于B小于C等于D不确定12.在滤饼过滤操作中,实际上起到主要拦截固体颗粒作用的是__A_。A滤饼层B滤饼层与过滤介质C过滤介质D滤浆、滤饼层与过滤介质13.在重力场中,微小颗粒的沉降速度与A无关。A粒子的几何形状B粒子的尺寸大小武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库4C流体与粒子的密度D流体的速度14.在完全湍流时(阻力平方区),粗糙管的摩擦系数λ数值C。A只取决于ReB与光滑管一样C取决于相对粗糙度D与粗糙度无关15.离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生C。A汽化现象B汽蚀现象C气缚现象D气浮现象16.关于过滤速率dtdv说法正确的是CA与滤液体积成正比B与过滤面积A成正比C与A2成正比D与滤布阻力成反比17.流体在管内流动时,如要测取管截面上的流速分布,应选用A流量计测量。A皮托管B孔板流量计C文丘里流量计D转子流量计18.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中稳定连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力C。A不变B增大C减小D不确定19.离心泵的轴功率N与流量Q的关系为AAQ增大,N增大BQ增大,N减小CQ增大,N先增大后减小;DQ增大,N先减小后增大20.定态传热是指传热系统内各点的温度B。A不仅随时间变,也随位置变B只随位置变,但不随时间变C只随时间变,但不随位置变D不随位置和时间变化21.在无相变的对流传热过程中,热阻主要集中在____C,减少热阻的有效措施是______。A层流底层,使流体处于层流状态B流体湍动区域,使层流底层减薄C层流底层,提高流体湍动程度D流体过渡区域,提高流体湍动程度22.在蒸汽冷凝传热中,不凝性气体的存在对对流传热系数α的影响是___A___。A不凝性气体的存在会使α值大大降低B不凝性气体的存在会使α值升高C不凝性气体的存在与否,对数据无影响D不一定23.离心泵工作时,通过改变出口阀的开度调节流量,其本质是B。A改变泵的工作特性曲线B改变管路的特性曲线;C改变泵的扬程D调节泵的功率。武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库524.离心通风机的风压是指__D____。A静压头与升举高度之和B动风压C静风压D动风压与静风压之和25.8.离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生C。A汽化现象B汽蚀现象C气缚现象D气浮现象三、综合应用题(计算与分析)1.用离心泵将20℃的清水由水池送到水洗塔塔顶经喷头喷出,喷头入口处的压力为127kPa(表压),已知大气压强为101.33kPa,管径φ108×4mm,管路全长为300m(包括所有局部阻力当量长度),清水密度1000kg/m3,取摩擦系数λ为0.025,若要求输水量40m3/h,试求:(1)泵所需的有效功率Ne;(2)若泵的效率为65%,求泵的轴功率N;(3)若吸入管的阻力损失为1.5m,求离心泵的允许安装高度Hg,r。20℃清水的饱和蒸汽压2.335kPa,离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r=3.0m2一单管程列管换热器,共有φ252.5mm的传热管86根,传热面积为40m2,现用该换热器以循环水冷却流量为28000kg/h的石油产品,石油产品走壳程,循环水走管程,两流体逆流换热。实际测得石油产品的进、出口温度分别为90℃和50℃;冷却水的进、出口温度分别是25℃和40℃,已知石油产品的比热容为Cp=2.8kJ/(kg·K),水的有关物性分别为:密度ρ=995kg/m3,比热容Cp=4.17kJ/(kg·K),μ=0.810-3Pa·s,λ=0.618W/(m·K)。试求:(1)冷却水用量,kg/h(2)该换热器总传热系数K;武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库6(3)管程和壳程的给热系数(可忽略两侧的污垢热阻和管壁热阻)。3拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液。已知过滤常数K=0.02m2/h,操作压力为196kPa(表压)。过滤2小时后停止过滤,共得滤液6m3(滤饼不可压缩,介质阻力忽略不计)。求:(1)若滤框尺寸为1000mm×1000mm×30mm,则需要滤框几块?(2)过滤终了用水进行洗涤,洗涤水粘度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为获得滤液量的10%,卸渣等辅助时间为1小时,试求该过滤机的生产能力,m3/h?(3)若洗涤时间与辅助时间均不变,操作压力降至98kPa(表压),需多大过滤面积才能维持生产能力不变?4用φ108×4的热轧无缝钢管将经沉淀处理后的河水引入一贮水池,最大输水量为60m3/h,池中最高水位高于河水面15m,泵中心(吸入口处)高出河面2.0m,管路总长140m,其中吸入管总长30m(均包括局部阻力的当量长度),钢管的磨擦系数λ=0.028,水温20℃,密度1000kg/m3,黏度1×10-5Pa.s,水的饱和蒸汽压Pv=2.335kPa,当地大气压强为98kPa;(1)试选一台合适的离心泵;(2)校核泵的安装高度。泵的性能参数如下:型号流量Qm3/h扬程Hm允许汽蚀余量(NPSH)r,m效率η%轴功率NkW电机功率kWIS80-65-16060293.0726.597.5IS100-80-12560244.0675.8611.05采用长4.5m、宽2m、高2m降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000m3/h,密度为0.6kg/m3,粘度为210-5Pa·s,其中氧化铁粉尘可看作球形颗粒,密度为4500kg/m3。求:(1)临界粒径dpc(能够完全分离下来的最小颗粒直径);(2)要求全部除掉直径大于80μm的粉尘,炉气的最大处理量为多少?6有一列管式换热器,装有φ202.5mm的钢管400根,管长为2m。要将质量流量为7000kg/h的常压空气由20℃加热到90℃,选用108℃的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸汽的冷凝给热系数为1.0104W/(m2·K),管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计,武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库7且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性参数:Cp=1.0kJ/(kg·K),λ=2.8210-2W/(m·K),μ=2.010-5Pa·s。试求:(1)空气在管内的对流给热系数;(2)换热器的总传热系数;(3)通过计算说明该
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