化工原理历年试卷

1河北理工大学2006~2007学年第一学期化工原理A-1试卷A题号一二三四五总分得分得分评卷人一、填空题（每题2分，共20分）1、用U形管压差计测量管路上两点间的压强差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数为12mm。为放大读数，改用微差压差计（如下图所示），指示液A的密度为920kg/m3，指示液C的度为850kg/m3，则读数R可扩大到原来的倍。2、圆形直管内，Vs一定，若将d减少一半，则层流时hf是原值的倍，高度湍流时，hf是原值的倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。3、并联管路A和B，管长相同，管径分别为dA＝50mm，dB＝25mm。已知流体在管道A中呈滞流流动，则可确定通过A、B管道的流量之比VA/VB为。4、流体在区流动时，相对粗糙度d/对摩擦系数λ的影响最大。5、离心泵与往复泵在流量调节方面的不同之处在于：离心泵用调节流量；往复泵用调节流量。6、在列管换热器中用饱和蒸汽加热空气，换热管的壁温将接近，换热器的总传热系数K将接近。7、用饱和蒸汽加热水，经过一定时间后，发现传热的阻力迅速增大，这可能是2由或引起的。8、有一φ25mm×2mm的蒸汽管道，管内饱和蒸汽温度为130℃，管外包有一层8.0W/(m.℃)的保温层，保温层外面是30℃的大气，若给热系数为100W/(m2.℃)，则保温层的临界直径为mm。9、设置隔热挡板是辐射散热的有效方法，挡板的黑度越，辐射散热量越小。10、在降尘室内，粒径为60微米的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42微米的颗粒能被除去的百分率为。（沉降在滞流区）得分评卷人二、选择题（每题2分，共24分）1234567891011121、如下图所示的开口容器内盛有高度为h1的油和高度为h2的水，右侧管中水面高度为h，则处于同一水平面上的B与B’点之间的压强大小之间的关系为（）。A.'BBppB.'BBppC.'BBppD.无法比较2、定态流体在圆管内作层流流动时，下列各式中不正确的是（）。3A.drduB.2max1RruuC.max21uuD.max8.0uu3、流体在圆形直管内流动时，若流动已进入完全湍流区，则摩擦系数λ与Re的关系为（）。A.随Re增加，λ增加B.随Re增加，λ减小C.随Re增加，λ基本不变D.随Re增加，λ先增加后减小4、如下图所示，用管子从液面恒定的高位槽中放水，水管有两个出口，各管段的直径相同，两支管的出口与贮槽液面之间的垂直距离相等。设两支管中的摩擦系数相等，即BA。则两阀全开时，A、B两管中的流量之间的关系为（）。A.BAVVB.BAVVC.BAVVD.两者之间关系无法确定5、当流量一定而且流动进入阻力平方区时，离心泵的最小汽蚀余量决定于（）。A.泵的结构尺寸B.泵的结构尺寸和供液处压强的大小C.泵的结构尺寸，被输送液体的性质D.供液处压强的大小和被输送液体的性质6、假定在滤浆和滤渣中，液相与固相各自所占的体积分别与其单独存在时的体积相同，且滤液中不含固相，则获得1m3滤液所生成的滤渣体积v与固相在滤浆及滤渣中所占的体积分率e、es之间的关系式为（）。A.eeevssB.eeevsC.seeevD.eeevss7、某板框过滤机，在一恒定的操作压差下过滤某水悬浮液。经2h后，滤渣刚好4充满滤框，并得滤液15m3。它第一个小时滤出滤液（）m3。（过滤介质阻力略而不计）A.7.5B.10C.15/2D.无法计算8、某长、宽、高分别为L、b和H的降尘室，可将流量Vm3/s的含尘气流中直径为d的粒子全部沉降下来。今欲将2Vm3/s的相同含尘气流进行同样效果的除尘，在保持其他尺寸不变的情况下，可按如下（）方式来改造设备。A.将H增加1倍B.将H增加1/2倍C.将L增加1倍D.将L增加1/2倍9、若含尘气流的温度升高，其他操作条件不变，则旋风分离器的临界粒径（）。A.减小B.增大C.不变D.不确定10、在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该（）。A.增大B.变小C.不变D.不确定11、一红砖平面墙厚度为500mm，一面温度为200℃，另一面温度为30℃，红砖的导热系数0.57W/(m.℃)，则距离高温面墙内350mm处的温度为（）℃。A.101B.81C.83D.8712、在蒸汽－空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是（）。A.提高空气流速B.提高蒸汽流速C.采用过热蒸汽以提高蒸汽流速D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时倒走冷凝液得分评卷人三、计算题（共22分）采如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为24100.740QH（H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。求：（1）管路的特性方程。（10分）5若管路和阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，再求：（2）管路的特性方程；（3分）（3）输水体积流量；（4分）（4）离心泵的有效功率。（5分）得分评卷人四、计算题（共13分）拟用810mm×810mm的板框压滤机过滤某种水悬浮液，在147.2kPa的恒压差下，过滤常数/sm1073.225K，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。每m3滤液可得滤饼体积0.04m3，试求：（1）欲在1h时得滤饼0.4m3，所需的滤框数和框的厚度；（8分）（2）欲使过滤机在生产能力最大（即过滤时间为45min），操作压强需提高至多少kPa？已知每批操作的洗涤时间和辅助时间约45min。（5分）得分评卷人五、计算题（共21分）有一单程列管换热器，传热面积为4m2，由mm5.225的管子组成。用初温为25℃的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1200kg/h和1400kg/h，其比热容分别为4.2kJ/(kg.℃)和2.0kJ/(kg.℃)；水侧和油侧的对流传热系数分别为1800W/(m2.℃)和200W/(m2.℃)。两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻，忽略热损失。6（1）校核该换热器是否合用？（12分）（2）如不合用，采用什么措施可在原换热器上完成上述传热任务？计算之。（假设传热系数及水的比热容不变。）（9分）2006~2007学年第一学期化工原理A-1试卷A标准答案及评分标准制定教师：樊丽华审核人：梁英华制定时间：2007.1.4一、填空题（每题2分，共20分）（一题多空的每空的分数平均分配）1、14.32、16，323、164、湍流5、出口阀，旁路（支路）6、加热蒸汽温度，空气侧的对流传热系数7、冷凝水未排出，不凝气未排出8、1609、阻止，低10、49％二、选择题（每题2分，共24分）123456ADCAAB789101112CCBABA三、计算题（共22分）解：（1）管路的特性方程：取贮槽液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面之间列柏努利方程，取贮槽液面为基准水平面，（1分）feHgpguzHgpguz2222121122（3分）已知：,01zmz102，021uu，01p，kPap1002（表压）所以，当压力表读数为100kPa时管路的特性方程为：722322.2081.910001010010eeeeBQBQBQgpZH（1）（3分）离心泵的特性曲线：24100.740QH（2）联立（1）、（2），并将sLQ/10代入，得：224)01.0(2.20)01.0(100.740BHe解得：525/1028.1msB（2分）则当压力表读数为100kPa时管路特性方程为：251028.12.20eeQH（3）（1分）（2）当压力表读数为80kPa时，由于流动在阻力平方区，故（3）式中B值不变，而常数将有所减小，则：mK15.1881.910001080103（2分）于是：251028.115.18eeQH（4）（1分）（3）输水体积流量：联立泵的特性方程及式（4），可求得输水体积流量，即：25241028.115.18100.740eeQQ（3分）解得：smQe/1005.132（1分）（4）离心泵的有效功率：mQHee28.32100.74024（2分）gHQNe（2分）W332581.910000105.028.32（1分）四、计算题（共13分）解：（1）框数和框厚根据滤液体积用恒压过滤方程计算过滤面积，进而确定框数。由滤饼的体积计算框厚。31004.0/4.0/mvVVe（1分）由于忽略介质阻力，恒压过滤方程简化为：822KAV（2分）即：25236001073.210A解得：29.31mA（1分）又nA281.081.0（1分）则：n＝24.31，取n＝25个（1分）所需滤框厚度为：mb0244.0)81.025/(4.02，实取框厚25mm（2分）（2）操作压强实际过滤面积为：2281.3225281.0mA（1分）最佳工况时的过滤时间为45min，则：'22604581.3210K/sm1044.325'K（2分）kPa5.1852.1471073.21044.355'p（2分）五、计算题（共21分）解：（1）校核该换热器是否合用：机油放出的热量为：kJ/h280000)100200(0.21400)(21TTcWQphh（2分）冷却水的出口温度为：6.802.412002800002512pcccWQtt℃（2分）平均温度差为：5.95251006.80200ln251006.80200ln12211221tTtTtTtTtm℃（2分）总传热系数为：6.175201800252001111000iiddKW/(m2.℃)（3分）所需的传热面积为：922300464.45.956.175360010280000mmtKQSm＝需（3分）即换热器不适用。（2）采取的措施：（在Q及K0一定的前提下，若增大冷却水用量，先从热量衡算方程看：t必减小，而t1不变，则冷却水出口温度t2下降；再从传热速率方程看：mt必增加，使S0下降，从而使原换热器面积够用。）所以采取的措施为增大冷却水用量。（2分）因Q一定，K0不变，204mS＝，则用原换热器面积操作时的平均温度差为：7.11046.175360010280000300SKQtm℃（2分）假定平均温度差可用算术均值计算，则：7.110225100200221221ttTtTtm℃则冷却水出口温度为：6.532t℃（2分）校核：2952.1251006.5320012tt（1分）冷却水用量为：kg/h2331256.532.428000012ttcQWpcc（2分）（注：对于计算题，由于前一步的结果错误而影响后面各步的计算结果的，后面步骤解题思路正确者，不扣分。）河北理工大学2006~2007学年第一学期10化工原理A-1试卷B题号一二三四五总分得分得分评卷人一、填空题（每题2分，共20分）1、如下图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速u=。2、流体流动时，管径和管长都不变，而流体的流量增加一倍（摩擦阻力系数可以认为不变，流动为湍流），则阻力增加的倍数为倍；若流动为层流，则阻力增加的倍数为倍。3、产生离心泵气缚现象的原因是；避免产生气缚的方法有。4、三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层