化工原理上册试题

第1页/共4页化工原理试卷一．填空题：（每空1分，共14分）1．三氯乙烯的饱和蒸气压与温度的关系为lgP=-Ta+b,式中a和b为常数，P的单位为mmHg,T的单位为K。若将P的单位变为Pa,T的单位变为t(℃),则关系式变为。2．某厂用Ф108×4mm的钢管每小时输送原油36吨，原油密度为900Kg/m3,度为70mPa.s,则流速为，流动类型为。3．油在圆管内呈滞流流动，当流量不变而管径增大一倍时，摩擦阻力为原来的倍（设管长和流体的物性不变）。4．离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生现象；为使离心泵避免产生气蚀现象，通常取该温度下液体的作为叶片入口处的最低压强。5．重力场中，利用分散相和连续相之间的不同使之发生相对运动而分离的过程，称为重力沉降。6．一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将。7．降尘室的生产能力与降尘室的有关，与其的无关。8．对多层圆筒壁稳定的热传导，从内到外，各层的传热速率（增大，减小，相等），各层单位面积上的传热速率（增大，减小，相等）。9．当管两侧对流传热系数相差较大时，总传热系数接近对流传热系数一侧的对流传热系数值，壁温接近对流传热系数一侧的流体的温度。二．判断题（每题1分，共12分）1．实际流体在管路中作定态流动时，各种形式的能量（包括阻力损失）可以相互转化，管路中任一截面上的位压头、静压头和动压头之和为一常数。（）2．在流体流动系统中，存在明显速度梯度的区域称为边界层，边界层的厚度与雷诺数Re有关，Re越大，则边界层的厚度越大。（）3．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的一半。（）4．流体流动时造成能量损失的根本原因是内摩擦力。（）5．在阻力实验中，用U形管压差计来测量管道阻力时，若测压管道中有气泡，则对测量的准确度有影响。（）6．旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，其流量也应该用出口阀门调节。（）7．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。（）8．旋风分离器的总的分离效率是指颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率。（）得分评卷人得分评卷人第2页/共4页9．恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量为原来的2倍。（）10．温差是传热过程的推动力，所以强化传热的途径，只有增大传热的温度差。（）11．在定态导热时，通过多层圆筒壁各层的导热速率相等，热通量也相等。（）12．用饱和蒸汽加热某液体混合物时，逆流操作和并流操作的温度相同。（）三．选择题：（每小题2分，共26分）1．实际流体在等温条件下，流经一段直径均等的水平管路，在流动过程中因流体内摩擦力造成的机械能损耗主要表现为A．静压能减小B.动能减小C.过渡流D.无法判断2．真空表读数表示被测流体的绝对压强大气压强的读数。A低于B等于C高于D近似于3．通常流体的粘度随温度t的变化规律为A.t升高、μ减小B.t升高、μ增大C.对液体t升高、μ减小，对气体则相反D.对液体t升高、μ增大，对气体则相反4．对以水为工作介质的喷射泵来说，工作水温度升高，其真空度A．升高B.减小C.不变D.无法判断5．流体在直管中作层流流动时，摩擦系数不可能为下列哪一个数值A.0.055B.0.045C.0.020D.0.0606．泵的工作点。A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由泵的特性曲线所决定D是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点7．离心泵停止操作时宜A.先关出口阀后停电B.先停电后关阀C.先停电不关阀D.先关出口阀或先停电均可8．颗粒在自由沉降时，。A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计B颗粒要经历加速阶段与匀速阶段两个过程C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程9．在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指。A旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径B旋风分离器允许的最小直径C旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径D能保持滞流流型时的最大颗粒直径10．物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动得分评卷人第3页/共4页而引起的热量传递称为。A热传导B热传递C热放射D热流动11．物质导热系数的顺序是。A金属＞一般固体＞液体＞气体B金属＞液体＞一般固体＞气体C金属＞气体＞液体＞一般固体D金属＞液体＞气体＞一般固体12．用饱和蒸汽加热空气，饱和蒸汽在管内流动，空气在管外流动（自然对流），若要提高传热速率，下列措施最佳的是A.提高饱和蒸汽流量B.在管内加翅片C.在管外加翅片D.提高饱和蒸汽的温度13．间壁换热时，各层温度差与各对应层的热阻为A.正比关系B.反比关系C.无函数关系D.无法判断四．计算题：（每小题16分，共48分）1．如图。贮槽内水位不变，Z=6m。槽底与内径为100mm的钢管相连，管路上装有一闸阀，距管路入口端15m处安有一水银U管压差计，测压点距管路出口间的直管长度为20m。已知槽内未放水时（及压差计读数为零）压差计汞液面与水平管中心线距离h为1.2m。求：错误!未找到引用源。当闸阀关闭时压差计读数。错误!未找到引用源。当闸阀部分开启流量为85m3/h时，求压差计读数。摩擦系数λ取为0.02，管路入口处局部阻力系数为0.5。错误!未找到引用源。当闸阀全开时，U管压差计读数为多少？闸阀全开时le/d=15，摩擦系数λ取0.018。2．用一台BMS50/810—25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固相质量分数为0.139，固相密度为2200Kg/m3，液相为水。每1m3滤饼中含500Kg水，其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数为K=2.72×10-5m2/s，qe=3.45×10-3m3/m2。滤框尺寸为810mm×810mm×25mm，共38框。试求：（1）过滤至框内全部充满滤渣所用时间及所得滤液的体积；（2）过滤完毕用0.8m3清水横穿洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆得分评卷人第4页/共4页相同。解：（1）滤框内全部充满滤渣滤饼表面积A=（0.81）2×2×38=49.86m2滤框容积V总=（0.81）2×0.025×38=0.6233m3已知1m3的滤饼中含水：500/1000=0.5m3含固体：1–0.5=0.5m3固体质量：0.5×2200=1100Kg设产生1m3的滤饼可以得到m0，Kg（V0，m3）的滤液，则0.139=1100/（1100+50+m）∴m0=6313Kg滤液的密度按水的密度考虑V0=0.314m3∴形成0.6233m3的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积V=6.314×0.6233=3.935m3则过滤终了时的单位面积滤液量为q=V/A=3.935/49.86=0.07892m3/m2∵qe2=Kθe∴θe=qe2/K=（3.45×10-3）2/2.72×10-5=0.4376由（q+qe）2=K（θ+θe）得所需的过滤时间为θ=（q+qe）2/K-θe=（0.07892+0.00345）2/2.72×10-5-0.4376=249s⑵洗涤时间Ve=qe×A=3.45×10-3×49.86=0.172由（dv/dθ）Ww=KA2/8（θ+θe）得洗涤速率=2.72×10-5×（49.86）2/8×（3.935+0.172）=205×10-5∴洗涤时间为：0.8/205×10-5=388s3．在套管换热器中用水冷却热油，逆流操作。油由420K冷却到370K。水由285K加热到310K。设油和水的流量、物性和进口温度不变，换热器除换热段长度外其他也不变。若要求油的出口温度降到350K，问换热段管长应比原来增加多少？11.如本题附图所示，贮水槽水位维持不变。槽底与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有第5页/共4页一个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管差压计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的长度为20m。（1）.当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm；当闸阀部分开启时，测的R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取0.025，管路入口处的局部阻力系数为0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。（2）.当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为若干（Pa，表压）。闸阀全开时le/d≈15，摩擦系数仍取0.025。解:⑴根据流体静力学基本方程,设槽面到管道的高度为xρ水g(h+x)=ρ水银gR103×(1.5+x)=13.6×103×0.6x=6.6m部分开启时截面处的压强P1=ρ水银gR-ρ水gh=39.63×103Pa在槽面处和1-1截面处列伯努利方程Zg+0+0=0+u2/2+P1/ρ+∑ｈ而∑ｈ=［λ(ι+Σιe)/d+ζ］·u2/2=2.125u2∴6.6×9.81=u2/2+39.63+2.125u2u=3.09/s体积流量ωs=uAρ=3.09×π/4×(0.1)2×3600=87.41m3/h⑵闸阀全开时取2-2,3-3截面列伯努利方程Zg=u2/2+0.5u2/2+0.025×(15+ι/d)u2/2u=3.47m/s取1-1﹑3-3截面列伯努利方程P1'/ρ=u2/2+0.025×(15+ι'/d)u2/2∴P1'=3.7×104Pa33在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃，40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现生产任务要求油的出口温度降至80℃℃，假设油和水的流量，进出口温度及物性不变，若换热器的管长为1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。解：根据题意列出关系式：热流体（油）：T1=150℃→T2=100℃冷流体（水）：t1=15℃→t2=40℃第6页/共4页现在要求：热流体（油）：T1=150℃→T2=80℃冷流体（水）：t1=15℃→t2=？开始：Q=WhCph（T1-T2）=50WhCph=WcCpc（t2-t1）=25WcCpc=K0S0ΔtmΔtm=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=（135-60）/ln（135/60）=92.49改变后：Q，=WhCph（T1-T2）=700WhCph=WcCpc（t2，-t1）=（t2，-15）WcCpc=K0S0，Δtm，∴25/（t2，-15）=50/70∴t2，=50℃Δtm，=（Δt1-Δt2，）/ln（Δt1/Δt2，）=69.81∴Q/Q*=K0SΔtm/K0S，Δtm，=LΔtm/L，Δtm，=50/70∴L，=1.85L=1.85m