中国石油大学(华东)化工原理题

《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系考试日期Ａ卷一、填空（每空1分，共20分）⒈牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时，现保持流量不变，管直径变为原来的二分之一，则管路摩擦阻力系数是原来的倍，产生的摩擦阻力为原来的倍。⒉某设备入口真空表上读数为120mmHg，当地大气压0.98atm，则入口处绝压为Pa；出口压力表读数为1.8kgf/cm2，则其绝对压力为Pa。⒊离心泵的工作点由确定；如关小离心泵出口阀门开度则离心泵扬程，轴功率。⒋固体颗粒在流体中呈层流自由沉降时，如温度降低，则固体颗粒在气体中的沉降速度；固体颗粒在液体中的沉降速度。⒌对于连续转筒真空过滤机的操作，当转速提高时，过滤机的生产能力、滤饼层厚度。⒍对于聚式固体流态化，常出现的不正常操作现象有，。⒎面积和厚度相同的三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导热平壁两侧的温度差大小顺序为Δt2大于Δt3大于Δt1，则各层导热平壁的导热系数大小顺序为、各层导热平壁的导热热阻大小顺序为。8.液体在圆直管内作强制湍流对流传热时，如液体的流量和定性温度不变，管直径减小为原来的二分之一，则对流传热系数（给热系数）变为原来的倍。9.在铜质套管换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于的对流传热系数（给热系数），传热壁面温度接近于的温度。10.黑体的定义为，透明体的定义为。二、分析简答题（共20分）⒈（本小题8分）试分析影响加热炉热效率的因素有哪些？提出提高加热炉热效率的措施。⒉（本小题8分）画出往复式压缩机工作循环的P-V图，标出每一过程的名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩？⒊（本小题4分）试说明冷、热两流体在管壳式换热器中换热时，安排流体流程（管程或壳程）的基本原则。（每项1分）三、计算题（共60分）：⒈（25分）用离心泵将40℃的水从敞口储水池送入一敞口高位槽（当地气压为1atm）。泵进出口分别安装真空表和压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。已知水的物性参数如下，密度ρ为992.7kg/m3，粘度μ为0.624cP，水的饱和蒸气压为55.32mmHg。已知泵入口真空表读数为400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度为7.2m，输送管路为Φ108×4mm的钢管，总长度（包括当量长度）为40m，其中吸入管路为6m（包括当量长度），储水池与高位槽高度差为20m，管路摩擦阻力系数λ为0.02，流量为65m3/h。试问：⑴泵最大可能的安装高度；（8分）⑵泵的扬程；（6分）⑶泵出口处压力表的读数；（6分）⑷设摩擦阻力系数不随流量改变而改变，写出管路特性方程中。（5分）⒉（15分）用一板框过滤机过滤CaCO3的水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。压滤机的过滤面积为20m2，某过滤压强下测得过滤常数K=2×10-2m2/h。试求：⑴在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得的滤液为2m3，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为多少小时？（6分）⑵现改用一种较厚的滤布，其常数为qe=2×10-2m，过滤完毕后，洗涤、拆装等辅助时间共为30分钟，问此时的生产能力为多少？（5分）⑶如①，设CaCO3的水悬浮液的浓度（以m3滤饼/m3滤液计）提高一倍，此时所需的过滤时间为多少？（4分）⒊（20分）一单管程、单壳程列管换热器，有多根Φ25×2.5mm的钢管组成管束。管程走有机溶剂，流量为1.5×104kg/h，流速为0.5m/s；壳程通入130℃的饱和蒸汽，将有机溶剂从20℃加热至50℃。已知在定性温度下有机溶剂的物性参数为：密度=884.2kg/m3，比热Cp=1.76kJ/(kg·K)，导热系数λ=0.143W/(m·K)，粘度μ=0.8cP；蒸汽的冷凝对流传热系数为104W/(m2·K)；钢的导热系数取45W/(m·K)；污垢热阻可以忽略不计。求：⑴管内的对流传热系数α，W/(m2·K)；（6分）⑵换热器的总传热系数（以管束外表面积为基准）K，W/(m2·K)；（2分）⑶管子的根数和长度；（7分）⑷在有机溶剂的初始温度和流量不变的前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器的传热速率提高10%，则加热蒸汽温度应为多少？（5分）注：蒸汽冷凝对流传热系数和有机溶剂的物性参数可看作常数。A卷《化工原理下》期末试题答案专业班级化学工程与工艺、环境工程开课系室化学工程系考试日期一、填空（每空1分，共20分）⒈1/2倍，1⒉8.332×104Pa；2.758×105Pa⒊泵的特性曲线和管路特性曲线；增大，减小⒋增大；下降⒌增大、减小⒍沟流，节涌⒎λ1﹥λ3﹥λ2、R2﹥R3﹥R18.3.4829.空气，饱和蒸汽10.具有黑表面的物体ε=1，ρ=1二、分析简答题（共20分）⒈（本小题8分）答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。提高加热炉热效率的措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当的入炉温度；选择合适的火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全。⒉（本小题8分）答：1-2压缩；2-3排气；3-4余隙膨胀；4-1吸气；（图1分，每步1分）压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致的润滑油失效。（每项1分，共3分）⒊（本小题4分）答：有腐蚀性、高温及高压流体走管程，降低对壳体材质要求；有毒、易燃流体走管程，降低泄露；易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫；流量小，粘度大的流体走壳程，便于达到湍流；需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热；蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。三、计算题（共60分）：⒈（25分）解：（1）mdi100.0smdQui/299.202.03600654422[1分]5310657.310624.07.992299.21.0Redu[1分]mgPgPHHass7462403310v.')].().(['''[2分]mgudlHf324.022[2分]mHguHHfsg15.6324.081.9*23.274.62221'[2分]（2）在两槽之间列柏努利方程，得：mgudlHf16.222[2分]fHuPHeuP2gz2gz22222111[2分]mhHHef16.22[2分]（3）在两表之间列柏努利方程，忽略位差：fHuPHeuP2gz2gz22222111[3分]PaP5210624.12.133760400807.97.99216.22[3分]（4）2325271051.0201017.6eeQQgdlgpZHe[1分]⒉（15分）解：（1）恒压过滤：Ve=0V2=KA2t[3分]hKAVt5.04001024222[3分](2)tKAVVVe222[2分]t400102220*10*22422[1]ht7.0[1分]hmQ/67.15.07.023[2分](3)滤饼结构不变，比阻不变，悬浮液浓度加倍，饼液比加倍，CC2'[1分]crPKs'12[1分]KK5.0'CALVVV5.0'[1分]hKAVt25.022[1分]⒊（20分）解：（1）cP80.[1分]846.9143.0108.017603prCP[1分]被加热：n=0.4湍流4431010105.1108.02.8845.002.0Reudi[2分]iidNu58.98)846.9()10105.1(023.0(Pr)(Re)023.04.08.044.08.0[2分])/(9.70402.0143.058.982KmWdNuii（2）计算过程中不计热损失，忽略管壁导热热阻及污垢热阻)./(8.5162025)9.7041(5.224525105.2101)1(121341KmWddddbKioimooo[2分]（3）3002.05.0)36002.884/(1500024TAuVn[2分]WttcmQP512102.2)2050(1760360015000)([1分]℃2.9480110ln80110ln2121tttttm[2分]LdnmAKQAooo25519.420.948.516102.2[1分]mdnALoo918.1025.030519.4[2分](4)QQ1.1'ooKK'ooAA'motAKQ℃6.10320.941.11.1'mmtt；[1分]WttcmQQP51''1042.2)(1.12[2分]℃52'2t；℃6.10320'53'ln2052ln2121'TTtttttm；℃141'T[2分]《化工原理上》期末试卷专业班级化学工程与工艺、环境工程学号姓名开课系室化学工程系B卷考试日期一、填空和选择题（每空1分，共30分）⒈0.5atm(表压)＝kPa＝mmHg。⒉连续性方程是，柏努利方程是。A、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式D、过程速率式⒊空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动，则沿流动方向其雷诺准数将（变大，变小，不变）；若沿流动方向空气温度升高，其雷诺准数将（变大，变小，不变）。⒋减小阀门开度，管中流体流量减小，这是因为。A、减小了阻力系数；B、增加了当量直径；C、增加了当量长度；D、增加了流体动能。⒌一台压缩机的工作循环包括、、和四个阶段。⒍降沉室内颗粒沉降下来的条件是。⒎固体流态化可分为流化和聚式流化两种，聚式流化常出现的不正常操作有和两种。⒏传热方式主要有、、三种。⒐列管式换热器按照热补偿方式的不同可以分为：、和。⒑在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器中，传热壁面的温度接近于__的温度，总传热系数K接近于_____的对流传热系数，传热过程的热阻主要集中在__侧。⒒管式加热炉的结构包括、对流室、、和余热回收系统。⒓过剩空气系数α的定义是；α越高，出炉烟气温度越（高、低）；α过高，炉子热效率η（升高、降低）。二、简答题（每题5分，共15分）⒈指出离心泵的气蚀与气缚现象有什么区别。⒉简述强化换热器传热的途径，举出若干具体措施。⒊试述罗伯－伊万斯假定的基本内容。三、计算题：（共55分）⒈（20分）如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，已知水的密度为1000kg/m3，管道直径均为φ45×2.5mm，泵的进、出口管路上分别安装有真空表及压力表。真空表安装位置距贮水池的水面高为4.8m，压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m。当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失为10J/kg，出水管道的全部阻力损失为40J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2。泵的效率为70%。（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失）。试求：⑴泵扬程H，m；（10分）⑵两液面高度差h，m；（6分）⑶泵所需的轴功率N，kW。（4分）⒉（15分）某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的空间尺寸为1000×l000×40mm，有20个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1.4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试求：⑴该扳框压滤机的生产能力；（6分）⑵过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。（9分）⒊（20分）一内管尺寸为φ25×2..5mm的套管换热器作为精馏塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量