化工原理试题1

1滨州学院2009－2010学年第一学期期末考试应用化工技术专业（专）2008级《化工原理Ⅲ1》试卷（A）（答案一律写在答题纸上，在本试卷上做答无效）一、选择（每空2分，共20分）1．旋风分离器是利用离心力分离____D_________。A．气液混合物的设备；B．液固混合物的设备；C．液液混合物的设备；D．气固混合物的设备。2．揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是_____B________。A．斯蒂芬-波尔兹曼定律；B．克希霍夫定律；C．折射定律；D．普朗克定律。3．关于辐射传热，下述几种说法中错误的是______A_______。A．除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B．热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C．热射线和可见光一样，都服从折射定律；D．物体的温度不变，其发射的辐射能也不变。4．定态传热是指传热系统内各点的温度_____________。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。5．离心泵扬程的意义是____________。A．实际的升扬高度；B．泵的吸液高度；C．液体出泵和进泵的压差换算成的液柱高度；D．单位重量流体出泵和进泵的的机械能差值。6．由厚度相同的平壁组成的三层平壁，若λ1λ2λ3，则热阻R1、R2、R3之间的关系为___________。A．R1R2R3；B．R1R2R3；C．R1R3R2；D．R3R1R2。7．毕托管放在管中心测得ρ=1.2kg/m3，μ=2×10-5Pa.s，空气的流速为10m/s，管内径为0.2m(截面积A=0.0314m2)，则流量约为_____________m3/h。A．565；B．80；C．910；D．11300。8．实际生产中沸腾传热过程应维持在_____________区操作。A．自然对流；B．泡（核）状沸腾；C．膜状沸腾；D．强制对流。29．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。10．某液体在内径为d1的直管中作定态流动，平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过某内径为d2(d2=d1/2)的直管时，若流动为完全湍流，hf2为hf1的_____________倍。A．4；B．16；C．32；D．8。二、填空（每空1分，共20分）1．工业上的过滤操作分为两大类，分别是__饼层过滤_________和____深床过滤_______。2．边长为a的正方形截面风道，其当量直径为______a___________。3．经内径为50mm的钢管输送运动20℃的水，水的流速为2m/s，粘度为1.005cP。则水在钢管中的流型为____湍流___________。4．每千克水经过泵后其机械能增加了490J，则该泵的扬程为_____50mH2O___________。5．一套管式换热器，用水冷却油，水走内管，油走套管环隙，为强化传热，加翅片，则翅片应加在___管外_。(管内/管外)6．一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将________下降_________，在空气中的沉降速度将____增大_____。6．流体流动阻力的形成是流体具有_______________的结果。7．通常，__气固___________非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，______液固____________悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。8．饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是__滤饼层_________；而不是____过滤介质____9．当进气口气速一定时，旋风分离器的直径越大，其分离因数越______小_________；转速一定的离心分离机随着转鼓直径的增大，其分离因数将____增大__________。10．某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则该流体的流量为___10.60_____m3/h，管壁处的流速为__0___m/s。11．离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是__汇集液体___和_____转换能量。12．流量qv增加一倍，孔板流量计压差计读数为原来的倍；转子流量计的环隙面积A0为原来的倍。12．流体流动阻力的形成是流体具有_____粘性__的结果。313．离心泵的流量调节阀安装在离心泵的管路上。三、简答题（每题5分，共20分）1．简述液体在管道中流动时滞流与湍流的区别。2．简述边界层的分离。3．工业上常用的过滤介质有那些？4．简述离心泵的气蚀现象及发生原因。四、计算（第1题13分，第2题13分，第3题14分，共40分）1．一单程列管式换热器，由直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动，流量为1.25kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动，进口水温为20℃，出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85kW/(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9kJ/(kg·℃)，管壁材料的导热系数为45W/(m·℃)。如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m，z2=0.9m，z4=2.0m，z6=0.7m，z7=2.5m。试求锅炉内水面上的蒸汽压强。解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器内、同一水平面上的压强相等，故有p1=p2，p3=p4，p5=p6对水平面1-2而言，p2=p1，即p2=pa+ρig（z0－z1）对水平面3-4而言，p3=p4=p2－ρg（z4－z2）对水平面5-6有p6=p4+ρig（z4－z5）锅炉蒸汽压强p=p6－ρg（z7－z6）p=pa+ρig（z0－z1）+ρig（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）则蒸汽的表压为p－pa=ρig（z0－z1+z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81×(2.0－0.9+2.5－0.7)=3.05×105Pa=305kPa3．用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，输水量40m3/h。两槽液面恒定。两槽液面间的垂直距离为12m，管径为Φ102×4mm，管长（包括所有局部阻力的当量长度）为100m，密闭高位槽内表压强为9.81×104Pa，流动在阻力平方区，管路的摩檫系数为0.015。已知水的密度ρ=1000kg/m3，试4求：1、管路特性方程；2、泵的压头；3、若所用泵的效率η＝0.7，则泵的轴功率为多少千瓦。4.外径为426mm的蒸汽管道，其外包扎一层厚度为426mm的保温层，保温材料的导热系数为0.615W/(m·℃)。若蒸汽管道外表面温度为177℃，保温层的外表面温度为38℃，试求每米管长的热损失以及保温层中的温度分布。解：已知条件：蒸汽导管外表面的半径r2＝0.426/2=0.213m温度t2=177保温层的外表面的半径r3＝0.213＋0.426=0.639m温度t3=38由：lrrttΦ2ln2332可得每米管道的热损失为：W/m4890.2130.639ln)38177(615.02ln)(22332rrttlΦ设保温层内半径r处的温度为t，代入上式：489ln)(222rrttlΦ将已知数据代入，整理得温度t与半径的关系式为：t=-126.6lnr–18.645.炉壁由以下三种材料组成(各层接触良好）：耐火砖：1=1.4W/m.°C,b1=230mm绝热砖：2=0.15W/m.°C,b2=115mm普通砖：3=0.8W/m.°C,b3=230mm其内壁温度t1=900°C外壁温度t4=80°C求：单位面积的热损失、各层接触面的温度解：Wbbbttq6738.023.015.0115.04.123.08090033221141AQbtt11211112qbttCt6.7894.123.06739002AQbtt33433343qbtt5Ct4.2738.023.0673803材料温度差热阻b耐火砖110.40.1641.40.23绝热砖516.20.7670.150.115普通砖193.40.2880.80.232—95有一降尘室，长6m，宽3m，共20层，每层100mm，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度3/3000mkgs，炉气密度3/5.0mkg，粘度0.035msPa，现要除去炉气中10m以上的颗粒，试求：（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？（2）每小时最多可送入炉气若干？（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？解：（1）设沉降区为滞流，则18)(2gdust因为s则smmut/67.410035.01881.93000)1010(326634310104.67100.5Re6.671010.03510ttdu假设正确由降尘室的分离条件，有34.61060.28/0.1tLuumsH（2）32020634.67103600tVAu=6052.3hm/3（3）hmAuVt/6.30256001067.43633可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。滨州学院2009－2010学年第一学期期末考试应用化工技术专业（专）2008级《化工原理Ⅲ1》试卷（B）（答案一律写在答题纸上，在本试卷上做答无效）一、选择（每空2分，共20分）1．滞流与湍流的本质区别是__________D。6A．流速不同；B．流通截面不同；C．雷诺准数不同；D．滞流无径向运动，湍流有径向运动。2．有两种关于粘性的说法：A（1）无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。（2）粘性只有在流体运动时才会表现出来。正确的结论应是__________。A．这两种说法都对；B．这两种说法都不对；3．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。现注意到安在变径处有一定距离的粗、细两截面的压强表读数相同。故可断定管内流体__________（B）。A．向上流动；B．向下流动；C．处于静止；D．流向不定。4．离心泵吸入管路底阀的作用是__________（A）。A．阻拦液体中的固体颗粒；B．防止启动前充入的液体从泵内漏出；C．避免出现气蚀现象；D．维持最低的允许吸上高度。5．在重力场中，微小颗粒的沉降速度与下例因素无关：。A．颗粒几何形状；B．颗粒几何尺寸；C．流体与颗粒的密度；D．流体的流速。6．对流传热系数关联式中普兰特准数是表示（）的准数。A．物性影响；B．流动状态；C．对流传热；D．自然对流影响7．判断下列的说法哪一种是错误的：A．在一定温度下，辐射能力越大的物质，其黑度越大；B．相同温度下，物体吸收率a与黑度ε在数值上相等，则a和ε物理意义相同；C．黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D．黑度反映了实际物体接近黑体的程度。8．有一套管式换热器，在内管中空气从20℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸汽冷凝，管壁温度接近℃。A．35；B．119.6；C．77.3。9．黑度表明物体的辐射能力接近黑体的程度，其值大小与物体的________（D）无关。A．种类；B．表面状况；C．表面温度；D．颜色。10．对流传热是由________原因产生的。A．流体分子的热振动；B．流体体内电子的移动；7C．流体质点的位移、扰动；D．晶格振动。二、填空（每空1分，共38分）1．在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。2．流化床的不正常现象有沟流和腾涌3．流体