化工原理试卷、习题及答案.doc

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1、第 1 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 在层流流动中,若流体的总流量不变,则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。A. 2; B. 6; C. 4; D. 1。2. 流体在圆形直管内作湍流流动时,摩擦系数 与 和 有关;若其作完全湍流(阻力平方区) ,则 仅与 有关。3. 流体在长为 3m、高为 2m 的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为 。A. 1.2m; B. 0.6m; C. 2.4m; D. 4.8m。4. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变,则当输送管道上的阀门关小后,管路总阻力将 。A. 增加; B. 不变; C. 减小;

2、 D. 不确定。5. 离心泵的效率 和流量 Q 的关系为 。A. Q 增大, 增大; B. Q 增大, 先增大后减小;C. Q 增大, 减小; D. Q 增大, 先减小后增大。6. 若沉降室高度降低,则沉降时间 ;生产能力 。A. 不变; B. 增加; C. 下降; D. 不确定。7. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为( 的单位为 s) ,则 K 为 m2/s,q e 为 m3/ 52104.qm2, 为 s。e8. 在重力沉降操作中,影响沉降速度的因素主要有 、 和 。第 2 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 质量流速2. 汽蚀余量3. 过滤速率第 3 页 共

3、 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 轴 功 率 为 0.55kW 的 离 心 泵 , 将 敞 口 储 槽 中 的 液 体 输 送 至 表 压 为90 kPa 的 密 闭 高 位 槽 中 。 已 知 液 体 的 流 量 为 4 m3/h, 密 度 为 1200 kg/m3、 粘 度为 Pas ; 输 送 管 路 ( 可 按 光 滑 管 考 虑 ) 的 内 径 为 32 mm, 管 路 总 长316.度 为 50 m( 包 括 管 件 、 阀 门 等 当 量 长 度 ) ; 两 槽 液 位 维 持 恒 定 的 高 度 差 15 m。 试 计 算 该 离 心 泵 的效率。四、恒压过滤某悬浮

4、液,已知过滤 5min 得滤液 1L,若又过滤 5min 后,试求: 1. 得 到 滤 液 量 ( L) ;2. 过 滤 速 率 ( L/min) 。设:过滤介质阻力可忽略。第 4 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前 _ 、 启动后通过 _ 调节流量;住复泵 启动前_ _、 启动后通过_ 调节流量。2.用管子从高位槽放水,当管径增大一倍时,则水的流量为原来流量的_倍,假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。3.流体在管路中典型流动形态有_和_两种,一般以_来区分,前者值为_ _,后者值为 _ _;而两者的本质区别在于

5、流体流动时 。4.研究流体在管中流动的沿程阻力系数 与 Re 的关系,可用 图表示,根据两者关系及流动状态,可将图分为四个区,其中,滞流区 与 Re ,完全湍流区 与 Re 。5.有相变时的对流传数系数比无相变时_,粘度值大,对流传热系数_;热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对流传热系数_。6. 离心泵的工作点是_ _曲线与_ _曲线的交点,生产中离心泵工作点的变化意味着 会发生变化。7对于旋风分离器,其尺寸增大,分离效率将 ;若颗粒直径增大,则分离效率将 。8旋风分离器当切向进口速度相同时,随着旋风分离器的直径增大其离心分离因数越_;而同样转速下离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因

6、数越_。9.降尘室气固两相分离设备,它们的生产能力 Vs 与该设备的 、 _ _和 _有关,与_无关。单层降尘室 Vs ;具有 n 层水平隔板的多层单层降尘室 Vs 。10一套管式换热器,用水冷却油,水走管内,油走管外,为强化传热,加翅片,问翅片加在管 侧。11. 流体在钢管内作湍流流动时,摩擦系数 与 和 有关;若其作完全湍流(阻力平方区) ,则 仅与 有关。12. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为 ( 的单位52104.q为 s) ,则 K 为 m2/s,q e 为 m3/ m2, 为 s。e第 5 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 在重力沉降操作中,影响沉

7、降速度的因素主要有 、 和 。14. 流体在流动过程中,由于速度的大小和方向发生变化而引起的阻力,称为_阻力。15. 流体流动机械能包括 、 及 ,流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失 hf 所损失的是机械能中的_ _。16. 某容器内的绝对压强为 200 kPa,当地大气压为 101.3 kPa,则表压为_。17颗粒在沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响,称为_沉降。18离心泵组合操作的选定原则为:高阻管路选_ _,低阻管路选_。19过滤操作的推动力是_ _。20. 蒸发过程中引起温度差损失的原因有 , 和 1 。21. 蒸发器的生产强度是指 ,欲提高蒸发器的生产强度,必须设法提高 和 。

8、22. 某设备的表压强为 100 kPa,则它的绝对压强为 kPa;另一设备的真空度为 400 mmHg,则它的绝对压强为 kPa(当地大气压为 101.33 kPa) 。23. 离心泵的特性曲线是在一定 下,用常温 为介质,通过实验测定得到的。离心泵的主要特性曲线包括 、_ _和 三条曲线。24. 离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体,否则将会发生_ _现象;而当泵的安装高度超过允许安装高度时,将可能发生_ 现象。25. 离心泵通常采用_ _调节流量;往复泵采用 调节流量。7理论上降尘室的生产能力与 和 有关,而与 无关。设计除尘设备时,降尘室做成多层的目的是 。26. 大容器里饱和液体

9、沸腾分为 , 和 1 阶段。工业上总是设法在 下操作。27蒸发过程中引起温度差损失的原因有 , 和 1 。28. 某粘性液体在一定管路系统中流动,在流量不变条件下将液体加热,则液体的黏度将_ _,雷诺准数 Re 将_ _,流动阻力将_ _。29. 旋风分离器的分离效率随器身 的增大而减小。第 6 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 温度下,灰体的 与 之比,在数值上它与同一温度下物体的 相等。31热量传递的基本方式有 、 和 。32. 多效蒸发与单效蒸发相比,其优点是 。二、选择题1离心泵的特性曲线是在 的情况下测定的。A)效率一定; B)功率一定; C)转数一定; D)管路(

10、 l+le)一定。2在蒸汽冷凝传热中,不凝性气体的存在对 的影响是 。A) 会使 大大降低; B) 会使 增大;C) 对 无影响; D)会使 大大升高。3在蒸气空气间壁传热过程中,为强化传热,在下列方案中, 是可行的。A)提高空气流速; B)提高蒸汽流速;C)采用过热蒸汽来提高蒸气温度; D)降低空气的流速。4在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面两项判断是否合理: 。甲:传热器的壁温接近加热蒸汽的温度。乙:换热器总传热系数 K 接近于空气侧的对流传热系数。A)甲乙均合理; B)甲乙均不合理;C)甲合理,乙不合理; D)甲不合理,乙合理。5在一维稳态多层平壁热传导时,各层的温度差正比于各层

11、的 。A)导热系数; B)密度; C)热阻; D)传热面积。6. 在层流流动中,若流体的总流量不变,则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。A. 2; B. 6; C. 4; D. 1。7. 流体在长为 3m、高为 2m 的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为 。A. 1.2m; B. 0.6m; C. 2.4m; D. 4.8m。8. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变,则当输送管道上的阀门关小后,管路总阻力将 。A. 增加; B. 不变; C. 减小; D. 不确定。9. 离心泵的效率 和流量 Q 的关系为 。A. Q 增大, 增大; B. Q 增大,

12、 先增大后减小;第 7 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ Q 增大, 减小; D. Q 增大, 先减小后增大。10. 若沉降室高度降低,则沉降时间 ;生产能力 。A. 不变; B. 增加; C. 下降; D. 不确定。11 拟采用一个降尘室和一个旋风分离器来除去某含尘气体中的灰尘,则较适合的安排是 。A) 降尘室放在旋风分离器之前 B) 降尘室放在旋风分离器之后 C) 降尘室与旋风分离器并联 D) 方案 A、B 均可12用管子从高位槽放水,当管径缩小一半时,则水的流量为原来流量的_ _倍,假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。A) 4; B) 1; C) 0.5; D

13、) 0.2513已知直圆管内流动阻力损失与流速的平方成正比,则其流动形态为_。A) 层流; B) 湍流; C) 完全湍流; D) 过渡流14对一台正在工作的列管式换热器,已知 111600 Wm-2K-1 ,2116 Wm-2K-1, 要提高总传热系数(K) ,最简单有效的途径是 。 A. 设法增大 1 B. 设法增大 2 C. 同时增大 1 和 2 D. 不确定15温度相差 100的两灰体间进行辐射传热,现因某种原因,两者的温度各下降了 10,则此时的辐射传热量与原来的相比将 _ _。A. 不变 B. 变大 C. 变小 D. 不确定 16在完全湍流区,流动摩擦阻力损失与 成正比;在层流区,流

14、动摩擦阻力损失与 成正比。A. 流速的一次方; B. 流速的平方; C. 流速的三次方; D. 流速的五次方。17. 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导走冷凝液18. 在设计固定管板式列管换热器时,危险性大(有毒、易燃易爆、强腐蚀性等)的流体应走 。A. 壳程; B. 管程; C. 壳程和管程均可三、判断题第 8 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ ( )2. 流体作滞流流动时,摩擦系数与管壁粗糙度与雷诺数有关。 ( )

15、3. 转子流量计的刻度与被测流体的密度无关。 ( )4. 离心泵的压头又称扬程,它是指离心泵对单位质量的液体所能提供的有效能量。 ( )5. 离心泵的轴功率随液体密度而改变。 ( )6. 一般情况下,离心沉降设备的分离效果比重力沉降设备的分离效果好。 ( )7. 板框压滤机的洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率。 ( )8. 凡稳定的圆筒壁传热,热通量为常数。 ( )9. 换热器的总传热系数主要决定于流体的特性、传热过程的操作条件及换热器的类型。 ( )10. 多效蒸发虽然提高了加热蒸汽的利用率,但降低了生产强度,二者是相互矛盾的。 ( )四、名词解释题1. 牛顿粘性定律2. 质量流速3. 汽

16、蚀余量4过滤速率5. 傅立叶定律6. 蒸发强度三、分析题1一定流量的 20常压含尘气体在进入反应器之前需要尽可能除尽尘粒并升温至 400。可能的工艺安排为:(1) 先除尘后升温; (2)先升温后除尘;试分析那种安排更合理?2通过三层平壁稳定热传导中,若测得各面的温度 t1、t2 、t3 和 t4 分别为 500、400、200和 100,试分析各平壁层热阻之比,假定各层壁面间接触良好。3如何强化换热器中传热过程。4. 过滤的基本方程式为: ,试根据该式分析强化过滤操作的途径。5. 某套管传热实验装置,传热管为薄壁紫铜管,现采用 Ts=120 的 饱 和 水 蒸 气冷 凝 来 加)(d12esV

17、vrpA第 9 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 管 内 呈 湍 流 流 动 的 空 气 , 空 气 的 进 出 口 温 度 为 t1=25.0 和 t2=55.0 。有三位实验者测得的传热铜管的平均壁温 tw 分别为 119.0 、 98.0 、 50.0 。 ( 忽 略 管 壁 热 阻 、 可 能 的污 垢 热 阻 及 物 性 参 数 随 温 度 的 变 化 )( 1) 试 计 算 说 明 三 位 实 验 者 测 得 平 均 壁 温 的 合 理 性 ;( 2) 若 增 大 空 气 流 量 , 其 他 操 作 条 件 不 变 , 试 分 析 : 空 气 出 口 温 度 应

18、如 何 变 化 ; 传 热 管平 均 壁 温 应 如 何 变 化 。本 题 参 考 资 料 : 气 体 强 制 对 流 传 热 系 数 的 大 致 范 围 : 20 100 W/(m2);水蒸气冷凝传热膜系数的大致范围:5000 15000 W/(m 2) 。四、计算题1. 用离心泵将水以 12m3/h 的流量由水池打到敞开的高位槽,两液面保持不变,液面高差为 20m,管路总长度(包括所有当量长度)为 100m,管路摩擦系数为 0.025,管子内径为 0.05m,水的密度为 1000kg/m3,泵的效率为 80%。(1) 计算泵的有用功;(2) 计算泵的轴功率;(3) 分析如将泵的转速提高 8

19、%,则泵的流量 Q、压头 H、以及功率N 将如何变化?2. 恒压下用板框压滤机过滤某悬浮液,已知正常生产时过滤面积为 2.6m2 ,2 小时后得滤液 100 m3 。由于某种原因生产进度临时发生变化,要求 2 小时完成 200 m3 滤液的生产,请计算说明可以采取那些措施在 2 小时完成临时生产任务。 (假设滤饼不可压缩,且过滤介质阻力忽略不计) 。3. 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层的厚度均为 100mm,其导热系数分别为 0.9W/(m )及 0.7W/(m ) 。待操作稳定后,测得炉膛的内表面温度为 700,外表面温度为 130。为了减少燃烧炉的热损失,在普通砖外表面增

20、加一层厚度为 40mm、导热系数为 0.06W/(m )的保温材料。操作稳定后,又测得炉内表面温度为 740,外表面温度为 90。设两层砖的导热系数不变,试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几?4. 某单程列管式换热器,其换热管为 mm 的不锈钢管,管长为 3 m,管数为 32 根 。25在 该 换 热 器 中 , 用 25 的 水 将 壳 程 的 110 的 某 有 机 蒸 汽 冷 凝 成 同 温 度 的 液 体 , 该 有机蒸汽的冷凝传热系数为 W/(m2)。水的流量为 15000 kg/h,平均比热容为 4.18 310.8kJ/(kg);管壁与水的对流传热系数为 1000 W

21、/(m2) ;不锈钢的导热系数为 17 W/(m)。位位位 位20m18m第 10 页 共 18 页答案参见我的新浪博客:http:/ 1总 传 热 系 数 Ko;2水 的 出 口 温 度 。5. 恒压下用板框压滤机过滤某悬浮液,已知过滤面积为 0.6m2 ,3 小时后得滤液 60 m3 ,若滤饼不可压缩,且过滤介质阻力忽略不计,试求:1若其他条件不变,过滤面积加倍,可得多少 m3 滤液?2若其他条件不变,过滤时间缩短至原来的 1/4,可得多少 m3 滤液?6. 质量流量为 7200kg/h 的常压空气,要求将其温度由 20加热到 80,选用 108的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜

22、系数为 1104W/(m2),且已知空气在平均温度下的物性参数如下:比热容 Cp=1kJ/(kg) ,导热系数 2.8510 2 W/(m2),粘度1.9810 5 Pas, 1.20kg/m3,普兰特准数 Pr = 0.7现有一单程列管式换热器,装有 25mm2.5mm 钢管 200 根,管长为 2m,核算此换热器能否完成上述传热任务?计算中可忽略污垢热阻,不计热损失。低粘流体圆管强制对流时传热系数关联式可参考: nr0.8eiPRd.23 7. 用 轴 功 率 为 0.55 kW 的 离 心 泵 , 将 敞 口 储 槽 中 的 液 体 输 送 至 表 压 为 90 kPa 的 密 闭 高

23、位槽 中 。 已 知 液 体 的 流 量 为 4 m3/h, 密 度 为 1200 kg/m3、 粘 度 为 Pas ; 输 送 管 路 的316.内 径 为 32 mm, 管 路 总 长 度 为 50 m( 包 括 管 件 、 阀 门 的 当 量 长 度 ) ; 两 槽 液 位 维 持 恒 定的 高 度 差 15 m。 试 计 算 该 离 心 泵 的效率。 (若为湍流,摩擦系数可按柏拉修斯经验公式来计算)2.0Re648、恒压过滤某悬浮液,已知过滤 5min 得滤液 1L,若又过滤 5min 后,试求: 1. 得 到 滤 液 量 ( L) ;2. 过 滤 速 率 ( L/min) 。设:过滤介质阻力可忽略。9. 在一传热面积为 50m2 的单程列管换热器中,用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷却水的流量为 36000 kg/h,其温度由 20升高到 38。溶液温度由 110降到 60。若换热器清洗后在两流体流量和进口温度不变的情况下,冷却水的出口温度升到 45。试估算换热器在清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设:(1)两种情况下,流体物性可视为不变。水的平均比热容可取为 4187 kJ/(kg );(2)可按平壁处理,两种工况下 i、 o 分别相同;(3)忽略管壁热阻和换热器的热损失。

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