化工原理201012上冊(cè)-B及答案.doc

昆明理工大學(xué) 試 卷（B） 考試科目：化工原理A1 考試日期：2011.03. 命題教師：顧麗莉?qū)W院：化學(xué)工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：任課教師：楊玲、楊勁 上課班級(jí)： 考試座位號(hào)： 題 號(hào)一二三四五六七八九十總分評(píng) 分閱卷人一、填空（每空1分，共計(jì)20分）1.不可壓縮性流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的最大速度處于 線上，當(dāng)流體作層流流動(dòng)時(shí)，最大速度與平均速度的關(guān)系是umax= u；湍流流動(dòng)時(shí)，則umax= u。2.離心泵啟動(dòng)前必須 ，以防止 現(xiàn)象發(fā)生。管路特性曲線與離心泵特性曲線的交點(diǎn)稱(chēng)為 ，若需改變這一交點(diǎn)的位置，常用 的方法改變管路的特性曲線，或采用 的方法改變泵的特性曲線。3.降塵室的沉降速度應(yīng)根據(jù)待分離顆粒的_決定。4.在濾餅過(guò)濾操作中，實(shí)際起到主要過(guò)濾作用的是 。5.回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)，回轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為T(mén)，轉(zhuǎn)鼓的表面積為A，轉(zhuǎn)鼓的浸沒(méi)度為y ，則一個(gè)過(guò)濾周期中，過(guò)濾時(shí)間為 ，過(guò)濾面積為 。6.換熱器在使用一段時(shí)間后，傳熱速率會(huì)下降很多，這往往是由于 的緣故，解決的辦法是 。7.生產(chǎn)上，常在_沸騰區(qū)操作，因在該區(qū)域沸騰的給熱系數(shù)比_沸騰的給熱系數(shù)大。8.黑體A的表面溫度為27,黑體B的表面溫度627,黑體B的輻射能力為黑體A的_倍.9.蒸發(fā)過(guò)程中引起溫差損失的原因有 、 、 。二、單項(xiàng)選擇（每一選項(xiàng)2分，共計(jì)20分）1.在完全湍流(阻力平方區(qū))時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)數(shù)值（ ）。 A)與光滑管一樣；B)只取決于Re；C)只取決于相對(duì)粗糙度；D)與粗糙度無(wú)關(guān)。2.現(xiàn)要輸送45m3.h-1的水，若管內(nèi)水的流速約取2.5m.s-1，則可選（ ）鋼管。 A） 763mm B） 88.54mm C） 1084mm3.離心泵內(nèi)有較多的空氣時(shí)，就不能輸送液體，這是由于（ ）。A)氣體的密度比液體的密度小 B)氣體的粘度比液體的粘度小C)氣體比液體容易起旋渦 D)氣體破壞了液體的連續(xù)性4.降塵室的生產(chǎn)能力由（ ）決定。 A)降塵室的高度和長(zhǎng)度 B)降塵室的高度 C)降塵室的底面積 D)降塵室的體積5.回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)洗滌速率與最終過(guò)濾速率之比為（ ）。 A)1 B）1/2 C)1/4 D)1/36.自由沉降的意思是（ ）。 ）顆粒在沉降過(guò)程中受到的流體阻力可忽略不計(jì) ）顆粒開(kāi)始的降落速度為零，沒(méi)有附加一個(gè)初始速度 ）顆粒在降落的方向上只受重力作用，沒(méi)有離心力等的作用）顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸的情況下的沉降過(guò)程7.為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應(yīng)該是（ ）。）表面光滑，顏色較淺 ）表面粗糙，顏色較深）表面粗糙，顏色較淺 ）表面光滑，顏色較深8.某套管換熱器由1084mm和552.5mm鋼管組成，流體在環(huán)隙間流動(dòng)，其當(dāng)量直徑為（ ）mm。A）53 B）45 C）50 D）589.下述4種情況：空氣流速為30m/s時(shí)的；水的流速為1.5m/s時(shí)的；蒸汽滴狀冷凝時(shí)的和水沸騰時(shí)的，對(duì)流傳熱系數(shù)由大到小的正確順序應(yīng)該是（ ）。A) B) C) D)10.常壓蒸發(fā)與真空蒸發(fā)比較，常壓蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是( )。A)設(shè)備流程簡(jiǎn)單 B)溶液沸點(diǎn)低 C)減少或防止熱敏性物料的分解 D)傳熱推動(dòng)力大三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共計(jì)10分）1.簡(jiǎn)述離心泵的工作原理及其操作和安裝時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題。2.提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性，可以采用的措施有哪些？四、流體流動(dòng)與輸送計(jì)算題（20分）如圖所示輸水系統(tǒng)。已知: 管路總長(zhǎng)度(包括所有局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)為120m，其中壓力表至高位槽液面為90m, 管路摩擦系數(shù)=0.025，管子內(nèi)徑為0.05m，水的密度=1000kg/m3,泵的效率為0.75, 輸水量為15m3/h，求:泵軸功率N軸=?壓力表的讀數(shù)為多少kgf/cm2五、過(guò)濾與沉降計(jì)算題（10分）欲用降塵室凈化溫度20、流量為2500m3/h的常壓空氣，空氣中所含灰塵的密度為1800kg/m3，要求凈化后的空氣不含有直徑大于10m的塵粒，試求所需沉降面積為多大？若沉降室底面的寬為2m、長(zhǎng)為5m，室內(nèi)需要設(shè)多少塊隔板？（20空氣的密度取1.2kg/m3，粘度為1.8110-5Pas ）。六、傳熱計(jì)算題（20分）有一套管換熱器, 內(nèi)管為542mm,外管為1164mm的鋼管, 內(nèi)管中苯被加熱, 苯進(jìn)口溫度為50, 出口溫度為80, 流量為4000kg/h。環(huán)隙為133.3 的飽和水蒸汽冷凝, 其汽化熱為2168.1kJ/kg,冷凝傳熱系數(shù)為11630W/m2.K。 苯在5080之間的物性參數(shù)平均值為密度=880kg/m3, 比熱Cp=1.86kJ/kg,粘度=0.3910-3Pa.s, 導(dǎo)熱系數(shù)=0.134W/m.K, 管內(nèi)壁垢阻為0.000265m2/W,管壁熱阻及管外側(cè)垢阻均不計(jì)。試求: 1)加熱蒸汽消耗量; 2)所需的傳熱面積(以?xún)?nèi)管外表面計(jì))。3)當(dāng)苯的流量增加50%,要求苯的進(jìn)出口溫度不變, 加熱蒸汽的溫度應(yīng)為多少?答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：一、填空（每空1分，共計(jì)20分）1.管中軸，2, 1.252.灌泵，氣縛；離心泵的工作點(diǎn)，閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 3.最小直徑4.濾餅5.y T、A 6.傳熱管表面有污垢積存；定期清洗污垢7.泡核， 膜狀8.819.溶液沸點(diǎn)升高，液柱靜壓頭，管道阻力二、單項(xiàng)選擇（每一選項(xiàng)2分，共計(jì)20分）1.C 2.B 3.A 4.C 5. 6. 7. 8. B 9.C 10.A三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共計(jì)10分）1.工作原理：充滿(mǎn)葉輪的液體受到離心力形成低壓和高壓兩個(gè)區(qū)，低壓區(qū)在泵中心即拋出液體后，其壓強(qiáng)低于外壓，外界的液體在壓差作用下源源不斷地吸入；高壓區(qū)在葉輪外緣，液體甩出后獲得了動(dòng)能和勢(shì)能，從排出管輸送出去。 操作離心泵時(shí)應(yīng)注意，啟動(dòng)前需要灌泵排氣，防止氣縛，還應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動(dòng)電流最小以保護(hù)電機(jī)；安裝時(shí)應(yīng)控制安裝高度低于允許安裝高度，以防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。2.多效蒸發(fā)操作，抽出額外蒸汽，冷凝水潛熱的利用，熱泵蒸發(fā)。四、流體流動(dòng)與輸送計(jì)算題（20分）N軸=Ne/ Ne=MsWe Ms=4.17kg/s 選取1-1與2-2截面，并以 1-1截面的基準(zhǔn)面。在兩截面間做能量衡算： gZ1+(p1/)+(u12/2)+We=gZ2+(p2/)+(u22/2)+hf Z1=0 Z2=2+20=22m p1=p2=0 u1=u2=0 We=gZ2+hf hf=(L/d)(u2/2) u=(V/3600)/(/4)d2= 2.12m/s hf=0.025(120/0.05)(2.122/2)=134.83J/kg We=9.8122+134.83=350.65J/kgNe=MsWe=1462.21J/s N軸=Ne/0.75=1949.61W 13在3-3與2-2截面做能量衡算，并取3-3為基準(zhǔn)面 gZ3+(p3/)+(u32/2)=gZ2+(p2/)+(u22/2)+hf3-2 Z3=0 Z2=20 p2=0 u2=0 p3/=gZ2+hf3-2-(u32/2)=295.07J/kgp3=295.07=295070N/m p3=275070/(9.81104)=3.01kgf/cm2 (表) 7五、過(guò)濾與沉降計(jì)算題（10分）設(shè)直徑為10m的塵粒沉降于斯托克定律（層流）區(qū)，則顆粒的沉降速度為 1 3 2故以上計(jì)算有效。所需沉降面積為 2因沉降室底面積為25m2已定，故所需隔板數(shù)目為 2六、傳熱計(jì)算題（20分）(1) Q=Dr=WCp(t2-t1)=40001.86(80-50)=223200kJ/h D=223200/2168.1=103kg/h 3(2) do/di=54/50104 Pr=1.861030.3910-3/0.134=5.41 i=0.023(0.134/0.05)(7.25104) 0.8(5.41) 0.4=936.3W/m2K K=1/(1/936.3+0.000265+1/11630)=704.7W/m2K tm=(83.3+53.3)/2=68.3 A=Q/(Ktm)=（223200x1000/3600）/(704.768.3)=1.29 m2 9分(3) W=1.5W=1.54000=6000kg/h Q=1.5Q=2232001.5=334800 KJ/h i=(1.5) 0.8=936.31.383=1295 W/m2K K=1/(1/11630+0.000265+1/1295)=890.3 W/m2K tm=Q/(AK)=(334800x1000/3600)/(890.31.29)= 81.1 tm=(T-50)+(T-80)/2= 81.1 T=146.1 8分或者：QqmCp(t2-t1)