大學化工原理上冊模擬試題及參考答案

1、化工原理上冊模擬試題及參考答案2016一、填空（每空1分，共20分）牛頓型流體在圓直管道中作穩(wěn)態(tài)層流流動時，現(xiàn)保持流量不變，管直徑變?yōu)樵瓉淼亩种?，則管路摩擦阻力系數(shù)是原來的 倍，產生的摩擦阻力為原來的 倍。某設備入口真空表上讀數(shù)為120mmHg，當?shù)卮髿鈮?.98atm，則入口處絕壓為 Pa；出口壓力表讀數(shù)為1.8kgf/cm2，則其絕對壓力為 Pa。離心泵的工作點由 確定；如關小離心泵出口閥門開度則離心泵揚程 ，軸功率 。固體顆粒在流體中呈層流自由沉降時，如溫度降低，則固體顆粒在氣體中的沉降速度 ；固體顆粒在液體中的沉降速度 。對于連續(xù)轉筒真空過濾機的操作，當轉速提高時，過濾機的生產能力

2、 、濾餅層厚度 。對于聚式固體流態(tài)化，常出現(xiàn)的不正常操作現(xiàn)象有 ， 。面積和厚度相同的三層導熱平壁，測得一維穩(wěn)態(tài)導熱時各層導熱平壁兩側的溫度差大小順序為t2大于t3大于t1，則各層導熱平壁的導熱系數(shù)大小順序為 、各層導熱平壁的導熱熱阻大小順序為 。8.液體在圓直管內作強制湍流對流傳熱時，如液體的流量和定性溫度不變，管直徑減小為原來的二分之一，則對流傳熱系數(shù)（給熱系數(shù)）變?yōu)樵瓉淼?倍。 9.在銅質套管換熱器中，用飽和蒸汽冷凝加熱空氣，總傳熱系數(shù)應接近于 的對流傳熱系數(shù)（給熱系數(shù)），傳熱壁面溫度接近于 的溫度。 10.黑體的定義為 ，透明體的定義為 。二、分析簡答題（共20分） （本小題8分）試分

3、析影響加熱爐熱效率的因素有哪些？提出提高加熱爐熱效率的措施。（本小題8分）畫出往復式壓縮機工作循環(huán)的P-V圖，標出每一過程的名稱。分析說明為何當壓縮氣體終壓較高時采用多級壓縮？（本小題4分）試說明冷、熱兩流體在管殼式換熱器中換熱時，安排流體流程（管程或殼程）的基本原則。（每項1分）三、計算題（共60分）：（25分）用離心泵將40的水從敞口儲水池送入一敞口高位槽（當?shù)貧鈮簽?atm）。泵進出口分別安裝真空表和壓力表，兩表間垂直距離可以忽略不計。已知水的物性參數(shù)如下，密度為992.7kg/m3 ，粘度為0.624cP，水的飽和蒸氣壓為55.32mmHg。已知泵入口真空表讀數(shù)為400mmHg，銘牌上

4、泵的允許吸上真空度為7.2m，輸送管路為108×4mm的鋼管，總長度（包括當量長度）為40m，其中吸入管路為6m（包括當量長度），儲水池與高位槽高度差為20m，管路摩擦阻力系數(shù)為0.02，流量為65m3/h。試問：泵最大可能的安裝高度；（8分）泵的揚程；（6分）泵出口處壓力表的讀數(shù)；（6分）設摩擦阻力系數(shù)不隨流量改變而改變，寫出管路特性方程中。（5分）（15分）用一板框過濾機過濾CaCO3的水懸浮液，濾餅可視為不可壓縮。壓濾機的過濾面積為20m2，某過濾壓強下測得過濾常數(shù)K=2×10-2 m2/h。試求：在此壓強下將過濾進行至濾餅充滿全部濾框時，所獲得的濾液為2m3，濾布阻

5、力可以忽略不計，問此時所需過濾時間為多少小時？（6分）現(xiàn)改用一種較厚的濾布，其常數(shù)為qe=2×10-2m，過濾完畢后，洗滌、拆裝等輔助時間共為30分鐘，問此時的生產能力為多少？（5分）如，設CaCO3的水懸浮液的濃度（以m3濾餅/m3濾液計）提高一倍，此時所需的過濾時間為多少？（4分）（20分）一單管程、單殼程列管換熱器，有多根25×2.5mm的鋼管組成管束。管程走有機溶劑，流量為1.5×104 kg/h，流速為0.5m/s；殼程通入130的飽和蒸汽，將有機溶劑從20加熱至50。已知在定性溫度下有機溶劑的物性參數(shù)為：密度=884.2kg/m3，比熱Cp=1.76k

6、J/(kg·K)，導熱系數(shù)=0.143W/(m·K)，粘度=0.8cP；蒸汽的冷凝對流傳熱系數(shù)為104 W/(m2·K)；鋼的導熱系數(shù)取45 W/(m·K)；污垢熱阻可以忽略不計。求：管內的對流傳熱系數(shù)，W/(m2·K)；（6分）換熱器的總傳熱系數(shù)（以管束外表面積為基準）K，W/(m2·K)；（2分）管子的根數(shù)和長度；（7分）在有機溶劑的初始溫度和流量不變的前提下，若通過提高加熱蒸汽溫度將上述換熱器的傳熱速率提高10%，則加熱蒸汽溫度應為多少？（5分）注：蒸汽冷凝對流傳熱系數(shù)和有機溶劑的物性參數(shù)可看作常數(shù)。一、填空（每空1分，共20分

7、） 1/2 倍， 1 8.332×104 Pa； 2.758×105 Pa 泵的特性曲線和管路特性曲線 ； 增大 ， 減小 增大 ； 下降 增大 、 減小 溝流 ， 節(jié)涌 132 、 R2 R3 R1 8. 3.482 9. 空氣 ， 飽和蒸汽 10. 具有黑表面的物體=1 ， =1 二、分析簡答題（共20分）（本小題8分）答：影響加熱爐效率的因素有：爐墻損失的熱量，煙氣帶走的熱量，燃料燃燒情況及空氣的入爐溫度、過剩空氣系數(shù)等。 提高加熱爐熱效率的措施有：提高空氣入爐溫度；盡量降低過?？諝庀禂?shù)及降低其溫度，減少其帶走熱量；被加熱流體選擇適當?shù)娜霠t溫度；選擇合適的火嘴，改進燃

8、燒狀況，使燃料燃燒完全。（本小題8分）答：1-2 壓縮； 2-3 排氣； 3-4 余隙膨脹；4-1 吸氣；（圖1分，每步1分） 壓縮氣體終壓較高時，容積系數(shù)下降，使壓縮機動力消耗增加；排出氣體溫度增加；造成機件損壞及可能導致的潤滑油失效。（每項1分，共3分）（本小題4分）答：有腐蝕性、高溫及高壓流體走管程，降低對殼體材質要求；有毒、易燃流體走管程，降低泄露；易于結垢的流體走易清洗一側，便于清掃；流量小，粘度大的流體走殼程，便于達到湍流；需要被冷卻流體，一般走殼程，便于散熱；蒸汽宜走殼程，便于冷凝液及不凝氣排放。三、計算題（共60分）：（25分）解：（1） 1分 1分 2分 2分 2分（2）在兩

9、槽之間列柏努利方程，得： 2分 2分 2分（3）在兩表之間列柏努利方程，忽略位差： 3分 3分（4） 1分（15分）解：（1）恒壓過濾：Ve=0 V2=KA2t 3分 3分(2) 2分 1 1分 2分(3)濾餅結構不變，比阻不變，懸浮液濃度加倍，餅液比加倍， 1分 1分 1分 1分（20分）解：（1） 1分 1分被加熱：n=0.4 2分 2分（2）計算過程中不計熱損失，忽略管壁導熱熱阻及污垢熱阻 2分（3） 2分 1分 2分 分 2分(4) ； 1分 2分； 一、填空和選擇題（每空1分，共30分）0.5atm(表壓) kPa mmHg。連續(xù)性方程是 ，柏努利方程是 。 A、物料衡算式 B、能量

10、衡算式 C、相平衡式 D、過程速率式空氣在一等徑水平圓直管中作等溫、穩(wěn)定流動，則沿流動方向其雷諾準數(shù)將 （變大，變小，不變）；若沿流動方向空氣溫度升高，其雷諾準數(shù)將 （變大，變小，不變）。減小閥門開度，管中流體流量減小，這是因為 。 A、減小了阻力系數(shù)； B、增加了當量直徑；C、增加了當量長度； D、增加了流體動能。一臺壓縮機的工作循環(huán)包括 、 、 和 四個階段。降沉室內顆粒沉降下來的條件是 。固體流態(tài)化可分為 流化和聚式流化兩種，聚式流化常出現(xiàn)的不正常操作有 和 兩種。傳熱方式主要有 、 、 三種。列管式換熱器按照熱補償方式的不同可以分為： 、 和 。在飽和水蒸汽冷凝加熱空氣的套管換熱器中，

11、傳熱壁面的溫度接近于_ 的溫度，總傳熱系數(shù)K接近于_ _的對流傳熱系數(shù)，傳熱過程的熱阻主要集中在_ _側。管式加熱爐的結構包括 、對流室、 、 和余熱回收系統(tǒng)。過?？諝庀禂?shù)的定義是 ；越高，出爐煙氣溫度越 （高、低）；過高，爐子熱效率 （升高、降低）。二、簡答題（每題5分，共15分）指出離心泵的氣蝕與氣縛現(xiàn)象有什么區(qū)別。簡述強化換熱器傳熱的途徑，舉出若干具體措施。試述羅伯伊萬斯假定的基本內容。三、計算題：（共55分）（20分）如圖所示輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位水槽，已知水的密度為1000kg/m3 ，管道直徑均為45×2.5mm，泵的進、出口管路上分別安裝有真空表及壓力

12、表。真空表安裝位置距貯水池的水面高為4.8m，壓力表安裝位置距貯水池的水面高度為5m。當輸入量為4m3/h時，進水管道的全部阻力損失為10J/kg，出水管道的全部阻力損失為40J/kg，壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm2。泵的效率為70%。（忽略真空表到泵入口、泵出口到壓力表的阻力損失）。試求：泵揚程H，m ；（10分） 兩液面高度差h，m ；（6分）泵所需的軸功率N，kW。（4分）（15分）某廠用板框壓濾機在恒壓下過濾一種懸浮液，濾框的空間尺寸為1000 ×l000×40mm，有20個濾框，經過2h過濾，濾框完全充滿濾餅，且每m2過濾面積得到濾液1.4m3。卸餅、清理、組

13、裝等輔助時間為1.2h，忽略過濾介質阻力，濾餅未洗滌。試求：該扳框壓濾機的生產能力；（6分）過濾后用l/8濾液體積的洗滌水在同樣壓力差下進行橫穿洗滌濾餅時的生產能力(設洗滌水與濾液粘度相近)。（9分）（20分）一內管尺寸為25×2.5mm的套管換熱器作為精餾塔頂全凝器，冷卻水走管程，塔頂蒸汽走殼程。已知塔頂蒸汽流量為500kg/h，汽化潛熱為270kJ/kg，飽和溫度為80；冷卻水入口溫度為15，出口溫度為45，忽略管壁及污垢熱阻。此時蒸汽側的對流傳熱系數(shù)o=104W/(m2·K)，水側的對流傳熱系數(shù)i=4428.4 W/(m2·K)；水的比熱CP=4.174，忽

14、略熱損失。試求：換熱器的熱負荷Q，kW ；（3分）冷凝水的用量W2，kg/h ；（2分）換熱過程的對數(shù)平均溫差tm， ；（6分）換熱過程的總傳熱系數(shù)KO，；(以內管的外表面積為基準)（5分）若達到要求，換熱器長度不短于幾米？（4分）一、填空和選擇題（每空1分，共30分） 50.66 kPa 380 mmHg A ， B 不變 變小 C 壓縮 、 排氣 、 余隙膨脹 和 吸氣 L/uH/ut 散式 ， 溝流 和 節(jié)涌 傳導 ， 對流 ， 輻射 固定管板式 、 浮頭式 和 型管式 _水蒸汽_， _空氣_， _空氣_側 輻射室 、 燃燒器 、 通風系統(tǒng) 入爐空氣量與理論空氣量的比值 ； 低 ； 降低

15、 二、簡答題（每題5分，共15分）答：氣蝕是指由于泵的安裝高度太高而使泵吸入口的壓力小于液體的飽和蒸氣壓而引起的不正常操作；氣縛是由于啟動時未灌泵或由于泵體密封不嚴而引起的不正常操作。答：增大總傳熱系數(shù)K：采用多管程或多殼程；在殼程設置折流擋板；提高流體流速；及時清除污垢等；采用相變、較大的流體等；增大傳熱面積A：增大換熱器單位體積的傳熱面積，如采用波紋管、翅片管等；增大傳熱溫差tm：盡可能逆流操作，或使溫差校正系數(shù)0.8。答：爐膛內煙氣充分混合，各處煙氣組成與溫度均相同且等于出輻射室煙氣的平均溫度，即將熾熱的煙氣看成一發(fā)熱面；將管排看成一吸熱面，管壁溫度為管內介質平均溫度加上50；對流給未敷設爐管爐墻的熱量等于其散熱損失，將爐墻看成一全反射面。三、計算題：（共55分）（20分）解：在0-2間列柏努利方程： （2分）P0 = 0， P2=2.5kgf/cm2=2.452×105Pa （2分） = 0， （2分） ; （2分）Z0=0 Z2=5 代入上式，計算：H= 31.06m （2分）在0-3間列柏努利方程： （2分） P0=P3=0 , , Z3-Z0=h, （2分） h = 31.06-5.