化工原理期末考試真題及答案

填空題（3分）球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí)，勻速沉降的條件是_粒子所受合力的代數(shù)和為零_。滯流沉降時(shí)，其阻力系數(shù)=_24/Rep_.在靜止的、連續(xù)的同種流體內(nèi)，位于同一水平面上各點(diǎn)的壓力均相等。水在內(nèi)徑為φ105mmX2.5mm的只管內(nèi)流動(dòng)，已知水的粘度為1.005mPa*s，密度為1000kg*m3，流速為1m/s，則Re=99502，流動(dòng)類型為湍流。流體在圓形管道中作層流流動(dòng),如果只將流速增加一倍,則阻力損失為原來的2倍;如果只將管徑增加一倍而流速不變,則阻力損失為原來的1/4倍.求取對(duì)流傳熱系數(shù)常采用因次分析法，將眾多影響因素組合成若干無因次數(shù)群，再通過實(shí)驗(yàn)確定各特征數(shù)數(shù)之間的關(guān)系，即得到各種條件下的關(guān)聯(lián)式?；どa(chǎn)中加熱和冷卻的換熱方法有_直接換熱_,間壁換熱和蓄熱換熱.在列管式換熱器中，用飽和蒸氣加熱空氣，此時(shí)傳熱管的壁溫接近飽和蒸汽側(cè)流體的溫度，總傳熱系數(shù)K接近空氣側(cè)流體的對(duì)流給熱系數(shù)。氣液兩相平衡關(guān)系將取決于以下兩種情況:

(1)若pe〉p或C〉Ce則屬于解吸過程

(2)若p〉pe或Ce〉C則屬于吸收過程計(jì)算吸收塔的填料層高度,必須運(yùn)用如下三個(gè)方面的知識(shí)關(guān)聯(lián)計(jì)算:_平衡關(guān)系_,_物料衡算,_傳質(zhì)速率._.在一定空氣狀態(tài)下干燥某物料能用干燥方法除去的水分為_自由水分首先除去的水分為_非結(jié)合水分不能用干燥方法除的水分為_平衡水分。,當(dāng)20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在內(nèi)徑為100mm的光滑管內(nèi)流動(dòng)時(shí),若流速為1.0m/s時(shí),其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為9.93×105；直管摩擦阻力系數(shù)λ為0.0178.流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有粘性計(jì)算管道流體局部阻力的方法有:當(dāng)量長度法;阻力系數(shù)法;,其相應(yīng)的阻力計(jì)算公式為,。過濾是一種分離懸浮在液體或氣體中固體微粒的操作。進(jìn)行換熱的兩流體，若α1》α2時(shí)，要提高K值，應(yīng)設(shè)法提高α2；當(dāng)α1≈α2時(shí)，要提高K值，應(yīng)使_α1_α2_同時(shí)提高_(dá)__。某間壁換熱器中,流體被加熱時(shí),圓形管內(nèi)湍流的傳熱系數(shù)表達(dá)式為.當(dāng)管內(nèi)水的流速為0.5m/s時(shí),計(jì)算得到管壁對(duì)水的傳熱系數(shù)α=2.61(kw/（m2·K）.若水的其它物性不變,僅改變水在管內(nèi)的流速,當(dāng)流速為1.2m/s時(shí),此時(shí)傳熱系數(shù)α=3.81(kw/（m2·K）.強(qiáng)化傳熱的方法之一是提高K值.而要提高K值則應(yīng)提高對(duì)流傳熱系數(shù)提高給熱系數(shù)較小一側(cè)的給熱系數(shù).吸收劑用量增加，操作線斜率增大，吸收推動(dòng)力增大。（增大，減小，不變）雙膜理論認(rèn)為，吸收阻力主要集中在界面兩側(cè)的氣膜和液膜之中。對(duì)不飽和濕空氣,干球溫度大于濕球溫度，露點(diǎn)溫度小于濕球溫度。圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)α1.α2以和間壁導(dǎo)熱系數(shù)λ的關(guān)系為_1/K1=1/a1+d1/2λ*lnd2/d1+d1/a2d2___.當(dāng)間壁管規(guī)格為φ108×4mm,導(dǎo)熱系數(shù)為45(w.m-2.K-1)時(shí),管內(nèi)外兩側(cè)給熱系數(shù)分別為8000(w.m-2.K-1)和1200(w.m-2K-1)時(shí),總傳熱系數(shù)K11=946(w.m-2.K-1）.對(duì)于間壁式換熱器：m1Cp1(T1-T2)=m2Cp2(t2-t1)=K.A.△tm等式成立的條件是_穩(wěn)定傳熱、_無熱變化、_無相變化。選擇題1.從流體靜力學(xué)基本方程了解到U型管壓力計(jì)測量其壓強(qiáng)差是(A)A.與指示液密度、液面高度有關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān)B.與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)有關(guān)C.與指示液密度、液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān)2.為使U形壓差計(jì)的靈敏度較高，選擇指示液時(shí)，應(yīng)使指示液和被測流體的密度差（ρ指-ρ）的值（B）。A.偏大B.偏小C.越大越好3.若將20℃硫酸用φ48×3.5mm的無縫鋼管輸送,則硫酸達(dá)到湍流的最低流速為（D）。已知20℃時(shí)，硫酸的密度為1831kg/m3粘度為25.4cP。A.0.135m/sB.1.5m/sC.0.15m/sD.1.35m/s4.層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：(D)。A.湍流流速>層流流速；B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C.層流的雷諾數(shù)<湍流的雷諾數(shù)；D.層流無徑向脈動(dòng)，而湍流有徑向脈動(dòng)。5.離心泵的性能曲線中的H－－Q線是在(C)情況下測定的。A.效率一定；B.功率一定；C.轉(zhuǎn)速一定；D.管路（ｌ＋∑ｌ）一定。6.旋風(fēng)分離器的臨界粒徑是指能完全分離出來的（A）粒徑。A.最?。籅.最大；C.平均；7.介質(zhì)阻力系數(shù)ζ=24/Rep的適用范圍是（BD）。A.圓柱形微粒；B.球形微粒；C.方形微粒；D.層流區(qū)；E.過渡區(qū)；F.湍流區(qū)8.對(duì)于沸騰傳熱，工業(yè)生產(chǎn)一般應(yīng)設(shè)法控制在（A）沸騰下操作。A.泡核B.穩(wěn)定的膜狀C.不穩(wěn)定的膜狀9.對(duì)一臺(tái)正在工作的列管式換熱器，已知α＝116w/（m2·K）α＝11600w/（m2·K），要提高傳熱系數(shù)（K），最簡單有效的途徑是（A）。A.設(shè)法增大α;B.設(shè)法增大α;C.同時(shí)增大α和α10.穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，如圖所示，試比較第一層的熱阻R與第二、三層熱阻R、R的大小(C)。A.R>(R+R)B.R<(R+R)C.R=(R+R)D.無法比較11.為使脫吸操作易于進(jìn)行，通?？刹捎茫ˋ）或（C）。A.升溫；B.加壓；C.減壓；D.降溫；12.對(duì)處理易溶氣體的吸收，為較顯著地提高吸收速率，應(yīng)增大（A）的流速。A.氣相；B.液相；C.氣液兩相；13.根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體轉(zhuǎn)移到液相主體整個(gè)過程的阻力可歸結(jié)為（C）。A.兩相界面存在的阻力；B.氣液兩相主體中的擴(kuò)散的阻力；C.氣液兩相滯流層中分子擴(kuò)散的阻力；14.將不飽和的空氣在總壓和濕度不變的情況下進(jìn)行冷卻而達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱為濕空氣的（C）。A.濕球溫度；B.絕熱飽和溫度；C.露點(diǎn)15.空氣的飽和濕度H是濕空氣的如下參數(shù)的函數(shù)：(A)。A.總壓和干球溫度；B.總壓和濕球溫度；C.總壓和露點(diǎn)；D.濕球溫度和焓。圓管的摩擦系數(shù)λ=64Re公式的適用范圍是（B）A.過渡流B.層流C.湍流一般情況下,溫度升高,液體的粘度（B）;氣體的粘度(A)A.增大B。減小C.不變18.當(dāng)固體微粒在大氣中沉降是層流區(qū)域時(shí)，以（C）的大小對(duì)沉降速度的影響最為顯著。A.顆粒密度；B.空氣粘度；C.顆粒直徑19.湍流體與器壁間的對(duì)流傳熱(即給熱過程)其熱阻主要存在于(C).

A.流體內(nèi);B.器壁內(nèi);C.湍流體滯流內(nèi)層中;

D.流體湍流區(qū)域內(nèi).20.對(duì)接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)溫度和壓力不變，而液相總濃度增加時(shí)其溶解度系數(shù)H將（C），亨利系數(shù)Ｅ將（C）。A,增加B,減少C,不變21.通常所討論的吸收操作中,當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí),則下列那種情況正確_____D_______;

A.,回收率趨向最高B,吸收推動(dòng)力趨向最大

C,操作最為經(jīng)濟(jì)D,填料層高度趨向無窮大

22..濕空氣經(jīng)預(yù)熱后,空氣的焓增大,而(B).

A.H,φ都升高;B.H不變?chǔ)战档?C.H,φ都降低

24..恒速干燥階段,物料的表面溫度等于空氣的(B).

A.干球溫度;B.濕球溫度;C.露點(diǎn)

計(jì)算題一、某車間準(zhǔn)備用一臺(tái)離心泵將儲(chǔ)槽內(nèi)的熱水送到敞口的高位槽內(nèi)，已知管子規(guī)格為Φ60×3.5mm鋼管，管內(nèi)流速為2m/s，吸入管路的能量損失為19.6J/kg壓出管路的壓頭損失為4mH2O(均包括全部的局部阻力損失在內(nèi)），其余參數(shù)見附圖示。試求該泵提供的有效功率。解：設(shè)定儲(chǔ)槽液面為1-1，且為基準(zhǔn)面，高位槽液面為2-2，列柏式：4分4分∴H=12.612mH2O4分4分三、某廠準(zhǔn)備選用規(guī)格為φ25×2.5mm，長3m的管子組成的列管式換熱器來將25℃的液體加熱到40℃。已知液體的流量為36m/h，相對(duì)密度為1.1，平均比熱為2.9kJ/（kg·K）,加熱劑用410K的飽和水蒸汽（走管外）其冷凝潛熱為2155kJ/kg，冷凝水在飽和溫度下排出，此換熱器的散熱損失為21000w，傳熱系數(shù)K=660w/（m2·K）,試求：（1）加熱劑的消耗量為多少kg/.h？（2）此換熱器應(yīng)用多少條管子組成？解：2分Q熱=Q2＋Q損=478.5+21=499.5kw2分2分137→13725←40△t1=137-25=112℃;△t2=137-40=97℃Δt1/Δt2＜2tm=(112＋97)/2=104.5℃2分4分取30條四、接觸法硫酸生產(chǎn)中用氧化后的高溫SO3混合氣預(yù)熱原料氣(SO2和空氣混合物)，已知：列管換熱器的傳熱面積為90m2，原料氣入口溫度t1=300℃，出口溫度t2=430℃。SO3混合氣入口溫度T1=560℃，兩種流體的流量均為10000kg/h，熱損失為原料氣所獲得熱量的6%，設(shè)兩種氣體的比熱均可取為1.05kJ/(kg·K)，且兩流體可近似作為逆流處理，求：(1)SO3混合氣的出口溫度T2；(2)傳熱系數(shù)K〔W/(m2·℃)〕。1.10000×1.05×(560-T2)=10000×1.05×(430-300)×1.06得T2=422.2℃------------------------(5分)2.Q=10000×1.05×(560-422.2)=1.447×106kJ/h-----------------------(5分)Δtm=((560-430)-(422.2-300))/(Ln(560-430)/(422.2-300))=126℃----------------------(5分)Q=KAtmK=1.447×106×1000/(90×126×3600)=35.4w/(m2·℃)----------------------(5分)五、在常壓逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇㏒吸收混合氣體中的可溶組分A。入塔氣體中A的摩爾分率為0.03，要求吸收率為95%。已知操作條件下的解吸因數(shù)為0.8，物系服從亨利定律，與入塔氣體成平衡的液相濃度為0.03（摩爾分率）。試計(jì)算：(1)操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；(2)出塔液體的濃度；(3)完成上述分離任務(wù)所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N。解：①據(jù)題意：y1=0.03，x1=0.03由y=mx所以m=11分1分由1分∴1分②由物料衡算2分1分1分③。4分六、在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20℃、760mmHg下，用清水對(duì)空氣—氨混合氣進(jìn)行逆流吸收操作，每小時(shí)向塔送入含NH31.5mol%的混合氣480m3(操作態(tài)),要求NH3的回收率為95%。已知20℃的平衡關(guān)系為y=0.75x（x、y均為摩爾分率），出塔溶液中NH3的濃度為平衡濃度的80%。試求：(1)出塔溶液中氨的濃度（用摩爾分率表示）；