化工原理復習題

一.填空（每小題1分，共20分）.流體流動阻力的形成是流體具有一粘性 的結果。TOC\o"1-5"\h\z.邊長為a的正方形截面風道，其當量直徑為一一a 。.經內徑為50mm的鋼管輸送運動20℃的水，水的流速為2m/s，粘度為1.005cP。試判定水在鋼管中的流型。湍流.每千克水經過泵后其機械能增加了490J,則該泵的揚程為一一50mH2 。.某精餾塔頂操作壓強須維持在5.3kPa,若當地氣壓計的讀數為100.6kPa（755mmHg）,塔頂真空表讀數應為 93.5 kPa（mmHg）。.一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在水中的沉降速度將一下降 ，在空氣中的沉降速度將一增大 。.通常，一氣固 非均相物系的離心沉降是在旋風分離器中進行，一液固一 懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機中進行。.餅層過濾中，真正發(fā)揮攔截顆粒作用的主要是一一濾餅層 一而不是 過濾介質 。.當進氣口氣速一定時，旋風分離器的直徑越大，其分離因數越 小 ；轉速一定的離心分離機隨著轉鼓直徑的增大，其分離因數將 增加 。.在板框式過濾機中，洗滌速率是過濾終了時過濾速率的一一1/4 倍。.金屬的導熱系數大都隨其純度的增加而增大，隨其溫度的升高而減小.寫出三種間壁式換熱器的名稱：套管式、管殼式和板式.對流傳熱的熱阻主要集中在一一滯流內層，因此，——減薄滯流內層厚度一一■是強化對流傳熱的重要途徑。.黑體的表面溫度從300c升至600℃,其輻射能力增大到原來的_----5.39---_倍。.換熱器在使用一段時間后，傳熱速率會下降很多，這往往是由于-傳熱管表面有污垢—積存 的緣故。—.用套管換熱器加熱內管的空氣，蒸氣在管間冷凝。現欲通過實驗方法測定蒸氣和空氣的給熱系數，需要的主要儀器有熱電偶溫度計；水銀溫度計；流量計.蒸發(fā)操作中的溫度差損失的原因有―-（1）因溶液蒸氣壓下降而引起；（2）因液柱靜壓強而引起的沸點升高；（3）因流動阻力而引起。.按溶液在加熱室內循環(huán)方式而分類，蒸發(fā)器分為循環(huán)型（非膜式）和非循環(huán)型（膜—式） 兩大類。—.蒸發(fā)操作中使用真空泵的目的是 -抽出由溶液帶入的不凝氣，提高蒸發(fā)器內真空度.單位加熱蒸汽消耗量是指蒸發(fā)1kg水分消耗的加熱蒸氣量--- ，單位是-kg/kg--- 。二、簡述題：（每小題4分，共20分）。.離心泵的氣蝕現象及發(fā)生原因。.當離心泵入口處壓強wPO時，液體汽化，造成泵體震動，葉片點蝕，這種現象為氣蝕。.用板框式過濾機進行恒壓過濾的實驗步驟。2.首先將板框式過濾機安裝正確，檢查各閥門處于完好狀態(tài)；打開攪拌器將懸浮液攪拌均勻；啟動加壓泵向板框式過濾機輸送懸浮液，待清液流出均勻后每隔一定時間記錄濾液量。.操作離心泵時，開車順序是什么？開泵前關閉出口閥的目的是什么？.檢查底閥 灌水閉出口閥啟動電機待運行平穩(wěn)開啟出 A ? ? ? A口閥。閉出口閥的目的是為了減小啟動電流。.本學期化工原理實驗中，測定離心泵特性曲線時需要記錄的原始數據有哪些?4.電機功率、泵進出口壓強、流量、進出口高度差、溫度等5.在旋風分離器中固體顆粒是如何從氣流中分離出來的：5.氣流夾帶著固體進入旋風分離器后，在離心力的作用下固體被甩到器壁，順器壁落入收集器，而氣流旋轉幾圈后在旋風分離器內反向旋轉從旋風分離器內部上升離開。三、選擇題（單項選擇，每題1分，共10分）.滯流與湍流的本質區(qū)別是（D）A. 流速不同；B流通截面不同；C雷諾準數不同；D滯流無徑向運動，湍流有徑向運動；.有兩種關于粘性的說法：（1）無論是靜止的流體還是運動的流體都具有粘性。（2）粘性只有在流體運動時才會表現出來。正確的結論應是（A） A這兩種說法都對； B這兩種說法都不對；.某流體在一上細下粗的垂直變徑管路中流過。現注意到安在變徑處有一定距離的粗、細兩截面的壓強表讀數相同。故可斷定管內流體（B）。A向上流動；B向下流動； C處于靜止；D流向不定.離心泵吸入管路底閥的作用是（B）。A、阻攔液體中的固體顆粒； B、防止啟動前充入的液體從泵內漏出；C、避免出現氣蝕現象； D、維持最低的允許吸上高度.下述說法中正確的是（B ）。A過濾速率與過濾面積成正比； B過濾速率與過濾面積的平方成正比；C過濾速率與濾布阻力成反比； D過濾速率與操作壓差的平方成正比.下面哪個是過濾推動力（D）。A液體經過過濾機的壓強降； B濾餅兩側的壓差；C介質兩側的壓差； D介質兩側壓差加上濾餅兩側壓差.恒壓過濾時，如濾餅不可壓縮，介質阻力可忽略，當操作壓差增加1倍，則過濾速率為原來的（B）。A.1倍；B2倍；C%：2倍； D1/2倍；.揭示了物體輻射能力與吸收率之間關系的定律是（B）。A斯蒂芬-波爾茲曼定律；B克?；舴蚨桑籆折射定律；D普朗克定律.關于輻射傳熱，下述幾種說法中錯誤的是（A）。A.除真空和大多數固體外，熱射線可完全透過；B.熱輻射和光輻射的本質完全相同，不同的僅僅是波長的范圍；C熱射線和可見光一樣，都服從折射定律；D.物體的溫度不變，其發(fā)射的輻射能也不變10.黑度表明物體的輻射能力接近黑體的程度，其值大小與物體的（D）無關。A.種類；B表面狀況； C表面溫度； D顏色四.判斷題（每題1分共10分題）.質量流量一定的氣體在管內流動時，其密度和流速可能隨溫度變化，但質量流速不變（N）.流體流動的類型有：滯流、湍流和過渡流。（x

.往復泵也可以用安裝出口閥門的方法來調節(jié)流量。（x）旁路.強差的大小可以用一定高度的液體柱來表示。（q）.采用錯流和折流可以提高換熱器的傳熱速率。（x）.對流傳熱系數是物質的一種物理性質。（x）.黑體、鏡體和灰體都是理想化的物體，在自然界中并不存在。（q ）.離心泵的軸功率一般隨流量增大而增大，當流量為零時，軸功率不為零。（q）.在同一流體中，自然對流和強制對流不可能同時發(fā)生。（x）.靜壓能與動能、位能不一樣，它不屬于機械能。（x）五.計算題（每題10分，共40分）：.如附圖所示，用泵將貯槽中的某油品以40m3/h的流量輸送至高位槽。兩槽的液位恒定，且相差20m,輸送管內徑為100mm，管子總長為45m（包括所有局部阻力的當量長度）。已知油品的密度為890kg/m3,粘度為0.487Pa.s,試計算泵所需的有效功率。40—36”二1.415m/s0.785x0.12「 du40—36”二1.415m/s0.785x0.12「 dup 0.1x890x1.415Re= = N64二.九二Re0.487-4^—=0.247258.6=258.6(2000題24附圖在貯槽1截面到高位槽2截面間列柏努利方程:Zg+p+—u2+W=Zg+p1p21e2p簡化:Zw八而： f2 f江上二0,247x竺x上0.1=111.2J/kg二.We=20x9.81+111.2=307.4J/kgPe=We?ms=We.V.P=307,4x403600x890=3039.8Wx3.Pe=We?ms.用油泵從貯槽向反應器輸送44℃的異丁烷，貯槽中異丁烷液面恒定，其上方絕對壓力為652kPa。泵位于貯槽液面以下1.5m處，吸入管路全部壓頭損失為1.6m。44℃時異丁烷的密度為530kg/m3,飽和蒸汽壓為638kPa。所選用泵的允許汽蝕余量為3.5m,問此泵能否正常操作？.解：泵允許的安裝高度：Hg=—―Pv—(NPSH)―2h允pg 允 /吸入(652—638)x103 3.5-1.6530x9.81 =-2.4m該定＞Hgy允 '此泵安裝不當，會發(fā)生氣蝕現象。.有一過濾面積為0.093m2的小型板框壓濾機，恒壓過濾含有碳酸鈣顆粒的水懸浮液。過濾時間為50秒時，共得到2.27X10-3m3的濾液；過濾時間為100秒時。共得到3.35X10-3m3的濾液。試求當過濾時間為200秒時，可得到多少濾液?V2=3.35X10-3m3、13=200s3.解：已知A=0.093m2、11=50s、V1V2=3.35X10-3m3、13=200s2.27x10-3q}由于1 =24.41x10-q}由于10.0933.35x10-3 =36.02x10-30.093根據式(2-38a)q2+2根據式(2-38a)q2+2qq=Kte1q2+2qq=Kt聯(lián)立解之:2 2qe=4.14X10-3(24.41x10-3)2+2x24.41x10-3qe(36.02x10-3)2+2x36.02x10-3qeK=1.596X10-5=50K=100K因此匕q2+2x4.14x10-3q=200x1.596x10-5q3=0.0525所以：V3=q3A=0.0525X0.093=4.88X10-3m3

4.在逆流換熱器中，用初溫為20℃的水將1.25kg/s的液體（比熱容為1.9kJ/kg.℃、密度為850kg/m3）,由80℃冷卻至U30℃換熱器的列管直徑為e25X2.5mm,水走管方。水側和液體側的對流傳熱系數分別為0.85kW/（m2.℃）和1.70kW/（m2.℃）,污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于50℃,試求換熱器的傳熱面積。4.解：解：熱負荷:Q=%Cp1（T1-T2）=1，25X1，9X103（80—30）=L2X105W傳熱溫度差：△tm=（A12i11）/ln（A12小11）=［（80-50）-（30-20）］/ln（30/10）=18.2℃總傳熱系數：1d1—1d1—k——+——Kada25x10-3 1 +

0.85x103x20x10-3 1.7x103=2.06x10-3m2?℃/W解得：Ko=485.44W/（m2?℃）,有：S=QI（K0Atm）=13§m2化工原理試題答案（A）一、填空、1.粘性；2.a； 3.湍流； 4.50mH2O； 5.93.5；6.下降，增大。7.氣固；液固；8.濾餅層；過濾介質；9.?。辉黾?；10.1/4； 11.增大；減小12.套管式、管殼式、板式；13.滯流內層；減薄滯流內層厚度；14.5.39；15.傳熱管表面有污垢積存；16.熱電偶溫度計；水銀溫度計；流量計.（1）因溶液蒸氣壓下降而引起；（2）因液柱靜壓強而引起的沸點升高；（3）因流動阻力而引起。.循環(huán)型（非膜式）和非循環(huán)型（膜式）。.抽出由溶液帶入的不凝氣，提高蒸發(fā)器內真空度。.蒸發(fā)1kg水分消耗的加熱蒸氣量，kg/kg。

二、簡述題1.當離心泵入口處壓強WPO時，液體汽化，造成泵體震動，葉片點蝕，這種現象為氣蝕。.首先將板框式過濾機安裝正確，檢查各閥門處于完好狀態(tài)；打開攪拌器將懸浮液攪拌均勻；啟動加壓泵向板框式過濾機輸送懸浮液，待清液流出均勻后每隔一定時間記錄濾液量。.檢查底閥灌水閉出口閥啟動電機待運行平穩(wěn)開啟出 A ? ? ? A口閥。閉出口閥的目的是為了減小啟動電流。.電機功率、泵進出口壓強、流量、進出口高度差、溫度等。.氣流夾帶著固體進入旋風分離器后，在離心力的作用下固體被甩到器壁，順器壁落入收集器，而氣流旋轉幾圈后在旋風分離器內反向旋轉從旋風分離器內部上升離開。三、選擇題：1、D；2.A；3.10.D；四、判斷題1、J；2、X；3X、；4、三、選擇題：1、D；2.A；3.10.D；四、判斷題1、J；2、X；3X、；4、J；五、計算題5X、；6、X；7、J；8、J；9、X；10、X40u=工=360"=1.415m/s九, 0.785x0.12—a21.解： 4「 dup 0.1「 dup 0.1x890x1.415Re= = N,64二.'二—Re0.487-4^—=0.247258.6=258.6(2000在貯槽1截面到高位槽2截面間列柏努力方程:Zg+p+—u2+W=Zg+p2+—u2+ZW1p21e2p22f簡化:Zw八而簡化:Zw八而： f2 f江—0.247x竺x3d20.1 2=111.2J/kg:.We=20x9.81+111.2=307.4J/kgPe=We?Pe=We?m=We?V-p=307.4xs2.解：泵允許的安裝高度：Hg=P0-Pv

允pg403600x890=3039.8Wx3.04kW-(NPSH)允一zh吸入(652-638)x103 3.5-1.6530x9.81 =-2.4mHg定＞Hgy允 '此泵安裝不當，會發(fā)生氣蝕現象。33.解：已知A=0.093m2、11=50s、V1=2.27X10-303、12=100s、丫2=3.35X10-3m