化工原理試題

化工原理試題及答案一.填空題（每空1分，共24分）.處于同一水平面的液體，維持等壓面的條件必須是靜止的、連續(xù)的、同一種。.流體在變徑管中作穩(wěn)定流動，在管徑縮小的地方其靜壓能強^。3氣體的粘度隨溫度升高而增大，水的粘度隨溫度升高而減小。.流體在圓形直管中作滯流流動時，其溫度分布是拋物線 型曲線，其管中心最大流速為平均流速的2—倍，摩擦系數(shù)人與Re的關(guān)系為64/Re 。.壓強除了用不同的單位計量外，還可以用絕對壓強，表壓強和真空度三種不同的方法來表示。.流體在管內(nèi)作湍流流動時（不是阻力平方區(qū)），其摩擦系數(shù)入與典和￡/d有關(guān)；完全湍流時（阻力平方區(qū)）入只取決于￡/d 。.離心泵的主要部件有葉輪、泵殼、和軸封裝置。.離心泵的流量調(diào)節(jié)有改變出口調(diào)節(jié)閥開度、改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速和改變?nèi)~輪直徑三種，其中最常用的方法是改變調(diào)節(jié)閥開度，其優(yōu)點表現(xiàn)在操作簡便和連續(xù)調(diào)節(jié)。二.判斷題（每題2分，共10分）.理想流體無外功加入時，任一截面上各項機械能均相等。（義）.湍流時，管中心處的最大速度小于平均速度的2倍。（J）.離心泵的轉(zhuǎn)速、葉輪直徑增大時，流量、壓頭、軸功率都有所增加。（J）流體流動時摩擦阻力損失％所損失的是機械能中的動能。義） f5.離心泵啟動之前必須灌滿液體是為了避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。（義）三.簡答題（每題10分，共20分）.離心泵安裝高度不合適，會影響到什么？產(chǎn)生什么現(xiàn)象？答：離心泵安裝高度不合適會影響到葉輪中心處的壓強大小，當安裝高度增加時，中心處壓強降低，其壓強小于輸送流體的飽和蒸汽壓時，液體氣化產(chǎn)生大量氣泡，這些氣泡隨流體進入高壓區(qū)又會迅速凝結(jié)，周圍液體以很高的速度沖向原來氣泡所占位置，對葉輪表面產(chǎn)生壓強很高、頻率很大的沖擊，造成材料剝蝕，這種現(xiàn)象叫“氣蝕”。.如何選擇適宜的管徑答：管道的管徑大小從設(shè)備費用和操作費用兩個方面影響著流體輸送總費用。采用較大的管徑時，輸送量一定，流速較小，阻力減小，操作費用降低（這里主要是動力費用）；而管徑較大，管子自身價格以及管道鋪設(shè)等基建費用都會增大，即設(shè)備費用增加。管徑減小時則相反，適宜的管徑應(yīng)為設(shè)備費用與操作費用之和最低時的管徑。對于工廠內(nèi)部工藝管線可采用已有的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。一.計算題（1題20分，2題16分）1用泵將貯槽中溫度為20℃,密度為1200Kg/m3的硝基苯送往反應(yīng)器，每小時進料量為30X103Kg。貯槽液面為常壓，反應(yīng)器內(nèi)保持9810Pa的表壓強。管路為①89X4mm的鋼管（摩擦系數(shù)人=0.027）管子總長45m,其上裝有孔板流量計（自=8.25）一個；全開閘閥（&=0.17）兩個；90°標準彎頭（&=0.75）四個。貯槽液面與反應(yīng)器入口管之間垂直距離為15m,求泵的軸功率。泵的總效率取0.65,貯槽液面恒定，硝基苯粘度2.1mPa-s。解：以貯槽液面為1—1截面，反應(yīng)器入口管內(nèi)側(cè)為2—2截面，且以1—1截面為基準水平面，在1—1,2—2截面間列柏努利方程gz+u2/2+p/P+We=gz+u2/2+p/P+Shf其中z1=0 U1=0 P](表)=0 We=?Z=15mu=w/pA=1.35m/sp(表)=9810Pa6hf=(入f/d+S&)U2/2=(0.0272義45/0.081+8025+2X0.17+4X0.75+0.5)1.352/2=24.7J/Kg代入柏努利方程We=15X9.81+9810/1200+1.352/2+24.7=181J/Kgw3X103/3600=8.33Kg/sN=Wew/n=2320W=2.32KW答：2.一定量的液體在圓形直管內(nèi)作滯流流動。若管長及液體物性不變，而管徑減

至原來的1/2,問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的若干倍。解：據(jù)哈根泊謖葉方程AP=32ulu/d2當d’=d/2時u’=4u則AP「=32口l(4u)/(d/2)2=16X32ulu/d?=16AP,一、選擇題：(每題2分，共24分).利用因次分析法的目的在于A。A減少實驗工作量 B增加實驗結(jié)果的可靠性C建立數(shù)學(xué)表達式 D避免出現(xiàn)因次錯誤.牛頓流體在管內(nèi)作層流流動，流體層之間的剪應(yīng)力在^^。A管中心最大 B管壁處最大C管中處處相等 D管壁處最小.流體通過離心泵所獲得的能量主要表現(xiàn)為5—。A動能增加B靜壓能增加C位能增加D流量增大.用離心泵把地下貯槽中的液體送入高位槽，完好的離心泵卻無法泵送液體，可能導(dǎo)致故障的原因是C。A貯槽內(nèi)液面上升 B液體溫度下降C吸入管堵塞 D容器內(nèi)壓強升高.回轉(zhuǎn)真空過濾機的轉(zhuǎn)速越快，單位時間所獲得的濾液量就越,形成的濾餅層厚度就越，過濾阻力越。CA少，薄，小 B少，厚，大C多，薄，小 D多，薄，大.離心沉降速度是5—。A顆粒運動的絕對速度A顆粒運動的絕對速度B徑向速度C切向速度 D氣流速度7、氣力輸送過程中，垂直管中稀相輸送時氣速的下限為^^。A顆粒的沉降速度 B噎噻速度 C起始流化速度 D表觀氣速.穿過三層平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，已知各層溫差為At=40℃,At=35℃,At3=5℃,則第一層的熱阻力與第二、三層熱阻R2、口的關(guān)系為2B 。AR1>(R2+R3) BR1=(R2+R3)CR1<(R2+R3) D無法比較；.在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在，減少熱阻的有效措施是。CA層流底層，使流體處于層流狀態(tài) B流體湍動區(qū)域，使層流底層減薄C層流底層，提高流體湍動程度 D流體過渡區(qū)域，提高流體湍動程度.在蒸汽冷凝傳熱中，不凝性氣體的存在對對流傳熱系數(shù)a的影響是A。A不凝性氣體的存在會使a值大大降低 B不凝性氣體的存在會使a值升高C不凝性氣體的存在與否，對數(shù)據(jù)無影響 D不一定.把一殼程用飽和水蒸氣加熱管內(nèi)水的列管式換熱器由單管程改為雙管程，會引起_B_。A管內(nèi)對流傳熱系數(shù)減小 B對數(shù)平均溫差減小C管內(nèi)阻力減小 D總對流傳熱系數(shù)減小.真空蒸發(fā)的優(yōu)點有C。A不凝氣無需用泵即可從冷凝器中排除 B溶液沸點升高C溶液沸點降低 D沸騰給熱系數(shù)大二、填空題：(每空1分，共16分)流體在圓形直管中作層流流動，如果只將流速增加一倍，管徑不變，則阻力損失為原來的^倍；如果只將管徑增加一倍，流速不變，則阻力損失為原來的」/^倍。

.在離心泵的運轉(zhuǎn)過程中，出輪是將原動機的能量傳遞給液體的部件，而―泵殼—則是將動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能的部件。.離心泵的流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在離心泵出口管路的位置上，而正位移泵調(diào)節(jié)閥只能安裝在旁路位置上。.在操作壓力相同的條件下，當濾液粘度與洗液粘度相同時，葉濾機洗滌速率與最終過濾速率的比值為」—。.流化床在正常操作范圍內(nèi)，隨著操作氣速的增加，流體在顆?？p隙間的流速不變，床層空隙率增大 ，床層壓降不變 ，顆粒沉降速度—不變,床層高度 升高。.對流傳熱過程中，在其它條件相同下，短管的對流傳熱系數(shù)比長管的對流傳熱系數(shù)工—。.溫度相差100℃的兩灰體間進行輻射傳熱，現(xiàn)因某種原因，兩者的溫度各下降了10℃,則此時的輻射傳熱量與原來的相比將小。.單效蒸發(fā)操作中，二次蒸汽溫度低于生蒸汽溫度的原因有溶質(zhì)的存在 和傳熱的推動力 。三、有一循環(huán)管路如圖所示，管路內(nèi)安裝一臺離心泵，安裝高度Hg=3m,在高效范圍內(nèi)，此離心泵的特性曲線可近似表示為N"。231-l-的mKl05%>（式中qv以m3/s表示），管路總長為130m,其中吸入管長為18m（均為包括局部阻力的當量長度），管內(nèi)徑d=50mm,摩擦系數(shù)入二0.03。試求：管路內(nèi)的循環(huán)水量；泵的進、出口壓強；解：1、在兩水平截面之間列柏努利方程與+且?”IH.n升且.及.工對2芯把 2套拓 ?其中：。二巧二也馬二巧二片二%二0(1)應(yīng)*巧曰號90*^X忌=32(1)H.=23_l-l_433xlQ5ffr2=231-1433x1^TOC\o"1-5"\h\z且 SJ(2)=23.1-0j552u(2)(1)(2)兩式聯(lián)立，解得 M=2J2*n/jr\o"CurrentDocument"公二至4,二至x0.063x226=4.43xl(T5m3/54 42、在1、B兩截面間列柏努利方程：2gPg2gpg&2f p 1g□=3+ +—— 4-0.03x x 則2x9^11000x9m 0_052*9m即Pa=（"口（真空度）在C、2兩截面間列柏努利方程避嚕/嘮+好—3+2+Pc=（1mx型以三型2x9^11000x9j81 0052x9卸pc=140fcPfl（表壓）四、用板框壓濾機恒壓過濾某懸浮液，20min后每平方米過濾面積得濾液1.5m3,繼續(xù)過濾至1h可充滿濾框，共得濾液4m3,然后每平方米洗滌面積用0.5m3的清水在相同的壓差下洗滌（水的粘度與濾液大致相等），其它輔助時間為12min。試求:此過濾機每平方米過濾面的生產(chǎn)能力（以所得濾液量計）；

若每次正式過濾之前，用5min預(yù)涂一層助濾劑，使濾布當量濾液量降低一半，涂層厚度可以忽略，過濾機的生產(chǎn)能力可提高多少？解：1、由恒壓過濾方程『.的見=丈工則Lj25co=60X 解得k=l丐[―1=———=————=nM且洗滌速率/ 強町+始，4.9?。??『0J

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00283=17.7nii460+177+12460+177+12=00446m3g/=-g.=4.63u?/m?2、當2由『+%*得』4^2x4x4-63=354|A125(駕/=———=————=00435?5他且洗滌速率而'恤5強4+4-弱03

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00435=llJ5nii=00626^^2(= . = 4=00626^^4一〃端喝-35_4事11_5事12?5增加了40.4%

五、采用降塵室除去礦石焙燒爐出口的爐氣中含有的粉塵。在操作條件下爐氣流量為25000m3/h，在降塵室內(nèi)的流速為2m/s，密度為0.6kg/m3，粘度為2x10-5Pa-s,其中氧化鐵粉塵的密度為4500kg/m3。要求全部除掉直徑大于80um的粉塵。試求：所需降塵室的長和高（其寬為2m）；用上述計算確定的降塵室，要將爐氣中直徑為75Um的塵粒完全除掉，求爐氣的最大允許處理量。解：1、設(shè)沉降處于斯托克斯區(qū)=叫叫-⑼=——RbTgoo—q期二。*心1跖 18X2XKT5X,06x0,7?5xS0xMT*IxlflT5故假設(shè)成立n工上二些二―n工上二些二―981x(75xl(r4j3(45OO-O.02、d=75981x(75xl(r4j3(45OO-O.02、d=75um的塵粒p托克斯區(qū)）18x2xMT5=0.69（bn/j（設(shè)沉降處于斯pudJ06x0JS90x75xMT6IxlflT5=L55<2故假設(shè)成立六、有一單管程列管換熱器，傳熱面積為40m2（按管外表面積計），共有“25x2.5mm的傳熱管86根，現(xiàn)用該換熱器以循環(huán)水冷卻流量為28000kg/h的石油產(chǎn)品，石油產(chǎn)品走殼程，循環(huán)水走管程，兩流體逆流換熱。實際測得石油產(chǎn)品的進、出口溫度分別為90℃和50℃,冷卻水的進、出口溫度分別是25℃和40℃,已知石

油產(chǎn)品的比熱容為C=2.8kJ/(kg-K),水的有關(guān)物性分別為:P=995kg/m3,pC=4.17kJ/(kg?K),U=0.810-3Pa-s,入=0.618W/(m?K)。試求：p1、冷卻水用量;2、該換熱器總傳熱系數(shù);1、冷卻水用量;2、該換熱器總傳熱系數(shù);3、解：1、3、解：1、0=%與1居-說）=叱,如-"管程和殼程的給熱系數(shù)（可忽略兩側(cè)的污垢熱阻和管壁熱阻）。^^5x2_8xltfx(90-5(J)=S-71xl(rtr=g-3*4_17x3”(40—25)解得—二13孰辦2、區(qū)-Q-國2、區(qū)-Q-國-幻_(5。-均-(TO-4Q)^50-25ta90-40二36」七-d1-= - =514*^/m3-d1h-xO_G23x863、pud514x002—= =12900>10000里MxlQr^061S4.17xltfx0_8xir5… =5_40>0_7061S二嗎=0.023^K￡aBWM

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002xlSMMf?x5_4Om=TnUTKrn2-A)111—二 -#- K%.K/ 2711=77毓一、選擇題：（每題2分，共22分）.在阻力平方區(qū)（完全湍流區(qū)）時，粗糙管的摩擦系數(shù)值__CB只取決于ReB只取決于ReC只取決于相對粗糙度 D與粗糙度無關(guān).離心泵工作時，通過改變出口閥的開度調(diào)節(jié)流量，其本質(zhì)是BB改變管路的特性曲線;DB改變管路的特性曲線;D調(diào)節(jié)泵的功率。B動風(fēng)壓D動風(fēng)壓與靜風(fēng)壓之和C改變泵的揚程.離心通風(fēng)機的風(fēng)壓是指DA靜壓頭與升舉高度之和C靜風(fēng)壓.在濾餅過濾操作中，實際上起到主要攔截固體顆粒作用的是__AA濾餅層B過濾介質(zhì) C濾餅層與過濾介質(zhì)D濾漿、濾餅層與過濾介質(zhì).在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，分割直徑這一術(shù)語是指__D.A旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑B旋風(fēng)分離器分離所允許的最小直徑C旋風(fēng)分離器能夠全部除去的最小顆粒的直徑D經(jīng)過旋風(fēng)分離器后能被除下50%的顆粒直徑6、床層表觀速度大于顆粒沉降速度的階段是 D。A固定床B散式流化床C聚式流化床 D載流床.在多層平壁定態(tài)導(dǎo)熱中，通過最大熱阻的一層平壁的熱量^^通過其余平壁的熱量。A大于B小于C等于D不確定.冷熱流體在套管換熱器內(nèi)換熱，內(nèi)管走冷流體，如果冷流體流量增大一倍，則總傳熱系數(shù)，冷流體的出口溫度。AA增大，下降B增大，升高C減小，下降D減小，升高.在沸騰操作中，工業(yè)上一般維持在（B）。A自然對流區(qū)B核狀沸騰區(qū)C膜狀沸騰區(qū) D三個區(qū)域都可.描述灰體輻射和吸收能力的定律是D。A普朗克定律 B斯蒂芬―玻耳茲曼定律 C藍貝特定律 D克希霍夫定律.多效蒸發(fā)時，隨著效數(shù)的增加，C。A能耗減少的趨勢增大B傳熱溫差增大C生產(chǎn)強度降低D操作費用減少二、填空題：（每空1分，共16分）.在直管流體流動，管道截面上產(chǎn)生流速分布的原因是流體具有粘性和固體壁面的存在而產(chǎn)生的。. 流體在圓形直管的流動系統(tǒng)中，假定管徑不變；層流區(qū)：壓降與速度的__1次方成正比。阻力平方區(qū)：壓降與速度的2―次方成正比。.變截面流量計工作時，當流量變大時，轉(zhuǎn)子上、下的壓差不變。.輸送沸點低或溫度高—的液體，泵的允許安裝高度將減小。

.流化床的流化數(shù)是實際操作流速與起始流化速度之比。.在恒壓過濾操作中，忽略過濾介質(zhì)的阻力，且過濾面積恒定，則所得的濾液量與過濾時間的1/2次方成正比，當濾液量一定時，需要的過濾時間與過濾面積的2__次方成反比。6.一定流量液體在625X2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)為2000W/（m2℃）。如果流量與物性都不變，改用“19X2mm的直管，其對流傳熱系數(shù)為3356 W/(m2℃)。7、設(shè)置隔熱擋板是減少輻射傳熱的有效方法。擋板材料的黑度愈—低，熱損失愈少。8.提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強度的主要途徑是增大總傳熱系數(shù)和增大溫差。三、如圖所示，用泵將水送至吸收塔塔頂，水的密度為1000kg/m3,該泵的特性曲線為凡。皿汨/（q:m3/h）。塔頂操作壓強為19.62kPa（表壓），v泵入口段管路總長度（l+le）=50m,泵出口閥半開時，出口段管路總長度（l+le）=200m,摩擦系數(shù)為0.025,試求：泵出口閥半開時泵的工作點；泵的人口真空表及出口壓力表的讀數(shù)。解：1、在0—2截面之間列柏努利方程q+M小弛+凡R廣熹+—2^P￡ 2gfig其中：凸==1^=0X^/O-2且c——i——rX^/O-2且,.,?= cn，3600*—KO.喈二00121*4出上二但*竺出嗎 二00121*008：.HU=z,+^+工耳2=23+1962xio?+1j576x a=25+l_4216xir2?3pgm1000x9.81且泵特性曲線為。-叫出號名、…工作（1）（2）兩式聯(lián)立，解得 /二303%，/二21M外…工作占2、在0、3兩截面間列柏努利方程:◎=中PKgr 21.=0馬=Lwlr=0,1^=0>%=—= ◎=中PKgr 21.=0馬=Lwlr=0,1^=0>%=—= =l_16m/jA3600X-X0083其中：i+Z,m…廣50 11斤 ,E =0.025x x =1_073jtid2g0.082乂9卸0=10Mx9，lM—1—2M1.163-1.073）=-2-10xl（fpfl（表壓）=80_3通1（真空度）在3、1兩截面間列柏努利方程G必―瑪=中吱?2K店 2gPg_A=pg（^i-zl+ +ZTA=1M?x9_SV2-1+2-10x101 = （表壓）爾 1000x9.Sl四、擬用一板框過濾機在恒壓下過濾某懸浮液，要求在1.5小時內(nèi)得到2m3濾液，已知過濾常數(shù)￡= 主）"，過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，試求：若用尺寸為900X900X30mm的板框，則需要濾框和濾板各多少？過濾終了時，用0.4m3的洗滌水進行洗滌，洗滌水的粘度和濾液粘度相同，洗滌壓強差與最終過濾壓強差相同，則洗滌時間為多少？過濾輔助時間為0.5小時，則該過濾機的生產(chǎn)能力為多少？解：1、由恒壓過濾方程修十肛二雙工且V=0則需要濾框15個，濾板16個8x2x042、5xl(T8x2x042、5xl(T5x23.l22_4OArJr=r++rn=1_5+2_4+0_5=4_4ArO=—=—=0_455m3/A工H4.4五、采用降塵室除去礦石焙燒爐出口的爐氣中含有的粉塵。在操作條件下爐氣流量為16000m3/h,在降塵室內(nèi)的流速為2m/s,密度為0.6kg/m3,粘度為210-5Pa-s,其中氧化鐵粉塵的密度為4500kg/m3。要求全部除掉直徑大于80um的粉塵。試求：1、所需降塵室的底面積和高（其寬為2m）；

2、用上述計算確定的降塵室，要將爐氣中直徑為70Um的塵粒完全除掉，求爐氣的最大允許處理量。解：1、設(shè)沉降處于斯托克斯區(qū)=皿——⑼=9卸乂儂.⑺氣站叩一Q期二。加1M18/f 18X2XKT5OfixOTXSxSOxKT^IxKT5OfixOTXSxSOxKT^IxKT5=1_8?<2故假設(shè)成立.1rn% 16000 _?;~.ji=LB=——= =5.66m以3600x0.7?51_H=^-B-n1_H=^-B-n160003600x2x29_81x(70xl?r6)2(4500-0.6) fu.= 注m =0_60bn/jr2、d