2011-2012第一學(xué)期化工09級化工原理（上）試卷A答案

PAGEPAGE8第頁Ａ卷Ａ卷2011—2012學(xué)年第一學(xué)期《化工原理（上）》試卷答案專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝09級班姓名學(xué)號開課系室化學(xué)工程系考試日期2012年1月10日題號一二三四五總分得分閱卷人一、填空選擇題（每空1分，共30分）1、一地區(qū)的平均大氣壓強為750mmHg，設(shè)備上真空表的讀數(shù)是120mmHg，設(shè)備內(nèi)的絕對壓強為84kPa，表壓強為-16kPa。2、經(jīng)內(nèi)徑為158mm的鋼管輸送運動粘度為90mm2/s的燃料油，若保持油品作層流流動，則最大流速不能超過___1.14__3、如圖1所示，為一個帶溢流的高位槽供水管路，管內(nèi)徑相同。假定系統(tǒng)為穩(wěn)定流動，現(xiàn)將閥門由全開變?yōu)榘腴_，則壓力表讀數(shù)PA增大，PB減小。圖1填空選擇題3附圖4、泵的揚程的單位是米(或J/N)，其物理意義是泵對單位重量液體所提供的有效能量。5、內(nèi)徑為27mm的自來水管，其設(shè)計輸水能力宜為_B___。A)0.2m3/h；B)2m3/h；C)20m3/h；6、推導(dǎo)過濾基本方程式的一個最基本依據(jù)是_C______。A)濾液通過濾餅時呈湍流流動；B)假定濾渣大小均一；C)濾液通過濾餅時呈層流流動；D)假設(shè)過濾介質(zhì)的阻力可忽略不計7、某降塵室高2m，寬2m，長5m，用于礦石焙燒爐的爐氣除塵。礦塵密度為4500kg/m3，其形狀近于圓球，操作條件下氣體流量為25000m3/h，氣體密度為0.6kg/m3，黏度為3×10-5Pa·s。則理論上能除去礦塵顆粒的最小直徑為__91.3_8、用一回轉(zhuǎn)真空過濾機過濾某懸浮液，介質(zhì)阻力可忽略不計。若因故濾漿的濃度下降，致使濾餅體積與所獲濾液體積之比變?yōu)樵瓉淼?0%（設(shè)濾餅比阻不變），現(xiàn)若保持其余操作條件不變，則過濾機的生產(chǎn)能力（以每小時的濾液計）為原來的1.118倍，濾餅厚度為原來的0.9倍。9、在固體流態(tài)化操作中，增大流體的流速，則單位高度流化床層的壓降降低，膨脹比增大。10、聚式流化床操作是否正常可以通過床層壓降的變化來進(jìn)行判斷。當(dāng)發(fā)生節(jié)涌時，床層壓降波動劇烈；發(fā)生溝流時，床層壓降比正常值偏小。11、通過三層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，各層界面間接觸均勻，第一層兩側(cè)溫度分別為120℃和80℃，第三層外表面溫度為40℃，寫出第一層熱阻R1和第二、三層熱阻R2、R3的關(guān)系為R1=R2+R312、對流傳熱系數(shù)不屬于（屬于，不屬于）流體本身的一種物理性質(zhì)，提高管內(nèi)值的有效方法是增大流體的流速；提高管外值的有效方法是增大流體的擾動程度。13、熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由30℃升為48℃，油由90℃降為54℃，則傳熱效率為14、有一套管換熱器，長為Lm，管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動的空氣由內(nèi)管流過，溫度可升至指定溫度?，F(xiàn)將空氣流量增加一倍，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長度應(yīng)為原來的1.15倍。15、根據(jù)熱補償方式不同，列管式換熱器可分為三種，其熱補償方式分別為波形膨脹節(jié)、浮頭和U型管。16、邊長為a的正方體內(nèi)部，底面對其余5面的角系數(shù)為1，其余5面對底面的角系數(shù)為0.2。17、冬天，隔著玻璃曬太陽感覺更暖和的原因是由于玻璃可以透過太陽光中的可見光而室內(nèi)物體的熱輻射(主要是紅外線)大部分會被玻璃擋住。18、同樣是25°C的房子，夏天可以穿襯衫，而冬天卻要穿毛衣，原因在于墻壁溫度夏天高、冬天低，所以冬天輻射多二、簡答題（共20分）1、（7分）實驗題：試設(shè)計一套裝置測定離心泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線。要求畫出裝置示意圖（標(biāo)注主要設(shè)備或儀表名稱）、寫出實驗原理、實驗注意事項和簡單數(shù)據(jù)處理過程。答：示意圖：實驗原理：注意事項：數(shù)據(jù)點分布（0流量點），轉(zhuǎn)速：變頻器換算；溫度確定物性，對軸功率進(jìn)行換算。

2、（3分）若濾餅不可壓縮，試?yán)L圖定性分析表示恒壓過濾操作時的、和的關(guān)系。答：恒壓過濾時操作壓差為常數(shù)，故關(guān)系為一水平線。又根據(jù)可知，當(dāng)濾餅不可壓縮、恒壓過濾時，K為常數(shù)，故關(guān)系為一水平線。由K、qe為常數(shù)及恒壓過濾方程可知，關(guān)系為拋物線。3、（5分）簡要敘述傳熱實驗中以飽和水蒸汽為熱介質(zhì)，測定管內(nèi)空氣對流傳熱系數(shù)的基本原理。答：基本原理：分別用溫度計測量兩流體進(jìn)出口溫度，用流量計測量空氣的流量，對于特定的設(shè)備AO已知，由上式可求出總傳熱系數(shù)Ko。飽和水蒸汽和空氣進(jìn)行換熱，屬于控制性熱阻問題，控制性熱阻在空氣側(cè)，故有，Ko數(shù)值即為空氣的對流傳熱系數(shù)。4、（5分）采用羅伯-伊萬斯方法進(jìn)行輻射室傳熱計算時的主要假定有哪些？寫出計算所用主要方程的名稱。答：假定內(nèi)容：①煙氣在爐膛內(nèi)的有效輻射溫度Tg等于煙氣離開輻射室溫度Tg’(煙氣在爐膛內(nèi)充分混合，各處溫度相等，且等于煙氣出口溫度)，將熾熱的煙氣與火焰看作一等溫發(fā)熱面；②將管排看作一等溫吸熱面，管壁溫度為管內(nèi)介質(zhì)平均溫度加上50℃③煙氣對流給未敷設(shè)爐管爐墻的熱量等于其散熱損失，從輻射的角度將爐墻看成一全反射面；主要方程：傳熱速率方程和熱平衡方程。

三、（15分）如圖2所示，用離心泵從貯油罐向一設(shè)備輸送密度為800kg/m3的油品。油罐上方通大氣，設(shè)備內(nèi)液面上方壓力為0.2kgf/cm2（表），輸送管線均為φ57×3.5mm的鋼管，管路總長（包括所有當(dāng)量長度）為360m，摩擦系數(shù)λ=0.03，可視為常數(shù)，管路中有一截止閥，閥兩側(cè)接一倒裝U形管壓差計，其讀數(shù)為R=20mm，泵的特性曲線方程為：H=30-2.202×106Q2（式中：H為揚程，m；Q為流量，m3試求：①列出管路特性曲線方程；②計算管路中油品的流量Q（m3/s）及泵的揚程H（m）；③計算管路中截止閥的局部阻力系數(shù)ζ。圖2計算題三附圖解：①在儲罐液面1與設(shè)備液面2間列柏努利方程：②泵的特性曲線：H=30-2.202×106Q2與管路特性曲線聯(lián)立求解得： Q=1.9625×10-3m3/sH③流速u==1.0m/s四、（15分）某廠擬用長650mmm×寬650mm的板框過濾機在0.1MPa、20℃下分離某水懸浮液。要求最大生產(chǎn)能力達(dá)到10m3/h。已知該懸浮液中含固相3%（質(zhì)量分率），固相密度為2930kg/m3，每m3濾餅中含固相1503kg。小型實驗測得過濾常數(shù)K=0.6m2試求：①達(dá)到最大生產(chǎn)能力時的濾液體積V，m3；②完成生產(chǎn)任務(wù)至少要配置濾框的數(shù)目；③餅液比C（建議取1m3濾液體積為基準(zhǔn)進(jìn)行計算）④濾框的厚度應(yīng)為多少，mm。解：①達(dá)到最大生產(chǎn)能力時有：由②設(shè)框數(shù)為n，由于，達(dá)到最大生產(chǎn)能力時有：代入方程：取n=29，才能完成指定的生產(chǎn)任務(wù)。③由題意，設(shè)餅液比C，取1m3濾液體積為基準(zhǔn)即：④濾餅的體積：框厚：

五、（20分）如圖3所示，某車間需將流率為30m3/h、濃度為10％的NaOH水溶液由20℃預(yù)熱至60℃，溶液走管程，然后加入壓強為19.62kPa（表壓）的反應(yīng)器內(nèi)。加熱介質(zhì)為127℃的飽和蒸汽。堿液管全部采用直徑為Ф76×3mm的鋼管。當(dāng)閥門全開時，管路及所有局部阻力的當(dāng)量長度之和為該車間庫存一臺兩管程列管換熱器，其規(guī)格為：列管尺寸：Ф25×2mm長度：3m總管數(shù)：72根操作條件下，NaOH水溶液的物性常數(shù)為：密度ρ=1100kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.58W/(m·℃)，比熱Cp=3.77kJ/(kg·℃)，黏度μ=1.5cP。蒸汽冷凝對流傳熱系數(shù)為1×104W/(m2·℃)，該側(cè)污垢熱阻為0.0003m2·℃/W，忽略管內(nèi)污垢熱阻、試求：①管內(nèi)溶液的對流傳熱系數(shù)αi，W/(m2·℃)；②以管外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ko，W/(m2·℃)；③校核庫存換熱器能否滿足傳熱任務(wù)