燕山大学化工原理试题及答案上

05级《化工原理》（上）期末试题一、填空题（每空1分，共25分）1、某真空蒸馏塔顶真空表读数为9.81×104Pa，当地大气压强为101.3×103Pa。则该设备内的绝对压强为（）Pa，相当于（）kgf/cm2。2、某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则该流体的流量为（）m3/h，管壁处的流速为（）m/s。3、水在直径为252.5mm的直管中以1.5/ums的速度做稳态流动，已知水的331000/,110.kgmPas，则水的流动型态为（）。4、在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的流速是粗管内的（）倍。5、当流体作湍流流动时，在靠近管壁处仍有一薄层流体处于层流，称为（），该层流体对传热传质具有重要意义。6、除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（）；阻力损失随流体流速的增加而（）。7、20℃的水通过10m长，内径为100mm的管路，流量V=10m3/h，摩擦系数λ＝0.02，则其阻力损失△pf＝（）Pa。8、离心泵的额定点是指在（）对应的扬程、流量、效率和轴功率等的数值。燕山大学试卷密封线共8页第2页9、离心泵的工作点是指（）特性曲线和（）特性曲线的交点。10、原来用于输送水的离心泵，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它性质相同，管路布局等都不改变，则泵的轴功率是原来的（）倍；泵的流量是原来的（）倍。11、离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（）和（）。12、间歇式过滤机一个完整的操作周期中所包括的时间有（）、（）和（）。13、若滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩，将转筒过滤机的操作真空度增大50％，则其生产能力是原来的（）倍。14、在恒定的操作压差下，过滤某一水悬浮液。10min后获得滤液5m3，则40min后获得滤液（）m3（过滤介质阻力忽略不计）。15、在管壳式换热器中，用100℃的饱和水蒸气加热空气，空气的进出口温度分别为20℃和50℃。则管壁温度约等于（），总传热系数K接近于（）的对流传热系数。16、一套管式换热器，用水冷却油，水走内管，油走套管环隙，为强化传热，加翅片，则翅片应加在（）。二、选择题（每空2分，共30分）1、化工过程中研究流体是把流体看作由无数（）组成的连续介质。A、分子；B、原子；C、离子；D、质点。2、流体在圆形直管内做层流流动，若将流量增加一倍（仍保持层流），则阻力损失是原来的（）倍。A、1；B、2；C、3；D、43、如图所示，流体稳态流过三根安装方式不同的管路，已知三根管路尺寸完全相同，两测压口间距及管内流量也相等，则下列说法正确的是（）。A、132RRR；B、123RRRC、132RRR；D、都不对4、某管路要求Q＝80m3/h，H＝18m，有下列四种型号的离心泵，分别可提供一定的流量和压头，则应选用（）。A、Q＝88m3/h，H＝28m；B、Q＝90m3/h，H＝28m；C、Q＝88m3/h，H＝20m；D、Q＝88m3/h，H＝16m。5、离心泵的轴功率N与流量Q的关系为（）。A、Q增大，N增大；B、Q增大，N减小；C、Q增大，N先增大后减小；D、Q增大，N先减小后增大。6、降尘室生产能力增加1倍，则应将（）。A、高度增加1倍；B、高度增加2倍；C、长度增加1倍；D、长度增加2倍。7、下列关于过滤介质的虚拟滤液体积的说法正确的是（）。A、过滤介质相同，其虚拟滤液体积就相同；B、过滤介质相同，其虚拟滤液体积不一定相同；C、过滤介质不同，其虚拟滤液体积就一定不同；D、都不对。8、用板框过滤机进行恒压过滤操作，随过滤时间增加，滤液量（）。A、线性增加；B、线性减小；C、非线性增加；D、非线性减小。9、恒压过滤操作中，随过滤时间增加，滤液流动遇到的阻力（）。A、增大；B、减小；C、不变；D、无法确定。10、若洗涤压差与最终过滤压差相同，洗涤水粘度与滤液粘度相同，则板框过滤机的洗涤速率是最终过滤速率的（）倍。A、1；B、0.5；C、0.25；D、0.1。11、由厚度相同的平壁组成的三层平壁，若λ1λ2λ3，则热阻R1、R2、R3之间的关系为（）。A、R1R2R3；B、R1R2R3；C、R1R3R2；D、R3R1R2。12、用100℃的饱和水蒸气冷凝成饱和液体加热空气，空气的进出口温度分别为20℃和80℃，则对数平均温度差是（）。A、67.5℃；B、99.2℃；C、43.3℃；D、无法计算。13、下列准数中反映流体物性参数对对流传热影响的是（）。A、Nu；B、Re；C、Pr；D、Gr。14、在通常操作条件下的同类换热器中，设空气、水和水蒸气冷凝的对流传热系数分别为α1、α2和α3，则应有（）。A、α1α2α3；B、α2α3α1；C、α3α2α1；D、α2α1α3。15、下列关于导热系数λ和对流传热系数α的说法正确的是（）。A、二者都是物性参数；B、二者具有相同的量纲；C、仅λ为物性参数；D、仅α为物性参数。三、(12分)用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，输水量40m3/h。两槽液面恒定。两槽液面间的垂直距离为12m，管径为1024mm，管长（包括所有局部阻力的当量长度）为100m，密闭高位槽内表压强为9.81×104Pa，流动在阻力平方区，管路的摩檫系数为0.015。已知水的密度3/1000mkg，试求：1、管路特性方程；2、泵的压头；3、若所用泵的效率η＝0.7，则泵的轴功率为多少千瓦。四、（12分）用压滤机在1.5atm（表压）下恒压过滤某种悬浮液，1.6h后得滤液25m3，介质阻力可忽略不计。试求：1、如果压强提高一倍，滤饼的压缩指数s＝0.3，则过滤1.6h后可得多少滤液；2、如果过滤时间缩短一半，其他条件不变，可得多少滤液；3、如果过滤面积增加一倍，其它条件不变，则过滤1.6h后可得多少滤液。燕山大学试卷密封线共8页第7页五、（12分）在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃和40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可以忽略。燕山大学试卷密封线共8页第8页六、（9分）有一管壳式换热器，其传热面积为802m，管内走空气，流量为42.510/kgh，进口温度30℃，比热3110/.jkg℃，管外饱和蒸汽冷凝量为567/kgh，饱和蒸汽温度120℃，潜热2205/rkjkg。试求：1、空气的出口温度；2、总传热系数K；3、若加大空气流量，测得空气的出口温度为76℃，求此时空气的流量为多少kg/h？设空气的物性参数不变。燕山大学试题标准答案院(系):环境与化学工程学院教研室:化工考核课程：化工原理06-07学年（春）季学期考核类型：闭卷考核专业年级：05化工、应化命题教师：张永强答题教师：张永强一、填空题（25分，每空1分）1－（3200，0.0326）；2－（10.60，0）；3－（湍流）；4－（4）；5－（层流内层）；6－（减小），（增大）；7－（125.2）；8－（最高效率点下）；9－（泵，管路）；10－（1.2，1）；11－（汇集液体，转换能量）；12－（过滤时间，洗涤时间，辅助时间）；13－（1.225）；14－（10）；15－（100℃，空气）；16－（管外）。二、选择题（30分，每题2分）1－（D）；2－（B）；3－（B）；4－（C）5－（A）；6－（C）；7－（B）；8－（C）；9－（A）；10－（C）；11－（B）；12－（C）；13－（C）；14—（C）；15—（C）。三、（12分）解：1、管路特性曲线方程2eeHKBQ由题意：49.811012229.811000pKZmg，4252424810080.0151.68910/0.0940.0949.81ellBsmddg即：42221.68910eeHQ（Qe的单位为m3/s）或：2220.0013eeHQ（Qe的单位为m3/h）（6分）2、泵的压头可由管路特性曲线方程求得：2440221.6891024.13600eHm3、泵的轴功率泵的有效功率：4024.110009.812.6273600eNQHgkW泵的轴功率2.6273.750.7eNNkW(4分)四、（12分）恒压过滤方程：22122sVKAkpA1、操作压强增加一倍，即：'2pp则：'2122'sVkpA12112112''2ssssspVpVpp110.33'225231.86sVVm（4分）2、过滤时间减半，即：1'2221''122VV325'17.6822VVm（4分）3、过滤面积加倍，即：'2AA22222222''2AVAVAA3'222550VVm（4分）五、（12分）解：原工况平均温度差：12121356092.5135lnln60mtttCtt由热量衡算：原工况：1221hphcpcQWcTTWctt新工况：''1221hphcpcQWcTTWctt燕山大学试题标准答案共4页第2页联立解得：'250tC新工况平均温度差：12121353070135lnln30mtttCtt（6分）由传热速率方程：原工况：15010092.5hphmQWcKStKndL新工况：1508070hphmQWcKStKndL所以：7092.511.855070Lm（6分）六、（9分）解：1、根据热量衡算：21cpcWcttWr21435672205100030802.510110cpcWrttWc℃（3分）2、11203090t℃，21208040t℃1212904061.6690lnln40mttttt℃mQKSt，256722050.07/.36008061.66mQKkWmKSt（3分）3、原工况：21mcpcQKStWctt----------------（1）新工况：21mcpcQKStWctt--------------------（2）（2）比（1）：2121cmcmWKtttWttKt-----------------------------------------（3）计算mt：11203090t℃，21207644t℃1212904464.2890lnln44mttttt℃计算K：因为：0.80.8cKuW，则：0.8ccWKKW代入（3）式：0.22121803064.281.13763061.66cmcmWtttWttt441.841.842.5104.610/ccWWkgh（3分）