化工原理考试题及答案2

化工原理考试题及答案一、填空题：1.（2分）当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________Pa,真空度为_______Pa.***答案***110062;-102.（3分）水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将__________,摩擦系数____________,管道总阻力损失____________。***答案***减小；增大；不变3.（3分）离心分离因数是指________________________________________________________________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。***答案***物料在离心力场中所受的离心力与重力之比;转速直径适当4.（4分）某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的进出.口温度为25℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_______.***答案***32.5℃5.（2分列管换热器的管程设计成多程是为了________________________；在壳程设置折流挡板是为了______________________________________。***答案***提高管程α值提高壳程α值二、选择题：1.（2分）离心泵并联操作的目的是（）.A.增大位能B.增大扬程C.增大流量***答案***C2.（2分）过滤操作中滤液流动遇到阻力是（）。A.过滤介质阻力；B.滤饼阻力；C.过滤介质和滤饼阻力之和。***答案***C三、判断题：1.（2分）全部气体都属于牛顿型流体。（）***答案***√2.（2分）多级往复式压缩机的压缩级数越多，则功耗越少()。***答案***√3.（2分计算对流传热速率Q=α.A.△t时，若为圆管，则式中的传热面积应取管内。外表面积的平均值（）***答案***×五、计算题：1.（10分）水平串联的两直管1、2,管径d=d/2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数(Re)=1800,今测得某流体流经管道1的压强降为0.64(m液柱)，流经管道2的压强降为0.064(m液柱)，试计算管道2的长度(设局部阻力可略去)。***答案***d=d/2u=4uRe/Re=du/μ·μ/(du)=1/2∴Re=900λ=64/Re=0.0356∴λ2=0.071△p/△p=λ2(l/d)(u/2)ρ/[λ1(l/d)(u/2)ρ]=2(l/2d)(u/4)/(100/d)u=l/(16×100)∴l=16×100×0.064/0.64=160m2.（16分）如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑h=16.15uJ.kgu为水在管内的流速（m.s)。求（1）A-A'截面处的流速m.s2）水的流量为多少m.h本题目有题图：titu172.bmp***答案***（1）定水槽液面为1-1，管出口外侧为2-2，以地面为基准面，则：Zg+P/ρ+u/2=Zg+P/ρ+u/2+∑h10×9.807+0+0=2×9.807+0+0+16.15u∴u=2.2m.s∵水在管内连续流动d=d,∴u=u=2.2m.s（2）V=3600π×(0.1)2.2/4=62.17m.h3.（10分）用泵将比重为0.85的某液体从低位槽打到高位槽。低位槽距地面高2m，管子出口距地面高20m，管路阻力损失为30J.kg0.915m.s，入口管径为φ89×6mm出口管径为φ60×4mm，求泵有效功率。***答案***在低位槽液面与管子出口截面列柏努利方程得：We=g(Z-Z)+(P-P)/ρ+(u-u)/2+hf=9.81×18+0+0.915[（77/52）-1]/2+30=208.6J.kgNe=WeρQ=208.6×850×0.915π×(0.077)/4=755w4.（18分）如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知：水的流量为56.5m.h1厘泊，密度为1000kg.m取为0.024，试计算并回答：(1)水在管内流动时的流动形态；(2)管路所需要的压头和功率；本题目有题图：titu062.bmp***答案***已知：d=108-2×4=100mm=0.1mA=(π/4)d=3.14×(1/4)×0.1=0.785×10ml+Σl=100mQ=56.5m.h∴u=Q/A=56.5/(3600×0.785×10)=2m.sμ=1cp=10Pa·Sρ=1000kg.mλ=0.024⑴∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10=2×104000∴水在管内流动呈湍流⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：Z+(u/2g)+(p/ρg)+He=Z+(u/2g)+(p/ρg)+Σhf∵Z=0u=0p0(表压)Z=18mu=0p/ρg=2.5×9.81×10/(1000×9.81)=25mΣhf=λ[(l+Σle)/d](u/2g)=0.024×(100/0.1)×[2/(2×9.81)]=4.9m∴He=18+25+4.9=47.9mNe=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw5.（16分）某厂准备建一个降尘室来净化常压，温度为40℃的含尘空气流，气体进入降尘室的流速保持在0.15m.s0.025m.s降尘室只允许做成宽为3m，高为2m。问：（1）降尘室的最小长度应为多少m？（2）降尘室的最大生产能力为多少标准m.h3）若因厂房面积有限，降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半，你认为应采取计什么措施来完成此净制任务？***答案***（1）求最小长度L∵(L/u)≥(H/U)∴L≥（uH/U)=0.15×2/0.025=12m（2）最大生产能力V标V实=Au=Lbu=12×3×0.025=0.9m.s=3240mhV标=V实T/T=3240×273/(40＋273)=2826m.h（3）若L只能为原来的0.5时，为完成同样的生产任务，可在降尘室中间加一隔板。6.（8分）如图所示,有一稳定导热的平壁炉墙,墙厚240mm,导热系数λ＝0.2w.m.K,若炉墙外壁温度t45℃,为测得炉墙内壁温度t,在墙深100mm处插入温度计,测得该处温度t100℃,试求炉墙内壁温度t本题目有题图：titu087.bmp***答案***Q=(λ/δ)A△t=(λ/δ)A(t1-t3)Q'=(λ/δ1)A△t1=(λ/δ1)A(t2-t3)Q=Q'∴(λ/δ)A(t1-t3)=(λ/δ1)A(t2-t3)t1=(δ/δ1)(t2-t3)+t3=(240/100)(100-45)+45=2.4×55+45=177℃7.（10分）某平壁设备的外表分别用A.B两层材料保温，A在内层，B在外层，已知δ=25mm，λ=0.07w.m.K,λ=0.15w.m.K,现测得设备的外表面温度为595℃，保温材料的外表面温度为64℃，每平方米壁面的散热损失不超过900w.m传热）问：（1）保温层B的厚度δ?（2）两保温层交界面的温度为多少℃？***答案***Q=△t/[(δ/λ)＋(δ/λ]即900=（595-64）/[0.025/0.07)＋(δ/0.15)]得δ=0.03493m=34.93mm又900=(595-t)/(0.025/0.07)得t=273.6℃8.（12分）一套管换热器，外管为φ83×3.5mm,内管为φ57×3.5mm的钢管,有效长度为60m。用120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。蒸汽冷凝潜热为2205kJ.kg知油的流量为7200kg.h,密度为810kg.m,比热为2.2kJ.kg.K,进口温度为30℃,出口温度为80℃。试求：(1)蒸汽用量；(不计热损)(2)传热系数；***答案***（1）蒸汽用量Q放＝W.ｒ＝2205×w.kJ.hQ吸＝W'.Cp(t出－t入）＝7200×2.2×（80－30）＝7.92×10kJ.hQ放＝Q吸∴ｗ＝7.92×10/2205≈359.2kg.h（2）传热系数的计算由Q＝KAΔtmΔtm＝（(120-30)-(120-80)）/ｌｎ（(120-30)/(120-80)）＝50/ｌｎ（90/40）＝61.66℃∴Ki＝Q/AiΔtm＝7.92×10/[60×π×(50/1000)×61.66]≈1363kJ.h.m.K＝378.8(w.m.K)goodok1/5/2020