化工原理09-10期末考试试卷及答案详解

本试卷共8页第1页本试卷共8页第2页新乡学院2009―2010学年度第二学期《化工原理》期末试卷A卷课程归属部门：化学与化工学院试卷适用范围：08化学工程与工艺题号一二三总分得分1.某设备真空度为200mmHg，其绝压=74.2kPakPa，（当地大气压为760mmHg）2.为对某管道保温，现需将二种导热系数分别为λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1λ2，δ1=δ2，则应该将导热系数为2的材料包于内层，更有利于保温。3.两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，泵流量qV1=100l/s,扬程He1=16m,转速为n2时，qV2=120l/s,扬程He2=20m,则两容器的垂直距离=6.9mm。管路的特性方程为H=6.9+9.09×10-4。4.含尘气体通过长为4m，宽为3m，高为2m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该降尘室的生产能力为0.36m3/s5.用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），若保持加热蒸汽压强和冷流体t1不变，而增加冷流体流量qm2，则t2下降，K增大，Δtm增大。6.在机械能衡算中，p/的单位是J/kg，其物理意义为单位质量流体具有的静压能；p/g的单位是m，其物理意义为单位质量流体具有的静压能。7.离心通风机输送3/2.1mkg空气时，流量为6000hm/3,全风压为2.4kPa，若用来输送3m/kg4.1'气体，流量仍为6000hm/3，全风压为2.8kPa。8.一异径串联管路，小管内径为50mm，大管内径为100mm，水在小管中的流速为2m/s，则水在大管中的流速0.5。9.从液面恒定的高位槽向常压容器中加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将减小，管路的局部阻力将增大，管路总阻力不变。10.板框压滤机中如果滤饼不可压缩，当过滤压差增加一倍时，过滤速率是原来的2倍。11.管壳式换热器做成多管程的目的增加管程流体的对流传热系数；在壳程中设折流挡板的目的增加壳程流体的对流传热系数。12.某无相变逆流传热过程，已知T1=60℃，t2=30℃，(qmcp)2/(qmcp)1=1，则Δtm=30℃。13.由三支管组成的并联管路，各直管的长度和摩擦系数相等，管径比为1：2：3，则三支管的流量比为1：4。14.用饱和水蒸气在套管换热器内加热冷空气，管壁温度接近于饱和水蒸气的温度。15.水在列管换热器的管程内流动，其Re104，当流量增加一倍，管径不变，则α为来的20.8倍；将管径减小一半，流量不变，则α为原来的21.8倍；若流量、管径不变，而将管程数增加一倍，则α为原来的20.8倍。（忽略物性变化）16.离心泵安装在送水的特定管路系统中，已知泵的性能：q=0.02m3/s，H=20m;管路性能：qe=0.02m3/s,He=16m,.则调节阀门的压头损失为4m，其消耗的理论功率为784W.17.往复压缩机的实际工作循环包括：压缩、排气、余隙气体膨胀吸气四个过程。得分评卷人一、填空（每空1分，共30分）得分评卷人二、选择题（每题2分，共30分）院系:________班级:__________姓名:______________学号:_____________…….……………………….密…………………封…………………线…………………………本试卷共8页第3页本试卷共8页第4页1.离心泵的汽蚀余量（NPSH）值越小，其抗汽蚀性能。A.越好B.越差C.不确定2.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与下列因素无关：。A.颗粒几何形状；B.流体与颗粒的密度；C.颗粒几何尺寸；D.流体的流速；3.穿过两层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t1=40℃,△t2=15℃，则第一、二层的热阻R1、R2的关系为_______。A.无法确定B.R1R2C.R1=R2D.R1R24.定态流动系统中，水从粗管流入细管。若细管流速是粗管的4倍，则粗管内径是细管的倍。A.2B.3C.4D.55.离心通风机的全风压是：。A.静风压B.动风压C.静风压和动风压之和D.通风机进、出口的压强差。6.某孔板流量计，当水流量为qV时，U型压差计读数R=600mm,（ρi=3000kg/m3）,若改用ρi=6000kg/m3的指示液，水流量不变，则此时读数R为。A150mmB120mmC300mmD240mm7.某孔板流量计用水测得Co=0.64，现用于测ρ=900kg/m3，μ=0.8mPa·s的液体，问此时Co0.64。（,=,）A.大于B.小于C.等于D.不确定8.当流体流过时，随着流量的增大，其压差不变。A.孔板流量计B.文丘里流量计C.转子流量计9.为了减小致冷设备的冷损失，保温层外所包的一层金属板应该是：。A.表面光滑，颜色较浅B.表面光滑，颜色较深C.表面粗糙，颜色较浅D.表面粗糙，颜色较深10.若单位质量液体在管路中阻力损失以fh表示，单位重量液体在管路中阻力损失以fH表示，则：。A.fhfHB.fh=fHC.fh=fHgD.gfh=fH11．以下泵中具有自吸能力的是。A．往复泵B．齿轮泵和旋涡泵C．离心泵12.当两台型号相同的离心泵串联以后，引起工作点改变的原因是。A．管路特性曲线改变B．泵的特性曲线改变13.圆形直管内径d=100mm，一般情况下输水能力为。A.3m3/hB.30m3/hC.300m3/hD.1000m3/h14.两流体间壁传热时，分别以管外或管内表面积计，传热速率。A.相等B.不等C.不确定15由离心泵特性曲线知，轴功率N随流量Q增大而增大，当Q=0时，N。A.为零B.最大C.最小1．(14分)用泵将流速为1.43m/s的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持25.9×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为Ф76mm×4mm的钢管，总长为35m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073kg/m3，黏度为6.310-4Pas。管壁绝对粗糙度可取为0.3mm。闸阀（全开）及标准弯头的当量长度分别为0.43m,2.2m,湍流时摩擦系数的计算式：23.0)68(100.0eRd得分评卷人三、计算题（40分）本试卷共8页第5页本试卷共8页第6页1.解：(14分)在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得（1分）22b1b2121e2f22uuppgzWgzh(2分)式中z1=0，z2=17m，ub1≈0（1分）p1=-25.9×103Pa(表)，p2=0(表)（1分）将以上数据代入式（1），并整理得2b221e21f()2uppWgzzh=9.81×17+24312.+1073109.253+fh=192.0+fh（2分）其中fh=（+eLLd+）2b22uRebdu=30.0681.4310730.6310=1.656×1050044.0de将Re与e/d代入23.0)68(100.0eRd，得λ=0.03，管件、阀门的当量长度分别为：闸阀（全开）：0.43×2m=0.86m标准弯头：2.2×5m=11m故fh=(0.03×350.86110.068+0.5+4)kgJ243.12=25.74J/kg（5分）于是kgJ217.7kgJ74.250.192eW（1分）泵的轴功率为sN=eW/w=W7.036001027.2174=1.73kW（1分）2.（15分）有一列管换热器，装有Ф252.5mm钢管300根，管长为2m。求将流速20m/s的常压空气用于管程由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽在壳层冷凝加热空气。若水蒸气的冷凝给热系数为104W/（m2·K），管壁及两侧的污垢热阻忽略不计，且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为：1/()pCKJkgK，22.8510/()WmK，52.010Pas，3/2.1mkg,Pr=0.7试求：（1）空气在管内的对流给热系数，（2）换热器的总传热系数，（3）换热器的实际面积，（4）换热器的平均温差，（5）换热器能否满足工艺要求，（6）估算管壁温度2.解（15分）：（1）空气在管内流动（4分）450.02201.22.4102.010eduR湍流0.80.440.80.40.0230.023(2.3710)0.763.06uerNRP2263.062.851089.86/()0.02uiNWmKd（2）04011111250.01391089.8620iidKd（3分）K=71.42/()WmK(3)换热器的实际传热面积（以换热管外表面积计算）（1分）A实=203.140.025230047.1dlnm本试卷共8页第7页本试卷共8页第8页（4）11082088t℃（2分）21088523t℃121248.44ln/mttttt℃(5)工艺要求的传热量：（4分）232150.02()203001.010(8520)41.0310PQWCttW完成任务所需面积为：521.241029.871.448.44mQAmKt需比较知，实际面积AA需，该换热器能够满足工艺要求，并有一定的余量。(6)管壁的温度近似为108℃（1分）3.（12分）用泵将30℃溶液送至吸收塔，已知塔内操作压力为500KPa（表压），要求流量为65m3/h，管径为Φ108×4mm无缝管，总长34m，其中吸入管路长6m，安装高度为2m,,局部阻力系数总和15，排出管路局部阻力系数总和为21530℃溶液：3650/,0.076,4320vkgmPasPPa求：（1）问IS100-65-315型的泵能否使用。其性能为：Q=100m3/h，H=125m，η=72%，（NPSH）r=3.8m，N=51.6KW，Q=65m3/h，H=130m，η=71%，（NPSH）r=3.8m，N=39.6KW，Q=60m3/h，H=133m，η=61%，（NPSH）r=3.5m，N=39.6KW，（2）泵的安装高度是否合适。（3）如保证流量为65m3/h，调节阀门的压头损失为多少m，其消耗的理论功率为多少？.3.解：（12分）（1）在1—2截面间列柏努利方程，以截面1为0基准面，（6分）则22212()2epulHZgdg查30℃水3995.7/,0.801,4247vkgmcPPPa2652.3/0.136004ums0.16502.319670.076eR层流640.032Re所以3250010342.318(0.032515)104.76509.810.129.81eHmIS100-65-315的泵可以使用。（2）IS100-65-315该泵的安装高度应为：（3分）OVgPPHg（NPSH）-Hf入口=15.2-（3.8+0.5）-（0.027×60.1+5）×22.329.81=9.11m可见，现场泵的安装高度合适。（3）如保证流量为65m3/h，调节阀门的压头损失为130-104=26m，其消耗的理论功率为29906503600658.926W（3分）