化工原理试题305

化工原理试题一、单选题1.(第一章)流体在圆形直管中流动时，若其已进入了阻力平方区，则摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为CA.Re增大，λ增大B.Re增大，λ减少C.Re增大，λ基本不变D.Re增大，λ先增大后减少2.（第二章）离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀能力AA.越强B.越弱C.无关D.不确定3.（第二章）离心泵停止操作时宜AA.先关出口阀后停电B.先停电后关阀C.先关出口阀或先停电均可D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀4.（第二章）在测定离心泵性能时，若将压强表装载调节阀以后，则压强表读数为p2，若将压强表装载调节阀以前，则压强表读数为p2’，则p2和p2’的差别在于BA.p2随流量增大而减小，而p2’随流量增大而增大Bp2随流量增大而增大，而p2’随流量增大而减小C.p2和p2’均随流量增大而增大D.p2随流量增大而增大，而p2’随流量增大而基本不变5.（第四章）在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对a的影响是__A____A．不凝气体的存在会使a大大降低；B．不凝气体的存在会使a升高；C．不凝气体的存在对a无影响。6.（第四章）在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度相差50℃，现因某种原因，两者温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来相比，应该AA.增大B.变小C.不变D.不确定7.（第一章）流体在圆形直管中作层流流动，如果只将流速增加一倍，管径不变，则阻力损失为原来的______倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的______倍。B(A)2，4(B)2，1/4(C)4，2(D)1/4，28.（第四章）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。B(A)气缚(B)汽蚀(C)容易起漩涡(D)漏气9.（第四章）在离心泵的运转过程中,________是将原动机的能量传递给液体的部件,而______则是将动能转变为静压能的部件。B(A)泵壳，叶轮(B)叶轮，泵壳(C)叶片，蜗形通道(D)泵壳，蜗形通道10.（第一章）滤液在滤饼层中的流动属于()流动。A(A)层流(B)湍流(C)过渡流(D)不确定11.（第四章）对流传热系数关联式中普兰特准数是表示C的准数。(A)对流传热(B)流动状态(C)物性影响(D)自然对流影响12.（第四章）冷热流体在套管换热器内换热，内管走冷流体，如果冷流体流量增大一倍，则总传热系数(),冷流体的出口温度()。A(A)增大,下降(B)增大,升高(C)减小,下降(D)减小,升高二、填空题（共15空，每空1分，共计15分）1.（第一章）某粘性液体在一定管路系统中流动，在流量不变的条件下将液体加热，则液体的粘度变小，雷诺数Re将增大，流动阻力将减小。2.（第二章）离心泵安装在一定管路上，其工作点是指离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点。3.（第二章）离心泵安装在一定管路上，其工作点是指离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点4.（第二章）离心泵的泵壳制成蜗壳状，其作用是收集和导出液体、能量转换。5.（第一章）流体在圆形直管中作滞流流动时，摩擦系数λ与Re关系为λ＝64/Re。6.（第四章）在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上，为减少热损失应该将导热系数__小_（填大，小）的材料包在内层。7.（第一章）流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的1/16。8（第二章）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。9.（第二章）离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、η-Q和N-Q曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。10.（第四章）由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈小，其两侧的温差愈小。三、判断题：1.（第一章）（X）流体在园管内作稳定流动时，其流速与管径的一次方成反比。2.（第一章）（Y）流体在园管内流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。3.（第一章）（Y）化工单元操作是一种物理操作，只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。4.（第一章）（X）在稳定流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。5.（第一章）（X）流体在等直径的导管中作稳态流动时，由于流动有摩擦阻力损失，因此流体的流速沿管长而逐渐变小。6.（第二章）（Y）离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为流量增加而功率增大。7.（第二章）（X）离心泵的出口阀关闭，其流量为零，则所需的轴功率也为零。8.（第二章）（X）离心泵的扬程又称压头，即升扬高度。四、计算题（共3题，共计45分）1.（第四章）（10分）Φ38×2.5mm的钢管用作蒸汽管。为了减少热损失，在管外保温。第一层是50mm厚的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07W/(m·℃)；第二层是10mm厚的石棉层，其平均导热系数为0.15W/(m·℃)。若管内壁温度为180℃，石棉层外表面温度为35℃，试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度？解：①r0=16.5mm=0.0165m，r1=19mm=0.019mr2=r1＋1=0.019＋0.05=0.069mr3=r2＋2=0.069＋0.01=0.079m0=45W/(m·℃)033120011222()23.14(18035)47.1119169179111lnlnlnlnlnln4516.50.07190.1569ttQrrrLrrrW/m②233222()1lnttQrLr即22(35)47.1179ln0.1569t∴t2=41.8℃2.（第二章）（20分）用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为57×3.5mm，泵出口垂直管段A、B截面上的测压口有软管与两支液柱压差计相连，其上指示剂水银柱的读数分别为R=40mm及R′=1200mm。右边压差计的左侧指示剂液面与截面A的垂直距离H=1000mm，右侧开口支管的水银面上灌有一段R″=20mm的清水。A、B两截面间的管长（即垂直距离）为hAB=6m。管路中的摩擦系数为0.02。当地大气压强为1.0133×105Pa，取水的密度为1000kg/m3，水银的密度为13600kg/m3。试求：（1）截面A、B间的管路摩擦阻力损失∑hf,AB,J/kg；（2）水在管路中的流速u,m/s；（3）截面B上的压强pB,Pa；（4）截面A上的压强pA,Pa。解：（1）截面A、B间的管路摩擦阻力损失∑hf,AB,J/kg；取截面A为上游截面，截面B为下游截面，并以截面A为基准水平面。在两截面之间列柏努利方程式，即：gZA+22uA+pA=gZB+22uB+pB+fABh（1）则：fABh=(ZA-ZB)g+222BAuu+ppBA（2）其中：ZA-ZB=（0-6）=-6m222BAuu=0（pA-pB）=hABρWg+R（ρHg–ρW）g=6×1000×9.8+0.04（13600–1000）×9.8=63800Pa将诸值带入（2）式，得：fABh=-6×9.8+63800÷1000=4.94J/kg（2）水在管路中的流速u,m/s；A、B之间的阻力损失与流速有关，可用如下公式表示：fABh=22udl（3）其中，l=6m，d=0.05m，=0.02，fABh=4.94J/kg，带入（3）式：4.94=0.02×05.06×22u可得，u=2.029m/s（3）截面B上的压强pB,Pa；在右边压差计的左侧指示剂液面处作t-s等压参考面，由流体静力学原理可知，Pt=Ps则：PB+（hAB+H）ρWg=Pa+RρWg+RρHgg整理得：PB=Pa+RρWg+RρHgg-（hAB+H）ρWg=1.0133×105+0.02×1000×9.81+1.2×13600×9.81-（6+1）×1000×9.81=193000Pa（4）截面A上的压强pA,Pa。PA=PB+ΔPAB=PB+hABρWg=193000+6×1000×9.81=256000Pa3.（第二章）（20分）如图所示，用离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，管路为Ф57mm×3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为250m，输水量用孔板流量计测量，孔径d0=20mm，孔流系数0.61。从池面到孔板前测压点A截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为100m。U形管中指示液为汞。摩擦系数可用下式计算，0.25e0.3164R。20℃水的密度取1000kg/m3和粘度取1.0×10-3pa.s。当水的流量为7.42m3/h时，试计算：（1）每公斤水通过泵所获得的净功；（2）泵的轴功率（η＝0.7）；（3）A截面U形管压差计读数R1；（4）孔板流量计U形管压差计读数R2。解：(1)在1-1和2-2截面间列柏努利方程，以蓄水池水面为基准面，有2211221222efupupgZWgZhZ1=0；Z2=15；u1=u2=0，p1=p2=0（表压）27.421.05/3600/40.05VqumsA则，e30.051.051000R5250040001.010du0.250.25e0.31640.31640.0209R52500222501.050.020957.6/20.052eflluhJkgd所以，9.81557.6204.6/efWgZhJkg(2)泵的有效功率7.421000204.6421.73600emeVePqWqWW泵的轴功率421.7602.430.7ePPW(3)在A和2-2截面间列柏努利方程，以0'-0'截面为基准面，有22,22AAfAupgZhZA-2=1m；u=1.05m/s22,22501001.050.020934.56/20.052efAlluhJkgd所以，PA=4.38×104Pa由U形管力的平衡得：1111.50.474AApRgRgRm（4）孔板流量计U形管压差计读数R2由20022221360010009.87.420.610.02360041000AVRgqCAR所以，R2=0.468m4.（第四章）有一废热锅炉，由Ф25×2.5碳钢管组成。管外为沸腾的水，压力为2570kN/m2(表压)。管内走合成转化气，温度由575℃下降到472℃。已知转化气一侧α1＝300W/m2.K，水侧α2＝10000W/m2.K。若忽略污垢热阻，试求平均壁温。已知，2570kN/m2(表压)下，水的饱和温度为226.4℃，碳钢的导热系数)./(45KmW。解(1)求总传热系数以管外表面A2为基准21K＝1212211ddddbm＝202530015.2225450025.0100001＝0.00433∴K2＝231W/m2.K(2)求平均温度差Δtm＝221tt＝2)4.226472()4.226575(＝297.1℃（或Δtm＝)21ln(21tttt＝℃1.294)4.2264724.226575ln()4.226472()4.226575(）(3)求传热量Q＝K2A2Δtm＝231×297.1A2（或Q＝K2A2Δtm＝231×294.1A2）(4)求管内壁温度Tw及管外壁温度twQ＝α1A1(T－Tw)，其中T为热流体温度，取进、出口温度的平均值，即T＝（575＋472）/2＝523.5℃，所以：Tw＝T－Q/α1A1＝237.5℃（或Tw＝240.4℃）tw＝t＋Q/α2A2＝233.3℃（或tw＝234.9℃）