南京理工大学化工原理试卷(5套)

98化工原理（上）试卷一一.填空题（每空1分，共20分）1.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量的__________倍。（假定槽内高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变）2.在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变，管壁处的速度为_________，管中心速度________。3.在流动系统中，若截面上液体压强、密度、流速等仅随_________改变，不随________改变，称为稳定流动。4.离心泵启动步骤为_____________________；常用______________调节流量；往复泵常用______________调节流量。5.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_____________。6.牛顿冷却定律的表达式为_______，给热系数（或对流传热系数）α的单位是_______。7.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传热系数K接近_______________流体的对流传热系数。8.若降尘室的高度增加，则沉降时间，生产能力。9.当微粒在介质中作自由沉降时，若颗粒沉降的Rep相同，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________。球形颗粒的球形度为_________。10.工业上常用过滤方式有和滤饼过滤；悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________。二.简答题(每题5分，共20分)1.简述流体阻力实验测λ～Re曲线的基本方法和原理。2.何谓离心泵的“气蚀”现象，对泵的操作有何危害?应如何防止?3.为什么工业上气体的除尘(在沉降室进行,Rep＜2)常放在冷却后进行?而在悬浮液的过滤分离中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？4.在热传导中，管外绝热层材料包的越厚，热损失就越少，对否?为什么?三.计算题（共60分）99BAC1.（20分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U型管压差计，测压点B与管路出口端之间距离为20m。（1）当闸阀关闭时测得R＝600mm，h＝1500mm；当闸阀部计算题1附图分开启时，测得R＝400mm，h＝1400mm，管路摩擦系数λ取0.02，问每小时从管中流出水量为多少。（2）当阀全开时（取闸阀全开局部阻力l/d＝15，管路摩擦系数λ＝0.018），测压点B处的静压强为多少？（表压）2.（10分）用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m3,粘度为20×10-3Pa·s)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为25m，反应器内的压力恒定为4kgf/cm2(表压),有机溶液输送量为6m3/h，试确定泵提供的压头。计算题2附图3.（10分）用降尘室精制含尘气，尘粒的最小粒径10μm，密度为1400kg/m3，气体温度为25℃，此温度下=0.018×10-3Pa·s，密度为1.2kg/m3，含尘气接近常温，处理量为2m3/s，气体进入降尘室保持流速0.2m/s，若降尘室宽2.5m，长5m，计算降尘室的总高度、层数及每层高度？4.（20分）一单壳程单管程列管换热器,由多根φ25×2.5mm的钢管组成管束,管程走某有机溶液,16m100流速为0.5m·s-1，流量为每小时15吨，比热为1.76kJ·kg-1·K-1,密度为858kg·m-3，温度由20℃加热至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700W·m-2·K-1和10000W·m-2·K-1。钢导热系数为45W·m-1·K-1,求:(1)总传热系数；(2)管子根数及管长。化工原理（上）试卷二一.填空题（共20分，每空1分）1.边界层的定义是。边界层按其中的流型可分为和。2.流体机械能衡算式如衡算基准以J/kg表示,则该方程可表示为，若用N/m2(Nm/m3)表示则可表示为。（无外加机械能）3.毕托管用于测量管道中流体的______，而孔板流量计则用于测量管道中流体的_________。4.离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q=0.05m3/s时，H=20m；管路特性为Qe=0.05m3/s时，He=18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值为m。5.两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程，已知两层温度差△t1△t2，则通过两层传热量。6.对于通风机，习惯上将压头表示成，其国际制单位为，所以风机的压头称为。7.在滤饼过滤中真正有效的过滤介质是，深层过滤中固体颗粒沉积于。8.压强有绝对压强、表压强和真空度三种表示方式，其中绝对压强是以基准测得的压强，表压或真空度则是以为基准测得的压强。9.板框过滤机过滤面积为0.3m2，在表压150kPa恒压下过滤某种悬浮液。5h后得滤液100m3，过滤介质阻力可忽略。如过滤面积加倍其它情况不变可得滤液；若过滤5h后再用8m3与滤液性质相近的水洗涤滤饼，需洗涤时间；当表压加倍，滤饼压缩指数为0.4时，5h后得滤液。10.用常压水蒸气冷凝来加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为_______。二.问答题（每题5分，共20分）1.如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？为什么？101问答题1附图2.什么是汽蚀现象？汽蚀现象对泵有那些危害？3.用一板框压滤机恒压过滤某悬浮液,若滤浆的固含量降低(假设比阻不变),则滤饼充满滤框所需时间将如何变化（滤饼阻力可以忽略）?试分析之。4.传热过程中冷热流体有几种接触方式？分别举一实习见过的或你熟悉的换热设备。三.计算题（60分）1.（10分）水在下图管道中流动，dA=50mm，dB=100mm，从A流向B的扩大阻力为ζ1uA2/2，从B流向A的缩小阻力为ζ2uA2/2，可取ζ1=0.56，ζ2=0.42。压差计指示液为汞。当水由A流向B，已知R1=0.055m，求水流量。若维持此水流量不变，水由B流向A，则R2等于多少？计算题1附图1022.（20分）如图的输水系统。已知管内径d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(L+Le)=50m，摩擦系数可取λ=0.03,泵的特性曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述：H=18.92-0.82Q0.8，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量（m3/h），问：⑴如要求流量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务?⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之几?(设泵的效率变化忽略不计)计算题2附图3.（10分）在底面积A=40m2的除尘室内回收含尘气体中的球形固体颗粒。含尘气体流量为3600m3/h(操作条件下体积)，气体密度ρ=1.06kg/m3，黏度μ=0.02cP，尘粒密度ρs=3000kg/m3。试计算理论上能完全除去的最小颗粒直径。4.（20分）100℃的水蒸气在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4kJ/kg，总传热系数为2039W/(m2·℃)，传热面积为12.75m2，15℃的冷却水以2.25×105kg/h的流量流进管内，水的比热为4.187kJ/(kg·oC)，求冷水的出口温度和水蒸气冷凝量。化工原理（上）试卷三一.填空题（19分）1.流体在等径管中作稳定流动，流体流动时产生阻力的根本原因是____________，流体的流速沿管长________。2.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，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。3.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，水的流量将________，摩擦系数_______，管道总阻力损失_______。4.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量，效率，轴功103率。5.某有机溶液在长为L、直径为108×10mm的钢管中强制湍流，其=310W/(m2·K)，若体积流量不变，改用152×10mm的钢管代替原钢管，流动仍为湍流(两种情况下L/d均大于60)，此时=W/(m2·K)。6.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传热系数K接近______流体的对流给热系数。7.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1b2b3，导热系数λ1λ2λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3，各层导热速率Q1___Q2___Q3。8.某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25mm，若该机有10块框，其过滤面积约为________m2。9.为了提高降尘室的生产能力，可采取措施。10.一降尘室长8m，中间装有14块隔板，板间距为0.1m。最小颗粒沉降速度为0.02m/s，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过m/s。二.选择题（16分）1.图中所表示R值的大小反映______。A.A、B两截面间压差值B.A－B截面间流动阻力损失C.A、B两截面间动压头变化D.突然扩大或突然缩小流动损失选择题1附图2.流体在管内流动时，层流底层的厚度随流速的增加而（）。A.变小B.变大C.不变3.水在一等径的垂直管内作稳定连续流动,其流速（）。A.会越流越快B.会越流越慢C.不变4.离心泵常用（）调节流量，往复泵常用（）调节流量。104A.出口阀B.进口阀C.旁路阀5.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。A.增加热阻，减少热量损失；B.节约钢材、增强美观；C.增加传热面积，提高传热效果6.对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116W·m-2·K-1，α2＝11600W·m-2·K-1，要提高总传热系数K，最简单有效的途径是（）。A.设法增大α1；B.设法增大α2；C.同时增大α1和α27.旋风分离器的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈（）。A.差；B.强；C.低三.问答题（10分）1.为什么工业上气体的除尘（在沉降室中进行，Ret2）常放在冷却之后进行？而在悬浮液的过滤分离中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？2.当间壁两侧流体作稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？四.计算题(55分)1.（20分）如本题附图所示，高位槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U型管压强计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(汞的密度为13.6103kg/m3，高位槽上端和管出口均与大气相通)（1）当闸阀关闭时测得R＝600mm，h＝1500mm；当闸阀部分开启时，测得R＝400mm，h＝1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。（2）当闸阀全开时（闸阀全开时，闸阀的le/d＝15，λ＝0.018），测压点处的静压强为多少（表压）。计算题1附图1052.（10分）某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔A，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m，泵吸入管路压力损失为1（m液柱），吸入管径为φ114×4mm。液体流经换热器B的压力损失为29430Pa，精馏塔压强为1kgf·cm-2（表），排出管路为φ114×4mm的钢管，管长为120m（包括局部阻力的当量长度），流速为1.5m·s-1，密度为960kg/m3，摩擦系数为0.03，其它物性均与水极为接近。（1）试通过计算，选择下列较合适的离心泵。（2）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？(已知Hs/=6.67m)表1几种离心泵的特性参数型号Qm3.h-1Hmη％2B192216663B57A5037.5644B91909168计算题2附图3.（10分）一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m，