中国石油大学化工原理试卷

一、填空选择题（每空１分，共30分）⒈某设备的表压强为50kPa，则它的绝对压强为kgf/cm2；另一设备的真空度为360mmHg，则它的绝对压强为Pa（当地大气压为750mmHg）。⒉对于如图所示的并联管路，各支管及其总管阻力之间的关系为：(∑hf)A-B(∑hf)A-1-B(∑hf)A-2-B（填“＞”“＜”或“＝”）。第2题图第4题图⒊测速管用来测量管道中流体的速度，而孔板流量计则用来测量管道中流体的速度。⒋如下图所示的输水系统，当阀门A关小时，QA，PC，PB。（填“变大”、“变小”、“不变”或“无法判断”）⒌离心泵的扬程是指，除扬程以外，离心泵的性能参数还包括、和。⒍有两种说法：①往复泵启动不需要灌泵；②往复泵的流量随压头增大而减小；则。A、两种说法都对；B、两种说法都不对；C、说法①对，说法②不对；D、说法②对，说法①不对⒎多级压缩机工作时，要在每一级压缩机后设置和，以利于气体在下一级被继续压缩。⒏将降尘室用隔板分层后，若能完全被分离下来的颗粒最小直径不变，则生产能力将，沉降时间。（填“变大”、“变小”或“不变”）⒐聚式流化床的不正常操作现象有和。⒑液—固散式流化床，流化介质和固体颗粒的密度及床层藏量一定，若颗粒直径增大，则带出速度，床层压降。（填“变大”、“变小”或“不变”）⒒在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器中，传热壁面的温度接近于的温度，总传热系数K接近于的对流传热系数，传热过程的热阻主要集中在____侧。⒓按照热补偿方式的不同，列管式换热器可分为三类，其热补偿方式分别为、、。⒔在一套管式换热器中，用水冷却空气，空气走管外，水走管内。为了强化传热，加翅片在管上，翅片应加在管侧，原因是。二、分析简答题（共15分）⒈（5分）如图示的阻力实验简图，同一流体在规格相同的两个钢管（内径为d）内流动，两测压点的长度L相同。已知流体在两种情况下的流量相同，试推导U型管压差计R的数值表达式，并比较两种情况下R的大小。⒉（5分）指出离心泵的气蚀与气缚现象有什么区别。⒊（5分）简述强化换热器传热的途径，举出若干具体措施。三、（20分）用离心泵将40℃的水从储水池打入一高位槽，已知水的物性参数如下：密度ρ=992.7kg/m3，粘度μ=0.624cP，水的饱和蒸气压为55.32mmHg。已知泵入口真空表读数为400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度为7.2m，输送管路为Φ108×4mm的钢管，总长度（包括所有的局部阻力的当量长度在内，下同）为40m，其中吸入管路为6m，储水池与高位槽液面高度差为20m，管路摩擦系数λ为0.02，流量为65m3/h，忽略泵进、出口之间的高差和阻力损失。试求：⑴泵最大可能的安装高度Hg，m（当地气压为1atm）；(8分)⑵泵的扬程H，m；(8分)⑶泵出口处压力表的读数。(4分)四、（15分）拟采用降尘室回收常压炉烟气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×10－5Pa·s；固体的密度为3000kg/m3；降尘室的生产能力为3m3/s。试求：⑴理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；（8分）⑵如欲完全回收直径为10μm的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？（已知：10μm尘粒沉降位于层流区）（7分）五、（20分）用一内管尺寸为φ25×2.5mm的套管换热器作为精馏塔塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量为500kg/h，汽化潜热为270kJ/kg，饱和蒸汽温度为80℃；冷却水入口温度为15℃，出口温度为45℃。已知蒸汽侧的对流传热系数αo=104)Km/(W2；水的物性参数：CP=4.174)/(KkgkJ，ρ=995.7kg/m3，λ=0.618)/(KmW，μ=0.801cP。忽略管壁及两侧的污垢热阻，忽略换热器的热损失。试求：⑴换热器的热负荷Q，kW；（2分）⑵冷却水的用量m2，kg/h；（2分）⑶换热过程的对数平均温差Δtm，℃；（3分）⑷换热过程的总传热系数KO，)/(2KmW；(以内管的外表面积为基准)（10分）⑸若达到要求，换热器长度L不短于几米？（3分）一、填空选择题（每空１分，共30分）⒈1.529kgf/cm2；5.20×104Pa⒉(∑hf)A-B=(∑hf)A-1-B=(∑hf)A-2-B⒊点速度，平均速度⒋QC变小，PA变大，PB变大⒌离心泵对单位重量流体所作的功，流量、功率和效率⒍C⒎中间冷却器和油水分离器⒏变大，变小⒐沟流和节涌⒑_变大_，_不变_⒒__水蒸汽_，___空气__，__空气_⒓补偿圈、浮头、U型管⒔管外侧，增大热阻大的一侧流体的扰动及增大传热面积，强化传热二、分析简答题（共15分）⒈（5分）答：可推导出：水平放置时：gRPPf0斜置时：gRPzgPf0由于管路规格相同，测压点长度相同，故两个管路的阻力损失相等，因此有：R１=R２。⒉（5分）答：气蚀是指由于泵的安装高度太高而使泵吸入口的压力小于液体的饱和蒸气压而引起的不正常操作；气缚是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而导致液体不上量。⒊（5分）答：增大总传热系数K：采用多管程或多壳程；在壳程设置折流挡板；提高流体流速；及时清除污垢等；采用相变、λ较大的流体等;增大传热面积A：增大换热器单位体积的传热面积，如采用波纹管、翅片管等；增大传热温差△tm：尽可能逆流操作，或使温差校正系数ε＞0.8。三、（20分）解：⑴mHHHsHsVa75.624.0''33.10'（2分）smAQu/30.2（2分）mgudlHf324.0221（2分）mguHsHHfg16.6221（2分）⑵在两贮槽液面间列柏努利方程式：fHgEHegE21（2分）其中：022111gPguzgE，2022222gPguzgE（2分）smAQu/30.2，mgudlHf15.222（2分）mgEHgEHef15.2212（2分）⑶在泵的入口至出口间列柏努利方程式：fHgEHegE43其中：43uu，43zz，15.22He，0fH，44.53gP（2分）PaPmgP5441064.171.16（2分）四、（15分）解：⑴在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为：3.0103blVustm/s（2分）采用试差法：假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即μm1.69m1091.681.930003.0106.2181855mingudst（3分）核算沉降流型：Ret598.0106.275.03.01091.655mintud（3分）原设在滞流区沉降正确，求得的最小粒径有效。⑵需设置的水平隔板层数：已知10μm颗粒的沉降在滞流区，用斯托克斯公式计算沉降速度，即352621029.6106.21881.93000101018gdustm/s（3分）所以：69.4611029.610313tsbluVn，取47层隔板（4分）五、（20分）解：⑴热负荷：Q=W1r1=500×270=1.35×105kJ/h=37.5kW（2分）⑵冷却水用量：hkgttCQmP/1.1078)1545(174.41035.1)(51222（2分）⑶℃℃；354580tTt651580tTt2211（1分）所以：℃46.48)3565ln(3565)ttln(ttt2121m（2分）⑷总传热系数Ko：s/m10008.37.99536001.1078WV3422（1分）s/m9574.002.010008.34AVu2422（1＜2分）为湍流443e1010380.210801.07.9959574.002.0duR（1分））（＝＝＝—160,7.0410.5618.010801.04174CP3Pr（1分）31.143410.510380.2023.0PR023.0dN4.08.044.0r8.0eiu＝）（＝＝＝（2分）)Km/(W4.442802.0618.031.143dN2iui＝＝＝（1分）W/Km10823.310102.04.4428025.01ddK1244oiioO（2分）)Km/(W97.2615K2O（1分）⑸换热器长度L：Ldm2958.046.4897.2615105.37tKQAo23mOO（2分）m766.3025.02958.0dALoO（1分）