化工原理附答案

一.填空（每小题1分，共20分）1．流体流动阻力的形成是流体具有———粘性———的结果。2.边长为a的正方形截面风道，其当量直径为—————a———。3．经内径为50mm的钢管输送运动20℃的水，水的流速为2m/s，粘度为1.005cP。试判定水在钢管中的流型。湍流4．每千克水经过泵后其机械能增加了490J，则该泵的扬程为——50mOH2————。5．某精馏塔顶操作压强须维持在5.3kPa，若当地气压计的读数为100.6kPa（755mmHg），塔顶真空表读数应为————93.5————kPa（mmHg）。6．一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将————下降——，在空气中的沉降速度将———增大———。7．通常，——————气固——非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，——液固——————悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。8．饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是——————滤饼层——————————而不是——————过滤介质——————————。9．当进气口气速一定时，旋风分离器的直径越大，其分离因数越———小—————；转速一定的离心分离机随着转鼓直径的增大，其分离因数将————增加——————。10．在板框式过滤机中，洗涤速率是过滤终了时过滤速率的—————1/4—————倍。11．金属的导热系数大都随其纯度的增加而————增大————，随其温度的升高而———减小————12．写出三种间壁式换热器的名称：————套管式———————、———管壳式——————————和——板式。13．对流传热的热阻主要集中在———滞流内层—————，因此，———减薄滞流内层厚度———————是强化对流传热的重要途径。14．黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的--5.39------------倍。15．换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于------传热管表面有污垢积存-------------------------的缘故。16．用套管换热器加热内管的空气，蒸气在管间冷凝。现欲通过实验方法测定蒸气和空气的给热系数，需要的主要仪器有--------热电偶温度计；水银温度计；流量计------。17．蒸发操作中的温度差损失的原因有-----------------（1）因溶液蒸气压下降而引起；（2）因液柱静压强而引起的沸点升高；（3）因流动阻力而引起。---18．按溶液在加热室内循环方式而分类，蒸发器分为------------循环型（非膜式）和非循环型（膜式）。-------------------------------------------------两大类。19．蒸发操作中使用真空泵的目的是---抽出由溶液带入的不凝气，提高蒸发器内真空度---------。20．单位加热蒸汽消耗量是指---蒸发1kg水分消耗的加热蒸气量-----，单位是------kg/kg----------。二、简述题：（每小题4分，共20分）。1.离心泵的气蚀现象及发生原因。当离心泵入口处压强≤OP时，液体汽化，造成泵体震动，叶片点蚀，这种现象为气蚀。2.用板框式过滤机进行恒压过滤的实验步骤。首先将板框式过滤机安装正确，检查各阀门处于完好状态；打开搅拌器将悬浮液搅拌均匀；启动加压泵向板框式过滤机输送悬浮液，待清液流出均匀后每隔一定时间记录滤液量。3.操作离心泵时，开车顺序是什么？开泵前关闭出口阀的目的是什么？检查底阀灌水闭出口阀启动电机待运行平稳开启出口阀。闭出口阀的目的是为了减小启动电流。4.本学期化工原理实验中，测定离心泵特性曲线时需要记录的原始数据有哪些？电机功率、泵进出口压强、流量、进出口高度差、温度等。5.在旋风分离器中固体颗粒是如何从气流中分离出来的：气流夹带着固体进入旋风分离器后，在离心力的作用下固体被甩到器壁，顺器壁落入收集器，而气流旋转几圈后在旋风分离器内反向旋转从旋风分离器内部上升离开。三、选择题（单项选择，每题1分，共10分）1．滞流与湍流的本质区别是（D）A．流速不同；B流通截面不同；C雷诺准数不同；D滞流无径向运动，湍流有径向运动；2．有两种关于粘性的说法：（1）无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。（2）粘性只有在流体运动时才会表现出来。正确的结论应是（A）A这两种说法都对；B这两种说法都不对；3．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。现注意到安在变径处有一定距离的粗、细两截面的压强表读数相同。故可断定管内流体（B）。A向上流动；B向下流动；C处于静止；D流向不定4．离心泵吸入管路底阀的作用是（B）。A、阻拦液体中的固体颗粒；B、防止启动前充入的液体从泵内漏出；C、避免出现气蚀现象；D、维持最低的允许吸上高度5．下述说法中正确的是（B）。A过滤速率与过滤面积成正比；B过滤速率与过滤面积的平方成正比；C过滤速率与滤布阻力成反比；D过滤速率与操作压差的平方成正比6．下面哪个是过滤推动力（D）。A液体经过过滤机的压强降；B滤饼两侧的压差；C介质两侧的压差；D介质两侧压差加上滤饼两侧压差7．恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的（B）。A．1倍；B2倍；C2倍；D1/2倍；8．揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（B）。A斯蒂芬-波尔兹曼定律；B克希霍夫定律；C折射定律；D普朗克定律9．关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（A）。A．除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B．热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C．热射线和可见光一样，都服从折射定律；D．物体的温度不变，其发射的辐射能也不变10．黑度表明物体的辐射能力接近黑体的程度，其值大小与物体的（D）无关。A．种类；B表面状况；C表面温度；D颜色四．判断题（每题1分共10分题）1．质量流量一定的气体在管内流动时，其密度和流速可能随温度变化，但质量流速不变（√）2．流体流动的类型有：滞流、湍流和过渡流。（×）3．往复泵也可以用安装出口阀门的方法来调节流量。（×）4．强差的大小可以用一定高度的液体柱来表示。（√）5．采用错流和折流可以提高换热器的传热速率。（×）6．对流传热系数是物质的一种物理性质。（×）7．黑体、镜体和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。（√）8．离心泵的轴功率一般随流量增大而增大，当流量为零时，轴功率不为零。（√）9．在同一流体中，自然对流和强制对流不可能同时发生。（×）10．静压能与动能、位能不一样，它不属于机械能。（×）五．计算题（每题10分，共40分）：1．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s，试计算泵所需的有效功率。题24附图1．解：smdVus/415.11.0785.036004042220006.258487.0415.18901.0Redu247.06.25864Re64在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:feWupgZWupgZ222221112121简化:feWgZW2而:kgJudllWef/2.1112415.11.045247.0222kgJWe/4.3072.11181.920kWWVWemWePess04.38.30398903600404.3072．用油泵从贮槽向反应器输送44℃的异丁烷，贮槽中异丁烷液面恒定，其上方绝对压力为652kPa。泵位于贮槽液面以下1.5m处，吸入管路全部压头损失为1.6m。44℃时异丁烷的密度为530kg/m3，饱和蒸汽压为638kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为3.5m，问此泵能否正常操作？2．解：泵允许的安装高度：吸入允允fvhNPSHgPPHg)(06.15.381.9530106386523）（m4.2允定yHgHg此泵安装不当，会发生气蚀现象。3.有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？33．解：已知A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27×10-3m3、t2=100s、V2=3.35×10-3m3、t3=200s由于33111041.24093.01027.2AVq33221002.36093.01035.3AVq根据式（2-38a）2222112122KtqqqKtqqqeeKqKqee1001002.362)1002.36(501041.242)1041.24(323323联立解之：qe=4.14×10-3K=1.596×10-5因此5332310596.12001014.42qqq3=0.0525所以：V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10-3m4.在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg／s的液体(比热容为1.9kJ／kg.℃、密度为850kg／m3)，由80℃冷却到30℃换热器的列管直径为φ25×2.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW／(m2.℃)和1.70kW／(m2.℃)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。4．解：解：热负荷：Q=W1cp1（T1－T2）=1.25×1.9×103（80－30）=1.2×105W传热温度差：Δtm=(Δt2－Δt1)/ln(Δt2/Δt1)=[(80－50)－(30－20)]/ln(30/10)=18.2℃总传热系数：33333ooo1006.2107.1110201085.0102511iiddKm2·℃/W解得：Ko=485.44W/(m2·℃)，有：S=Q/（KoΔtm）=13.9m2总传热系数：33333ooo1006.2107.1110201085.0102511iiddKm2·℃/W解得：Ko=485.44W/(m2·℃)，有：S=Q/（KoΔtm）=13.9m2化工原理试题答案（A）一、填空、1．粘性；2．a；3．湍流；4．50mOH2；5．93.5；6．下降，增大。7．气固；液固；8．滤饼层；过滤介质；9．小；增加；10．1/4；11．增大；减小12．套管式、管壳式、板式；13．滞流内层；减薄滞流内层厚度；14．5.39；15．传热管表面有污垢积存；16．热电偶温度计；水银温度计；流量计17．（1）因溶液蒸气压下降而引起；（2）因液柱静压强而引起的沸点升高；（3）因流动阻力而引起。18．循环型（非膜式）和非循环型（膜式）。19．抽出由溶液带入的不凝气，提高蒸发器内真空度。20．蒸发1kg水分消耗的加热蒸气量，kg/kg。二、简述题1．当离心泵入口处压强≤OP时，液体汽化，造成泵体震动，叶片点蚀，这种现象为气蚀。2．首先将板框式过滤机安装正确，检查各阀门处于完好状态；打开搅拌器将悬浮液搅拌均匀；启动加压泵向板框式过滤机输送悬浮液，待清液流出均匀后每隔一定时间记录滤液量。3．检查底阀灌水闭出口阀启动电机待运行平稳开启出口阀。闭出口阀的目的是为了减小启动电流。4．电机功率、泵进出口压强、流量、进出口高度差、温度等。5．气流夹带着固体进入旋风分离器后，在离心力的作用下固体被甩到器壁，顺器壁落入收集器，而气流旋转几圈后在旋风分离器内反向旋转从旋风分离器内部上升离开。三、选择题：1、D；2．A；3．B；4．B；5．B；6．D；7、B；8．B；9．A；10．D；四、判断题1、√；2