化工原理期中试题及答案

1、湖北大学2010 2011学年度第一学期课程考试试题纸（第5页共8页）题号-一-二二三四五六七八总分阅卷 教师得分得分一、填空（每空1分共20 分）* * * * * * * * * *名级 年 业*姓专*号学院学* * * * * * * * * * * *詡w 了课程考试试题纸课程名称：化工原理（1） 期中试卷考试方式：（闭卷）印刷份数： 103学 院： 化学化工学院任课教师： 杨世芳专业年级： 2008化学工程与工艺1. 满足方程式z -P-常数，则处于静止状态。g2. 离心泵的部件包括叶轮、 泵壳、一轴封装置 。3. 流动边界层的含义是指 在壁面附近存在较大速度梯度的流体层。4. 圆形

2、直管内，d 一定，操作时若 Vs增加一倍，则层流时 hf是原值的 2倍；高度湍 流时hf是原值的=4_倍（忽略粗糙度的影响）。5. 测量流体流量时，随着流体流量增大，转子流量计两端压差值恒定 ；孔板流量计两端压差值变化 。6. 颗粒在静止流体中的沉降过程可分为两个阶段，第一阶段为 加速，第二阶段为匀速。7. 依靠离心力实现颗粒沉降的过程称为离心沉降；离心沉降分离悬浮物系比重力沉降有效的多，这是因为离心力场强度不是常数，它随转速和位置而变化& 过滤操作中，滤液是先浑浊而后变清，这是因为刚开始有小颗粒穿过介质小孔后来出现颗粒”架桥”现象 。9. 工业上沉降室大部分采用扁平或多层式设计，这是因为降尘

3、室的生产能力只取决于降尘室的面积与高度 无关。10. 旋风分离器可分离粒径在5 一卩m以上的尘粒；如果气流中含有 200卩m以上的固说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间体颗粒，最好先用重力沉降除去以减少颗粒对器壁的磨损得分、选择题(每小题 2分，共10 分)1.内径为27mm的自来水管其设计输水能力宜为(A) 0.2m3/h(B)2 m3/h(C)20 m3/hO(D)200 m 3/h2.同一离心泵分别输送密度为1及2的两种流体，已知两者体积流量相等,1 =1.22 ,3.则 Ao(A)扬程 比=山，轴功率N1=1.2N2(C)扬程 H1 = H2,轴功率 N

4、2=N1推导过滤基本方程式的一个最基本的依据是(A)滤液通过滤饼时呈湍流流动(C)滤液通过滤饼时呈层流流动(B)扬程H1=1.2H2,轴功率(D)扬程H2=1.2H1，轴功率Co(B)假定滤渣大小均一(D)假设过滤介质的阻力可忽略N2 = N1N2=1.2N12(A)小管中的流速U1(B)大管中的流速U2(C)小管中的流速U1与大管中的流速(D)与流向有关U2的平均值(U1+ U2)/2得 分三、简答题(10分) 什么是过滤操作？过滤操作有何优点?过滤是以多孔物质为介质， 在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的操作。其突出优点是使悬浮液分离更迅

5、速更彻 底(于沉降相比)，耗能较低(与干燥、蒸发相比)。得分四、计算题（48分）1 . （10分）将含有石英微粒的水溶液置于间歇沉陷槽中，0.5h后用吸管在水面下 10cm处吸取少量试样。试问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少微米？石英密度为2650 kg/m3水的密度为1000 kg/m3粘度为1cp。解：ut 1/10 10 25.55 10 5m/s30 60假设为滞流沉降:d ( s )g Ut1818 Ut ( s - )g3518 105.55 10,(2650 1000) 9.8077.86 10 6m 7.86 m验算：R etdut7.86 10 6 5.55 10 5 1

6、0000.0014.4 10 41，假设正确。所以：可能存在于试样中的最大微粒直径是7.86微米2.（ 10分）已知含尘气体中尘粒的密度为s=2300 kg/ m3气体温度为377K，粘度为0.036cp,流量为1000 m3h，密度p =0.36 kg/m3.现采用标准旋风分离器分离其中的尘粒，取 D=400mm。试计算理论上能分离出来的最小颗粒直径dc和压强降P。解：对于标准型旋风分离器，有关参数为：进口管宽度:B D/40.4/40.1m ;进口管高度：h D/2 0.4/2 0.2m，气流旋转的有效圈数：Ne 5,8.0进口气速为：5 Vs/Bh1000/(0.10.2 3600)13

7、.89m/s临界粒径dcJeBUi9 3.6 10 5 0.1 3.14 5 2300 13.898.04 10 6m压强降 P2Ui28.00.36 13.8922278Pa3. (16分)如图所示贮水槽水位恒定，槽底放水管直径为$107 X 3.5 mm，距管子入口15m处接一 U形管水银压差计，其左壁上方充满水右壁通大气，测压点距管子出水口 20m。其间装一闸阀控制流量。(1) 当闸阀关闭时测得 h=1510mm R=620mm当闸阀部分开启时，h=1410mm R=400mm设管路摩擦系数0.02 ,管入口阻力系数为 0.5 ,则每小时从管中流出的水量及此时闸阀的当量长度为若干？(2)

8、 当闸阀全开时(15,0.018), U形管压差计的度数为若干mm解：(1)水的流量及闸阀的当量长度首先根据闸阀全关时的 h、R值，用静力学方程求 H。在1 1与2-2两截面之间 列柏努利方程式求流速，然后再用连续性方程求流量、用阻力方程求le。闸阀全关时，对 U形管等压面列静力学方程得;（H h） g R 0g0.62 1360010001.516.92m当闸阀部分开启时，以管中心线为基准面， 在11与22两截面之间列柏努利方程P12U1P22gz22U22hf 12式中：Z1=6.92m,p1（表压）=0, z2=0, u1=0P2（表）（R 0 h ）g （0.42 13600 1.41

9、 1000） 9.807 42203Pa 则：湖北大学2010 2011学年度第一学期课程考试试题纸（第7页共8页）gZiP22U22hfi2（1 0.5 0.02带入数据解得 U2=3.38m/sVs Au20.12.38 0.0265m3/s95.4m3/h说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间在2 2与33截面之间列柏努利方程并化简得:P2I2 le u24220320 le 3.382即 0.02 d 210000.12解得 le=16.9m（2）阀门全开时的压差剂读数以管中心线为基准面，在1 1与3 3两截面之间列柏努利方程求得管内速度，再在2 2与3

10、3截面之间列柏努利方程求P2。在1 1与3 3之间列柏努利方程得P1gZ12U32hf 13式中：Z1=6.92m,p1（表压）=p3（表压）=0 , z3=0, U1=022u3/15 20、 u2gz13 hf13 1 0.5 0.018 （15） 22 0.1 2解得：u3=4.1m/s 在2 2与33之间列柏努利方程并化简得:即P20.018200.14 1215 1000232530Pa（表压）P2gh R0gh 1.511 （0.62R ）/23253010009.811.51（0.62R）/2R 13600 9.81P2d1522则 R 0.345m 345mm4. （12分）用

11、离心泵将20C的清水送到某设备中，泵的前后分别装有真空表和压强表。 已知泵吸入管路的压头损失为2.4m,动压头为0.2m,水面与泵吸入口中心线之间的垂直距离为2.2m，操作条件下泵的允许气蚀余量为3.7m。试求：真空表的读数为若干KPa ?当水温由20 C升到60 C （此时饱和蒸汽压为 19.42KPa）时，发现真空计与压强表的读数跳动，流量骤然下降,98.1KPa。解：（1）真空表地读数在水面0 0与泵入口 11之间列柏努利方程得:P0g2U12gP1HH f 0 1g泵吸入口压强若低于操作温度下水(98.12.238) 1033.72.23.87m1000 9.81P0P1乙U1H f

12、0 1g2g由题给数据知：Z1=2.2m2U12/2g0.2mH f 012.4mP0P1(乙U1 2gHf01) g，(2.20.22.4)10009.8147074Pa整理上式得:2”匕y4/ nr. |ro2）判断故障及排除措施当水温由20C升到60 C时由于水的饱和蒸汽压增大，的饱和蒸汽压强，则可能出现气蚀现象，下面通过核算安装高度来验证:20 C清水时，泵的允许安装高度为：Hg 应僅 h Hf0 1 一 g、 一 Hg实际安装高度，故可安全运行。当输送60 C水时，水的密度为 983.2kg/m3,饱和蒸汽压19.92KPaHg3(98.119.92) 101000 9.813.7 2.22.07m得分五、应用题（工程案例分析）：（12分）事情发生在1912年秋天，一艘当时世界上最大的远洋巨轮“奥林匹克”号，正在茫 茫的大海上航行。距它100米左右的海面上，一艘比它小得多的铁甲巡洋船“豪客”号与 它几乎是平行地行驶着。突然，“豪客”号像着了魔似的，扭转船头径直向“奥林匹克”号冲去。情急之中，两船的水手们赶紧打舵，但无论他们怎样操纵也没用，只能眼睁睁地 看着“豪客”号的船头向“奥林匹克”号的船舷撞去，结果撞出了一个大洞。在法庭审理 这桩奇案时，“豪客”号被判有过失的一方。问：这个判决是否正确？试用所学