化工原理试卷库

1、强化传热的途径有_、_、_。（3分）增加传热系数；增加传热面积；增加温差对流传热的总热阻由热阻较 一侧的对流传热所控制，总传热系数K总是接近与对流传热系数较 一侧流体的值，欲提高K值，关键在于提高较 一侧的值。（填大或小）（3分）大；小 ；小工业上的过滤操作分为 过滤和 过滤两大类。饼层 ； 深床9、静止流体中颗粒的重力沉降分为_ _个阶段.起初为_阶段,而后为_阶段,终端速度_。（4分）两；加速；匀速； ut10、蒸汽冷凝方式主要分为_冷凝与_冷凝.工业上冷凝器的设计以_冷凝计算。（3分）滴状；膜状；滴状11、叶滤机采用_洗涤法，洗涤速率_过滤终了时的过滤速率，而板框压滤机采用_洗涤法，洗涤

2、速率为过滤终了时滤液流率的_。（4分）置换；等于；横穿；1/43、在3×105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤试验，测得过滤常数为K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08。现拟用有38个筐的BMY50/810-25型板框压滤机处理此浆料过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至筐内全部充满滤渣所需的时间；（5分）（2）过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（5分）（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少m3滤饼计）。（6分

3、）解：P= 3*105Pa K = 5*10-5m2/s qe = 0.01m3/m2 =0.08(1) 框的体积 = 38 *0.81 *0.81 *0.025 = 0.6233 m3滤框充满时滤液的体积： V= 0.6233*12.5 = 7.79125m3v2 + 2VVe = KA27.791252 + 2 *7.79125* 0.01* 49.8636 = 5*10-5 *49.86362= 550.8s(2) ( dV/d)w = KA2/8(V+Ve)= 5*10-5 *49.86362/8(7.79125+0.01*49.8636) = 1.875*10-3m3/s w = V

4、w/( dV/d)w= 415.6s(3) = F + w + d = 550.8 + 415.6 + 15*60 = 1866.4s = 3600 V饼/T = 0.6233/(1866.4/3600) = 1.202 m3滤饼/h4、欲在直立式单程列管换热器的壳方将流量为0.35kg/s、温度为80的苯蒸气冷凝并冷却至30。苯的冷凝潜热为394kJ/kg，液苯的比热容为1.8 kJ/(kg·)。换热器由38根直径为25×2.5mm、长度为2m的无缝钢管组成。钢的导热系数为45 W/(m)。 苯蒸气在管外冷凝传热系数为o1=1.4KW/(m2),液苯在管外传热系数为o2=

5、1.2 KW/(m2).冷却水在管内与苯呈逆流流动，其比热容为4.18kJ/（kg·），其在管内的传热系数为i=1.717KW/(m2),温度由20上升至30,试计算：（1）冷却水的流量；（2）该换热器能否满足要求。计算时忽略污垢热阻和热损失。（16分）wh = 0.35kg/s T1 = 80 T2 = 30 r = 394kJ/kg Cph = 1.8 kJ/(kg·) d0 = 25mm di = 20mm S= d0 l=0.157m2 S= 0.157*38 = 5.97m2 =45 W/(m) o1=1.4KW/(m2) o2=1.2 KW/(m2).Wc =?

6、 Cpc = 4.18kJ/（kg·）i=1.717KW/(m2) t1 =20 t2 = 30 (1) Q =wh r + wh Cph (T1-T2) = wccpc (t1-t2 )0.31(394+1.8*50) = Wc * 4.18* (30-20) wc = 4.05Kg/s(2) 换热器要求的热负荷 Q = 169.4KJ 1/ o =/1o1 + 1/o2 = 1/1.4 + 1/1.2 o = 0.646 Kw /m2. 1/K = 1/ o + b/ d0/dm + d0/(dii) K = 427.6 W/(m2)实际达到的热负荷 Q = KS tm = 42

7、7.6 * 0.157 * 38 * 30 = 76.5 KJ S = 169.4 * 10 3/ 427.6 *30 = 13.2 m2因此换热器不能满足要求。5过滤的主要方式为_、_，工业生产中应用较多的是_。（3分）饼层过滤；深床过滤；饼层过滤6重力沉降中，K= 为层流区上限，K= 为牛顿区下限。（2分） 2.62 ； 69.17流动的流体通过温度与其不同的固体壁面时的传热过程称为 ，其中在靠近壁面的层流底层的传热方式为 ，在湍流主体中的传热方式为 。（3分）对流传热 ；传导； 热对流； 8为对某管道保温，现需将二种导热系数分别为1 和2的材料包于管外，已知1<2, 1=2,则应将

8、导热系数较 的材料包于内层，更有利于保温。（2分） 小旋风分离器一般用来分离_物系；旋液分离器一般用来分离_物系。（4分）固-气；液-固11 黑体的_为1，镜体的_为1，透热体的_为1，灰体的吸收率A随辐射线_而变。（4分）吸收率；反射率；透射率；波长12 称为颗粒的比表面积，球形颗粒的比表面积为： 。（3分） 单位体积颗粒的表面面积 ；6/d 3、在实验室中于100kPa的表压下用一小型板框压滤机过滤含碳酸钙的水悬浮液，该压滤机只有一个框，过滤面积为0.12 m2，过滤200s后得滤液1.2L，又过滤200s得滤液0.6L。若再过滤400s后得滤液多少L？（14分）解：P= P0+100Kp

9、a = 2.013*105Pa A = 0.12m2 = 200s V1 = 1.2*103 m3 = 400s V2 = 1.8*103 m3 = 800s V3 = ?依据：v2 + 2VVe = KA20.00122 + 2* 0.0012 *Ve = KA2 *200 (a)0.00182 + 2* 0.0018 *Ve = KA2 *400 (b)V32 + 2V3 Ve = KA2 *800 (c) 由 (a)(b)可知 KA2 = 1.1 *10 8 Ve = 0.333* 10-3代入 （c）V3= 2.65 *10-3m3因此 V= 2.65-1.8=0.85L4、在57&#

10、215;3mm的蒸汽管(管材的145W/(m.K)外壁包了一层25mm厚， 导热系数20.2W/(m.K)的石棉层。蒸汽管的内壁温度为175，石棉层外表面温度为50，试求每米蒸汽管单位时间所损失的热量。现欲在石棉层外再加一层导热系数为0.07W/(m.K)的氧化镁保温材料，使热损失为原来的一半，设总温度差保持不变， 试问此保温材料应多厚？（16分）解： r1= 2505mm r2 = 28.5mm r3= 53.5mm(1) Q= (t1-t3)/ (1/2L1* ln r2/r1) + 1/2L2 ln r3/r2L = 1m所以 Q = (175-50)/ 1/2*45 ln28.5/25

11、.5 + 1/2*0.2 ln 53.5/28.5 = 249 J/m(2) 设氧化镁保温材料厚mm249/2 = 125/1/2*45 ln28.5/25.5 + 1/2*0.2 ln 53.5/28.5 +1/2*0.07 ln (53.5+)/53.5= 13.1mm2、燃烧炉墙壁由两种材料构成，已知t1=1000,t3=100,b1=2b2，导热系数1=0.52；则t2=( ) (a)360 (b)280 t1 t2 t3 (c)200 (d)380 1 2 b1 b2b有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最底应采用的流程为_。(a

12、)气体走管外，气体并联逆流操作；(b)气体走管内，气体并联逆流操作；(c)气体走管内，气体串联逆流操作；(d)气体走管外，气体串联逆流操作。c空气以u=20m/s的速度在圆形直管内作强制湍流，测得对流传热系数ai =100w/m2.k，当其它条件不变，而将速度变为u=40m/s，则ai变为( ) w/m2.k(a)100 (b) 174 (c) 200 (d)141b在换热器进、出口温度一定的情况下，冷、热流体的流动方式中，平均温度差最大的是（ ）。（ a）逆流； （b）并流； （c）错流； （d）折流。a8、蒸汽加热空气的实验中，紫铜管内空气的对流传热系数为50 w/m2.k，套管环隙蒸汽的

13、对流传热系数为10000 w/ m2.k，忽略污垢热阻及管壁热阻，紫铜管规格为25×2.5mm，则基于紫铜管外侧的总传热系数为 w/m2.k 39用套管换热器将90的热油冷至60，热油流率为8000 kg/h，冷却水进口温度为25，水的流率为10000 kg/h，总传热系数K0=200 w/m2.，内管尺寸为180×10mm，忽略热损失，Cp水=4.18 kJ/kg.；Cp油=3 kJ/kg., 计算： (1)水的出口温度 （2）逆流平均温差 （3）套管长度。（15分）(1) t2 Q=ms1cp1(t1-t2) =8000/3600×3×(90-60)

14、=200 kw ms2cp2(t2- t1) = Q t2=Q/ ms2cp2 + t1=200/(4.18×10000/3600)+25=42 （5分）(2) tm tm=(48-35)/ln(48/35)=41 （4分）(3) LQ=KoSotm So=200×103/(200×41)=21m2 So=doL L=21/(3.14×0.18)=42m （6分）3、保温良好的逆流列管换热器中，热空气在25×2.5mm的内管流动，温度由150降至70，管内空气对流传热系数为50W/m2.，冷水在壳程湍流，水温由30升至60，管外水对流传热系数为

15、2000W/ m2.，水的流量为2000kg/h,忽略管壁及污垢热阻，比热数据为：Cp空气=1.01KJ/kg·K，Cp水=4.18 KJ/kg·K求： （1）空气流量 （2）传热平均温度差 （3）若管长为6m，管数n为多少？（16分）(1) Q=WcCpc(t2-t1)= WhCph(T1-T2)=2000×4.18×30/3600=69.7kw, Wh=3600×69.7/1.01×(150-70)=2757kg/h （5分）（2）t1=150-60=90，t2=70-30=40 tm =（t1-t2）/ln(t1/t2)=（90

16、-40）/ln(90/40)=61.7(4分)（3）1/K=1/o + do /(idi)=25/(50×20)+1/2000 ,K=39w/m2·k Q=koSotm ,So=69.7×103/(61.7×39)=29m2ndoL=So ,n=29/(3.14×0.025×6)=62根 （7分）4、传热的基本方式有 、 、 ；导热、热对流、热辐射2、在套管换热器实验中，管内为蒸汽冷凝，管外走冷水。管外冷水升温所需热量为Qo；管内蒸汽冷凝放出热量为Qr，管内、外侧传热面积分别为Si与So；管内、外对流传热的推动力分别为ti与to，则计

17、算对流传热系数i与0时应分别用公式i=_ _和0=_。i=Qr/(Si*ti)、o=Qo/(So*to)下列数的大小与单位制选择有关的是（ ）（a）Re (b)Pr (c)Nu (d)传热系数Kd7、导热系数为A=0.4W/m·K与B=0.2W/m·K的保温材料A,B在一根钢管上包上相同的厚度，为减少热损失，应放于内层的是（ ） (a) A材料 (b) B材料 (c)都一样b5、在下列流体中，应走列管换热器壳程的是（ ）；（a） 水蒸汽冷凝； （b）HCl溶液被加热；（c）高压空气升温； （d）硫酸被加热a画出间壁式传热过程模型，并说明模型要点(10) 1、为热对流； 热流

18、主体 热膜 壁 冷膜 冷流主体 、热膜和冷膜、导热传热 T Tw tw 2、内无传热阻力 阻力集中于、内。 t 3.理论上降尘室的生产能力VS与 有关，而 与 无关，故降尘室可设计成扁平形或设置多层隔板。3.理论上降尘室的生产能力VS与 降尘室底面积 有关，而 与 降尘室高度H 无关，故降尘室可设计成扁平形或设置多层隔板。4.流动的流体通过温度与其不同的固体壁面时的传热过程称为 ，其中在靠近壁面的层流底层的传热方式为 ，在湍流主体中的传热方式为 。4.流动的流体通过温度与其不同的固体壁面时的传热过程称为 对流传热 ，其中在靠近壁面的层流底层的传热方式为 热传导 ，在湍流主体中的传热方式为 热对

19、流占主导，也存在热传导 。3.以小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差分别为p1和p2，且p1=2p2，滤饼不可压缩。若滤布阻力不变，则（ ）（A）K1=2K2，e1=2e2（B）K1=2K2，e1=1/2e2（C）K1=1/2K2，e1=2e2（D）K1=1/2K2，e1=1/2e23.D 4.在列管式换热器中用饱和水蒸气预热某有机溶液（无相变），蒸气走壳程，若饱和水蒸气压力ps增大，有机溶液流量Wc和入口温度t1不变，则（ ） （A） 传热量Q增大，有机溶液出口温度t2增大（B） 传热量Q减小，有机溶液出口温度t2减小（C） 传热量Q增大，有机溶液出口温度t2减小（D） 传热

20、量Q减小，有机溶液出口温度t2增大 4.A2.用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为：V2+V=5×10-5A2，式中：V-滤液体积，m3，A-过滤面积，m2，-过滤时间，s。试求：(1)欲在30min内获得5m3滤液，需要边框尺寸为635mm×635mm×25mm的滤框若干个；(2)过滤常数K、qe、e。（注意写清单位）解：（1）所需滤框数由已知的过滤时间和相应的滤液体积，利用恒压过滤方程求过滤面积。再由滤框尺寸确定所需的滤框数。将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到又A=2×0.6352n则n=A/2×0.6352=18.

21、26/2×0.6352=22.64实取23个滤框，则实际过滤面积为A=2×0.6352×23=18.55m2（2）过滤常数K、qe、e根据恒压过滤方程式确定过滤常数K、Ve，再计算e。由题给恒压过滤方程式可得K=5×10-5m2/s2Ve=1及Ve=0.5m3qe=Ve/A=0.5/18.55=0.027m3/m2e =qe2/K=0.0272/5×10-5=14.6s3.在传热面积为20m2的某换热器中，用温度为20，流量为13200kg/h的冷却水，冷却进口温度为110的醋酸，两流体呈逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为45。运转

22、一段时间后，两流体的流量、进口温度均不变，而冷水的出口温度降至38，试求传热系数下降的百分率。解：换热器运转一段时间后，因管壁产生污垢，使传热系数K下降，具体分析如下：Q=Whcph(T1-T2)=Wccpc(t2-t1)，由热量衡算式看出，运转前后，当两流体的W、cp及T1、t1不变时，仅冷水出口温度t2由45降至38，势必使T2增加，则传热量Q下降，tm增加，由传热速率方程Q=KStm可知，K必然下降。两种情况下，So为已知，Q、tm均可计算，于是K即可求得。开始运转时运转一段时间后，因 即 ，解出T2=59.6则传热系数下降的百分率为：3.旋风分离器的主要性能指标有 和 。旋风分离器的主

23、要性能指标有 分离效率 和 气体流经旋风分离器的压强降 。4.对流传热的总热阻由热阻较 一侧的对流传热所控制，总传热系数K总是接近与对流传热系数较 一侧流体的值，欲提高K值，关键在于提高较 一侧的值。对流传热的总热阻由热阻较 大 一侧的对流传热所控制，总传热系数K总是接近与对流传热系数较 小 一侧流体的值，欲提高K值，关键在于提高较 小 一侧的值。3.下列哪种操作可以使转筒真空过滤机的生产能力增大1倍？（假设滤饼不可压缩）（ ）（A）转筒转速增大3倍 （B）转筒浸没度增大1倍（C）转筒尺寸按比例增大3倍 （D）操作真空度增大1倍A 4.在一列管式换热器中用水来冷却某有机溶液，现希望有机溶液的出

24、口温度降低一些（溶液的流量、进口温度不变），下列哪一个措施不可能达到（ ）（A）增加冷却水的用量 （B）降低冷却水的进口温度（C）将单管程改为双管程 （D）将并流改为逆流 C 2.在板框压滤机中以300kPa的压强差过滤含钛白粉的水悬浮液。通过试验已测得过滤常数K=4.5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2，且每获得1L滤液得滤饼0.06L。采用的正方形板框压滤机尺寸为：滤框边长810mm，框厚25mm，25个框。过滤推动力及所用滤布与试验时相同。试求：（1） 过滤至滤框内充满滤饼后，用相当滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（2） 若每次卸渣、重装等辅助时间为0.25

25、h，求以滤饼体积计的过滤机的生产能力。解：（1）洗涤时间W过滤面积 A=2l2n=2×0.812×25=32.8m2滤饼体积 Vc=l2bn=0.812×0.025×25=0.41m3 v =0.06m3滤饼/m2滤液过滤至框内全部充满滤饼的滤液量：V=Vc/v =0.41/0.06=6.83m3 q =V/A=6.83/32.8=0.208m3/m2洗涤速率为洗涤时间（2）生产能力Qe因为 先求出过滤时间。将框内全部充满滤饼之滤液量q和过滤常数qe及K代入恒压过滤方程q2+2qqe=K中，则：生产能力3.在一列管式蒸汽冷凝器中，110的饱和水蒸气在壳程

26、冷凝为同温度的水，蒸气冷凝传热系数为1.1×104W/(m2·)，水在管内被加热，其进口温度为25，比热容为4.18kJ/(kg·)，流量为12500kg/h，管壁对水的对流传热系数为1000 W/(m2·)。列管式换热器由25×2.5mm长3m的32根钢管组成。试求冷水的出口温度。计算中忽略管壁及污垢热阻，不计换热器的热损失。解：联立冷流体的热量衡算方程和传热速率方程式如下：Q=Wccpc(t2-t1)=KoSotm因 所以整理上式得：，则 （1）其中So=ndol=32×3.14×0.025×3=7.536m2

27、将T=110，t1=25及代入（1）式，得，解出t2=52.35、旋风分离器的总的分离效率是指（ ）A颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率B颗粒群中最小粒子的分离效率C全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率D不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和C6、在下列流体的物理性质中，（ ）值大，对流传热系数的值减少。A导热系数 B密度 C 粘度 D比热C7、间壁式换热器两侧流体，若12，则总传热系数近似等于（ ），壁温接近于（ ）侧流体温度。A 1 B 2 C 1+2 D 1-2B A10、有一蒸汽管外径为25mm，外面包有两层保温材料（1在内部），每层厚25mm，若两种材料的导热系数之比2/1=5，

28、今将两种保温材料互换，其他条件不变，则热损失将（）A 增大 B 减小 C 不变 D 无法判定A4、过滤是 的单元操作，原始的悬浮液称为 ，通过多孔介质的液体称为 ，被截留的固体物质称为 。利用多孔性物质分离固液混合物 料液（料浆） 滤液 滤饼6、旋风分离器性能的好坏，主要以 来衡量。 愈小，说明其分离性能愈好。临界粒径 分离效率 临界粒径7、传热过程即 。根据传热的机理不同，传热的基本方式有 。热量的传递过程 传导、对流、辐射8、换热器传热过程的强化途径有 。强化总传热系数、强化传热面积、强化传热温度差9、矩形换热管，其长为a，宽为b，则此换热管的当量直径为 。2ab/(a+b)10、多层筒壁

29、稳定导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差 ；若某层的平均导热面积最小，则通过该层的热流密度 。最小 最大3、某台板框式压滤机的过滤面积为0.4m2，恒压过滤，2h后得滤液80m3，过滤介质阻力可忽略。试求（1）若将操作时间缩短一半，其它情况不变，可得滤液多少m3？（2）恒压过滤2h后，用6m3的水洗涤滤渣，需多少洗涤时间？（共15分）3.V2=KA2，KA2=V2/，V12=KA21 （3分）（V1/V）2=（1/） （2分） V1=V0.5=80×0.707（1分）=56.57m3（1分）w=Vw/（dv/d）w （3分） （dv/d）w=1/4（dv/d）E（2分）=1/4

30、×（KA2/2V）= KA2/8V=（ V2/）/8V=5（2分）w=Vw/（dv/d）w =6/5=1.2h（1分4、在套管换热器中，用冷却水将100的热水冷却到60，热水流量为3500kg/h，冷却水在管内流动，温度从20升到30，已知基于内管外表面积的K0=2320w/(m2.)，内管直径为180×10mm，若忽略热损失，且近似地认为冷水与热水的比热相同，均为4.187kJ/(kg.)试求：（1）传热量Q（2）冷却水用量（3）两流体作逆流时的平均温度差及所需的管子长度。（共15分）Q=WhCp，h（T1-T2）（2分）Wh=3500kg/h=3500/3600kg/s

31、，Cp，h=4.187 kJ/(kg.)，T1-T2=100-60=40（1分）Q=WhCp，h（T1-T2）=3500/3600×4.187×40×1000=162827.77w（1分）WhCp，h（T1-T2）= WCCp，C（t2-t1）（2分）3500×40= WC×10，WC=3500×40/10=14000 kg/h（1分）Q=K0A0（tm）逆（2分）A0=d0L（1分）（tm）逆=（70-40）/ln7/4=30/ ln7/4（3分）L=Q/ K0d0（tm）逆（1分） = 2.31 m（1分）6、筛分分析是 。用一套

32、标准筛对颗粒的粒度分布进行测量。7、过滤方式有 ，助滤剂的使用方法可以分为 。滤饼过滤 ，深床过滤 预涂，预混9、对流传热的热阻主要集中在 中，因此 是强化对流传热的主要途径。滞流内层 设法减少其厚度10、列管式换热器中，被冷却流体宜走 ，压强高的流体宜走 。管间 管内5、板框式压滤机洗涤时，洗水流经长度约为过滤终了时滤液流经路径的 ，而洗水流经面积为过滤面积的 。（ ）5 BA 2倍，2倍 B 2倍，0.5倍C 0.5倍，2倍 D 0.5倍，0.5倍6、总热阻是由热阻 的那一侧的对流传热所控制，当两个对流传热系数相差较大时，若要提高K值，关键在于提高对流传热系数 的值。（ ）A 大、大 B 大、小 C 小、大 D 小、小B7、当容器尺寸大于颗粒尺寸 倍时，器壁效应可以忽略