化工原理期中试题及答案

1、* * * * * * * * * * *削北Z彳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：杨世方专业年级：2008化学工程与工艺题号一一三四五六七八总分阅卷教师得分得分得分一、填空（每空1分共20分）号学* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *:*芝*年业*颖*:院*学* * * * * * * * * * * *得二、选择题(每小题2分，共10分)分1. 内径为27mm的自来水管其设计输水能力宜为B。(A)0.2m(A)扬程Hi=H2,轴功率Ni=1.2N2(C)扬程H1=H2,

2、轴功率N2=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如图流体在倾斜变径管中流动，则U型压差讨的读数R的大小反映情况B。(A)A、B两截面间的动能变化和位能变化之和(B) A、B两截面间的流动阻力损失和动能变化之和(C) A、B两截面间的压差值(D) A、B两截面间的流动阻力损失5. 局部阻力损失计算式(A) 小管中的流速U1(B) 大管中的流速(C) 小管中的流速(D) 与流向有关三、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

3、现固液分离的操作。其突出优点是使悬浮液分离更迅速更彻底(于沉降相比)，耗能较低(与干燥、蒸发相比)。/h(B)2m3/h(C)20m3/h(D)200m3/h2. 同一离心泵分别输送密度为Pi及P2的两种流体，已知两者体积流量相等，Pi=1.2P2,(B)扬程H1=1.2H2,轴功率N2=N1(D)扬程H2=1.2H，轴功率N2=1.2N1C。(B)假定滤渣大小均一(D)假设过滤介质的阻力可忽略2Uhf=中的u是指标2U2U1与大管中的流速U2的平均值(U1+U2)/2得分则A。得四、计算题（48分）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

4、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2650kg/m3水的密度为1000kg/m瑚度为1cp。_21010解：Ut=1/r一1010=5.5510'm/s3060假设为滞流沉降：ut2d(s-)g181所以：可能存在于试样中的最大微粒直径是7.86微米'一一_3_._518105.551067.8610m=7.86m(2650-1000)9.807_6_验算：Ret*'0.0017.86*15.55%10二1000=4“0孔1,假设正确。2.（10分）已知含尘气体中尘粒的密度为Ps=2300kg/m洗体温度为377K，粘度为0.036cp,

5、流量为1000m3h,密度p=0.36kg/m&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AP。解：对于标准型旋风分离器，有关参数为：进口管宽度：B=D/4=0.4/4=0.1m；进口管高度：h=D/2=0.4/2=0.2m，气流旋转的有效圈数：N。=5，匚=8.0进口气速为:皿=Vs/Bh=1000/(0.10.23600)=13.89m/s9B临界粒径dc"Nedi_93.610与0.13.145230013.89=8.0410"m.P2压强降P=i2=8.0一一20.3613.892=278Pa3.（

6、16分）如图所示贮水槽水位恒定，槽底放水管直径为力107X3.5mm,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=1510mmR=620mm当闸阀部分开启时，h=1410mmR=400mm设管路摩擦系数九=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) 当闸阀全开时(1/=15,%=0.018),U形管压差计的度数为若干mmd2U2x.=hf122215、U2=（10.50.020.12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

7、静力学方程求H。在11与22两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1e。闸阀全关时，对U形管等压面列静力学方程得；(Hh)可=R：°g,RL,0.6213600H=-h=-1.51=6.92m1000当闸阀部分开启时，以管中心线为基准面，在11与2-2两截面之间列柏努利方程22号+g,+矿=令+gz2+肾+£弟2式中：Z1=6.92m,p（表压）=0,Z2=0,ui=0P2(表)则：=（RD°-h：、）g=（0.4213600-1.411000）9.807=42203Pa带入数据解得U2=3.38m/sVs=Au2=0.123.38

8、=0.0265m3/s=95.4m3/h4在22与33截面之间列柏努利方程并化简得:22l2leU"42203CM20le3.380.02nd210000.12解得le=16.9mP2(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22与33截面之间列柏努利方程求P20在11与3-3之间列柏努利方程得22p1U1p3U3.、gz1gz3一hf1322式中：Zi=6.92m,pi(表压)=p3(表压)=0,Z3=0,ui=02U3.gz1一._hf1322=1+0.5+0.018乂(15+15+2°)也0.12解得：U3

9、=4.1m/s在22与33之间列柏努利方程并化简得：P2l215U2nd2Z20+15x<0.1)p2gh'=R：0gh=1.51-(0.62-R)/23253010009.811.51-(0.62-R)/2=R136009.81则R'=0.345m=345mm即P2=0.0184.12:X1000=32530Pa(表压)4.(12分)用离心泵将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：解：（1）在水面00与泵入口

10、11之间列柏努利方程得:2由题给数据知:Zi=2.2m-Pi=(Ziu2/2g=0.2mH2U1Hf0J）；-g2gfo=2.4m真空表的读数为若干KPa?当水温由20C升到60C（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，试问出现了什么故障并提出排除措施。当地大气压为98.1KPa。P。_7-Z1g整理上式得:2=Zi+岩+He=（2.20.22.4）10009.81=47074Pa此即为真空表得读数。2）判断故障及排除措施当水温由20C升到60C时由于水的饱和蒸汽压增大，泵吸入口压强若低于操作温度下水的饱和蒸汽压强，则可能出现气蚀现象，下面通过核算安

11、装高度来验证：3P0Pv但8"2.238)1022-387mHg、_h_Hf04-一3./一2.2一3.8/mg10009.8120C清水时，泵的允许安装高度为：注Hg实际安装高度，故可安全运行。当输送60C水时，水的密度为983.2kg/m3,饱和蒸汽压19.92KPa则：（98.1-19.92）103A。co10009.81Hg=-3.7-2.2=2.07m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

12、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？试用所学流体流动原理分析此次事故的原因。答：这个判决是错误的。由伯努利方程可知，流体流动时，其动能与静压能可以相互转换，速度大的一侧压力低，而速度小的一侧压力大。根据这一原理，两条船并排行驶时，由于内侧船舷中间的流道较窄，水流比两船的外侧快，因此水对内侧的压力比外侧压力要小。于是，船内外的压力差像一双无形的巨手，把两船推在一起，造成碰撞事故。由于“豪客”号吨位小，所以被推得快，看起来是小船撞了大船。1. 满足方程式z+E=常数，贝u。2. 离心泵的部件包括叶轮、泵壹、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. 圆形直管内，d一定，操作时若Vs增加一倍，则层流时hf是原值的倍；高度湍流时hf是原值的"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，第一阶段为加谏，第二阶段为一速。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