化工原理-A---答案(1)

1、安徽农业大学20142015学年第二学期得分评阅人一、选择题（共8题，每题3分，共24分）化工原理试卷（A卷）考试形式：闭卷笔试；考试时间：120分钟；适用专业：环境类专业题号二三四五总分得分:号学名姓1. 直径为申57mmx35mm的细管逐渐扩大到®108mmx40mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s,则在粗管内的流速为（B）。A.2m/sB.1m/sC.0.5m/sD.0.25m/s2. 在阻力平方区，摩擦系数1（C）。A.为常数，与fid.Re均无关B.随Re值加大而减小C.与Re值无关，是fid的函数D.是Re值与时d的函数3. 通过三层平壁的稳态热传导，各层界面间接触

2、良好，第一层两侧温度为120°C和80°C，第三层外表面温度为40°C,则第一层热阻R和第二、三热阻R2、R3的大小为（D）。A.R1（R2+R3）B.R1（R2+R3）C.无法确定D.R1=（R2+R3）4. 对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时大m小为（C）。A气,逆气,并B气,逆气,并C逆=气,并D无法确定装级班业专院学5. 某吸收过程，已知气膜吸收系数心=4x10-4kmol/（m2s），液膜吸收系数kX=8x10-4kmol/（m2s），由此可判断该过程（C）。A.气膜控制B.液膜控制C.判断依据不足D.双膜控制6. 在吸收操作中，

3、吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（A）。A.X*-XB.X-X*C.Xi-XD.X-Xi7. 对流传热速率=系数推动力，其中推动力是（B）。A.两流体的温度差B.流体温度和壁面温度差C.同一流体的温度差D.两流体的速度差8. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（C）。A.1.2m；B.0.6m；C.2.4m；D.4.8m。得分评阅人二、填空题（共12题，每题3分，共36分）1某设备的真空表读数为200mmHg,则它的绝对压强为（560）mmHg,另一设备的表压强为50kPa,则它的绝对压强为（151）kPa。（当地大气压为1.0133x105Pa

4、)。2常温下水的密度为1000kg/m3,粘度为0.001Pas，在d=10Omm的管内以3m/s速度流动，其流动类型为（湍流）。3通过三层平壁的热传导中,设各层壁面间接触良好,如果测得各层壁面的温度珥、T2、T3、T4分别为500-C、400£、200C、100C,则各层热阻之比为（1:2:1）。4液体在大容器内沸腾时，随着温度差傀叫）的不同，会出现（自然对流）、ws（核状沸腾）和（膜状沸腾）三种不同的沸腾状态。5. 当以气相的分压差pA-p*A表示吸收推动力时，吸收速率方程可表示为NA=（KG（pAp*A），其中吸收总阻力1/KG=（1/kG+1/HkL）。6. 根据双膜理论，吸

5、收过程的总阻力1/KY=（1/kY+m/kX）。7. 根据间壁两侧流体温度沿传热面是否有变化，即温度升高或降低，可将传热分为（恒（等）温传热）和（变温传热）。8. 公式Nu=KReaPrbGrc中Re和Gr的物理意义分别表示为（流体的流动状态和湍流程度对对流传热的影响）和（自然对流对对流传热的影响）。9流体在一段水平管中流过，测得平均速度为0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，则管中心线上速度为（1）m/s,若平均速度增大到1m/s，则压强降为（20）Pa。10. 流体在圆形管道内作层流流动时的摩擦系数与（管壁粗糙度（8/d无关,只随（雷诺数（Re）的减小）而增大。11. 液体在两块

6、平板间流动，流速分布如下图所示，从中取出A、B、C三块流体微元。B、u(y)ax第3页共7页试分析：线号学答：A最大，B最小，判断依据：dUdy订:名姓得分评阅人三、计算题（共6题，共40分）umaxr20若已知r0=0.03m，umax=0.15m/s，求通过圆管的流量Q及断面平均流速。（6分）1.圆管中流速为轴对称分布，u=-r2）,u是距管轴中心为r处的流速。级班业专院学解：根据已知条件得流速分布函数为uUmaxr2o-r2)二15-15r29由流量公式得QIudAJ(15-r2)2兀rdr211.95cm3/sA9A断面平均流速v7.5cm/sA1）各微元上下两平面上所受切应力的方向（

7、绘出图形）；2）定性指出哪个面上的切应力最大？哪个最小？并阐述原因。12简述两相间传质的“双膜理论”的基本论点。答：（1）当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，在相界面两侧分别存在着呈层流流动的稳定膜层；（2）在相界面上气液两相互成平衡，界面上没有传质阻力；（3）在膜层以外的主体内，由于充分的湍动，溶质的浓度基本上是均匀的，即认为主体中没有浓度梯度存在，即浓度梯度全部集中在两个膜层内。2为将水库中的水引至堤外灌溉，安装了一根直径d为15cm的虹吸管，当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量Q为多少？在虹吸管顶部s点处的压强为多少？（6分）答：取出口为基准面，列出1-1和2-2能量方程：3+0+0

8、=0+0+严，贝卩v=J3x2g=7.67m/s3.14x0.152通过管道的流量：Q=A=7.67x4=0.135m3/s取水面为基准面，列出1-1和3-3能量方程：pv2p0+0+0=2+穴+0,=5mHOPg2gpg2p=49kPa，贝p=49kPa。ssv3有一套管式换热器，内管为風08mmx4mm的钢管，内管中有质量流量为2000kg/h的热水，从80°C冷却到50°C。环隙中冷却水从20°C升到40°C。总传热系数K=2500W/（m2C）。试求：（1）冷却水用量；（2）并流流动时的平均温度差及所需传热面积；（3）如果逆流操作时所采用的传热面

9、积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量。（补充条件：热水平均温度时Cp1=4.181kJ/（kg°C）；冷水平均温度时Cp2=4.158kJ/（kgC）（7分）答：解（1）冷却水用量q计算m2热水平均温度T=80土50=65C,c=4.181kJ/（kg-C）m22p1冷水平均温度t=20+40=30C,c=4158kJkg-°C）m22p2热量衡算qx4.158x103x（4020）=2000x4.181x103x（8050）=2.51x108Jh（2分）m2q=3016kg/h（3分）m2（2）并流热水T=80°CtT=50°C12冷水t=20

10、°Ct=40°C2>1At=60CAt=10°C1260-10L=m60ln10=27.9C2分）传热面积A亠KAtm2.51x108/36002500x27.9=1.00m22分）：号学(3)逆流传热面积为1.00m2，则：At=27.89mA卡1.00x2500则：t2=54.22C,q'x4.158x103x(54.22-20)=2000x4.181x103x(80-50)=2.51x108J/h，m2则q'm2=1764kg/h：名姓4120kPa下操作氨的吸收塔的某截面上，含氨摩尔分数为0.06的气体与氨浓度为1kmo卜m-3的氨水

11、相遇，已知气相传质系数氐g=4x10-9kmolm-3s-1Pa-2,液相相传质系数枕=1.0x10-4ms-1，氨水的平衡关系可用亨利定律表示，溶解度系数H=5x10-4kmolm-3Pa-i,试计算：（1）气、液界面上的两相组成；（2）以分压差和摩尔浓度差表示的总推动力、对应的总传质系数和传质速率；（3）气膜与液膜阻力的大小，并判断是气膜控制还是液膜控制。（7分）解：气液两相界面上组成相互平衡'即=二=二_iH5x10-4：级班业专根据气、液相速率方程：n二k(p-p)=4x10-9(120x1000x0.06-p)GiiN二k(c-c)=1.0x10-4(C-1)联立'解

12、得：Liip=2.385x103Pac=1.19kmolm（2）以分压差表示的总推动力：口1分）：院学c1Ap=p-p*=p-=120x1000x0.06-=5.20x103Pa(2分)H5x10-4以摩尔浓度差表示的总推动力：Ac=c*一c=Hp一c=5x10-4x120x1000x0.06一1=2.6kmol.m-3(2分)总传质系数：11111=+=+KkHk4x10-95x10-4x1.0x10-4GGLK=3.70x10-9kmolm-2s-1Pa-1(1分)G1H15x10-41=+=+Kkk4x10-91.0x10-4LGLK=7.41x10-6m-s-1(1分)L传质速率N=k

13、(p-p)=4x10-9(120x1000x0.06-p)Gii=1.92x10-5kmol-m-2s-1Pa-1N=k(c-c)=1.0x10-4(c-1)Lii=1.90x10-5kmolm-2s-11HkL=2x1075x10-4x1.0x10-43)气膜阻力11=2.5x108(1分)kG4x10-9液膜阻力1k>>I；HkGL所以是气膜控制(1分)5在列管换热器中用冷水冷却油。水在直径为風9mmx2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490W/(m2°C),管外油侧对流传热系数为258W/(m2C)。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污

14、垢热阻为0.00026(m2C)/W,油侧污垢热阻为0.000176(m2C)/W。管壁的热导率为45W/(mC)。求：(1)产生污垢前基于管外表面积的总传热系数；(2)产生污垢后热阻增加的百分数。(7分)解：已知：d1=0.019m,d2=0.015m,al=258W/(m2°C),a2=3490W/(m2°C),Rs1=0.000176(m2°C)/W,Rs2=0.00026(m2°C)/W,九=45W/(m°C)d-dd=12=0.0169mmdlnd211bddR=+4+1Ka九dad1m2210.002x0.0190.019=+25845x0.01693490x0.015=0.00388+4.997x10-5+3.629x10-4=4.29x10-3(m2C)/W第9页共7页增加污垢后的热阻：R=+R+asi1bdxZ+mdi-ad22+Rs2i258+0.000i76+0.002x0.01945x0.01690.0193490x0.015+0.00026x00190.015=4.79x10-3(m2-°C)/W热阻增加的百分率=R-Rx100%=4.79x1034.29x103x100%=11.68%R4.29x10-36常温的水在如图所示的管路中流动，为测量A、B两截面间的压力差