化工原理B(1)(A卷)标准答案及评分标准

课程名称:化工原理B（1）试卷满分100分考试时间:2009年11月21日(第12周星期六日)【一】、填空题：15分(1×15)1.空气在标准状态下的密度为1.29kg/m3,在0.25Mpa下，80℃时的密度为2.5kg/m3。2.雷诺准数Re=;普兰特准数Pr=。3.某溶液在大小管串联的管道内作稳定流动,大管直径为小管直径的2倍，则小管内的流速为大管内流速的____4____倍。4.离心泵的工作点是_管路特性曲线与工作特性曲线的交点。5.恒速过滤时，过滤速率不变，过滤压差随滤饼厚度的增加而增加；恒压过滤时，过滤压差不变，过滤速率随滤饼厚度的增加而减小。6.一根暴露在外的热管子以自然对流、热辐射散发热量。7.若小雨滴在下降过程中与其他雨滴发生合并，雨滴直径增大了30%，则雨滴合并前后的自由沉降速度比为0.592（假设雨滴在下降过程中始终处于层流区）。8.在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在使冷凝表面传热系数减小。（不变、增大、减小）9.一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将变差（好、差）。【二】、选择题：20分(2×10)1.水平导管上的两点接一盛有水银的U形管压差计（如下图），压差计读书为26mmHg。如果导管内流经的是水，在此种情况下压差计所指示的压强差为CKpa。A2.6B3.2C3.5D2.22.液体在两截面间的管道内流动时,其流动方向是D。A.从位能大的截面流向位能小的截面；B.从静压能大的截面流向静压能小的截面；C.从动能大的截面流向动能小的截面；D.从总能量大的截面流向总能量小的截面。3.牛顿型流体在直管中呈层流，摩擦系数λ不可为下列中的DA0.055B0.045C0.035D0.0154.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。5.离心泵的效率η和流量Q的关系为

B

。A.Q增大，η增大；

B.Q增大，η先增大后减小；C.Q增大，η减小；

D.Q增大，η先减小后增大。6.降尘室的生产能力

A

。A．只与沉降面积Ａ和颗粒沉降速度ut有关

Ｂ．只与沉降面积Ａ有关Ｃ．与沉降面积Ａ、ut及降尘室高度Ｈ有关

Ｄ．只与ut和Ｈ有关7.用转筒真空过滤机处理某悬浮液，滤布阻力可以忽略不计，生产能力为5m3/h（滤液）。现将转速增大一倍，其它条件不变,则其生产能力应为

B

。

A．3.54m3/h

B．7.07m3/h

C．10m3/h

D．2.5m3/h8.对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为和，其对应的温差分别为和，若>，则和的关系为

A

。A.<；

B.=；

C.>。

D.不确定。9.冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施是

A

。A.提高小的h值；

B.提高大的h值；C.两个都同等程度提高；

D.提高大的h值，同时降低小的h值。10.计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择无关的是

B

。A.运动粘度ν

B.传热单元数NTUC.过滤常数K

D.黑体辐射常数σ0【三】、20分(5×4)简答题

1.一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来的多少倍？（5分）答：根据范宁公式：

（2分）其中

（1分）又因为流体流型为层流，所以

（1分）

即将管径增加一倍，能量损失变为原来的16倍

（1分）

2.何谓离心泵的汽蚀现象？如何防止？

（5分）

答：泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时，此时液体将急剧汽化，并产生大量汽泡，使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝，泵体振动，产生噪声，其流量和扬程明显下降。这一现象称为汽蚀现象。

（3分）确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现象。

（2分）3.何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？（5分）

答：沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。

（2分）沉降可分为重力沉降和离心沉降。

（1分）颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。（2分）4.强化传热的途径有哪些？

（5分）答：强化传热的途径有：增加传热面积；（增加有效传热面积）

（2分）增加温度差；（采用逆流流动）

（1分）增加传热系数K（增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻）（2分）【四】、(20分)用一台离心泵将水池中的水(密度为1000kg/m3)送至一表压为62kPa的水洗塔顶，其流程如图所示。已知离心泵吸入管段长度（包括局部阻力的当量长度，含入口阻力损失，下同）为60m，泵出口阀全开时排出管线长度200m（含出口阻力损失），全部管路均用φ108×4的碳钢管，管内流体流动摩擦系数均为0.025，其它数据如图所示。试求：（1）当离心泵入口处的真空表读数为25kPa时系统水的流量qV（m3/s）；（2）泵的压头H；若离心泵的效率为80%，泵的轴功率Pa；（3）泵出口阀门全开时管路的特性曲线方程；解：（1）(6分)如图，在水池液面０－０和真空表所在的1-1两截面间列柏努利方程，以地面作为基准水平面.(2)(6分)在水池液面０－０和水洗塔顶2-2两截面间列柏努利方程，以地面作为基准水平面.（3）(4分)在水池液面０－０和水洗塔顶2-2两截面间列柏努利方程，以地面作为基准水平面【五】、（15分）在Pa压力下对硅藻土在水中的悬浮液进行过滤试验，测得过滤常数K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比υ=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机在Pa压力下过滤上述悬浮液。试求：（1）过滤至滤框内部全部充满滤渣所需的时间；（2）过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水洗涤滤饼，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min，求过滤机的生产能力（m3滤液/h）。（已知硅藻土，可按不可压缩滤饼处理）解：（1）因为硅藻土可按不可压缩滤饼处理，所以，与无关

（2分）又因为已知，，

所以：时，，

（1分），

（1分）

（1分），

（1分）代入恒压过滤方程式求过滤时间

（2分）

（1分）（2）洗涤

（1分）（2分）

（1分）（3）生产能力

（2分）【六】、（10分）某单程列管式换热器，其换热管为mm的不锈钢管，管长为3m，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为W/(m2·℃)。水的流量为15000kg/h，平均比热容为4.18kJ/(kg·℃)；管壁与水的对流传热系数为1000W/(m2·℃)；不锈钢的导热系数为17W/(m·℃)。试求：（1）总传热系数；（2）水的出口温度。解：（1）总传热系数

（2分）W/(m2·℃)

（1分）（2）水的出口温度

(1