化工原理试题

化工原理试题及答案一.填空题（每空1分，共24分）.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连续的、同一种。.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能强^。3气体的粘度随温度升高而增大，水的粘度随温度升高而减小。.流体在圆形直管中作滞流流动时，其温度分布是抛物线 型曲线，其管中心最大流速为平均流速的2—倍，摩擦系数人与Re的关系为64/Re 。.压强除了用不同的单位计量外，还可以用绝对压强，表压强和真空度三种不同的方法来表示。.流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数入与典和£/d有关；完全湍流时（阻力平方区）入只取决于£/d 。.离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、和轴封装置。.离心泵的流量调节有改变出口调节阀开度、改变叶轮转速和改变叶轮直径三种，其中最常用的方法是改变调节阀开度，其优点表现在操作简便和连续调节。二.判断题（每题2分，共10分）.理想流体无外功加入时，任一截面上各项机械能均相等。（义）.湍流时，管中心处的最大速度小于平均速度的2倍。（J）.离心泵的转速、叶轮直径增大时，流量、压头、轴功率都有所增加。（J）流体流动时摩擦阻力损失％所损失的是机械能中的动能。义） f5.离心泵启动之前必须灌满液体是为了避免发生气蚀现象。（义）三.简答题（每题10分，共20分）.离心泵安装高度不合适，会影响到什么？产生什么现象？答：离心泵安装高度不合适会影响到叶轮中心处的压强大小，当安装高度增加时，中心处压强降低，其压强小于输送流体的饱和蒸汽压时，液体气化产生大量气泡，这些气泡随流体进入高压区又会迅速凝结，周围液体以很高的速度冲向原来气泡所占位置，对叶轮表面产生压强很高、频率很大的冲击，造成材料剥蚀，这种现象叫“气蚀”。.如何选择适宜的管径答：管道的管径大小从设备费用和操作费用两个方面影响着流体输送总费用。采用较大的管径时，输送量一定，流速较小，阻力减小，操作费用降低（这里主要是动力费用）；而管径较大，管子自身价格以及管道铺设等基建费用都会增大，即设备费用增加。管径减小时则相反，适宜的管径应为设备费用与操作费用之和最低时的管径。对于工厂内部工艺管线可采用已有的经验数据。一.计算题（1题20分，2题16分）1用泵将贮槽中温度为20℃,密度为1200Kg/m3的硝基苯送往反应器，每小时进料量为30X103Kg。贮槽液面为常压，反应器内保持9810Pa的表压强。管路为①89X4mm的钢管（摩擦系数人=0.027）管子总长45m,其上装有孔板流量计（自=8.25）一个；全开闸阀（&=0.17）两个；90°标准弯头（&=0.75）四个。贮槽液面与反应器入口管之间垂直距离为15m,求泵的轴功率。泵的总效率取0.65,贮槽液面恒定，硝基苯粘度2.1mPa-s。解：以贮槽液面为1—1截面，反应器入口管内侧为2—2截面，且以1—1截面为基准水平面，在1—1,2—2截面间列柏努利方程gz+u2/2+p/P+We=gz+u2/2+p/P+Shf其中z1=0 U1=0 P](表)=0 We=?Z=15mu=w/pA=1.35m/sp(表)=9810Pa6hf=(入f/d+S&)U2/2=(0.0272义45/0.081+8025+2X0.17+4X0.75+0.5)1.352/2=24.7J/Kg代入柏努利方程We=15X9.81+9810/1200+1.352/2+24.7=181J/Kgw3X103/3600=8.33Kg/sN=Wew/n=2320W=2.32KW答：2.一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减

至原来的1/2,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍。解：据哈根泊谡叶方程AP=32ulu/d2当d’=d/2时u’=4u则AP「=32口l(4u)/(d/2)2=16X32ulu/d?=16AP,一、选择题：(每题2分，共24分).利用因次分析法的目的在于A。A减少实验工作量 B增加实验结果的可靠性C建立数学表达式 D避免出现因次错误.牛顿流体在管内作层流流动，流体层之间的剪应力在^^。A管中心最大 B管壁处最大C管中处处相等 D管壁处最小.流体通过离心泵所获得的能量主要表现为5—。A动能增加B静压能增加C位能增加D流量增大.用离心泵把地下贮槽中的液体送入高位槽，完好的离心泵却无法泵送液体，可能导致故障的原因是C。A贮槽内液面上升 B液体温度下降C吸入管堵塞 D容器内压强升高.回转真空过滤机的转速越快，单位时间所获得的滤液量就越,形成的滤饼层厚度就越，过滤阻力越。CA少，薄，小 B少，厚，大C多，薄，小 D多，薄，大.离心沉降速度是5—。A颗粒运动的绝对速度A颗粒运动的绝对速度B径向速度C切向速度 D气流速度7、气力输送过程中，垂直管中稀相输送时气速的下限为^^。A颗粒的沉降速度 B噎噻速度 C起始流化速度 D表观气速.穿过三层平壁的稳定导热过程，已知各层温差为At=40℃,At=35℃,At3=5℃,则第一层的热阻力与第二、三层热阻R2、口的关系为2B 。AR1>(R2+R3) BR1=(R2+R3)CR1<(R2+R3) D无法比较；.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在，减少热阻的有效措施是。CA层流底层，使流体处于层流状态 B流体湍动区域，使层流底层减薄C层流底层，提高流体湍动程度 D流体过渡区域，提高流体湍动程度.在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在对对流传热系数a的影响是A。A不凝性气体的存在会使a值大大降低 B不凝性气体的存在会使a值升高C不凝性气体的存在与否，对数据无影响 D不一定.把一壳程用饱和水蒸气加热管内水的列管式换热器由单管程改为双管程，会引起_B_。A管内对流传热系数减小 B对数平均温差减小C管内阻力减小 D总对流传热系数减小.真空蒸发的优点有C。A不凝气无需用泵即可从冷凝器中排除 B溶液沸点升高C溶液沸点降低 D沸腾给热系数大二、填空题：(每空1分，共16分)流体在圆形直管中作层流流动，如果只将流速增加一倍，管径不变，则阻力损失为原来的^倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的」/^倍。

.在离心泵的运转过程中，出轮是将原动机的能量传递给液体的部件，而―泵壳—则是将动能转变为静压能的部件。.离心泵的流量调节阀应安装在离心泵出口管路的位置上，而正位移泵调节阀只能安装在旁路位置上。.在操作压力相同的条件下，当滤液粘度与洗液粘度相同时，叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为」—。.流化床在正常操作范围内，随着操作气速的增加，流体在颗粒缝隙间的流速不变，床层空隙率增大 ，床层压降不变 ，颗粒沉降速度—不变,床层高度 升高。.对流传热过程中，在其它条件相同下，短管的对流传热系数比长管的对流传热系数工—。.温度相差100℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10℃,则此时的辐射传热量与原来的相比将小。.单效蒸发操作中，二次蒸汽温度低于生蒸汽温度的原因有溶质的存在 和传热的推动力 。三、有一循环管路如图所示，管路内安装一台离心泵，安装高度Hg=3m,在高效范围内，此离心泵的特性曲线可近似表示为N"。231-l-的mKl05%>（式中qv以m3/s表示），管路总长为130m,其中吸入管长为18m（均为包括局部阻力的当量长度），管内径d=50mm,摩擦系数入二0.03。试求：管路内的循环水量；泵的进、出口压强；解：1、在两水平截面之间列柏努利方程与+且♦”IH.n升且.及.工对2芯把 2套拓 ♦其中：。二巧二也马二巧二片二%二0(1)应*巧曰号90*^X忌=32(1)H.=23_l-l_433xlQ5ffr2=231-1433x1^TOC\o"1-5"\h\z且 SJ(2)=23.1-0j552u(2)(1)(2)两式联立，解得 M=2J2*n/jr\o"CurrentDocument"公二至4,二至x0.063x226=4.43xl(T5m3/54 42、在1、B两截面间列柏努利方程：2gPg2gpg&2f p 1g□=3+ +—— 4-0.03x x 则2x9^11000x9m 0_052*9m即Pa=（"口（真空度）在C、2两截面间列柏努利方程避噜/唠+好—3+2+Pc=（1mx型以三型2x9^11000x9j81 0052x9卸pc=140fcPfl（表压）四、用板框压滤机恒压过滤某悬浮液，20min后每平方米过滤面积得滤液1.5m3,继续过滤至1h可充满滤框，共得滤液4m3,然后每平方米洗涤面积用0.5m3的清水在相同的压差下洗涤（水的粘度与滤液大致相等），其它辅助时间为12min。试求:此过滤机每平方米过滤面的生产能力（以所得滤液量计）；

若每次正式过滤之前，用5min预涂一层助滤剂，使滤布当量滤液量降低一半，涂层厚度可以忽略，过滤机的生产能力可提高多少？解：1、由恒压过滤方程『.的见=丈工则Lj25co=60X 解得k=l丐[―1=———=————=nM且洗涤速率/ 强町+始，4.9小） ♦『0J

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00283=17.7nii460+177+12460+177+12=00446m3g/=-g.=4.63u?/m?2、当2由『+%*得』4^2x4x4-63=354|A125(驾/=———=————=00435™5他且洗涤速率而'恤5强4+4-弱03

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五、采用降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为25000m3/h，在降尘室内的流速为2m/s，密度为0.6kg/m3，粘度为2x10-5Pa-s,其中氧化铁粉尘的密度为4500kg/m3。要求全部除掉直径大于80um的粉尘。试求：所需降尘室的长和高（其宽为2m）；用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为75Um的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量。解：1、设沉降处于斯托克斯区=叫叫-⑼=——RbTgoo—q期二。*心1跖 18X2XKT5X,06x0,7»5xS0xMT*IxlflT5故假设成立n工上二些二―n工上二些二―981x(75xl(r4j3(45OO-O.02、d=75981x(75xl(r4j3(45OO-O.02、d=75um的尘粒p托克斯区）18x2xMT5=0.69（bn/j（设沉降处于斯pudJ06x0JS90x75xMT6IxlflT5=L55<2故假设成立六、有一单管程列管换热器，传热面积为40m2（按管外表面积计），共有“25x2.5mm的传热管86根，现用该换热器以循环水冷却流量为28000kg/h的石油产品，石油产品走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热。实际测得石油产品的进、出口温度分别为90℃和50℃,冷却水的进、出口温度分别是25℃和40℃,已知石

油产品的比热容为C=2.8kJ/(kg-K),水的有关物性分别为:P=995kg/m3,pC=4.17kJ/(kg・K),U=0.810-3Pa-s,入=0.618W/(m・K)。试求：p1、冷却水用量;2、该换热器总传热系数;1、冷却水用量;2、该换热器总传热系数;3、解：1、3、解：1、0=%与1居-说）=叱,如-"管程和壳程的给热系数（可忽略两侧的污垢热阻和管壁热阻）。^^5x2_8xltfx(90-5(J)=S-71xl(rtr=g-3*4_17x3”(40—25)解得—二13孰办2、区-Q-国2、区-Q-国-幻_(5。-均-(TO-4Q)^50-25ta90-40二36」七-d1-= - =514*^/m3-d1h-xO_G23x863、pud514x002—= =12900>10000里MxlQr^061S4.17xltfx0_8xir5… =5_40>0_7061S二吗=0.023^K£aBWM

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002xlSMMf®x5_4Om=TnUTKrn2-A)111—二 -#- K%.K/ 2711=77毓一、选择题：（每题2分，共22分）.在阻力平方区（完全湍流区）时，粗糙管的摩擦系数值__CB只取决于ReB只取决于ReC只取决于相对粗糙度 D与粗糙度无关.离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其本质是BB改变管路的特性曲线;DB改变管路的特性曲线;D调节泵的功率。B动风压D动风压与静风压之和C改变泵的扬程.离心通风机的风压是指DA静压头与升举高度之和C静风压.在滤饼过滤操作中，实际上起到主要拦截固体颗粒作用的是__AA滤饼层B过滤介质 C滤饼层与过滤介质D滤浆、滤饼层与过滤介质.在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指__D.A旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径B旋风分离器分离所允许的最小直径C旋风分离器能够全部除去的最小颗粒的直径D经过旋风分离器后能被除下50%的颗粒直径6、床层表观速度大于颗粒沉降速度的阶段是 D。A固定床B散式流化床C聚式流化床 D载流床.在多层平壁定态导热中，通过最大热阻的一层平壁的热量^^通过其余平壁的热量。A大于B小于C等于D不确定.冷热流体在套管换热器内换热，内管走冷流体，如果冷流体流量增大一倍，则总传热系数，冷流体的出口温度。AA增大，下降B增大，升高C减小，下降D减小，升高.在沸腾操作中，工业上一般维持在（B）。A自然对流区B核状沸腾区C膜状沸腾区 D三个区域都可.描述灰体辐射和吸收能力的定律是D。A普朗克定律 B斯蒂芬―玻耳兹曼定律 C蓝贝特定律 D克希霍夫定律.多效蒸发时，随着效数的增加，C。A能耗减少的趋势增大B传热温差增大C生产强度降低D操作费用减少二、填空题：（每空1分，共16分）.在直管流体流动，管道截面上产生流速分布的原因是流体具有粘性和固体壁面的存在而产生的。. 流体在圆形直管的流动系统中，假定管径不变；层流区：压降与速度的__1次方成正比。阻力平方区：压降与速度的2―次方成正比。.变截面流量计工作时，当流量变大时，转子上、下的压差不变。.输送沸点低或温度高—的液体，泵的允许安装高度将减小。

.流化床的流化数是实际操作流速与起始流化速度之比。.在恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的1/2次方成正比，当滤液量一定时，需要的过滤时间与过滤面积的2__次方成反比。6.一定流量液体在625X2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数为2000W/（m2℃）。如果流量与物性都不变，改用“19X2mm的直管，其对流传热系数为3356 W/(m2℃)。7、设置隔热挡板是减少辐射传热的有效方法。挡板材料的黑度愈—低，热损失愈少。8.提高蒸发器生产强度的主要途径是增大总传热系数和增大温差。三、如图所示，用泵将水送至吸收塔塔顶，水的密度为1000kg/m3,该泵的特性曲线为凡。皿汨/（q:m3/h）。塔顶操作压强为19.62kPa（表压），v泵入口段管路总长度（l+le）=50m,泵出口阀半开时，出口段管路总长度（l+le）=200m,摩擦系数为0.025,试求：泵出口阀半开时泵的工作点；泵的人口真空表及出口压力表的读数。解：1、在0—2截面之间列柏努利方程q+M小弛+凡R广熹+—2^P£ 2gfig其中：凸==1^=0X^/O-2且c——i——rX^/O-2且,.,„= cn，3600*—KO.喈二00121*4出上二但*竺出吗 二00121*008：.HU=z,+^+工耳2=23+1962xio?+1j576x a=25+l_4216xir2«3pgm1000x9.81且泵特性曲线为。-叫出号名、…工作（1）（2）两式联立，解得 /二303%，/二21M外…工作占2、在0、3两截面间列柏努利方程:◎=中PKgr 21.=0马=Lwlr=0,1^=0>%=—= ◎=中PKgr 21.=0马=Lwlr=0,1^=0>%=—= =l_16m/jA3600X-X0083其中：i+Z,m…广50 11斤 ,E =0.025x x =1_073jtid2g0.082乂9卸0=10Mx9，lM—1—2M1.163-1.073）=-2-10xl（fpfl（表压）=80_3通1（真空度）在3、1两截面间列柏努利方程G必―玛=中吱©2K店 2gPg_A=pg（^i-zl+ +ZTA=1M»x9_SV2-1+2-10x101 = （表压）尔 1000x9.Sl四、拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求在1.5小时内得到2m3滤液，已知过滤常数£= 主）"，过滤介质阻力可忽略不计，试求：若用尺寸为900X900X30mm的板框，则需要滤框和滤板各多少？过滤终了时，用0.4m3的洗涤水进行洗涤，洗涤水的粘度和滤液粘度相同，洗涤压强差与最终过滤压强差相同，则洗涤时间为多少？过滤辅助时间为0.5小时，则该过滤机的生产能力为多少？解：1、由恒压过滤方程修十肛二双工且V=0则需要滤框15个，滤板16个8x2x042、5xl(T8x2x042、5xl(T5x23.l22_4OArJr=r++rn=1_5+2_4+0_5=4_4ArO=—=—=0_455m3/A工H4.4五、采用降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000m3/h,在降尘室内的流速为2m/s,密度为0.6kg/m3,粘度为210-5Pa-s,其中氧化铁粉尘的密度为4500kg/m3。要求全部除掉直径大于80um的粉尘。试求：1、所需降尘室的底面积和高（其宽为2m）；

2、用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为70Um的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量。解：1、设沉降处于斯托克斯区=皿——⑼=9卸乂侬.⑺气站叩一Q期二。加1M18/f 18X2XKT5OfixOTXSxSOxKT^IxKT5OfixOTXSxSOxKT^IxKT5=1_8«<2故假设成立.1rn% 16000 _„;~.ji=LB=——= =5.66m以3600x0.7«51_H=^-B-n1_H=^-B-n160003600x2x29_81x(70xl®r6)2(4500-0.6) fu.= 注m =0_60bn/jr2、d