2022年化工原理试题及答案

中南大学考试试卷（A）

2022~2022学年2学期时间】10分钟

化工原理课程48学时3学分考试形式：闭卷

专业年级:化工制药应化11级总分100分,占总评成绩70%

一、选择填空（35分）

1（2分）某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg,当地大气压为lOlkPa,则

泵入口处的绝对压强为（）

A.74.3kPa;B.lOlkPa;C.127.6kPa

2（2分）水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力

损失为原来的（）

A.1/4;B.1/2;倍C.2

3（4分）当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为lOOmmHg，则该体

系的绝对压强为Pa,真空度为Pa

4（2分）一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度

升高，则其在水中的沉降速度将,在空气中的沉降速度将

5（5分）套管由657x2.5mm和①25x2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积

等于______,润湿周边笔于,当量直径等于

6（2分）板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的（）

A.一倍B.一半C.四倍D.四分之一

7（4分）冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90£,出口温度为50oC,冷

水进口温度为15£,出口温度为53oC,冷热水的流量相同，且假定冷热水

的物性为相同，则热损失占传热量的（）

A5%;6B%;7C%;8D%;

8（2分）为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）

A表面光滑，颜色较浅；B表面粗糙，颜色较深；

C表面粗糙，颜色较浅；D表面光滑，颜色较深；

9（4分）黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的货_

10（1分）采用多效蒸发的目的是为了提高（）

A.完成液的浓度；B加.热蒸汽经济程度;C.生产能力

11、（1分）多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加（而）换取的

A.传热面积；加.热蒸汽压力；传.热系数

12（1分）（力口）料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，导致

后效的传热系数降低

A.并流；逆B流.；平版.

13（1分）离心泵的调节阀（），

A.只能安在进口管路；B.只能安在出口管路上；

C.安装在进口管路和出口管路上均可；D.只能安在旁路上

14（1分）泵的工作点（）

A由泵铭牌上的流量和扬程所决定；B即泵的最大效率所对应的点；

C由泵的特性曲线所决定；D是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点

15（3分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m,切向速度为15m/s

当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K。为

二（20分）用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部份相

对位置如本题附图所示管路的直径均为4）76x2.5mm在操作条件下，泵入口处真

空表的读数为24.66*03Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）单位质量流体的

能量损失可分别按Eh『2u2与Ehf^l0u2计算由于管径不变，故式中u为吸入或者

排出管的流速m/s排水管与喷头处的压强为98.07*03Pa（表压）求泵的有效功率（

水的密度取为1（X）0kg/m3）

三（10分）某板框压滤机共有10个框，框空长宽各为500mm,在一定压力下恒

压过滤30min后，获得滤液5m3,假设滤布阻力可以忽稍不计试求：

（1世滤常数K;

⑵如果再过滤30min,还能获得多少m3滤液?

四（10分）用离心泵输送水，己知所用泵的特性曲线方程为：H=360.0212当阀全开

时的管路特性曲线方程：He'=12+0.0V62（两式中HeH。，，V—m3/h）问：①要求

流量12m3/h,此泵能否使用？

②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消耗的轴功率已

知该流量时泵的效率为0.65

五（15分）设计一燃烧炉，拟用三层砖，即耐火砖绝热砖和普通砖耐火砖和普通

砖的厚度为0.5m和0.25m三种砖的热传导系数分别为1.02W/（m•℃）0.14W/（m-℃）

和0.92W/（m・℃）,已知耐火砖内侧温度为1000C,外壁温度为35℃试问绝热砖厚度

至少为多少才干保证绝热成温度不超过940℃、普通砖不超过138℃?

六（10分）在一单效蒸发装置中将某原料液进行浓缩，完成液的浓度为28%（质量

%），操作条件下沸点为98℃为了减少生蒸汽的消耗量，用二次蒸汽四分之一的

冷凝潜热把原料液从20℃预热至70℃原料液的流量为1000kg/h二次蒸汽的温

度为90℃相应的冷凝潜热为2283kJ/kg原料液的比热为3.8kJ/kR忽略

热损失

试求：（1）溶液的沸点升高；（2）原料液的浓度xo

中南大学考试试卷（A）

2022--2022学年2学期时间“o分钟

化工原理课程48学时3学分考试形式：闭卷

专业年级：化工、制药、应化11级总分100分，占总评成绩70%

二、选择填空（35分）

1、（2分）某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg,当地大气压为lOlkPa,则泵入

口处的绝对压强为（）。A

A.74.3kPa：B.101kPa：C.127.6kPao

2、（2分）水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原

来的（）oA

A.1/4；B.1/2；C.2倍。

3、（4分）当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为lOOmmHg,则该体系的绝对压强为

」134（）4一Pa：直空度为_-1334OPac

4、（2分）一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则

其在水中的沉降速度将_____,在空气中的沉降速度将。答案（增大，下降）

5、（5分）套管由姬7x2.5mm和q>25x2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于1633mnr,

润湿周边等于242mm,当量直径等于27mm

6、（2分）板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的（）。C

（A）一倍（B）一半（C）四倍（D）四分之一

7、（4分）冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90C,出口温度为50C,冷水进口

温度为15C,出口温度为53C,冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损

失占传热量的（）o

A、5%：B、6%；C、7%；D、8%；答案：A

8、（2分）为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）A

A、表面光滑，颜色较浅:B、表面粗糙，颜色较深:

C、表面粗糙，颜色较浅;D、表面光

颜色较深，；

9、（4分）黑体的表面温度从300℃升至60TC,其辐射能力增大到原来的

_______________倍.

答案:5.39

斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比，而非摄氏温

度，即

=5.

39

10、（1分）采用多效蒸发的目的是为了提高（B）。

A.完成液的浓度；B.加热蒸汽经济程度；C.生产能力

龈1分）多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。A

A.传热面积；B,加热蒸汽压力；C.传热系数

12、（1分）（）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大,

导致后效的传热系数降低。A

A.并流；B,逆流；C.平流

13、（1分）离心泵的调节阀（）答⑴B,

（A）只能安在进口管路上；（B）只能安在出口管路上

（C）安装在进口管路和出口管路上均可：（D）只能安在旁路上

14、（1分）泵的工作点（）。D

A由泵铭牌上的流量和扬程所决定：B即泵的最大效率所对应的点:

C由泵的特性曲线所决定：D是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。

15、（3分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m,切向速度为15m/s。当颗

粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数为。57

二、（20分）用离心泵将水从储嘈送至水洗塔的顶部，槽内

水位维持恒定，各部份相对位置如本题附图所示。管路的

直径均为376x2.5mm。在操作条件下，泵入口处真空表

的读数为24.66x。Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷

头）的能量损失可分别按

与

计算。由于管径不变，故式中u为吸入或者排出

管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07

xl（hPa（表压）。求泵的有效功率。（水的

密度取为lOOOkg/nv）

解：（1）水在管内的流速与流量。

设储槽水面为上游截面1-1,，真空表连接处为下游截面2-2',并以截面1-1，为

基准水平面。在两截面间列柏努利方程。

式中：Z=0.Z=1.5m.p=O表压）,p=-24.66x10.；Pa（表压）.u

I212

0,

将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速

m/s

水的流量=ws=uAp=kg/s

(2)泵的有效功率

设储槽水面为上游截面1-1,，排水管与喷头连接处为下游截面2-2',仍以截面

1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。

式中z=o,z=14m,uu=2m/s,p=0(Xfi)i

p=98.07x16Pa（表

压），

将上列数值代入柏努利方程式，解得

J/kg

泵的有效功率Ne=wews=285.41x7.92=2260J/s

三、(10分)某板框压滤机共有10个框，框空长、宽各为500mm,在一定压力下恒压过滤

3()min后，获得滤液5m3,假设滤布阻力可以忽稍不计。试求：

(1)求过灌常数K：

(2)如果再过滤30min,还能获得多少rw滤液？

答文(1)过滤面积A=().5x0.5x10x2=5m：

QV2KA2

K&(J)1-)2(J--------)5.56104m2s

953060

7

(2)V'VKAT^5.5610451(3030)60

=7.(h7m

过滤获得的滤液量AV=7.07-5=2.02m，

四、（10分）用离心泵输送水，已知所用泵的特性曲线方程为：

。当阀全开时的管路特性曲线方程:

（两式中H、FT—m,V—m'/h）o问：①要

求流量12mVh,此泵能否使用？②若靠关小阀的方法满足上述流量要求，求出因关小阀而消

耗的轴功率。已知该流量时泵的效率为0.65。

解：(1)H=36-0.02V：

H=12+0.06VzVH=H,解得V=17.3m、/h合用

⑵当V=12mVhH=360.02122=33.12m,H=12+0.06VJ=12+0.06122=20.64m

HeVg121000981(33.1220.64)

N------------.627.8W0.653600

五、(15分)设计一燃烧炉，拟用三层砖，即耐火砖、绝热砖和普通砖。耐火砖和普通砖的

厚度为0.5m和0.25m。三种砖的系数分别为1.02W/(m♦©、0.14W/(m•℃)和0.92W/(m」C),已

知耐火砖内侧为1000C,外壁温度为35C。试问绝热砖厚度至少为多少才干保证绝热砖温度

不超过940℃,普通砖不超过138℃。

解1：QQ,

(1(X)035)/0.5/1.02b/0.140.25/0.92)0.14(940138)/b

解得b0.52m

2

解2：(100035)/0.5/1.02bA).14025/0.92)(1