化工原理习题.docx

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化工原理习题

—.选择题（每题2分，共20分）

1.有下列各个用不同单位表示的压强值，则从大到小的顺序为（）.

a.1.5kgf/cm2（表压）　　　　　　b.450mmHg（真空度）

c.5×104Pa（绝对压）d.1.6mH2O（绝对压）

A.a>c>b>dB.c>a>d>bC.d>b>c>aD.d>c>b>a

2.某管道的（1+le）及qv已确定，且是完全湍流，设计时若将直径d增大一倍，其它条件不变，则阻力损失Ｈf是原值的（　）.

A.1/4B.1/8C.1/32D.1/16

3.水在一根内径变化的水平圆管内作定态流动，已知水在粗管中的流速为１m/s，粗管的内径是细管的２倍，若流动过程中的阻力可以不计，则水在细管中的压力将比粗管中的压力（　　）Pa.

A.大7500B.小7500C.大2000D.小2000

4.离心泵的出口阀开大，流量必然增大，出口压力表读数则（　　）.

A.升高　　A.几乎不变　C.不确定　　D.降低

5.用叶滤机在压差为0.5atm下恒压过滤某悬浮液，其温度为10oC,过滤1h可得滤液10m3，介质阻力不计，如悬浮液加热至40oC,其粘度只有10oC时的一半，其它条件不变，则过滤1h得滤液（　　）m3.

A.10B.14.1C.20D.0.5

6.在流化床反应器中，气体流速与压降的关系是（　　）.

A.流速大，压降大　　　　　　　　B.流速小，压降小

C.流速小，压降大D.压降与流速无关

7.通过三层平壁的定态传热过程,第一层两侧温度分别为1200C和800C,热阻为R1,第三层外表面温度为400C,热阻为R3,第二层热阻为R2,则R1、R2、R3大小关系为（）.

A.R1>（R2+R3）B.R1<（R2+R3）C.R1=（R2+R3）D.不确定

8.冷热两种流体通过金属壁面进行热交换，则壁温接近于（）.

A.α大一侧流体温度B.α小一侧流体温度

C.冷流体温度D.热流体温度

9.在确定换热介质的流程中，通常走壳程的是（）.

A．高压流体B.易结垢流体C.粘度大的流体D.腐蚀性流体

10.在套管式换热器中冷热两种流体作逆流换热，如

<1，且A→∞，则热流体的出口温度T2是（）.

A.t1B.无法确定

C.

D.

二.填空题（每空1分，共30分）

1.当流体的流动型态是层流时,流速沿断面按________________分布,平均流速是最大流速的_____________________;当流体的流动型态是湍流时,流速沿断面按___________________分布,平均流速是最大流速的______________左右.

2.流体流动系统中,若____________________________________________,则此种流动称为定态流动;当流体充满导管作定态流动时,在导管系统没有汲入或泄失的情况下，__________________________________应相等,此关系称为流体流动的连续性方程.对于圆形管路且是不可压缩流体,则连续性方程也可以写成______________________.

3.任何局部阻力系数的增大,将使管内流量___________,下游阻力增大将使上游压强___________,上游阻力增大,将使下游压强______________.

4.离心泵启动前需要向泵内充满被输送流体,否则将发生__________现象;而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时,将可能发生_______现象.离心泵通常用____________调流量;往复泵通常用_________调流量.

5.实际流化床可能有两种不同的流化形式,即______________和___________,流化床不正常操作现象有________和_____________.要使固体粒子在流态化操作,通常要使气速高于_______________而低于_______________.

5.在降尘室中除去某粒径的颗粒时,若降尘室高度增加,则颗粒的沉降时间____________,气体流速_______________,生产能力_______________.

6.对于板框式压滤机,过滤面积为全部滤框面积的____________,洗涤面积为过滤面积的___________,洗涤液通过_________过滤终了时滤液的途径.

7.换热器操作时,若Wh、T1、t1不变,冷流体流量Wc增大,则K_________,t2___________,T2________,Q_____________.

二.填空题

1.抛物线;一半;指数函数;0.8左右.

2.运动空间各点的状态不随时间变化;各截面的质量流量;u1/u2=（d2/d1）2.

3.变小;增大;变小.

4.气缚;气蚀;阀门;旁路.

5.散式流化;聚式流化;umf;ut.

6.增大;变小;不变.

7.2倍;一半;2倍.

8.增大;变小;变小;增大.

三.计算题

1、某圆形管道管径为57mm×3.5mm。

液体以7200kg/h的流量流过，液体的密度为980kg/m3，粘度为2×10-3Pa·s。

试判断流体在管道中的流动型态。

解：

由于Re>4000，该过程的流动形态为湍流。

2.某圆筒形流化床上部设一扩大段,为保证气体夹带出反应器的催化剂尘粒不大于55μm,则流化床扩大段的直径为多少米？

己知催化剂密度为1300kg/m3,气体密度为1.54kg/m3,粘度为0.0137Pas,流化床床层直径为2m,操作气速为0.3m/s.

解:

设在Stokes区

ut=d2p（ρp-ρ）g/18μ=（55×10-6）2×（1300-1.54）×9.8/（18×1.37×10-5）

=0.156（m/s）

Rep=dputρ/μ=55×10-6×0.156×1.54/1.37×10-5=0.96<2

计算有效

D=（u/ut）0.5d=（0.3/0.156）0.5×2=2.77m

四.应用题

1、用离心泵将常温的清水由敞口贮槽送入一填料塔顶,贮槽水面与塔顶喷嘴的垂直距离为20m，塔顶的压力为1mH2O（表压），管路是φ114mm×7mm的新钢管，计算长度L+ΣLe=60m，若水在管路中的流速为1.5m/s，摩擦系数λ=0.025,求该泵的有效功率Pe。

解：

2．过滤面积为0.2m2的某过滤机在1.5kgf/cm2的表压下恒压过滤某悬浮液，2h后得滤液40m3。

过滤介质的阻力忽略不计.

（1）若其它情况不变，过滤面积增大1倍，2h可得滤液多少？

（2）若其它情况不变，过滤时间缩短为1h，所得滤液为多少？

（3）若在1.5kgf/cm2的表压下，恒压过滤2h后，用5m3水洗涤滤饼，

则洗涤时间为多少h？

（设洗涤与过滤面积相同）

解:

V2=KA2τ

KA2=V2/τ=402/2=800

（1）V’2=KA’2τ=K（2A）2τ=4×2×800=6400

V’=80m3

（2）V’2=KA2τ’=KA2×1=800

V’=28.3m3

（3）τw=2VVw/KA2=2×40×5/800=0.5h

3、拟设计一台冷却器，用水冷却一种密度为800kg/m3，比热为2.09kJ/kg•K的有机液体，该液体的流量为18m3/h，进口温度105℃，要求冷到35℃，若冷却水进口温度15℃，流量为0.01m3/s，试计算逆流换热所需的热面积。

（设K为600W/m2·K，水的比热为4.18kJ/kg•K，密度为1000kg/m3。

）

解：

105℃——————→35℃

tx℃←——————15℃

4、用一单效蒸发器需将2000kg/h的NaOH水溶液由15%（质量浓度，下同）浓缩至25%。

已知二次蒸汽的压力为101.3kPa（绝压），汽化热为2258kJ/kg。

蒸发器内溶液沸点为113℃，加热蒸汽压力为392kPa（绝压），汽化热为2140kJ/kg，进料温度为20℃，氢氧化钠水溶液的比热容为3.4kJ/（kg•K），若不计热损失及浓缩热，试计算进料情况下所需的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。

解：

单位蒸汽消耗量

—.选择题（每题2分，共20分）

1.某管路（l+le）及qv已确定，且是层流流动，设计时若将直径d增大1倍，其它条件均不变，则阻力损失为原来的（）.

A.1/8B.1/4C.1/32D.1/16

2.某并联管路中由两支路组成，且两支路中流体均为湍流流动，当u1=2u2,2l1=l2,则hf1:

hf2=（）.

A.1/2B.1/4C.1D.2

3.用管子从高位水糟放水，当管径减小1倍时，则其流量为原来的（　　　）倍.设水是理想流体.

Ａ.0.5B.1/4C.1/6D.1/8

4.离心泵出口阀开大，流量必然增大，出口真空表读数则（）.

A.升高B.减小C.不变D.不确定

5.造成离心泵气缚的原因是（）.

A.安装高度太高B.泵内流体平均密度太小

C.入口管路阻力太大D.泵不能抽水

6.过滤过程的推动力是（）.

A.液体两侧压差B.滤饼两侧压差

C.介质两侧压差D.介质和滤饼两侧压差之和

7.立方体的球形度为（）.

A.0.81B.0.87C.0.53D.0.75

8.当用厚度相同但绝热性能不同的两种材料同时用于圆形管路，为了降低热损失速率时，下列说法正确的是（　　　　　）.

A.应将导热系数小的材料包里面　　B.应将导热系数大的材料包里面

C.ＡＢ两种说法均对　　　　　　　D.ＡＢ两种说法均不对

9.某炉壁由多层保温材料砌成，假设过程为定态传热，则保温层的温差越大，热阻（）.

A.不变B.越小C.越大D.不确定

10.当流体在圆形直管中作湍流流动时，其给热系数为α1，现保持流量不变，但管径为原来的一半，则为α2为（）α1.

A.20.8B.21.8C.2D.1/2

二.填空题（每空1分，共20分）

1.某设备上,真空表的读数为80mmHg,其绝对压为_________kgf/cm2=________Pa（该地区的大气压为720mmHg）.无论湍流和滞流,在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变,管壁处速度为_________,管中心速度为________.滞流时,圆管截面的平均速度是最大流速的_______倍.

2.水及—般液体在管道中的常用流速为__________m/s;低压气体在管道中的常用流速为__________m/s;饱和蒸汽在管道中的常用流速为__________m/s;压力高的比压力低的气体在管道中的流速通常要__________.

3.离心泵的特性曲线通常包括____________曲线,________________曲线,____________曲线,泵制造厂所提供的特性曲线是用__________测定的.

4.固体粒子的沉降过程分为_____________阶段和_____________阶段.某颗粒的沉降服从斯托克斯定律,若其在水中的沉降速度为u1,在空气中的为u2,则u1______u2;若在冷空气中的沉降速度为u3,在热空气中的为u4,则u3_____u4.

5.描述颗粒筛分分析结果可用两个函数来表示,即频率函数（f）和___________,它们之间的关系为________________.

=___________.

6.导热系数λ的物理意义是________________________________________,其单位是_____________.金属的λ随温度的升高而__________________,非金属固体的λ随温度的升高而______________,气体λ的随温度的升高______________.

7.换热器设计时,若wh、T1、T2、t1一定,冷流体流量选择大些,则Q_______,K__________,t2_________,S_____________,Δtm___________.

二.填充题

1.0.87;85351;0;最大;0.5.

2.1-3;8-15;20-60;大.

3.Q-He;Q-N;Q-η;水.

4.加速;衡速;大于;小于.

5.分布函数;F=∫d0fd（d）;1.

6.两传热面相距1米，温差1K，单位时间内传递的热量;Wm-1K–1;变小;增大;增大.

7.不变;增大;变小;变小;增大.

三.计算题

1、某圆形管道管径为45mm×2.5mm。

液体以5400kg/h的流量流过，液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10-3Pa·s。

试判断流体在管道中的流动型态。

解：

由于Re>4000，该过程的流动形态为湍流。

2、某固体粉末水的悬浮液含固量为20kg/m3悬浮液,颗粒密度为2000kg/m3,若滤饼中含有40%水（Wt）,则每处理20m3悬浮液,可得滤饼、滤液各多少立方米？

解:

对悬浮液衡算V悬=V+LA

对滤饼衡算V悬φ=LA（1-ε）

ε=（40/1000）/（40/100+60/2000）=0.57

φ=（20/2000）/1=0.01m3固体颗粒/m3悬浮液

0.01×20=0.43LA

滤饼LA=0.465m3

滤液V=20-0.465=19.535m3

四.应用题

1、用压缩空气将封闭贮槽中的硫酸输送到敞口高位槽。

在输送结束时，两槽的液面为4m，硫酸在管中的流速为1.4m/s，管路的能量损失为35J/kg，硫酸的密度为1800kg/m3。

求贮槽中应保持多大的压力？

以atm（表压）表示。

解：

2、用降尘室净化温度为20oC，流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3，要求净化后的空气不含直径大于10um的尘粒，试求所需沉降面积为多少？

若降尘室的低面宽2m，长5m，室内至少需设多少块隔板？

（设空气20oC时粘度1.81×10-5Pa·s,密度1.2kg/m3）.解:

设在Stokes区

ut=d2p（ρp-ρ）g/18μ=（10×10-6）2×（1800-1.2）9.8/（18×1.81×10-5）

=5.42×10-3（m/s）

Rep=dputρ/μ=10×10-6×5.42×10-3×1.2/1.81×10-5=3.6×10-3<2

计算有效

A=Vs/ut=2500/（3600×0.00542）=128.6m2

N=128.6/（2×5）-1=11.9

12块

3、在一列管式热交器中，某冷盐溶液与热盐溶液逆流换热。

热流体走管内，流速为1.5m/s。

列管直径25mm×2.5mm，总管长为100m。

两种流体的密度均为1200kg/m3，比热均为3kJ/kg。

热流体从90℃冷却到600C，冷流体从20℃加热到40℃。

试求列管式热交器中的总传热系数K0和冷流体的流量wc。

解：

90℃——————→60℃

40℃←——————20℃

4、用一单效蒸发器需将1000kg/h的NaCI水溶液由5%（质量浓度，下同）浓缩至30%，二次蒸汽的压力为19.6kPa（绝压），其饱和温度为104℃，汽化热为2356kJ/kg。

蒸发器内溶液的沸点为75℃，加热蒸汽压力为118kPa（绝压），汽化热为2247kJ/kg。

已知进料温度为30℃，氯化钠水溶液的比热容为4.03kJ/（kg•K），蒸发器的传热系数为1500W/（m2•K）。

若不计热损失及浓缩热，试求加热蒸汽消耗量及蒸发器的传热面积。

解：