化工原理试题3doc.docx

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化工原理试题3doc

一、填空题

1.某设备上真空表的读数为13.3×103Pa，则设备内的绝对压强为____________,表压强为___________。

已知该地区大气压强为98.7×103Pa。

2.某设备的进、出口压强分别为1200mmH2O（真空度）和1.6kgf/cm2（表压）。

若当地大气压为760mmHg,设备进、出口的压强差为_____________。

（用SI制表示）

3.一套管换热器的内管外径为80mm,外管内径为150mm,其环隙的当量直径为_________。

4.有一内径为25mm的水管，如管中水的流速为1.0m/s，管中水的流动类型_____________;管中水保持层流状态的最大流速________________（水的密度ρ=1000kg/m3,粘度μ=1cp）。

5.一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，而管径减至原有的一半，因流动阻力产生的能量损失为原来的_______________倍。

6.用108×4mm的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150m（包括管件的当量长度）。

若此管路的全部能量损失为118J/kg，此管路输水量为___________m3/h。

（管路摩擦系数可取为0.02，水的密度取为1000kg/m3）

7.离心泵启动前灌泵，是为了防止________现象发生;离心泵的实际安装高度小于允许安装高度，就可防止____________现象发生。

8.离心泵最常用的调节方法是_____________;往复泵的流量调节是采用________________。

9.离心泵停车时要_________________。

10.离心泵装置中吸入管路的__________的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。

11.一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将____。

12.降尘室的生产能力与降尘室的_________和_______有关。

13.板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的___________倍。

14.在一套板框过滤机中，板有__________种构造，框有_________种构造。

15.热传递的基本方式为__________、____________和___________。

16.灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的_______。

17.在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近___________的温度。

18.在一间壁式换热器中，用裂化渣油来加热原油。

裂化渣油的初温为300℃,终温为200℃，原油的初温为25℃，终温为150℃,则并流时平均温度差___________,逆流时平均温度差_______________。

19.若一表面温度为20℃的物体的辐射能力为398W/m2，则该物体的黑度为_________。

20.为减少圆形管导热损失，采用包覆2种保温材料a、b，若它们厚度相同，导热系数la>lb，则包覆的顺序从内到外依次为_______________。

21.溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为_____温度;气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为_______温度。

22.当泡点进料时，进料热状态参数q=________；当饱和蒸气进料时，q=________。

23.在两组分蒸馏分离中，若组分相对挥发度越大，则表明分离__________（越易，越难，不确定）；若相对挥发度a=____________，则不能用普通精馏方法分离该混合液。

24.完成一个精馏操作的两个必要条件是_________和塔底上升蒸气。

25.对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会__________。

二、计算题

1.用Φ168×9mm的钢管输送原油。

管线总长100km,油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为1.57×107Pa。

已知50℃时油的密度为890kg/m3,粘度为181cp。

假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。

问：

为完成上述输油任务,中途需设几个加压站?

2.在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间的压强差。

当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm。

粗、细管的直径分别为Φ60×3.5mm与Φ42×3mm。

计算：

（1）1kg水流经两截面间的能量损失；

（2）与该能量损失相当的压强降为多少Pa？

（水的密度取为1000kg/m3）

3.在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5mm。

当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压,而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。

设管路入口至压力表处的压头损失为0.5mH2O，求水的流量为若干m3/h？

4.用泵将水从水池送至高位槽。

高位槽液面高于水池液面50m，管路全部能量损失为20J/kg，流量为36m3/h，高位槽与水池均为敞口。

若泵的效率为60%，求泵的轴功率。

（水的密度取为1000kg/m3）

5.某台板框式压滤机的过滤面积为0.2m2，在压差为1.5at下，以恒压操作方式过滤一种悬浮液，2小时后得滤液40m2，过滤介质阻力可以忽略不计，试求：

（1）若过滤面积加倍，其它情况不变，可得滤液多少m3?

（2）若将操作时间缩短一半，其它情况不变，可得滤液多少m3?

（3）若在原压差下过滤2小时后，用5m3的水洗涤滤渣，需要多长洗涤时间？

6.在试验装置中过滤钛白的水悬浮液，过滤压力为3at（表压），求得过滤常数如下：

K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2。

又测出滤渣体积与滤液体积之比c=0.08m3/m3。

现要用工业压滤机过滤同样的料液，过滤压力及所用滤布亦与实验时相同。

压滤机型号为BMY33/810-45。

这一型号设备滤框空处长与宽均为810mm，厚度为45mm，共有26个框，过滤面积为33m2，框内总容量为0.760m3。

试计算：

（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需要过滤时间；

（2）过滤后用相当于滤液量1/10的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间；

（3）洗涤后卸渣、清理、装合等共需要40分钟，求每台压滤机的生产能力，分别以每小时平均可得多少滤渣计。

7.在并流换热器中,用水冷却油。

水的进、出口温度分别为15℃和40℃,油的进、出口温度分别为150℃和100℃。

现因生产任务要求油的出口温度降至80℃,设油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m,求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。

换热器的热损失可忽略。

8.一单程列管式换热器,由直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。

苯在换热器的管内流动,流量为1.25kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动,进口水温为20℃,出口不超过50℃。

已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85kW／（ｍ2·℃），污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。

苯的平均比热为1.9kJ/（kg·℃）,管壁材料的导热系数为45W/（m·℃）。

9.氯仿（CHCl3）和四氯化碳（CCl4）的混合物在一连续精馏塔中分离。

馏出液中氯仿的浓度为0.95（摩尔分率），馏出液流量为50kmol/h，平均相对挥发度=1.6，回流比R=2。

求：

（1）塔顶第二块塔板上升的气相组成；

（2）精馏段各板上升蒸气量V及下降液体量L（以kmol/h表示）。

10.今有含苯40%和甲苯60%（摩尔百分数，下同）的混合液,欲用精馏塔分离出含苯95%的塔顶产品。

进料为饱和液体,塔内平均相对挥发度为2.5。

若操作回流比取为最小回流比的1.5倍,写出精馏段操作线方程。

答案一、填空题1.85.4×103Pa; -13.3×103Pa2.-1.687×105Pa3.70mm4.湍流;0.08m/s5.166.79.13m3/h7气缚；气蚀8.改变阀门开度；旁路调节9.先关出口阀后断电10.底阀11.下降12.长；宽13.414.2;115.导热;对流;辐射。

   16.黑度17.饱和蒸气18.131.98℃;162.8℃19.0.9520.b、a21.泡点;露点22.1;023.越易；124.塔顶液相回流25.提高二、计算题1.解：

u1=u2，Z1=Z2，

   u=V/A=（60000/890）/（3600×0.785×0.152）=1.06m/s

   Re=duρ/μ=0.15×1.06×890/（181×10-3）=782

   层流 λ=64/Re=64/782=0.0818

   ΔP=λ（l/d）（u2/2）ρ=0.0818×（105/0.15）×（1.062/2）×890=2.72×107Pa

   n=2.72×107/（1.57×107）=1.73

     中途应设一个加压站

2.解：

（1）1kg水流经两截面间的能量损失

   设导管在上游的连接处为截面1-1'，下游的连接处为截面2-2'，并通过管轴作基准水平面。

在两截面间列柏努利方程

   式中 Z1=Z2=0，u=ws/Aρ

         m/s

         m/s

        ∵， ∴J/kg

   将以上各数值代入柏努利方程式，解得

       J/kg

（2）与该能量损失相当的压强降

       N/m2

3.解：

阀门全闭时，由P2=ρgH，H=0.3×1.013×105/（1000×9.81）=3.1m

   即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1m。

   阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1'，压力表处为下游截面2-2'，管路中心线为基准水平面。

在两截面间列柏努利方程式

   Z1=H=3m，Z2=0，P1=0，P2=0.2×1.013×105Pa，u1≈0，Σhf/g=0.5mH2O

   代入上式

      3.1=0.2×1.013×105/（1000×9.81）