化工原理模拟题及参考答案.docx

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化工原理模拟题及参考答案

化工原理试卷

一、填空：

）次方成正比；流量

1）层流条件下，管径一定时，阻力损失与流量（定时，阻力损失与管径（）次方成反比。

2）离心泵的轴功率随流量的增大而（），启动离心泵前应（

），以减少启动电流，保护电机。

另外，离心泵启动前，还要（），否

则就会造成（

）现象。

（3）层流时，圆管内的流速呈（）分布，u/umax=（）；当温度

升高时，处于层流状态的空气的阻力损失（）。

（4）往复泵的流量与压头（），需采用（）调节流量。

（5）研究流体流动时，常将流体视为由无数分子集团所组成的（），其目

的是为了摆脱（），而从（）角度来研究流体的流动规律。

6）在化工生产中，流体静力学基本方程式主要应用于（），），（）。

时，则Kc=（）,结果表明在上述条件（）

（8）通过三层平壁的热传导中，若测得各面的温度tl,t2,t3和t4分别为

500r,400C,200C和100C，则各平壁层热阻之比（）（假设各层壁面间

接触良好）。

（10）当管壁和污垢热阻可以忽略时，如果当两个对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高（）的口。

若两侧a相差不大时，则必须将

（）才能提高K值。

、计算题：

1．用降尘室来除去含尘气流中的球形尘粒，颗粒在气流中均匀分布，尘粒密度

为3000kg/m3，降尘室长4n,宽2m,高1m含尘气流密度为1.2kg/m3,流量为7200nVh，粘度为3X10-5Pa・s,设在斯托克斯区沉降，试求：

（1）可被完全除去的最小粒径；

（2）可被50%除去的粒径。

2.在3X105Pa的压强下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=5X10-5m2/s,qe=0.0lH7m2,又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08。

现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与试验用的相同。

试求：

①过滤至框内全部充满滤渣所需时间；

①过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；

③若每次卸渣、重整等全部辅助操作时间共需15min，求每台过滤机的生产能

力（以每小时平均可得多少m滤饼计）。

3.有一管长为2m的列管冷却器，将油从150C冷却到100C，冷却水的进口温度为15C,出口温度为40C，油和水作并流流动，若用增加管长的办法，使油的出口温度降到80E。

设油和水的流速、进口温度及冷却器的其它尺寸均保持不变，问新冷却器的管长应等于多少才能满足要求？

（假设Cp比热不随温度而

变）。

参考答案:

解1:

（1）可被完全除去的最小粒径

7200

0.25m/s

360024

dmin

18ut

1831050.25

（2）

可被50%除去的粒径

30001.29.81

0.0677mm

50%

150%0.5m

0.25

0.5

0.125m/s

0.0479mm

1831050.125

30001.29.81

解2：

（1）滤框总容积0.812380.0250.623m3

过滤面积A0.81223849.86m2

0.623

滤液体积

0.08

7.79m3

V7.79

A49.86

0.156m3/m2

由恒压过滤方程式

2qqeK

q2qqe

0.15620.1560.01

5105

549S

（2）洗涤时间

51049.86

80.1560.01

1.88103m3/s

（3）过滤机的生产能力

3600V饼

7.79

1.88103414S

36000.623

5494141530

1.59m/h

解3：

根据WhCphT1T2WcCpct2t1

WhCph150100WcCpc40151

WhCph15080WcCpct15

则

50C

t15

KStm

由150100

1540

所以

Ln-

135

60“

tm1

92.47

135

及150

100

135

30“「

tm2

69.81

135

L23.71m

所以

dL1tm1

dL2tm2

化工原理试卷二

一、填空题：

（1）在流体流动中，圆形直管内流体滞流时的速度分布为（）形状，且

平均速度u与管中心最大速度umax之比等于（）；湍流时的速度分布为

（）。

（2）有一串联管道，分别由管径为di与d2的两管段串联而成，di

今确知di管段内流体呈滞流，则流体在d2管段内的流型为

（）o

（3）离心泵的工作点是（）曲线与（）曲线的交点；离心泵的安装高

度超过允许安装高度时，离心泵发生（）现象。

（4）离心泵无自吸作用，开泵前要先（），以防止（）现象的产

生。

（5）在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（），总传热系数K的值接近（）o

（6）为了减少辐射热损失，可采用（）方法，而且材料的黑度（），

散热愈少。

（7）某球形颗粒在一定密度及黏度的空气中沉降,若处于滞流沉降区,当空气温度升高时,空气的黏度（），颗粒的沉降速度（）o

（8）测定流量常用的流量计有（）、（）、（）o

（9）降尘室的生产能力只与降尘室的（）和（）有关，而与

（）无关。

（10）工业过滤一般采用（）过程最合理。

过滤常数的测定一般在

（）进行。

、计算题：

1•某车间用离心泵将原料送到塔中，如附图所示。

塔内压强为491kPa（表压），

槽内液面维持恒定，其上方为大气压。

槽内液面和塔进料口之间的垂直距离为20m假设输送管路的阻力损失为5m液柱，料液的密度为900kg/m3,管子内经皆为25mm送液量为2000kg/h。

试求：

（1）泵的有效功率；

（2）如果泵的效率是60%求其轴功率

2.用板框过滤机恒压过滤某水悬浮液，滤框共10个，其规格为810X810mm框的厚度为42mm现已测得过滤10分钟后的滤液1.31m3，再过滤10分钟，共得滤液1.905m3。

滤饼体积和滤液体积之比为0.1。

试计算：

1将滤框完全充满滤饼时所需的时间（h）;

2若洗涤时间和辅助时间共45分钟，该装置的生产能力（以每小时滤饼体积计）。

3.常压贮槽中盛有石油产品，其密度为760kg/m3,粘度小于20cst。

在贮存条件下的饱和蒸汽压强为80X103Pa。

现拟用65Y—60B型油泵将此油品以15m3/h的流量送往表压为177X103Pa的设备内。

贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和4m。

试核算该泵是

否合用。

若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？

当地大气压按101.33KPa计。

附：

65Y—60B型油泵性能参数如下：

流量

m3/h

19.8

扬程

效率

轴功率

3.75

允许气蚀余量m

参考答案:

在两截面之间列柏努力方程式:

U1一Wegz2

其中:

0,Z2

P2U2

20m,p10（表压），

p2491kPa（表压），

900kg/m

2000

1.26m/s

3600d2

将已知数据代入柏努力方程式，

P2P1WegZ2Z1

ws2000/3600kg/s则泵的有效功率为

hf12791.7J/kg

NeWeWs

791.7

2000

3600

439.8W

解1:

（1）取料液槽液面为11截面，兼做基准水平面，料液进塔处为22截面,

（2）泵的轴功率为

N血439^733W0.733kW.

0.6

解2：

（1）将滤框完全充满滤饼

时所需的过滤时间

2.76m3（滤液）

13.12m2

一个框的体积：

0.8120.0420.0276m310个框所得滤饼的总体积

Vc0.0276100.276m

滤饼体积0.276

滤液体积0.1vV

过滤面积：

A0.81210

V1.31

A13.12

0.1m

V21.905

A13.12

0.15m

恒压过滤方程式

0.1

K600

K1200

0.15qe

qqek

解得：

K1.7510-5,qe

2.5103,e

0.357

过滤基本方程式：

q2.510

-5

1.7510

0.357

当过滤时间qV2.76

0.21m,则

0.72h

A13.12

（2）生产能力

Q半

0.276

0.720.75

0.19m3/h

解3：

在贮槽液面11与输送管出口外侧截面22间列柏努力方程，并以截面11

为基准水平面，得：

P2U2

Z1-

f12

g2g

式中:

0表压

，p2177103

表压

f12

45m，

760kg/m

将上列数值代入上式，并整理得:

,L17710L

He5533.7m

7609.81

HeH38m,Qe15m/hQ19.8m/h所以65Y—60B型油泵合用。

根据已知条件考虑泵能否正常操作，应核算泵的安装高度是否合适，能否避免汽蚀现象，可应用下式计算允许安装高度，即

式中：

Hg匹丄hHf01

p01.0133105Pa

则：

P8010Pa

h2.6m

Hf011m

1.01330.8105

Hg2.610.74m

7609.81

油泵的实际安装高度为1.2m0.74m,说明泵能正常操作

化工原理试题三

一、填空：

1）层流条件下，管径一定时，阻力损失与流量（定时，阻力损失与管径（）次方成反比。

）次方成正比；流速

（2）离心泵的压头与流量（）关，一般用（）调节流量。

往复泵的压

头与流量（）关，一般用（）调节流量。

（3）层流时，圆管内的流速呈（）分布，u/umax=（）;当温度

升高时，处于层流状态的空气的阻力损失（）。

（4）一小颗粒在空气中沉降服从斯托克斯定律，当空气温度升高时，则其沉降速度（），且颗粒直径越大，沉降速度越（）。

（5）降尘室的生产能力只与降尘室的（）和颗粒的（）有关，而

与（）无关，因而工业上多采用（）降尘室。

（6）工业上，沸腾传热一般控制在（）状态下，冷凝器的设计通常以（）

冷凝考虑。

（7）离心分离某悬浮液，其切向速度为20m/s,旋转半径为0.4m,则其分离因数为（）。

（8）在列管式换热器中使用饱和水蒸气加热冷空气时,管壁的温度接近（）

侧温度.

（9）为了减少辐射热损失，可采用（散热愈少。

）方法，而且材料的黑度（

），

（10）当管壁和污垢热阻可以忽略时，如果当两个对流传热系数相差较大时，要提高K值,关键在于提高（）的口。

若两侧a相差不大时，则必须将（）

才能提高K值。

、计算题：

1•如图，一离心泵将水从贮槽抽至敞口容器中，两液面恒定且距离8m泵的吸

入管线Li=20m排出管线L2=60m（以上均包括进出口及各种局部阻力），管径均为40mm摩擦系数均可取0.01，离心泵的特性曲线方程H=22-7.2X105&（H—m，Q—m3/s），泵的效率为65%，试求：

（1）管路的特性方程；

（2）管内水的流量m3/s；

（3）泵的轴功率

2.某悬浮液在一台过滤面积为0.4m2的板框过滤机中进行恒压过滤，2h后得滤液35m，若滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计。

求：

1其它情况不变，过滤1.5h所得滤液量。

2其它情况不变，过滤2h后用4m的水对滤饼进行横穿洗涤，需要洗涤时间为多少小时？

3.—除尘器高4m,长8m,宽6m,用于除去炉气中的灰尘。

尘粒密度ps=3000kg/m3.炉气密度p=0.5kg/m3、粘度卩=0.035mPa・s,颗粒在气流中均匀分布。

若要求完全除去大于10mm勺尘粒，问：

每小时可处理多少立方米的炉气。

若要求处理量增加一倍，可采取什么措施？

参考答案：

解1

（1）选贮槽液面为11截面，敞口容器液面为22截面，并以11截面兼做水平基准面。

在两截面间列柏努力方程式：

P1U1

g2g

代入已知数据

Hf1

Hf12

Hf1

0.01

Q；

管路的特性方程：

（2）管内水的流量

联立求解：

七6.34105Q；

2100.7850.042

6.34105Q2

0.04

86.34

227.2

105Q；

105Q2

3.2210

33,

m/s

HHe14.56mH2O

（3泵的轴功率:

HQg

14.563.22103100010

0.651000

0.756KW

解2：

（1）其它情况不变，过滤1.5小时所得滤液量

A0.4m,12h7200s,V135m

根据恒压过滤基本方程式V2KA2

N轴

则K1.06m2/s

当过滤1.5h时，所得滤液量

VKA2.1.060.425400

30.3m3

（2）洗涤时间

Vw8VVw

22-

KAKA

8354

1.060.4

1.83h

解3:

（1）10mm粒径的颗粒的沉降速度。

假设沉降在斯托克斯区进行，即Ret1,则

d2s

校核：

0.01230000.59.81

180.035

103

4.67103m/s

Ret

dUt

0.5

0.004670.01

原假设正确，

气体处理量为

0.035103计算有效。

6.67101

VhAut860.00467807m3/h

（2）气体处理量增大一倍，可设置一层中间水平隔板。

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