化工原理试题.docx

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化工原理试题

一、填空题（共22分）：

1．（3分）当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力。

2．（3分）实验证明，流体在管内稳定流动时，当Re≤________时，流动类型为滞流，滞流时的摩擦系数λ与______成反比；湍流时，当Re一定，则λ随ε/d的增加而_________。

3．（3分）离心泵的主要部件有、、和。

4.（4分）离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。

5.（3分）蒸发器的生产能力是指________________________________________。

6.（3分）下列各种情况下的对流传热系数的大小：

空气流速为6m/s时的α1和空气流速为25m./s时的α2之间的数值大小顺序为________>________。

7.（3分）蒸汽中不凝性气体的存在，会使_____________大大降低，因此冷凝器都应有____________的装置。

二、选择题（每题4分，共20分）：

1.在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值。

A）与光滑管一样；

B）只取决于雷诺准树Re;

C）只取决于相对粗糙度；

D）与粗糙度无关。

2.恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（）。

A、加快；B、减慢；C、不变

3.离心泵并联操作的主要目的是（）

A、增大位能B、增大扬程C、增大流量

4.要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。

A.≥；B.≤；C.＜；D.＞

5.（）是一种以电磁波传递热能的方式。

A、传导B、对流C、辐射

三、简答题（8分）：

1．流体在管路中流动时，有哪两种流动形态？

写出判断流型的具体根据。

四、计算题（共50分，答案要求写在答题纸上）：

1.（18分）某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m，吸入管直径为50mm的水煤气管，摩擦系数λ=0.029，管下端装有一带滤水网的底阀ζ1=10，泵吸入口附近装一真空表。

底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90度的标准弯头，局部阻力系数ζ2=0.75。

（1）试估计当泵的吸水量为20m3/h、操作温度为20℃时真空表的读数为多少？

（2）又当泵的吸水流量增加时，该真空表的读数是增大还是减小？

2.（14分）欲将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。

泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87J/N，液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量（NPSH）r为3.7m,试问该泵的安装位置是否适宜？

如不适宜应如何重新安排？

（最大允许安装高度：

[Hg]=P0/ρg-PV/ρg-∑Hf（0-1）-[（NPSH）r+0.5]）

3.（18分）某列管式加热器由多根Φ25mm×2.5mm的钢管组成，将苯由20℃加热到55℃，苯在管中流动，其流量为15t/h，流速为0.5m/s。

加热剂为130℃的饱和水蒸气，在管外冷凝。

苯的比热容Cp=1.76kJ/kg.℃，密度为858kg/m3。

已知加热器的传热系数为700W/m2.℃，试求此加热器所需管数n及单管长度l。

一、填空题（共24分）：

1.（4分）流体体积流量一定时，流通截面扩大，则流速________，动压头________，静压头________。

（填增加,减少,不变）

2.（3分）减少流体在管路中流动阻力Σhf的具体措施有：

____________________________，__________________________，_______________。

3.（3分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：

____________________________和_____________________________。

4.（3分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体，这种现象称为_______现象。

5.（4分）厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3；导热系数λ1<λ2<λ3。

在稳态传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3；各层导热速率Q1___Q2___Q3。

6.（4分）在采用列管换热器进行换热时，一般来说，蒸汽走管______；高压流体走管______；有腐蚀性流体走管______；粘度大或流量小的流体走管______。

（内或外）

7.（3分）采用多效蒸发的目的是_______________________________________。

二、选择题（每题3分，共18分）：

1.过滤操作中滤液流动遇到阻力是（）。

A、介质阻力；B、滤渣阻力；C、介质和滤渣阻力之和。

2.滞流时圆管中心处的流速为平均流速的（）倍

A.0.5B.2C.0.8

3.转子流量计的主要特点是（）

A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差C.变截面、恒压差

4.离心泵并联操作的目的是（）.

A.增大位能B.增大扬程C.增大流量

5.旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（）粒径。

A.最小；B.最大；C.平均；

6.蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。

A、越少；B、越大；C、不变

三、简答题（8分）：

1.简要指出换热器强化有那些途径？

四、计算题（共50分）

1.（17分）

如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。

钢管出口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑hf=16.15u2（J/kg）计算，式中u为水在管内的流速（m/s）。

求

（1）A-A'截面（垂直管路中的某一截面）处的流速m/s？

（2）水的流量为多少m3/h？

2.（16分）欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由敞口水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，两液面高度差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。

泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，泵的效率为0.6，求

（1）泵的轴功率；

（2）若已知泵的必须汽蚀余量为2.5m，20℃水的饱和蒸汽压为2338.43Pa，问上述安装高度是否合适？

水的密度可取1000kg.m-3，外界大气压为10mH2O。

3.（17分）

在内管为ф189*10mm的套管换热器中，将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热Cp（烃）=2.38kJ/kg.℃，基于传热外面积的总传热系数Ko=2000W/m2.℃，设其值恒定，忽略热损失。

试求：

（1）水用量；

计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。

一、填空题（共20分）

1.（3分）减少流体在管路中流动阻力Σhf的措施有：

_______________________________________，__________________________，_______________。

2.（4分）柏努利方程实验中，在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头与动压头之和，若水平管路中的阻力损失等于零，当流速增大时，测压管液位高度_________（升高、降低或不变），因为。

3.（3分）现用离心泵将河水抽送到水塔中，其管路特性曲线方程为He=20+2.5×105Qe2（式中He的单位为m,Qe的单位为m3.s-1）；当输送量为20m3.h-1时，则泵的扬程为______m。

4.（3分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________。

5.（4分）在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气，此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传热系数K接近______流体的对流给热系数。

6.（3分）热量传递的方式主要有三种:

_____._______.__________.

二、选择题（每题3分，共21分）

1.流体在管内作湍流流动时，滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（）。

A.增厚B.减薄C.不变

2.转子流量计的主要特点是（）

A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差C.变截面、恒压差

3.离心泵的扬程是（）

A.实际的升扬高度B.泵的吸液高度

C.液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度

D.单位重量液体出泵和进泵的机械能差值

4.旋风分离器主要是利用（）的作用使颗粒沉降而达到分离。

A.重力；B.惯性离心力；C.静电场

5.稳态的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（）。

A.愈大B.愈小C.不变

6.对于沸腾传热，工业生产一般应设法控制在（）沸腾下操作。

A、核状B、稳定的膜状C、不稳定的膜状

7.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

三、简答题（9分）

1.离心泵为什么会出现气蚀现象？

四、计算题（共50分）

1.（18分）

如下图所示的输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径均为φ83×3.5mm，泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m，压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。

当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为250kPa，泵的效率为70%，试求：

⑴两液面的高度差H为多少m⑵泵所需的实际功率为多少kw⑶真空表的读数多少kPa

2.（16分）某离心泵在一定转速下的特性方程为H=26-0.4×106Q2，用该泵将水从贮槽抽送至某高位槽，两槽皆敞口，两槽液面高度差为10米。

管路系统的阻力损失Σhf=0.6×106qV2（Σhf的单位为米，qV的单位为m3/s）。

试计算：

（1）若两槽中水位恒定，求流量。

（2）开始时，两槽液面位差是10米，过程中如高位槽中液位恒定，求低位槽中液面下降两米所需的时间，低位槽面积为100m2。

3.（16分）有一列管换热器,用-15℃的液氨蒸发来冷却空气。

空气在换热器的簿壁列管内作湍流流动,由40℃冷却到-5℃，液氨侧的对流传热系数为1880w.m-2.K-1，空气侧的对流传热系数为：

46.5w.m-2.K-1，忽略管壁和污垢热阻。

求：

（1）平均温度差；

（2）总传热系数。

一、填空题（每题3分，共24分）

1.（3分）流体流动中的理想流体是指：

。

2.（3分）液体在等直径的管中作稳态流动，由于有摩擦阻力损失，其流速沿管长，静压强沿管长。

3.（3分）泵的扬程的单位是，其物理意义是。

4.（3分）离心泵采用并联操作的主要目的是提高（扬程或流量）________，串联操作的目的是提高（扬程或流量）_____________。

5.（3分）对外来辐射能吸收率为100%的物体称为________（黑体或灰体），对各种波长辐射能均能同样吸收的理想物体称为________（黑体或灰体）。

6.（3分）在列管换热器中，用水冷却其气体，气体中有稀酸冷凝出来，冷却水应安排走___________程，气体应是走________________程。

7.（3分）列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是_____________________________________________________________________________________。

8.（分）蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：

（1）_________________________________,

（2）_________________________________。

二、选择题（每题3分，共18分）

1.相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数Re相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（）水速。

A.大于B.小于C.等于

2.板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。

A、1；B、0.5；C、0.25

3.将管路上的阀门关小时,其阻力系数（）。

A.变小B.变大C.不变

4.在一定流量下，流体在并联管路中作稳态连续流动，当并联管路数目愈多，则（）。

A.流体阻力损失越大B.流体阻力损失越小

C.流体阻力损失与并联管数无关

5.当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（）的大小对沉降速度的影响最为显着。

A.颗粒密度；B.空气粘度；C.颗粒直径

6.中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。

A.自然循环；B.强制循环；C.膜式

三、简答题（7分）

1.离心泵有哪些基本参数和特征曲线？

四、计算题（共51分）

1.（16分）如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。

钢管出口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑hf=16.15u2J/kg计算，式中u为水在管内的流速（m/s）。

求

（1）A-A'截面处的流速m/s？

（2）水的流量为多少m3/h？

2.（18分）如图所示输水系统。

已知：

管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为100m，从压力表至高位槽所有管长（包括所有局部阻力当量长度）为80m，管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg.m-3，泵的效率为0.8，输水量为10m3/h，求：

（1）泵轴功率Pa=；

（2）压力表的读数为多少？

3.（17分）有一套管换热器，内管为Φ54╳2mm，外管为Φ116╳4mm的钢管，内管中苯被加热，苯进口温度为50℃，出口温度为80℃，流量为4000kg/h。

环隙为133.3℃的饱和水蒸气冷凝，其汽化热为2168.1kJ/kg，冷凝传热系数为11630W/m2.K。

苯在50～80℃之间的物性参数平均值为密度ρ=880kg/m3，比热Cp=1.86kJ/kg.℃，粘度μ=0.00039Pa.s，导热系数λ=0.134W/m.K，管内壁污垢热阻为0.000265℃.m2/W，管壁及管外侧垢阻不计，在圆形直管内做强制湍流时对流给热系数计算公式：

α=0.023*（λ/d）（Re）0.8（Pr）0.4

试求：

（1）加热蒸汽消耗量；

（2）所需的传热面积（以内管外表面计）。

五、填空题（共25分）

1.（3分）过滤速率的定义是___________________________，在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐变__________。

2.（4分）某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍。

3.（3分）当离心泵出口阀门开大时，流量，泵出口压力。

（变大,变小,不变）

4.（3分）离心泵的流量调节阀安装在离心泵（进或出）口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数变，压力表的读数变。

5.（4分）厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3；导热系数λ1<λ2<λ3。

在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3；各层导热速率Q1___Q2___Q3。

6.（4分）牛顿冷却定律的表达式为_________，给热系数α的单位是_______。

7.（4分）蒸发操作中所指的生蒸汽是指_____________________；二次蒸汽是指

___________________。

二、选择题（每题3分，共18分）

1.u2/2的物理意义是表示流动系统某截面处（）流体具有的动能。

A.1kgB.1NC.1m

2．因次分析法的目的在于：

A）得到各变量间的确切定量关系；

B）得到各无因次数群的确切定量关系；

C）用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；

D）用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

3.某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）

A.水温太高B.真空计坏了

C.吸入管路堵塞D.排出管路堵塞

4.要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。

A.≥；B.≤；C.＜；D.＞

5.流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。

A.热传导B.对流传热C.热辐射

6.蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α（）滴状冷凝的α。

A.等于B.大于C.小于

六、简答题（7分）

当间壁两侧流体稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？

简要定性分析主要原因。

七、计算题（共50分）

1.（18分）某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m，吸入管直径为50mm的水煤气管，摩擦系数λ=0.029，管下端装有一带滤水网的底阀ζ1=10，泵吸入口附近装一真空表。

底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90度的标准弯头，局部阻力系数ζ2=0.75。

（1）试估计当泵的吸水量为20m3/h、操作温度为20℃时真空表的读数为多少？

（2）又当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增大还是减小？

2．（14分）某离心泵的必需汽蚀余量为3.5m，今在海拔1000m的高原上使用。

已知吸入管路的全部阻力损失为3J/N。

今拟将该泵装在水源之上3m处，试问此泵能否正常操作？

该地大气压为90kPa，夏季的水温为20℃，饱和蒸汽压为2338.43Pa。

3.（18分）90℃的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到50℃，换热器的换热面积为6m2，传热系数K=230W/m2.℃，正丁醇的流量为1930kg/h。

冷却介质为18℃水，热损失可以忽略。

求：

A）冷却水出口温度；

B）冷却水消耗量。

70℃正丁醇Cp=2.98kJ/kg.℃，水Cp=4.187kJ/kg.℃。

八、填空题（共24分）

1.（4分）流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变，直管阻力变。

2.（4分）流体在圆管内流动时，由于流体具有粘性，使得管__________处速度为零，管的________处速度最大。

3.（4分）由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈________，其两侧的温度差愈______。

4．（3分）离心泵的主要部件有、、和。

5.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

6.（3分）板框压滤机洗涤速率是过滤终了过滤速率的____________倍。

7．（3分）在相同的操作条件和相同的蒸发任务下，同单效蒸发相比，多效蒸发的优点是

。

九、选择题（每题3分，共18分）

1.滞流底层越薄，则。

a）近壁面速度梯度越小；

b）流动阻力越小；

c）流动阻力越大；

d）流体湍动程度越小。

2．欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（）。

A、提高降尘宝的高度；B、延长沉降时间；C、增大沉降面积

3.当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为（）

A.气体的粘度太小B.气体的密度太小

C.气体比液体更容易起漩涡

D.气体破坏了液体的连续性

4.蒸汽冷凝时，膜状冷凝的α（）滴状冷凝的α。

A、等于B、大于C、小于

5.对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116w.m-2.K-1，α2＝11600w.m-2.K-1，要提高传热系数K，最简单有效的途径是（）。

A.设法增大α1;B.设法增大α2;

C.同时增大α1和α2。

6.蒸发器的有效温度差是指（）。

A.加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；

C.温度差损失

一十、简答题（8分）

为什么调节流量的阀门一般都不装在离心泵的吸入管路上？

一十一、计算题（共50分）

1．（18分）粘度为0.03Pa.s，密度为900kg/m3的液体，自A槽经内径为40mm的管路进入B槽，两容器均为敞口，液面视为不变。

管路中有一阀门。

当阀全关时，阀前后压力表读数分别为88.3kPa和44.1kPa。

现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度），试求：

（1）管路的流量（m3/h）

（2）

阀前后压力表读数有何变化？

2.（15分）欲将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。

泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87J/N，液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量（NPSH）r为3.7m,试问该泵的安装位置是否适宜？

如不适宜应如何重新安排？

3.（17分）某厂一单管程单壳程列管换热器，列管规格为ф25*2.5mm，管长6m，管数501根，管程走热气体，流量为5000kg/h，平均比热3.04kJ/kg.K，进口温度500℃；壳程走冷气体，流量为4000kg/h，平均比热3.14kJ/kg.K，进口温度30℃。

（1）逆流操作时，测得热气体的出口温度为200℃，求总传热系数K为多少（W/m2K）;

如采用并流操作，热气体的出口温度有无可能降为200℃？

为什么？

一十二、填空题（共22分）

1.（4分）牛顿粘性定律表达式为，其中粘性系数（粘度）的物理意义是。

2.（3分）在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：

____________，__________________，___________________________。

3.（3分）流体体积流量一定时，流通截面扩大，则流速，动压头，静压头。

（填增加,减少,不变）

4.（3分）某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍。

5．（3分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体，这种现象称为__________现象。

6.（3分）有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ1，大于第二种的λ2，若作为换器材料，应选用______________种；当作为保温材料时，应选用________________种。

7.（3分）在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传热系数K接近______流体的对流给热系数。

一十三、选择题（每题3分，共18分）

1.在稳态流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。

A.2B.8C.4

2．当固体微粒在大气中沉降是层流区域