化工原理肖稳发化工原理一模拟试题A及答案.docx
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化工原理肖稳发化工原理一模拟试题A及答案
化工原理_肖稳发_化工原理
（一）模拟试题A及答案
（勤奋、求是、创新、奉献）
2007～2008学年第一学期期末考试试卷
学院化工学院班级姓名__________学号___________
《化工原理
（一）》课程试卷A
（本卷考试时间120分钟）
一、填空题（每空1分，共20分）
1、沉降槽是利用分离出尘粒的设备。
2、流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是形曲线，中心最大速度为平均速度的倍。
3、降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是。
4、蒸汽在管套换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气，则总传热系数K值接近于对流传热系数；管壁的温度接近于的温度。
5、在饼层过滤中，真正发挥拦截作用的主要是。
6、传热和过滤过程都可以归结为推动力/阻力的形式，那么传热过程的推动力为过滤过程的推动力为。
7、对于多层平壁的稳态热传导，通过各层的热传导速率，热通量。
（填相等或不相等）
8、离心泵安装在一定管路上，其工作点是指。
9、当进气口气速一定时，旋风分离器的直径越大，其分离因数越
10、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在，减少热阻的最有效措施
是。
11、两台旋风分离器串联时增倍。
考试试卷共12页
12、局部阻力的计算方法分为阻力系数法和。
二、选择题（每题2分，共20分）
1、往复泵适用于（）
（A）大流量且要求流量均匀的场合（B）介质腐蚀性强的场合
（C）流量较小，压头较高的场合（D）流量较大，压头较高的场合
2、关于传热系数K下述说法中错误的是（）
（A）传热过程中总传热系数K实际是个平均值；
（B）总传热系数K随着所取的传热面不同而异；
（C）总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；
（D）要提高K值，应从降低最大热阻着手；
3、粒径分别为16μm和8μm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，则两种颗粒的离心沉降速度之
比为（）（沉降在斯托克斯区）。
（A）2（B）4
（C）1（D）1/2
4、下列那一项不属于评价旋风分离器性能的主要指标（）。
（A）压强降（B）临界粒径
（C）阻力损失（D）分离效率
5、管内介质的流速u对管内传热膜系数α有何影响？
（）
（A）u增大，α增大（B）u增大，α减小
（C）u减小，α增大（D）无影响
6、对流传热系数关联式中格拉晓夫准数是表示（）的准数。
（A）对流传热（B）流动状态
（C）物性影响（D）自然对流影响
7、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（）定律。
（A）斯蒂芬-波尔兹曼（B）折射
（C）克希霍夫（D）普郎克
8、欲减小间壁两侧流体传热的总热阻，关键是提高对流传热系数（）的α值。
（A）较小一侧（B）较大一侧
（C）两侧（D）无法确定
考试试卷共12页
9、换热器中的折流挡板是用来（）的湍动程度。
（A）增加管程流体（B）减小壳程流体
（C）减小管程流体（D）增加壳程流体
10、下述说法中正确的是（）。
（A）离心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；
（B）离心沉降速度ur和重力沉降速度ut不是恒定的；
（C）离心沉降速度ur不是恒定值，而重力沉降速度ut是恒定值；
（D）离心沉降速度ur是恒定值，而重力沉降速度ut不是恒定值
三、（8分）本题附图所示的开口容器内盛有油和水。
油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度
h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3，大气压为101.3kPa。
试求：
（1）A点压强，Pa；（3分）
（2）计算水在玻璃管内的高度h，m。
（5分）
考试试卷共12页
四、（8分）用?
170mm?
5mm钢管输送水蒸气，为减少热损失，钢管外包扎两层绝热材料，第一层厚度为30mm，第二层厚度为50mm，管壁及两层绝热材料的平均导热系数分别为45W/（m?
K）、0.093W/（m?
K）和0.175W/（m?
K），钢管内壁面温度为300℃，第二层保温层外表面温度为50℃。
试求：
（1）单位管长的热损失量q，W/m；（4分）
（2）钢管外壁与第一层保温材料之间的温度，℃；（2分）
（3）第一层保温材料与第二层保温材料之间的温度，℃。
（2分）
2
五、（10分）一降尘室，长5m，宽3m，高4m，内部用隔板分成20层，用来除去烟气中75?
m以上
33的颗粒。
已知烟气密度为0.6kg/m，粘度为0.03?
10Pa?
s，尘粒密度为4300kg/m，?
3
试求：
（1）沉降速率，m/s；（7分）
（2）可处理的烟气量，m/s。
（3分）3
考试试卷共12页
六、（18分）在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在?
54?
2mm的钢管内流动。
196kPa的饱和水蒸汽在环隙冷凝。
已测出苯的进口温度为30℃，出口温度为60℃，流量为4000kg/h，苯和水蒸气的对流传热系数分别为500W/m?
k和10W/m?
k，管内壁的污垢热阻为0.0004W/m?
k，忽略管壁及管外污垢的热阻。
试求：
（1）饱和水蒸气的消耗量，kg/h；（5分）
（2）基于外表面的总传热系数Ko，W/（m?
K）；（5分）
（3）套管的长度，m；（8分）
注：
（1）操作条件下苯的比热为1.9kJ/kg?
k
（2）196kPa时的蒸汽温度为120℃，汽化潜热为2204kJ/kg。
22422
考试试卷共12页
七、（16分）料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。
高位槽液面和大气相通，塔内压强为1.96×104Pa
（表压），输送管道为φ36×2mm的光滑管，管长8m。
管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。
料液以3m3/h的流量流入塔中。
试求：
（1）从高位槽到输液管出口内侧的能量损失，J/kg；（9分）
（2）高位槽安置高度（即位差Z应为多少米），m。
（7分）
－
已知：
料液在操作温度下的物性：
密度ρ=861kg/m3；粘度μ=0.643×103Pa·s。
局部阻力系数
进口突然缩小（入管口）ζ=0.590°标准弯头ζ=0.75180°回弯头ζ=1.5球心阀（全开）ζ
=6.4
（勤奋、求是、创新、奉献）
2007～2008学年第一学期期末考试试卷
学院化工学院班级姓名__________
___________
学号
《化工原理》课程试卷A标准答案
（本卷考试时间120分钟）
一、填空题（每空1分，共20分）
1、沉降槽是利用的作用从气流中分离出尘粒的设备。
2、流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是抛物线形曲线，中心最大速度为平均速度的2倍。
3
4、蒸汽在管套换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气，则总传热系数K值接近于空气的对流传热系数；管壁的温度接近于蒸汽的温度。
5、在饼层过滤中，真正发挥拦截作用的主要是而不是
考试试卷共12页
6、传热和过滤过程都可以归结为推动力/阻力的形式，那么传热过程的推动力为过滤过程的推动力为两端压差。
7、对于多层平壁的稳态热传导，通过各层的热传导速率相等，热通量相等。
（填相等或不相等）
8、离心泵安装在一定管路上，其工作点是指
9、当进气口气速一定时，旋风分离器的直径越大，其分离因数越
10、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在的最有效措施是提高流体湍动程度。
11、两台旋风分离器串联时
12、局部阻力的计算方法分为阻力系数法和。
二、选择题（每题2分，共20分）
1、往复泵适用于（C）
（A）大流量且要求流量均匀的场合（B）介质腐蚀性强的场合
（C）流量较小，压头较高的场合（D）流量较大，压头较高的场合
2、关于传热系数K下述说法中错误的是（C）
（A）传热过程中总传热系数K实际是个平均值；
（B）总传热系数K随着所取的传热面不同而异；
（C）总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；
（D）要提高K值，应从降低最大热阻着手；
3、粒径分别为16μm和8μm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，则两种颗粒的离心沉降速度之
比为（B）（沉降在斯托克斯区）。
（A）2（B）4
（C）1（D）1/2
4、下列那一项不属于评价旋风分离器性能的主要指标（C）。
（A）压强降（B）临界粒径
（C）阻力损失（D）分离效率
5、管内介质的流速u对管内传热膜系数α有何影响？
（A）
（A）u增大，α增大（B）u增大，α减小
考试试卷共12页
（C）u减小，α增大（D）无影响
6、对流传热系数关联式中格拉晓夫准数是表示（D）的准数。
（A）对流传热（B）流动状态
（C）物性影响（D）自然对流影响
。
7、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是（C）
（A）斯蒂芬-波尔兹曼定律；（B）折射
（C）克希霍夫（D）普郎克
8、欲减小间壁两侧流体传热的总热阻，关键是提高对流传热系数（A）的α值。
（A）较小一侧（B）较大一侧
（C）两侧（D）无法确定
9、换热器中的折流挡板是用来（D）的湍动程度。
（A）增加管程流体（B）减小壳程流体
（C）减小管程流体（D）增加壳程流体
10、下述说法中正确的是（C）。
（A）离心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；
（B）离心沉降速度ur和重力沉降速度ut不是恒定的；
（C）离心沉降速度ur不是恒定值，而重力沉降速度ut是恒定值；
（D）离心沉降速度ur是恒定值，而重力沉降速度ut不是恒定值
三、（8分）本题附图所示的开口容器内盛有油和水。
油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度
h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3，大气压为101.3kPa。
（1）A点压强，Pa；（3分）
（2）计算水在玻璃管内的高度h，m。
（5分）
解：
（1）pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2（1分）＝101.3×103＋800×9.81×0.7＋1000×9.81×0.6＝112679.6Pa（2分）
（2）计算玻璃管内水的高度h
pA=p'A，而pA=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即
pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2
pA'=pa+ρ2gh（1分）
于是pa+ρ1gh1+ρ2gh2=pa+ρ2gh（1分）
简化上式并将已知值代入，得
800×0.7+1000×0.6=1000h（2分）
解得h=1.16m（1分）
考试试卷共12页
四、（8分）用?
170mm?
5mm钢管输送水蒸气，为减少热损失，钢管外包扎两层绝热材料，第一层厚度为30mm，第二层厚度为50mm，管壁及两层绝热材料的平均导热系数分别为45W/（m?
K）、0.093W/（m?
K）和0.175W/（m?
K），钢管内壁面温度为300℃，第二层保温层外表面温度为50℃。
试求：
（1）单位管长的热损失量q，W/m2；（4分）
（2）钢管外壁与第一层保温材料之间的温度，℃；（2分）
（3）第一层保温材料与第二层保温材料之间的温度，℃。
（2分）
解：
（1）qL?
2?
（t1?
t4）Q（1分）?
rrr111Lln2?
ln3?
ln4
?
1r1?
2r2?
3r3
其中r1?
80mm，r2?
85mm，r3?
115mm，r4?
165mm（1分）
qL?
2?
（300?
50）?
296W/m2（2分）185********ln?
ln?
ln45800.093850.175115
qLlnr2
r185?
300℃（2分）?
300?
2?
?
45296ln
115
?
147℃（2分）?
300?
2?
?
0.093296ln
（2）t2?
t1?
2?
?
1qLlnr3r2（3）t3?
t2?
2?
?
2
五、（10分）一降尘室，长5m，宽3m，高4m，内部用隔板分成20层，用来除去烟气中75?
m以上
?
333的颗粒。
已知烟气密度为0.6kg/m，粘度为0.03?
10Pa?
s，尘粒密度为4300kg/m，试求
（1）沉
降速率，m/s；（7分）
3
（2）可处理的烟气量，m/s。
（3分）
?
6解：
（1）d?
75?
10m?
s?
4300kg/m3
?
?
0.6kg/m3?
?
0.03?
10?
3Pa?
s（1分）
设沉降区为层流，则
d2（?
s?
?
）gut?
（2分）18?
考试试卷共12页
（75?
10?
6）2（4300?
0.6）?
9.81?
?
0.44m/s（2分）18?
0.03?
10?
3
75?
10?
6?
0.44?
0.6验算Ret?
?
?
0.66?
1故假设正确（2分）?
3?
0.03?
10dut?
（2）总处理量为
VS?
nutA?
20?
0.44?
5?
3?
132m3/s（3分）
六、（18分）在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在?
54?
2mm的钢管内流动。
196kPa的饱和水蒸汽在环隙冷凝。
已测出苯的进口温度为30℃，出口温度为60℃，流量为4000kg/h，苯和水蒸气的对流传热系数分别为500W/m2?
k和104W/m2?
k，管内壁的污垢热阻为0.0004W/m2?
k，忽略管壁及管外污垢的热阻。
试求：
（1）饱和水蒸气的消耗量，kg/h；（5分）
（2）基于外表面的总传热系数Ko，W/（m?
K）；（5分）
（3）套管的长度，m；（8分）
注：
（1）操作条件下苯的比热为1.9kJ/kg?
k
（2）196kPa时的蒸汽温度为120℃，汽化潜热为2204kJ/kg。
解：
（1）饱和水蒸汽消耗量2
Q?
w1r?
w2Cp2（t2?
t1）?
?
w1?
4000?
1.9（60?
30）?
63.33kW/S（3分）3600Q63.33?
?
3600?
103.4kg/h（2分）r2204
（2）基于内表面的总传热系数Ko
dd111?
54541?
o?
oRsi?
?
?
?
4?
10?
4?
4（3分）Ko?
2didi?
1500?
505010
?
Ko?
371.5W/m2?
℃（以内表面计）（2分）
（2）套管长度L：
Q?
KoSo?
tm（1分）
?
tm?
t2?
t160?
30?
?
74.0℃（3分）T?
t1120?
30lnln120?
60T?
t2
考试试卷共12页
Q63.33?
103
So?
?
?
2.30m2（2分）Ko?
tm371.5?
74
So?
?
doL
L?
So2.30?
?
13.56m（2分）?
do3.14?
0.054
七、（16分）料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。
高位槽液面和大气相通，塔内压强为1.96×104Pa（表压），输送管道为φ36×2mm的光滑管，管长8m。
管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。
料液以3m3/h的流量流入塔中。
求：
（1）从高位槽到输液管出口内侧的能量损失，J/kg；（9分）
（2）高位槽安置高度（即位差Z应为多少米），m。
（7分）
－已知：
料液在操作温度下的物性：
密度ρ=861kg/m；粘度μ=0.643×103Pa·s。
局部阻力系数
进口突然缩小（入管口）ζ=0.5
90°标准弯头ζ=0.75
180°回弯头ζ=1.5
球心阀（全开）ζ=6.43
3
解：
（1）u?
Vs?
?
1.04m/s（2分）2220.7850.032d4
阻力损失
2lu?
?
?
hf?
?
?
?
?
?
（1分）?
d?
2
861Re?
du?
?
0.032?
1.04?
?
4.46?
104?
湍流?
（1分）?
3?
0.643?
10
利用柏拉修斯公式?
?
0.31640.3164?
?
0.022（2分）0.2540.25Re（4.4?
610）
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局部阻力系数
进口突然缩小（入管口）ζ=0.5
90°标准弯头ζ=0.75
180°回弯头ζ=1.5
球心阀（全开）ζ=6.4
故
8?
?
1.04?
?
hf?
?
0.022?
?
0.5?
2?
0.75?
1.5?
6.4?
?
?
0.0322?
?
=8.33J/kg（3分）
（2）取管出口处的水平面作为基准面。
在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程
22upu122gZ1?
?
?
gZ2?
?
?
?
hf（2分）?
2?
22p1
式中Z1=ZZ2=0p1=0（表压）
u1≈0p2=1.96×104Pa（2分）
所求位差
2?
hf1.96?
104?
1.04?
8.33p?
pu212Z?
?
?
?
?
?
?
3.22m（3分）?
g2gg861?
9.812?
9.819.812
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