化工原理考试题及答案I优选稿.docx
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化工原理考试题及答案I优选稿
集团文件版本号：
（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
化工原理考试题及答案I
化工原理考试题及答案
姓名____________班级____________学号_____________成绩______________
一、填空题：
1.（3分）题号1155第1章知识点400难度容易
当20℃的甘油（ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊）,在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s时,雷诺数Re为_______,流体的流动型态为______。
***答案***
168.2层流
2.（2分）题号2038第2章知识点100难度容易
往复压缩机的实际工作循环由_____、_______、______和______四个阶段组成。
***答案***
膨胀、吸气、压缩、排气
3.（2分）题号4060第4章知识点200难度容易
对流传热膜系数α工程制单位为_____________，SI制单位为_________。
***答案***
kCal.h.K.m;W/（Km）
二、选择题：
1.（2分）题号1202第1章知识点400难度容易
园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。
A.滞流B.过渡流C.湍流
***答案***
A
2.（2分）题号2121第2章知识点500难度容易
通常所说的离心通风机的风压是指（）
A.静风压B.动风压C.全风压
***答案***
C
3.（2分）题号4147第4章知识点400难度中等
为了提高列管换热器管内流体的α值，可在器内设置（）。
A.分程隔板B.折流接板C.多壳程
***答案***
A
三、判断题：
1.（2分）题号3058第3章知识点100难度容易
要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。
（）
***答案***
×
四、问答题：
1.（8分）题号3079第3章知识点300难度容易
试分析提高过滤速率的因素？
***答案***
过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有：
（1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。
（2）降低阻力，即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂。
2.（4分）题号4203第4章知识点100难度容易
什么是稳定传热和不稳定传热
***答案***
在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。
稳定传热时，传热速率为定值。
反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。
不稳定传热时，传热速率也随时间而变。
五、计算题：
1.（12分）题号1337第1章知识点340难度容易
用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂（密度为800kg.m,粘度为20cp）输送到反应器中。
设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。
已知钢管总长度（包括局部阻力当量长度）为25m，反应器内的压力恒定为4kgf.cm（表压）,有机溶液输送量为6m.h,试确定泵提供的压头。
本题目有题图：
titu027.bmp
***答案***
取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：
gZ+（u/2）+（p/ρ）+W
=gZ+（u/2）（p/ρ）+Σhf
W=（Z-Z）g+[（u-u）/2]+[（p-p）/ρ]+Σhf
Σhf=λ[（l+le）/d]（u/2）
u=（6/3600）/[（π/4）×0.05]=0.8488m.su≈u≈0Z=0
Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/（20×10）=1697.6<2000
则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377
Σhf=0.0377×（25/0.05）×（0.8488
故W=16×9.81+4×98100/800+6.79=654J.kg
2.（8分）题号1386第1章知识点100难度容易
湿式钢制钟罩圆筒气柜,如附图所示。
圆筒直径为6m，质量3000kg,圆筒没入水中的深度1m，则气柜内气体的表压为多少N.m圆筒内外的液面差为多少m
本题目有题图：
titu075.bmp
***答案***
表压P＝3000×9.81/（0.785×6）＝1041N.m
Δ＝1041/（1000×9.81）
＝106mm＝0.106m
3.（10分）题号1344第1章知识点100难度中等
某受压设备，用串联U形管压差计测量其表压，装置如附图所示，写出1、2、3、4各点及P的压强计算式。
（连通U形管压差计水银面上充满水）
本题目有题图：
titu034.bmp
***答案***
以表压为基准：
P＝Ｒρｇ
P＝P－Rρｇ＝Rρｇ－Rρｇ
P＝P＝Rρｇ－Rρｇ
P＝P＋Rρｇ
＝（R＋R）ρｇ－Rρｇ
P＝PRρｇ
＝（R＋R）ρｇ－（R＋R）ρｇ
4.（10分）题号2223第2章知识点130难度容易
用泵将比重为0.85的某液体从低位槽打到高位槽。
低位槽距地面高2m，管子出口距地面高20m，管路阻力损失为30J.kg，泵入口流速为0.915m.s，入口管径为φ89×6mm出口管径为φ60×4mm，求泵有效功率。
***答案***
在低位槽液面与管子出口截面列柏努利方程得：
We=g（Z-Z）+（P-P）/ρ+（u-u）/2+hf
=9.81×18+0+0.915[（77/52）-1]/2+30
=208.6J.kg
Ne=WeρQ=208.6×850×0.915π×（0.077）/4=755w
5.（20分）题号2238第2章知识点600难度中等
单级单动往复压缩机的气缸内径为200mm，活塞冲程为200mm，往复次数260min,余隙系数ε的压缩空气80kg.h,空气进压缩机的压力为1kgf.cm,温度20℃，空气的压缩为多变过程，多变指数m=1.25,问：
（1）此压缩机能否满足生产要求（
2）试求此压缩机的最大压缩比。
本题目有题图：
titu190.bmp
***答案***
（1）验压缩机
已知：
D=200mm;S=0.2m;n=260minP=1kgf.cm
P;ε=5%；ld=0.85l
求压缩机能提供的风量Ｖkg.h
∵v=ldv=ldπ/4Dsn=0.85l。
π/4Dsn
其中l。
=1-ε[（P/P）-1]
=1-0.05[（4.5/1）/-1]=0.883
代入得：
V=0.85×0.883×π/4×0.2×0.2×260
=1.23mmin
进入压缩机时空气的密度ρ=735.6/760×1.2=1.16kgm
∴风量m=Vρ=1.23×1.16×60=86kg.h>80kg.h
此压缩机能满足生产要求。
（2）最大压缩比（P/P）
l。
=0时的压缩比为最大压缩比，即：
O=1－0.05[（P/P）/－1]
求得：
（P/P）最大=39.67≈40
6.（8分）题号3098第3章知识点100难度容易
相对密度7.9，直径2.5mm的钢球，在某粘稠油品（相对密度0.9）中以5mm.s的速度匀速沉降。
试求该油品的粘度。
***答案***
设沉降以滞流状态进行，则：
μ=dp（ρ-ρ）g/（18μ）
=（0.0025）×（7900-900）×9.81/（18×0.005）
=4.77Pa.s
验算：
Re=duρ/μ
=0.0025×0.005×900/4.77
=2.36×10＜1假设正确
7.（10分）题号3097第3章知识点100难度容易
空气中含有直径为15μm的油滴，油的相对密度为0.9，空气温度为20℃。
若允许在沉降室中沉降1分钟，沉降室的高度应为多少？
计算中可忽略开始时油滴加速沉降时的时间，并可认为油滴是在静止空气中沉降。
20℃空气的粘度为1.8×10kg.m.s,密度为1.21kg.m。
油的密度为900kg.m。
***答案***
设油滴在空气中沉降在滞流区，则：
U=dp（ρ－ρ）/18μ
=（15×10）×（900－1.21）×9.81/（18×1.8×10）
=0.0061m.s
验算：
Re=dρuρ/μ=15×10×0.0061×
1.21/（1.8×10）=0.0061＜1假设正确
所以，1分钟内沉降距离=0.0061×60=0.37m
因此，沉降室高度不能大于此值，否则，有可能在油滴沉降到室底前被气流带出。
8.（8分）题号4220第4章知识点100难度容易
如图所示,有一稳定导热的平壁炉墙,墙厚240mm,导热系数λ＝0.2w.m.K,若炉墙外壁温度t＝45℃,为测得炉墙内壁温度t,在墙深100mm处插入温度计,测得该处温度t＝100℃,试求炉墙内壁温度t。
本题目有题图：
titu087.bmp
***答案***
Q=（λ/δ）A△t=（λ/δ）A（t1-t3）
Q'=（λ/δ1）A△t1=（λ/δ1）A（t2-t3）
Q=Q'
∴（λ/δ）A（t1-t3）=（λ/δ1）A（t2-t3）
t1=（δ/δ1）（t2-t3）+t3
=（240/100）（100-45）+45
=2.4×55+45=177℃
9.（12分）题号4283第4章知识点300难度容易
在一套管式油冷却器里，热油在φ25×2.5mm的金属管内流动，流量216kg.h，油的进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃，流量216kg.h。
油侧给热系数为1.5kw.m.K，水侧给热系数为3.5kw.m.K。
油的比热为2.0kJ.kg.K，试求逆流换热时所需管长。
已知水的比热为1.0kcal.kg.K，并忽略管壁及垢层热阻。
***答案***
216×2×（150-80）=216×4.187（t-20）
t=53.4℃
q=（216/3600）×2000×（150-80）=8400w
Δt=（96.6-60）/ln（96.6-60）=76.85℃
1/K=（1/1500）+（1/3500）,K=1050w.m.C
A=q/（k.Δt）=πdl
l=8400/（1050×76.85×π×0.0225）=1.47m
10.（14分）题号4224第4章知识点100难度中等
某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582[w.m.K],为使炉内壁温度保持1000℃,每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为10cm,炉外壁温度为83℃,求:
耐火砖和绝热砖厚度各为多少绝热砖和普通砖交界面温度t为多少（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃）
***答案***
设耐火砖厚度b1,绝热砖厚度b2跨过耐火砖的热通量为:
q=（t1-t2）/（b1/λ1）
∴b1=λ1（t1-t2）/q=1.163（1000-800）/930=0.25m
跨过三层砖的热通量为:
q=（t1-t4）/[（b1/λ1）+（b2/λ2）+（b3/λ3）]
b2=[（t1-t4）/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2
=[（1000-83）/930-0.25/1.163-0.1/0.582]×0.233=0.14m,
跨过普通砖的热通量:
=t3-t4/b3/λ3,
t3=q.b3/λ3+t4=930×0.1/0.582+83=243℃
goodok2020-11-21
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