化工试题修改版.docx

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化工试题修改版

化工原理（上）试题九

（1）某物体的质量为1000kg，则其重量为____________。

A1000NB9810NC9810kgfD1000/9.81kgf

（2）某液体在内径为d1的管路中稳定流动，其平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过长度相等内径为d2（d2=d1/2）的管子时，流速将变为原来的______倍；流动为层流时，管子两端压力降△pf为原来的______倍；湍流时（完全湍流区且管壁相对粗糙度相等）△pf为原来的______倍。

A4B16C32D8

（3）如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。

已知各图中管径、A、B间的管长L及管道中流体流量均相同,管内流体均为20℃水,指示液均为汞,则________。

AR1≠R2,R1=R2=R4BR1=R2=R3=R4CR1=R2

（4）由于离心泵叶轮形状不同,流体阻力损失也不同,阻力损失最大的为（）

A后弯叶轮B直叶轮C前弯叶轮Dβ2=90°的叶轮

（5）“离心泵启动时应全关出口阀”“漩涡泵启动时则应全开出口阀”,则（）

Ａ这两种说法都不对Ｂ这两种说法都对Ｃ第一种说法不对Ｄ第二种说法不对

（6）说明下列各公式的导出方法：

⑴流体通过颗粒床层压降的kozeny方程；⑵层流时管内截面速度分布表达式u=umax（1-r2/R2）；

⑶强制对流无相变流体的给热系数关联式;

A理论方法B因次分析法C纯经验方法D数学模型法

（7）在长为Lm，高为Hm的降尘室中，颗粒的沉降速度为uTm/s，气体通过降尘室的水平流速为um/s，则颗粒能在降尘室内分离的条件是：

____。

AL/u＜H/uTBL/uT＜H/uCL/uT≥H/uDL/u≥H/uT

（8）①在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理：

____________

甲.传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙．换热器总传热系数Ｋ将接近空气侧的对流给热系数。

A）甲乙均合理B）甲乙均不合理C）甲合理,不合理D）乙合理,甲不合理

②已知当温度为Ｔ时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度____________耐火砖的黑度。

A）大于B）等于C）不能确定是否大于D）小于

③在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。

若空气流量大10%,为保证空气出口温度不变，可采用的办法是______________。

A）壳程加折流挡板,增大壳程α值B）将原先的并流改为逆流流动以增大Δtm

C）开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸气流量D）开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力

[二]

（1）在下图中定性地画出流体流动时，各支管的液面高度（忽略阻力损失）:

（2）U形压差计用水作指示液，测量气体管道中的压降，若指示液读数R=20mm，则表示压降为______Pa，为使R读数增大，而△P值不变，应更换一种密度比水______的指示液。

（3）泵铭牌上的轴功率和允许吸上真空高度是指＿＿＿＿＿＿＿时的数值。

产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的＿＿＿＿＿＿下，输送＿＿＿＿＿＿＿时的性能曲线。

（4）离心通风机全风压的单位是＿＿＿＿＿＿＿＿＿其物理意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（5）写出两种真空泵的名称：

＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

（6）当旋转半径为r，每秒钟转速为n，则分离因数为＿＿＿＿＿＿＿＿，当旋转物圆周速度为u则分离因数为＿＿＿

（7）根据有无热补偿或补偿方法不同，列管式换热器的一般结构型式有_________、_________、_________。

（8）通过一换热器，用饱和水蒸气加热水，可使水的温度由20℃升高至80℃，现发现水的出口温度降低了，经检查水的初温与流量均无变化，可能是因为：

1________________________________________,2________________________________________,

3________________________________________,4_______________________________________。

[三]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，压出管路总长80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h，求:

⑴泵轴功率N轴的值？

⑵压力表的读数为多少kgf/cm2。

[四]以某板框压滤机恒压过滤某悬浮液,过滤1.5小时得滤液30.3m3。

过滤介质阻力可略。

试问:

（1）若再过滤0.5h,操作条件不变,又可得多少滤液?

（2）在上述条件下共过滤2h后以4m3水洗涤滤饼,水与滤液黏度相同,洗涤与过滤压力相同,求洗涤时间是多少？

[五]有一列管式换热器,装有φ25×2.5mm钢管300根,管长为2m。

要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃,选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。

若水蒸气的冷凝给热系数为1×104W/（m2·K）,管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计,而且不计热损失。

已知空气在平均温度下的物性常数为cp=1kJ/（kg·K）,λ=2.85×10-2W/（m·K）,

μ=1.98×10-5（Pa·S）,Pr=0.7。

试求:

（A）空气在管内的对流给热系数;（B）求换热器的总传热系数（以管子外表面为基准）;（C）通过计算说明该换器能否满足需要?

（D）计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。

[六]某单效蒸发器每小时将1000kg的15%（质量百分数，下同）的NaOH溶液浓缩到50%。

已知：

加热蒸汽温度为120℃，进入冷凝器的二次蒸汽温度为60℃，总温度差损失为45℃，蒸发器的总传热系数为1000W/m2℃，溶液预热至沸点进入蒸发器，蒸发器的热损失和稀释热可忽略，加热蒸汽与二次蒸汽的汽化潜热可取相等，为2200kJ/kg。

试求：

蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。

化工原理（上）试题九（答案）

[一]

（1）B

（2）A；B；C（3）B（4）C（5）B（6）

（1）D

（2）A（3）B（7）D（8）①A）②D）③D）

[二]

（1）图略。

（2）196.2Pa；小（3）效率最高转速20℃的水（或答：

水）（4）N/m2风机提供给每m3气体的能量（5）水环真空泵喷射泵（或其它种类均可）（6）（2πn）2r/gu2/rg（7）固定管板式，浮头式，U形管式（8）传热速率下降引起。

根据Q=KA∆tm分析,可能有几种情况:

1、蒸汽压力下降,∆tm减小;

2、蒸汽侧有不凝气,使冷凝给热系数α大幅度地下降,K减小;3、水侧污垢积累,污垢热阻增大,K减小;

4、冷凝水排除器不通畅,有积水现象,使K减小。

[三]⑴Na=Ne/ηNe=W·WeW=10×1000/3600=2.778kg/sWe--泵对单位质量流体所做的有效功。

为此：

选取1-1与2-2截面，并以1-1截面为基准面。

在两截面间作机械能衡算：

gZ1+（p1/ρ）+（u12/2）+We=gZ2+（p2/ρ）+（u22/2）+Σhf

∵Z1=0Z2=2+18=20Mp1=p2=0u1=u2=0We=g·Z2+ΣhfΣhf=λ（ΣL/d）（u2/2）

u=（V/3600）/[（π/4）d2]=（10/3600）/（0.785×0.052）=1.415m/s

Σhf=0.025×（100/0.05）（1.4152/2）=50.06J/kgWe=9.81×20+50.06=246.25J/kg

Ne=W·We=2.778×246.25=684J/sNa=Ne/0.8=684/0.8=855W

⑵再就3-3与2-2截面作机械能衡算，并取3-3为基准面

gZ3+（p3/ρ）+（u32/2）=gZ2+（p2/ρ）+（u22/2）+Σhf，压∵Z3=0Z2=18p2=0u2=0

∴p3/ρ=gZ2+Σhf，压-（u32/2）=9.81×18+λ（L压/d）（u32/2）-（u32/2）=176.58+0.025（80/0.05）×（1.4152/2）-（1.4152/2）=215.6J/kgp3=1000×215.6=215.6×103Pap3=215.6×103/（9.81×104）=2.198kgf/cm2（表）

[四]

（1）∵V2=KA2t则（V2/V1）2=t2/t1

即（V2/30.3）2=2/1.5∴V2=35.0m3可多得滤液V2-V1=35.0-30.3=4.7m3

（2）∵（dV/dt）E=KA2/（2VE）=VE/（2tE）=V2/（2t2）=35.0/（2×2）=8.75m3/h

∴tw=Vw/（dV/dt）w=Vw/[（dV/dt）E/4]=4×4/8.75=1.83h=109.7min

[五]

（1）Re=dG/μ=0.02×8000/[（3600×0.785×0.022×300）×（1.98×10-5）]=2.38×104>104

Pr=0.7L/d=2/0.025=80

∴α=0.023（λ/d）Re0.8Pr0.4=0.023×（2.85×10-2/0.02）×（2.38×104）0.8×0.70.4=90.1W/（m2·℃）

（2）1/K1=1/α1+d1/（α2·d2）=1/104+25/（90.1×20）=0.01397（m2·℃）/W∴K1=71.6W/（m2·℃）

（3）Q=W2cp2（t2-t1）=（8000/3600）×103×（85-20）=1.44×105W

Δtm=[（108-20）-（108-85）]/Ln[（108-20）/（108-85）]=48.4℃

A1=nπd1L=300×3.14×0.025×2=47.1m2Q=K1A1/Δtm

A1’=Q/K1Δtm=1.44×105/（71.6×48.4）=41.6m2A1’

（4）求壁温Tw∵壁的热阻忽略∴Tw=tw空气平均温度tm=（20+85）/2=52.5℃

∵（T-Tw）/（1/α1）=（Tw-tm）/[d1/（α2d2）]即（108-Tw）/（1×10-4）=（Tw-52.5）/[25/（90.1×20）]

∴Tw=107.6℃即壁温接近外侧蒸汽温度（或α大的一侧流体的温度）

[六]W=F（1–x0/x）=1000×（1-15/50）=700kg/h=0.1944kg/sQ=Dr0=Wr

t=t/+Δ=60+45=105℃

化工原理（上）试题十

[一]

（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ReC只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关

（2）如图，U形压差计测得：

________。

（A）A、B间的阻力损失（B）A、B间的压强差

（C）A、B间的位头差加阻力损失（D）A、B间位头差

（3）①将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（）

Ａ离心泵Ｂ往复泵Ｃ齿轮泵Ｄ喷射泵

②某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（）

Ａ停泵，向泵内灌液Ｂ降低泵的安装高度Ｃ检查进口管路有否泄漏现象Ｄ检查出口管路阻力是否过大

（4）当两台规格相同的离心泵并联时，只能说（）

Ａ在新的工作点处较原工作点处的流量增大一倍

Ｂ当扬程相同时，并联泵特性曲线上的流量是单台泵特性曲线上流量的两倍

Ｃ在管路中操作的并联泵较单台泵流量增大一倍

Ｄ在管路中操作的并联泵扬程与单台泵操作时相同，但流量增大两倍

（5）一般在产品样本中所列的旋风分离器的压降数据是____________。

Ａ气体密度ρ＝1.0kg/m3时的数值Ｂ所要求的操作状况下的数值

Ｃ1atm，30℃空气的数值Ｄ气体密度为ρ＝1.2kg/m3时的数值

（6）推导过滤基本方程式时一个最基本的依据是____________。

A固体颗粒的沉降速度B滤饼的可压缩性C流体的层流流动D过滤介质的比阻

（7）棉花保温性能好，主要是因为______。

A棉纤维素导热率小；B棉花中含有相当数量的油脂；

C棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍；D棉花白色，因而黑度小。

（8）①在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理：

____________

甲.传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙．换热器总传热系数Ｋ将接近空气侧的对流给热系数。

A）甲乙均合理B）甲乙均不合理C）甲合理,不合理D）乙合理,甲不合理

②已知当温度为Ｔ时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度____________耐火砖的黑度。

A）大于B）等于C）不能确定是否大于D）小于

③在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。

若空气流量大10%,为保证空气出口温度不变，可采用的办法是______________。

A）壳程加折流挡板,增大壳程α值B）将原先的并流改为逆流流动以增大Δtm

C）开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸气流量D）开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力

[二]

（1）米糠油在管中作层流流动，若流量不变，μ、L不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损失________________________。

（2）1atm=mH2O=N/m2；1cP=P=Pa·s

（3）

如图所示系统，其大管内径d1=45mm，液体在管内流速为0.5m/s，小管内径d2=19mm，从1-1到2-2断面的阻力损失为15J/kg，则2-2断面处的流速为__________m/s，是根据＿＿＿＿＿＿＿＿方程而得。

（4）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿。

（5）已知每kg流体经过泵后机械能增加200J，则泵的扬程等于＿＿＿＿＿＿＿。

（6）离心泵用出口阀调节流量实质上是改变＿＿＿＿＿＿＿曲线，用改变转速来调节流量实质上是改变＿＿＿＿＿＿＿曲线，旋涡泵常采用＿＿＿＿＿＿＿方法来调节流量。

（7）在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间____________，气流速度____________，生产能力_____________。

（8）①稳定热传导是指______________________________不随时间而改变。

②套管换热器，内管外径d1、外管内径d2，则环隙的当量直径de=_________________。

[三]在管路系统中装有离心泵，如图。

管路的管径均为60mm,吸入管长度为6m,压出管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03,压出管装有阀门,其阻力系数为ζ=6.4，管路两端水面高度差为10m，泵进口高于水面2m，管内流量为0.012m3/s试求：

⑴泵的扬程；⑵泵进口处断面上的压强为多少；

⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可流过同样流量。

（用数字比较）

注：

标准弯头的局部阻力系数ζ=0.75，当地大气压强为760mmHg，高位槽水面维持不变。

[四]某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mm×250mm×20mm,框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为8.75min与15min时的滤液量分别为0.15m3及0.20m3，试计算过滤常数K。

[五]16℃的盐水以3840kg/h的流率通过套管换热器的内管而被加热。

内管为φ38×2.5mm的钢管，每段长6m。

105℃的热水以4m3/h的流率在环隙内流过，而被冷却至48℃。

两流体作逆流流动。

热水对管壁的对流给热系数αo为5000W/（m2·℃），已知盐水物性（平均温度下）ρ=1200kg/m3，cp=3.3kJ/（kg·℃），μ=0.95×10–3Pa·s,λ=0.56W/（m·℃），管内外污垢热阻分别为Rs1=1/3788（m2·℃）/W，Rso=1/3846（m2·℃）/W。

求盐水出口温度和所需套管的段数。

忽略管壁热阻及热损失。

（热水在平均温度下的cp=4.18kJ/（kg·℃）,ρ=1000kg/m3）

[六]将21℃、8%（质量百分数,下同）的NaOH水溶液在单效蒸发器内浓缩

至18%。

进料量为4540kg/h。

操作条件下总传热系数为2350W/m2℃,18%NaOH溶液的沸点为88℃。

加热饱和蒸汽和二次蒸汽的绝对压强分别为140及55.6kPa。

原料液的平均比热为3.85kJ/（kg℃）。

忽略稀释热的影响及热损失,求加热蒸汽用量及蒸发器的传热面积。

饱和水蒸汽的性质为:

压强:

kPa

140

60

50

温度:

℃

109.2

85.6

81.2

汽化热:

kJ/kg

2234.4

2293.9

2304.5

化工原理（上）试题十（答案）[一]单选择题

（1）C

（2）A（3）①A②C（4）B（5）D（6）C（7）C（8）①A）②D）③D）

[二]

（1）Δp2/Δp1=1/16

（2）10.33；1.0133⨯105；0.01；0.001（3）2.8m/s；连续性

（4）离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式（5）200/9.81=20.39m流体柱

（6）管路特性泵的性能调节回流支路的阀的（7）增加一倍减少一倍不变

（8）①传热系统中各点的温度仅随位置变②d2-d1

[三]⑴u=V/[（π/4）d2]=0.012/[（π/4）×0.062]=4.24m/s吸入管阻力损失：

∑hf.s=0.5u2/2g+0.75u2/2g+0.03（6/0.06）（4.242/2g）=（0.5+0.75+3）×4.242/（2×9.81）=3.90m压出管阻力损失：

∑hf.D=（2×0.75+6.4+1+0.03×13/0.06）×4.242/2g=14.1m故泵的扬程为H=△Z+△p/（ρg）+∑hf=28m

⑵在泵进口断面上，从液面至此截面列伯努利方程：

0=pb/（ρg）+2+4.242/（2×9.81）+∑hf.s=pb/（ρg）+2+0.92+3.9

∴pb=0.682at（真）

⑶当高位槽沿原路返回时，在槽面与水面间列伯努利式：

10=∑hf，s′+∑hf，D′

10=[（0.5+0.75+0.03×（6/0.06）+2×0.75+6.4+1+0.03×（13/0.06）]×u2/2g

∴u′=3.16m/sV′=8.93×10-3m3/s流量小于原值

[四]过滤面积A=8×2×0.25×0.25=1.0m2

已知:

τ1=8.75minV1=0.15m3τ2=15minV2=0.20m3

∵V2+2VVe=KA2τ

可得0.152+2×0.15Ve=K×12×8.75

（1）0.202+2×0.20Ve=K×12×15

（2）

（1）、

（2）式联立,解得K=0.0030m2/min=5.0×10-5m2/s

[五]由两流体的热衡算得：

4×1000×4.18（105-48）=3840×3.3（t2-16）解得t2=91.2℃

传热速率方程式为:

Q=KoπdoLΔtm

其中：

Δtm=[（48-16）-（105-91.2）]/Ln[（48-16）/（105-91.2）]=21.6℃

Q=（3840/3600）×3.3×103×（91.2-16）=2.647×105W

Re=diG/μ={0.033×3840/[3600×（π/4）×0.0332]}/（0.95×10-3）=4.334×104>104

Pr=cpμ/λ＝3.3×103×0.95×10-3/0.56=5.6

αi=0.023（λ/di）Re0.8Pr0.4=0.023×（0.56/0.033）×（4.334×104）0.8×5.60.4＝3983W/（m2·℃）

Ko=1/（1/αo＋do/（diαi）＋Ro＋Rido/di）（忽略管壁热阻）

Ko=1/[1/5000＋38/（33×3983）＋1/3846＋38/（33×3788）]=950W/（m2·℃）

∴2.647×105=950×π×0.038L×21.6解得:

L=108m108/6=18段

[六]由题给数据查出：

当Pk＝55.6kPa时，t=83.7℃,r=2298.6kJ/kg

当P＝140kPa时，T=109.2℃,r0=2234.4kJ/kg

W=F（1-x0/x）=4540（1-8/18）=2522kg/h△t=T-t=109.2-88=21.2℃

传热速率：

Q=FCpo（t1–t0）+Wr=（4540/3600）×3.85×103×（88-21）+（2522/3600）×2298.6×103

=1936×103w

传热面积：

A=Q/（K△t）=1936×103/（2350×21.2）=38.9m2

蒸汽消耗量：

D=Q/r0=1936×103/（2234.4×103）=0.866kg/s=3120kg/h

化工原理（上）试题十一

[一]1．孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大时，其值________。

A总在增大B先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为某定值C总是减小D不定

2．一个工程大气压等于_______Pa；_______Kgf/cm2。

A1.013×105B9.81×104C760D735.6E10.33F10G1

3．在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为-1m，则测得入口处的压力（）

Ａ自始至终大于大气压力Ｂ随着流量的增大，经历大于大气压力，等于大气压力，小于大气压力三个阶段

Ｃ自始至终小于大气压力Ｄ自始至终等于大气压力

4．用离心通风机将空气输入加热器中，由20℃加热至140℃。

该通风机安于加热器前，或加热器后，则（）。

Ａ输送的流量不变Ｂ需要的全风压不变

Ｃ需要的全风压不变，但流量要变Ｄ输送的流量和需要的全风压都要变

5．颗粒的沉降速度不是指_______。

Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任一时刻颗粒的降落速度

Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度

6．为了蒸发浓缩某种粘度随浓度和温