化工原理试卷2010上(董)A答案

重庆大学 化工原理（上册） 课程试卷
2010 ~2011 学年 第 1 学期
开课学院： 化学化工 课程号： 22014025 考试日期： 2010.12.30
考试方式：
考试时间： 120 分
注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按A4纸缩小打印一． 填空题 （20 分）
1. 流体在圆管内作滞流流动时,阻力与流速的 1 次方成比例,作完全湍流时,则阻力与流速的 2 次方成比例。

2. 伯努力方程推导中的假设包括： 重力场 ,
定态流 和 不可压缩理想流体 ;
3. 每千克水经过泵后其机械能增加了490J ，则该泵的扬程为 50m 。

4．某精馏塔顶操作压强须维持在5.3kPa ，若当地气压计的读数为100.6kPa ，塔顶真空表读数应为 95.3 kPa 。

5. 边长为a 的正方形截面风道，其当量直径为 a 。

6. 往复泵 和 齿轮泵, 隔膜泵、计量泵 是正位移泵，它
们不能通过出口阀门来调节流量，它们流量调节的方法有 旁路调节 和 转速调节 。

曲柄调节。

7. 流量q v 增加一倍，孔板流量计压差计读数为原来的 4 倍；转子流量计的环隙面积A 0为原来的 2 倍。

8. 对一非球形颗粒，除颗粒当量直径外，还需另一参数 形状系数 才能确定其体积、表面积和比表面积。

9. 用量纲分析法规划实验，不须对过程本身的内在规律有深入的了解，其
关键是 找出主要因素 ，用数学模型法正相反，其关键是 合理简化成物
理模型 。

10. 提高蒸汽冷凝隔热系数的途径包括 滴状冷凝 和 减少液膜厚度 。

11.在通常操作条件下，空气、水及水蒸气冷凝的对流传热系数α大小顺序为 水蒸气> 水> 空气 。

二．选择题 （20分）
1. 某液体在内径为d 0的水平管路中稳定流动，当它以相同的体积流量通过
等长的内径为d 2 = d 0/2的管子时，若流体为层流，则压降 p 为原来的 （ C ）。

A. 4倍;
B. 8倍;
C. 16倍;
D. 32倍; 2．恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的（ B ）。

A ． 1倍；
B 2倍；
C 1.414 倍；
D 1/2倍； 3. 用一气蚀余量为2m 的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管
路的全部流动阻力为2m 液柱，则此泵的安装位置必须（ C ）。

A.高于塔底液面4m 的上方 B.高于塔底液面2m 的上方 C.低于塔底液面4.5m 的下方 D.低于塔底液面2.5m 的下方 4. 有一套管式换热器，在内管中空气从20 ºC 被加热到50ºC ，环隙内有119.6ºC 的水蒸汽冷凝，管壁温度接近 B 。

命
题人：董立春
组题人：
审题人：谭世语
命
题时间：
2008912.28
教
务处制
学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
A. 35
B. 119.6
C. 77.3
D. 50ºC
5．在设计沉降室时，所依据的基本关系是停留时间t
S u b V ≤，其中u t 是指（B ）
A ．颗粒的平均沉降速度 B. 要求被除去的最小颗粒的沉降速度 C 平均粒径大小的颗粒的沉降速度 C.三者皆不对 6. 实际生产中沸腾传热过程应维持在( D )区操作。

A 自然对流
B 强制对流
C 膜状沸腾
D 核状沸腾
7.对流传热系数关联式中格拉霍夫数是表示 ( D )的准数。

A 物性影响
B 流动状态
C 对流传热
D 自然对流影响 8.离心泵的扬程是指泵给予（ B ）液体的有效能量。

A 1 kg
B 1N
C 1m 9. 重力场中，微小颗粒的沉降速度与下列因素（
D ）无关。

A 颗粒几何形状
B 颗粒几何尺寸；
C 流体与颗粒密度
D 流体的流速
10. 结晶操作中，为了后续分离便利，一般控制结晶颗粒大小在（ A ）。

A 1~2 μm 以上。

B 0.5~1 μm 以上；
C 3~4 μm 以下
D 1~2 μm 以下
四.计算题：
1．某厂用泵将敞口水池的温度为20ºC 、流量为25m 3/h 的水送到表压为220kPa 的容器中。

泵的吸入口高出水池水面4.5m, 容器内水面比泵的入口高30m ，输送管路直径均为φ83⨯3.5mm ，管路总长为180m(包括所有局部阻力损失的当量长度),管路上流体流动的摩擦系数为0.029.求：
(1) 泵的扬程；
(2) 若泵的效率为0.7,求泵的轴功率。

解：在1面和2面之间列伯努利方程 s m u /53.1076
.014.33600100
076.04
360025
2
2
=⨯⨯=
⨯⨯
=
π
m g u d l H g p Z H f 13.652.843.225.3481
.9253.1076.0180029
.081.92205.34281.910002200005.342
2=++=⨯++=+⨯+=++=∑λρW
P W g H q P a V e 6.63387.0/44374437
3600
25
13.6581.91000===⨯⨯⨯==ρ 2．某台离心泵的特性曲线可用方程2220V e q H -=表示。

式中e H 为泵的扬程，
m ； V q 为流量，min /3m 。

现该泵用于两敞口容器之间送液，已知单泵使用时流量为60小时/3m ，欲使流量增加50%，试问应该将相同两台泵并联还是串联使用？两容器的液面差为10m 。

解：设管路特性曲线方程为 2V Bq K H +=
当10,0=∆+∆===g
p
z K H q e V ρ
1822010min,/13=-=+==B H m q V 所以：管路特性曲线方程为2
810V
q H +=
两泵并联特性曲线 2
5.020V e q H -=
此时泵的工作点为：m 3.19min,/8.013==并并H m q
两泵串联特性曲线 2
440V e q H -=
此时泵的工作点为： m 30min,/5.13==并并H m q
按满足1.5 m 3/min 计，管路要求 扬程为H =28m,所以只有串联能满足要求，多余能量可调节阀门实现。

2. 某板框压滤机油10个滤框，框的尺寸为635⨯635⨯25mm ，用该压滤机过滤某固相质量分率为1
3.9%的悬浮液，滤饼含水质量分率为50%，固相密度为2710kg/m 3. 操作的某恒压条件下进行，过滤常数围K =1.57⨯10-5m 2/s ，q e =0.00378m 3/m 2. 求：
（1）过滤到滤饼充满滤框时所得滤液体积及所需时间；
（2）过滤完后用1/10滤液量的清水洗涤滤饼，求洗涤时间。

解： 1. 悬浮液中固体的质量分数
()0562.01000
/861.02710/139.02710
/139.0/1//=+=-+=
ρρρφw w w s s
滤饼的孔隙率 7304.02710
/5.01000/5.01000
/5.0=+=
ε
单位滤液形成的滤饼体积
3
3/2633.02134
.00562.00562.07304.010562.0滤液饼m m V LA ==--= 滤饼体积：3m 008.101025.0035.6035.60=⨯⨯⨯=饼V
过滤面积 2m 0645
.821035.6035.60=⨯⨯⨯=A 过滤完成后，滤液体积：
23
/.3828m 02633.01008.0m V =÷=液
23/.04748m 00645.8.38280q =÷=液
()
s qq q K e 45.16657.1895.35435.22510
57.100378.004748.0204748.0215
2
2=+=⨯⨯⨯+=+=-τ2. 洗涤面积：2m 0322.41035.6035.60=⨯⨯=w A 0095.00322.4.38280.10=÷⨯=w q m 3/m 2
()()()
s m m q q K d dq w w ⋅⨯=+⨯=+=
⎪⎭⎫
⎝⎛--2355/10657.700378
.004748.041057.14τ s w 12410657.70095
.05
=⨯=-τ
3．(15分) 在某列管换热器中，用130ºC 的饱和水蒸气将某溶液从20ºC 加热到60ºC ，换热器由100根φ25⨯2.5mm 长3m 的钢管组成。

溶液以100m 3/h 的流量在管内流动，蒸汽在管外冷凝。

已知操作条件下溶液的密度为1200kg/ m 3, 粘度0.955mPa·s ，比热容为3.3kJ/(kg·ºC), 导热系数为0.465W/(m·ºC), 管壁和污垢热阻可忽略不计。

(1) 传热平均温度差、以外表面计的总传热系数； (2) 管内溶液流动的雷诺准数；
(3) 用适当公式求管内溶液对流传热系数； 解：4.8870
110ln )
60130()20130(=---=
∆m t
W C q t KA Q p m m 5104.440330012003600/100)2060(⨯=⨯⨯⨯=-=∆= 255.233025.014.3100m DL n A =⨯⨯⨯==π 21134
.8855.23440000
=⨯=
K
管内径：0.025-2⨯0.0025=0.02m
s m q u V
/885.0100
20.036004
2=⨯⨯⨯=
π
Re=222241> 100000
)/(3454Pr Re 023
.024.08.0K m W d
⋅==λ
α。