湘潭大学2001级本科化工原理上考试AB合并答案

湘潭大学化工学院

2001级化工原理（上册）期末考试A卷答案

（考试时间：120分钟）

姓名专业班级学号成绩

一、填空（每小题4分，共20分）

1、流体作层流运动时，其摩擦系数λ与（Re）有关；流体在湍流运动时，λ与（Re）

和（ε/d）有关；离心泵的总效率η包括（容积）效率η1、（水力）效率η2和（机械）效率η3，其关系为η=（η1η2η3）。

2、离心泵理论扬程曲线为直线，实际扬程为抛物线（直线、抛物线）。离心通风机的

全风压包括静风压和动风压。用离心泵在两敞口容器间输液，在同一管路中若用该泵输送密度为800kg/m3的某溶液（设该溶液的其他性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量（减少），扬程（下降），泵的轴功率（下降），泵的出口压强（下降）。

3、非球形颗粒的形状系数ψ的物理意义是：与（体积、表面积、比表面积）相等的球与非

球形颗粒的（体积、表面积、比表面积）之比。若一非球形颗粒的当量直径为de,形状系数为ψ，则其相应的表面积S为（πde2/ψ），比表面积a为（6/ψde）。

4、影响固定床床层压降的主要因素有：操作因素u；流体的物性μ和ρ；床层特性ε和a ，

其中影响最大的是（ε）。

5、数学模型法的主要步骤是：①将过程简化成易于用数学方程描述的物理模型；

②建立数学模型；③通过实验检验数学模型的合理性，并测定模型参数。

二、判断与选择（每小题2分，共20分）

判断（对的打“√”，错的打“×”）：

1、从理论上说，往复泵的流量与扬程无关。（√）

2、多级往复压缩机的级数越多，单级压缩比越小，则总功耗越大。（×）

3、离心泵的扬程又称为压头，亦即指被输送流体的升扬高度。（×）

4、选用离心通风机时，如果输送气体的温度、压力与实验状态不同，则要校正风压后再选

用。（√）

5、多管程列管换热器中，无相变两流体的平均传热温差总是比纯逆流时的小。(√ )

6、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，采用逆流操作可以减少所需要的传热面积。

( ×)

7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，则传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；换热器

总传热系数K将接近空气侧的表面传热系数。( √ )

选择（在正确的答案下打“√”，并将选择结果填在括号中）：

1.沸腾传热的过热度增大，其传热系数( C )。

A 增大

B 减小

C 只在某范围变大

D 沸腾传热系数与过热度无关。

2.对在蒸汽、空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的( D )在工程上可行。

A 提高蒸汽流速

B 在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增大冷凝面积，导走冷凝液

C 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度

D 内管加入填充物或采用螺纹管

3.蒸汽冷凝时，冷凝管水平放置冷凝效果( B )垂直放置。

A 次于

B 好于

C 等于

二、计算题（每题20分）

1、（20分）如右图，用泵将密度为900 kg/m3、粘度为

2.30cP、温度为40℃的某有机液体混合物从敞口储槽送至

加压精馏塔内进行分离。测得泵入口处真空度为

300mmHg，出口压力表读数为4.30kgf/cm2，孔板流量计

的U型管中水银柱高差为360mm，孔板孔径为30mm，

孔板流量计系数C K＝0.63。泵入口管中心线至出口压力表

接点之间的垂直高差为0.50m，其间的摩擦阻力损失可以

略去不计。精馏塔进口管中心线与储槽液面之间的液位高

差为20m且恒定不变。全程管径均为φ68×4mm，包括

管子各种局部阻力在内的管道当量长度为180m，其中进

口管路段当量长度为50m，离心泵的允许吸上真空高度Hs为6.5m，泵工作当地的大气压为1atm, 管路为光滑管，其摩擦系数λ＝0.3164/Re0.25，离心泵的效率为78％，试求：

（1）该溶液在管路的体积流量（5分）；（m 3/h）

（2）精馏塔内接管口处的表压强（5分）；（kgf/cm2）

（3）离心泵的轴功率为多少（5分）。（kw）

（4）离心泵在此管路工作时，是否会发生汽蚀现象？其允许的最大安装高度为多少m?（5分）已知水银的密度为13600 kg/m3。40℃时溶液的饱和蒸汽压为80mmHg.

解：（1）求溶液在管路的体积流量q v，对孔板流量计应有：

q v＝C

K A0√2gR(ρz－ρ)/ ρ

＝0.63×0.785×0.032×√2×9.81×0.36×(13600－900)/900＝4.44m3/s＝16m3/h ；

相应的流速为：u＝4.44/0.785×0.062＝1.57m/s ；

（2）求We，在两压力表之间列帕努力方程：

We＝（P2－P1）/ ρ＋gZ2＝(4.3×0.981×105＋300×1.013×105/760)/900＋9.81×0.5

We＝518 J/kg ；

求管路阻力H f：H f＝λ（l e/d）（u2/2）,

Re＝0.06×1.57×900/2.3×10－3＝36861，λ＝0.3164/368610.25＝0.0228，

H f＝0.0228×（180/0.06）（1.572/2）＝84.4 J/kg ；

求精馏塔内接管口处的表压强P3，在敞口槽液面与精馏塔内接管口处列帕努力方程：

We＝gZ3＋P3/ ρ＋u2/2＋H f ，则P3＝ρ（We－gZ3－u2/2－H f）＝2.126×105Pa＝2.32kg f/cm2；

（3）求泵所需的理论功率Ne，Ne＝q m·We＝4.44×10－3×900×518=2.1kw，

则所需实际功率为N T，N T＝Ne/η＝2.65 kw

（4）校正泵的允许吸上真空高度Hs’，

Hs’＝[Hs＋（H a-10）－P v/9.81×1000－0.24]1000/900＝6.4m