大学化工原理上册模拟试题及参考答案

一、填空（每空1分，共20分）

⒈牛顿型流体在圆直管道中作稳态层流流动时，现保持流量不变，管直径变为原来的二分之一，则管路摩擦阻力系数是原来的倍，产生的摩擦阻力为原来的倍。

⒉某设备入口真空表上读数为120mmHg，当地大气压0.98atm，则入口处绝压为Pa；出口压力表读数为1.8kgf/cm2，则其绝对压力为 Pa。

⒊离心泵的工作点由确定；如关小离心泵出口阀门开度则离心泵扬程

，轴功率。

⒋固体颗粒在流体中呈层流自由沉降时，如温度降低，则固体颗粒在气体中的沉降速度；固体颗粒在液体中的沉降速度。

⒌对于连续转筒真空过滤机的操作，当转速提高时，过滤机的生产能力、滤饼层厚度。

⒍对于聚式固体流态化，常出现的不正常操作现象有，。

⒎面积和厚度相同的三层导热平壁，测得一维稳态导热时各层导热平壁两侧的温度差大小顺序为Δt2大于Δt3大于Δt1，则各层导热平壁的导热系数大小顺序为、各层导热平壁的导热热阻大小顺序为。8.液体在圆直管内作强制湍流对流传热时，如液体的流量和定性温度不变，管直径减小为原来的二分之一，则对流传热系数（给热系数）变为原来的

倍。

9.在铜质套管换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，总传热系数应接近于的对流传热系数（给热系数），传热壁面温度接近于的温度。

10.黑体的定义为，透明体的定义为。

二、分析简答题（共20分）

⒈（本小题8分）试分析影响加热炉热效率的因素有哪些？提出提高加热炉热效率的措施。⒉（本小题8分）画出往复式压缩机工作循环的P-V图，标出每一过程的名称。分析说明为何当压缩气体终压较高时采用多级压缩？

⒊（本小题4分）试说明冷、热两流体在管壳式换热器中换热时，安排流体流程（管程或壳程）的基本原则。（每项1分）

三、计算题（共60分）：

⒈（25分）用离心泵将40℃的水从敞口储水池送入一敞口高位槽（当地气压为1atm）。泵进出口分别安装真空表和压力表，两表间垂直距离可以忽略不计。已知水的物性参数如下，密度ρ为992.7kg/m3 ，粘度μ为0.624cP，水的饱和蒸气压为55.32mmHg。已知泵入口真空表读

数为400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度

为7.2m，输送管路为Φ108×4mm的钢管，总长度（包括当量长度）为40m，其中吸入管路为6m（包括当量长度），储水池与高位槽高度差为20m，管路摩擦阻力系数λ为0.02，流量为65m3/h。

试问：⑴泵最大可能的安装高度；（8分）

⑵泵的扬程；（6分）

⑶泵出口处压力表的读数；（6分）

⑷设摩擦阻力系数不随流量改变而改变，写出管路特性方程中。（5分）⒉（15分）用一板框过滤机过滤CaCO3的水悬浮液，滤饼可视为不可压缩。压滤机的过滤面积为20m2，某过滤压强下测得过滤常数K=2×10-2 m2/h。

试求：⑴在此压强下将过滤进行至滤饼充满全部滤框时，所获得的滤液为2m3，滤布阻力可以忽略不计，问此时所需过滤时间为多少小时？（6分）

⑵现改用一种较厚的滤布，其常数为q e=2×10-2m，过滤完毕后，洗涤、拆装等辅助时间共为30分钟，问此时的生产能力为多少？（5分）

⑶如①，设CaCO3的水悬浮液的浓度（以m3滤饼/m3滤液计）提高一倍，此时所需的过滤时间为多少？（4分）

⒊（20分）一单管程、单壳程列管换热器，有多根Φ25×2.5mm的钢管组成管束。管程走有机溶剂，流量为1.5×104kg/h，流速为0.5m/s；壳程通入130℃的饱和蒸汽，将有机溶剂从20℃加热至50℃。已知在定性温度下有机溶剂的物性参数为：密度=884.2kg/m3，比热Cp=1.76kJ/(kg·K)，导热系数λ

=0.143W/(m·K)，粘度μ=0.8cP；蒸汽的冷凝对流传热系数为104W/(m2·K)；钢的导热系数取45 W/(m·K)；污垢热阻可以忽略不计。

求：⑴管内的对流传热系数α，W/(m2·K)；（6分）

⑵换热器的总传热系数（以管束外表面积为基准）K，W/(m2·K)；（2分）

⑶管子的根数和长度；（7分）

⑷在有机溶剂的初始温度和流量不变的前提下，若通过提高加热蒸汽温度将上述换热器的传热速率提高10%，则加热蒸汽温度应为多少？（5分）

注：蒸汽冷凝对流传热系数和有机溶剂的物性参数可看作常数。

10. 具有黑表面的物体ε=1 ，ρ=1

二、分析简答题（共20分）

⒈（本小题8分）

答：影响加热炉效率的因素有：炉墙损失的热量，烟气带走的热量，燃料燃烧情况及空气的入炉温度、过剩空气系数等。

提高加热炉热效率的措施有：提高空气入炉温度；尽量降低过剩空气系数及降低其温度，减少其带走热量；被加热流体选择适当的入炉温度；选择合适的火嘴，改进燃烧状况，使燃料燃烧完全。

⒉（本小题8分）

答：1-2 压缩； 2-3 排气； 3-4 余隙膨胀；4-1 吸气；（图1分，每步1分）

压缩气体终压较高时，容积系数下降，使压缩机动力消耗增加；排出气体温度增加；造成机件损坏及可能导致的润滑油失效。（每项1分，共3分）

一、填空和选择题（每空1分，共30分）

⒈0.5atm(表压)＝ kPa＝ mmHg。

⒉连续性方程是，柏努利方程是。

A、物料衡算式

B、能量衡算式

C、相平衡式

D、过程速率式

⒊空气在一等径水平圆直管中作等温、稳定流动，则沿流动方向其雷诺准数将（变大，变小，不变）；若沿流动方向空气温度升高，其雷诺准数将（变大，变小，不变）。

⒋减小阀门开度，管中流体流量减小，这是因为。

A、减小了阻力系数；

B、增加了当量直径；

C、增加了当量长度；

D、增加了流体动能。

⒌一台压缩机的工作循环包括、、和四个阶段。

⒍降沉室内颗粒沉降下来的条件是。

⒎固体流态化可分为流化和聚式流化两种，聚式流化常出现的不正常操作有

和两种。