大连理工大学2005年《化工原理》考研试题与答案

说明：

本试卷是根据相关资料整理和模拟而成的；

本试卷中的题目可能与《江苏工业学院2007-2008学年第1、2学期期末考试试题》中的题目重复；

如有重复，则不选用本试卷中的题目，而是选用《江苏工业学院2007-2008学年第1、2学期期末考试试题》中的题目

大连理工大学2005年《化工原理》考研试题与答案

第一部分

1、(20分)用一台离心泵将水池中的水(密度为1000kg/m 3)送至一表压为59kPa 的水洗塔顶，

其流程如图所示。已知离心泵吸入管段长度（包括局部阻力的当量长度，含入口阻力损失，下同）为50m ，泵出口阀半开时排出管线长度150m （含出口阻力损失），全部管路均用φ108×4的碳钢管，管内流体流动摩擦系数均为0.025，其它数据如图所示。试求： 1. 当系统水的流量为42.5m 3/h

2. 泵的压头，若离心泵的效率为70%，泵的轴功率（

3. 泵出口阀门半开时管路的特性曲线方程；

4. 若塔顶表压增加到98.1kPa 时，测得系统中水的流量为假设泵的特性曲线方程可以表示为2

V Bq A H -=

2、（10分）用板框过滤机恒压下过滤某种悬浮液，过滤机的尺寸为：滤框的边长为810mm(正

方形)，每框厚度为42mm ，共10个框。现已测得：过滤10分钟得到滤液1.31m 3,再过滤10分钟共得到滤液1.905m 3,已知每m 3滤液可形成0.1m 3的滤饼，试计算： （1）过滤常数K 为多少m 2

/s?

（2）将滤框完全充满滤饼所需的过滤时间为多少分钟 ?

（3） 若洗涤时间和辅助时间共30分钟，求该机生产能力为多少m 3滤液/h ?

3、(20分)在一个单程列管式换热器内用110℃的饱和水蒸汽将某溶液加热,换热器由38根

φ25×2.5mm 的管子组成,长2m,壳程为水蒸汽冷凝,其传热膜系数α1=10000 W/(m 2·K)，管程走溶液,流量为0.03m 3/s,进口温度t 1=20℃,密度900kg/m 3,比热3.9kJ/(kg·℃)，管壁和污垢热阻可以忽略,管内溶液侧的传热膜系数α2=2500 W/(m 2·K)，管内为湍流，求：

（1）以外表面为基准的总传热系数K o ； （2）溶液的出口温度t 2 ；

（3）若检修中发现有8根管子已损坏,将坏管堵塞后继续使用,此时换热器的总传热系

数和溶液出口温度将变多少？

答案：

1 （20分）

解：（1）(6分)2

42.5 1.50m /s 36000.7851

u =

=⨯⨯

在水池液面０－０和真空表所在的1-1两截面间列B.E.

2

2

11100050019.810.0251000

0.1

2

2

25()25p u

u

p kPa kPa

⨯=⨯+

+⨯

⨯+

=-表压即真空度为

(2) (6分) 在水池液面０－０和水洗塔顶2-2两截面间列B.E. 2

59100050150 1.5

(24.310.3)0.02536.74m

10009.81

0.1

29.81

10009.8136.7442.5/3600

6.08kW

0.71000

V

a H gH q P ρη

⨯+=+-++⨯

⨯

=⨯⨯⨯⨯⨯=

=

=⨯

（3）(4分) 在水池液面０－０和水洗塔顶2-2两截面间列B.E.

2

2

2

(

)

501500.7850.1

25 6.010.0250.1

29.81

31.010.003191V

e V

q H q +⨯=++⨯

⨯⨯=+

（4）(4分)塔顶表压为98.1kPa 时，2

35

1.14m /s 36000.7851

u =

=⨯⨯

此时2

2

35

(

)

501500.7850.1

25100.0250.1

29.81

38.9e H m

+⨯=++⨯

⨯⨯=

2

22

38.93536.7442.543.450.003716

43.450.003716V

A B A B A B H q =-⨯=-⨯===-

2 （10分）

解：（1）(5分) 过滤面积20.810.8121013.12m A =⨯⨯⨯= 根据恒压过滤速率方程:V 2+2VV e =KA 2τ

将τ=10min,V =1.31m 3;τ=20min,V=1.905m 3

代入上式 解出: K =2.01×10-5m 2/s

V e =0.1376m 3

(2) (3分)滤框充满时所得滤饼体积:V 饼=0.812×0.042×10=0.2756m 3

滤框充满时所得滤液体积:V =V 饼/υ=0.2756/0.1=2.756m 3

τ=(V 2+2VV e )2/KA 2

=min 4060

1001.212.131376

.0756.22756

.25

2

2

=⨯⨯⨯⨯⨯+=

-

(3) (2分)生产能力32.756

m

2.362h (4030)/60

W V Q τττ===+++

3 （20分） 解：（1）(5分)以外表面积计

2

11666.7W /(m K )

112510000

2500

20

O K ∴=

=⋅+

⨯

(2) (7分)

2

967.52025.04159.338m

A o =⨯⨯⨯=

m

O O m t A K t t Cp q Q ∆=-=)(1222

℃

t t t t Q 1.2811020110ln

20967.51000

7.1666)20(9.390003.022

22=---⨯

⨯=

-⨯⨯⨯=∴

(3) (8分)

将8根管子坏管堵塞后,管程流量不变，速度增大为原来是38/30=1.2667倍， 仍为湍流，管程α2=2500×1.26670.8= 3020.4 W/(m 2·K)

2

1

2359W /(m K )112510000

3020.4

20

O

K '==⋅+

⨯

230 3.41590.0252 4.712m o A '=⨯⨯⨯=