中国石油大学(华东)化工原理题

《化工原理上》期末试卷

专业班级化学工程与工艺、环境工程

学号

姓名

开课系室化学工程系

考试日期

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

《化工原理下》期末试题答案

专业班级化学工程与工艺、环境工程

开课系室化学工程系

考试日期

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）

⒊（本小题4分）

答：有腐蚀性、高温及高压流体走管程，降低对壳体材质要求；

有毒、易燃流体走管程，降低泄露； 易于结垢的流体走易清洗一侧，便于清扫； 流量小，粘度大的流体走壳程，便于达到湍流； 需要被冷却流体，一般走壳程，便于散热； 蒸汽宜走壳程，便于冷凝液及不凝气排放。

三、计算题（共60分）：

⒈（25分）

解：（1）m d i 100.0= s m d Q u i /299.202.0360065

442

2=⨯⨯⨯==

ππ

[1分]

5

3

10657.310

624.07

.992299.21.0Re ⨯=⨯⨯⨯=

=

-μ

ρ

du

[1分]

[2分]

《化工原理上》期末试卷

专业班级化学工程与工艺、环境工程

学号

姓名

开课系室化学工程系考试日期

槽，已知水的密度为1000kg/m3 ，管道直径均为φ45×2.5mm，泵的进、出口管路上分别安装有

真空表及压力表。真空表安

装位置距贮水池的水面高为

4.8m，压力表安装位置距贮

水池的水面高度为5m。当输

入量为4m3/h时，进水管道

的全部阻力损失为10J/kg，出水管道的全部阻力损失为40J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2。泵的效率为70%。（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失）。

试求：⑴泵扬程H，m ；（10分）

⑵两液面高度差h，m ；（6分）

⑶泵所需的轴功率N，kW。（4分）

⒉（15分）某厂用板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的空间尺寸为1000 ×l000×40mm，有20个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1.4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。

试求：⑴该扳框压滤机的生产能力；（6分）

⑵过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)。（9分）

⒊（20分）一内管尺寸为φ25×2..5mm的套管换热器作为精馏塔顶全凝器，冷却水走管程，塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量为500kg/h，

汽化潜热为270kJ/kg ，饱和温度为80℃；冷却水入口温度为15℃，出口温度为45℃，忽略管壁及污垢热阻。此时蒸汽侧的对流传热系数

αo =104

W/(m 2·K)，水侧的对流传热系数αi =4428.4 W/(m 2·K)；水的比热C P =4.174)K kg /(kJ ⋅，忽略热损失。 试求：⑴换热器的热负荷Q ，kW ；（3分）

⑵冷凝水的用量W 2，kg/h ；（2分）

⑶换热过程的对数平均温差Δt m ，℃ ；（6分）

⑷换热过程的总传热系数K O ，

)K m /(W 2

⋅；(以内管的外表面积为基准)（5分）

⑸若达到要求，换热器长度不短于几米？（4分）

《化工原理 上》期末试题答

案

专业班级化学工程与工艺、环境工程

开课系室化学工程系

考试日期

③对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，将炉墙看成一全反射面。

三、计算题：（共55分）

⒈（20分）

解：⑴在0-2间列柏努利方程：

∑-+

++=+++2

02

2

22200022f e H

g

u g P Z H g u g P Z ρρ

（2分）

P 0 = 0， P 2=2.5kgf/cm 2=2.452×105Pa

（2分）

u = 0，

s m d V u /8842.004.03600

/444222=⨯⨯==

ππ

（2分）

m g

h

H f f 02.181

.910

2

020==

=

∑∑

--;

（2分）

Z 0=0 Z 2=5 代入上式，计算：H= 31.06m