化工原理-A---答案(1)

安徽农业大学2014―2015学年第二学期

《化工原理》试卷（A 卷）

一、选择题（共8题，每题3分，共24分）

1. 直径为φ57 mm×3.5 mm 的细管逐渐扩大到φ108 mm×4.0 mm 的粗管，若流体在细管内的流速为4 m/s ，则在粗管内的流速为（ B ）。 A. 2 m/s B. 1 m/s C. 0.5 m/s D. 0.25 m/s

2. 在阻力平方区，摩擦系数λ（ C ）。

A. 为常数，与ε/d ，Re 均无关

B. 随Re 值加大而减小

C. 与Re 值无关，是ε/d 的函数

D. 是Re 值与ε/d 的函数 3. 通过三层平壁的稳态热传导，各层界面间接触良好，第一层两侧温度为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R 1和第二、三热阻R 2、R 3的大小为（ D ）。

A. R 1>(R 2+R 3)

B. R 1<(R 2+R 3)

C. 无法确定

D. R 1=(R 2+R 3) 4. 对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时△t m 大小为（ C ）。

A. △t m,逆>△t m,并

B. △t m,逆<△t m,并

C. △t m,逆=△t m,并

D. 无法确定 5. 某吸收过程，已知气膜吸收系数k Y =4×10-4 kmol/(m 2·s)，液膜吸收系数k X =8×10-4 kmol/(m 2·s)，由此可判断该过程（ C ）。

A. 气膜控制

B. 液膜控制

C. 判断依据不足

D. 双膜控制 6. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为（ A ）。

A. X*-X

B. X -X*

C. X i -X

D. X -X i 7. 对流传热速率=系数 推动力，其中推动力是（ B ）。 A. 两流体的温度差 B.

流体温度和壁面温度差

C. 同一流体的温度差

D. 两流体的速度差

8. 流体在长为3 m 、高为2 m 的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ C ）。

A. 1.2 m ；

B. 0.6 m ；

C. 2.4 m ；

D. 4.8 m 。

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二、填空题（共12题，每题3分，共36分）

1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为（560 ）mmHg，另一设备的表压强为50 kPa，则它的绝对压强为（151 ）kPa。（当地大气压为1.0133×105 Pa）。

2．常温下水的密度为1000 kg/m3，粘度为0.001 Pa·s，在d=100 mm的管内以3 m/s速度流动，其流动类型为（湍流）。

3．通过三层平壁的热传导中，设各层壁面间接触良好，如果测得各层壁面的温度T1、T2、T3、T4分别为500℃、400℃、200℃、100℃，则各层热阻之比为（1:2:1 ）。

4．液体在大容器内沸腾时，随着温度差(t w-t s)的不同，会出现（自然对流）、（核状沸腾）和（膜状沸腾）三种不同的沸腾状态。

5．当以气相的分压差p A - p*A表示吸收推动力时，吸收速率方程可表示为N A=（K G·(p A - p*A) ），其中吸收总阻力1/K G=（1/k G+1/Hk L）。

6．根据双膜理论，吸收过程的总阻力1/K Y =（1/k Y+m/k X）。

7．根据间壁两侧流体温度沿传热面是否有变化，即温度升高或降低，可将传热分为（恒（等）温传热）和（变温传热）。

8．公式Nu=KRe a Pr b Gr c中Re和Gr的物理意义分别表示为（流体的流动状态和湍流程度对对流传热的影响）和（自然对流对对流传热的影响）。

9．流体在一段水平管中流过，测得平均速度为0.5 m/s，压强降为10 Pa，Re 为1000，则管中心线上速度为（ 1 ）m/s，若平均速度增大到1 m/s，则压强降为（20 ）Pa。

10．流体在圆形管道内作层流流动时的摩擦系数与（管壁粗糙度（ε/d））无关，只随（雷诺数（Re）的减小）而增大。

11．液体在两块平板间流动，流速分布如下图所示，从中取出A、B、C三块

流体微元。

试分析：

（1）各微元上下两平面上所受切应力的方向（绘出图形）；

（2）定性指出哪个面上的切应力最大？哪个最小？并阐述原因。

答：A 最大，B 最小，判断依据：du dy

τμ

=

12．简述两相间传质的“双膜理论”的基本论点。 答：（1）当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，在相界面两侧分别存在着呈层流流动的稳定膜层；（2）在相界面上气液两相互成平衡，界面上没有传质阻力；（3）在膜层以外的主体内，由于充分的湍动，溶质的浓度基本上是均匀的，即认为主体中没有浓度梯度存在，即浓度梯度全部集中在两个膜层内。

三、计算题（共6题，共40分）

1．圆管中流速为轴对称分布，

22

max 020

(r r )u u r =-，u 是距管轴中心为r 处的流速。若已知r 0=0.03 m ，u max =0.15 m/s ，求通过圆管的流量Q 及断面平均流速。

（6分）

解：根据已知条件得流速分布函数为

222

max 0215(r r )159

o u u r r =

-=- 由流量公式得2

315(15r )2211.95/9

A

A

Q udA rdr cm s π==

-

=⎰⎰

断面平均流速7.5/Q

v cm s A

==

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