化工原理上下册试题答案

化工原理上下册试题答案

化工原理模拟考题参考答案

一、 客观题

01．牛顿黏性定律的数学表达式是 y u d μτ-= ，服从

此定律的流体称为 牛顿流体 。

02．实际流体与理想流体的主要区别在于 实际流体

具有黏性 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏

努利方程的主要区别在于 实际流体柏努利方

程中有阻力损失项 。

03．液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是 D 。

A. 从位能大的截面流向位能小的截面；

B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面；

C. 从动能大的截面流向动能小的截面；

D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。

04．离心泵在启动前应 灌泵 ，否则会发生__气缚__现象；离心泵的安装高度应 小于 允许安装高

度, 否则会发生 汽蚀 现象。

05．进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口

温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出

口温度不超过40℃，则必须采用 并流 操作。

06．冷热两流体的对流给热系数h 相差较大时，提高

饼厚度的增加而 增加 ；恒压过滤时，过滤压差

不变 ，过滤速率随滤饼厚度的增加而 减

小 。

二、计算题

1．用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量

为150m 3/h ，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的

垂直距离分别为2.0m 和45m 。

泵吸入管与排出管分别为内径

205mm 和内径180mm 的钢管。

吸入管管长50m （包括吸入管路

局部阻力的当量长度），排出管管

长200m （包括排出管路局部阻

力的当量长度），吸入管和排出管

的管壁粗糙度均为0.3mm ，水的密度1000 kg/m 3，

粘度1.0×10-3 Pa ﹒s ，泵的效率为65%，圆管内湍

流摩擦系数用下式计算：

23.0Re 681.0⎪⎭⎫ ⎝⎛+=d ελ

试求： 112m 45m A 33

22

（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？

各属于哪种流动类型？

（2）泵吸入口处A 点的真空表读数？

（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功

率？

解：（1）吸入管内流速

263.1205.0785.03600/150211=⨯==A V u m/s ，

25891510

0.11000263.1205.0Re 3111=⨯⨯⨯==-μρu d ，属于湍流； 排出管内流速

638.1180.0785.03600/1502

22=⨯==A V u m/s ， 294840100.11000638.1180.0Re 3222=⨯⨯⨯==-μρu d ，属于湍流；

（2）在1－1与2－2间列柏努利方程

∑-+++=++212111200022f h u p g z u p g z ρρ

00000=≈=z u p p a

()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-222111*********u d l u u g z z p p p A λρ＝－＝真 0231.0258915682053.01.023.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λ

249112263.1205.0500231.02263.181.92100022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯++⨯⨯＝真A p Pa

(3) 在1－1与3－3间列柏努利方程

∑-+++=+++312333200022f e h u p g z h u p g z ρρ 00

03030=≈===z u u p p p a ()22222222111103u d l u d l g z z h e λλ++-＝ 0237.0294840681803.01.023.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λ

89.5002638.1180.02000237.02263.1205.0500231.081.94722=⨯+⨯+⨯＝e h J/kg

36.3210865.010003600/15089.500=⨯⨯==＝ηρ

ηV h N N e e

W

2．在由118根φ25⨯2.5，长为3m 的钢管组成的列管式

换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。

已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的质量流量

为7200kg/h ，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg ⋅℃)，空气的

对流给热系数为50 W/(m 2⋅℃)，蒸汽冷凝给热系数

为8000 W/(m 2⋅℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热

损失可忽略不计。试求：

（1）加热空气需要的热量Q 为多少？

（2）以管子外表面为基准的总传热系数K 为多少？

（3）此换热器能否完成生产任务？

解：（1）()()4.802060005.13600/72001222=-⨯⨯=-=t t c w Q p

kJ/s (2)

8.395002.0025.08000111111222=⨯+=+=h d d h K W/(m 2⋅℃) (3)

8.273025.014159.31182=⨯⨯⨯=A m 2 45.919.1129.72ln 40ln 2111=-=∆∆∆-∆=∆t t t t t m ℃

184.101J/s 10118445.918.278.3922==⨯⨯=∆=m t A K Q kJ/s ，能够完成生产任务。

一、填空与选择：

（1）吸收操作一般用于分离 气体 混合物，其原理

是利用气体中各组分在吸收剂中 溶解度 的

差异来达到分离的目的。

（2）精馏操作一般用于分离 液体 混合物，其原理

是利用原料中各组分的 挥发度 差异来达到

分离的目的。

（3）萃取操作一般用于分离 液体 混合物，其原理

是利用原料液中各组分在萃取剂中 溶解度

的差异来达到分离的目的。

（4） 全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 1 ，提馏段操作线的斜率为 1 ，对相同的x D 和

x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 多 。

（5）气液两相在填料塔内逆流接触时， 填料表面 是

气液两相的主要传质面积。为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好

的 液体分布 装置。 （6）写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A) 漏液 ；

(B) 液泛 ；(C) 雾沫、气泡夹带 。