南京工业大学化工原理期末试卷及答案

南京工业大学期末考试(A)卷

课程：«化工原理»（上册）

班级：姓名：学号：

一、选择填空题：(每题5分，共20分)

1．(1) 如图所示，若敞口罐液面恒定，罐上方压强为Pa，忽略流动阻力损失，出水管管径为d，则出水管的出口速度u与有关。

（A）Ｈ（B）Ｈ、ｄ（C）ｄ

（D）Ｐａ（E）Ｈ、ｄ、Ｐａ

水

Pa

u

H

(2)有一并联管路，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V1，ｕ，d1，ｌ1，ｈf1及V2，ｕ2，ｄ2，ｌ2，ｈf2。若ｄ1＝２ｄ2，ｌ1＝２ｌ2，则：

1

①ｈf1／ｈf2＝（）

（A）２（B）４（C）１／２；（D）１／４（E）１

②当两段管路中流体均作滞流流动时，V1／V2＝（）

（A）２（B）４（C）８（D）１／２（E）１

(3)转子流量计的主要特点是（）

（A）恒截面、恒压差（B）变截面、变压差

（C）恒流速、恒压差（D）变流速、恒压差

2．⑴已知流体经过泵后，压力增大∆P N/m2，则单位重量流体压能的增加为（）（A）∆P （B）∆P/ρ （C）∆P/ρg （D）∆P/2g

⑵离心泵的下列部分是用来将动能转变为压能（）

（A）泵壳和叶轮（B）叶轮（C）泵壳（D）叶轮和导轮3．（1）过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则___（Ａ）操作压差增大至原来的√２倍

（Ｂ）操作压差增大至原来的４倍

（Ｃ）操作压差增大至原来的２倍

（Ｄ）操作压差保持不变

（2）恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___ （Ａ）增大至原来的２倍

（Ｂ）增大至原来的４倍

（Ｃ）增大至原来的√２倍

（Ｄ）增大至原来的１．５倍

4．比较下列对流给热系数的大小

空气流速为6m/s的α1，空气流速为25m/s的α2，水流速为1.2m/s的α3，水流速为2.5m/s 的α4，蒸汽膜状冷凝的α5，自大到小的顺序为：> > > >

二、填空题：(每题5分，共20分)

1．①1atm=__________kN/m2。

②____________________的流体称为理想流体。

③表压与绝对压力的关系是____________________。

2．①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的管路上，关小出口阀门后，真空表的读数，压力表的读数。（填增加、降低或不变）

②管路特性曲线的一般表达式是。

③离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。

3. 粒子沉降过程分阶段和阶段。

沉降速度是指时，相对于的速度。

4．冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为℃。

三、计算题(本题15分)

某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长50m（包括局部当量长度），两容器液面差3.2m，求（1）管内流量（2）若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量碱为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？（设流体流动为湍流，摩擦系数符合柏拉修斯公式λ＝0.3164/Re0.25）

四、计算题(本题10分)

用泵将石油从低位槽输送至高位槽，两槽液位恒定，液面差15m，管子规格Φ89×4.5mm，管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为200m，要求流量21 m3/h，石油的密度ρ＝920kg /m3，，粘度0.5NS/m2，求：

(1) 雷诺数Re，摩擦系数λ，流动阻力∑h f

(2) 泵的有效功率

五、计算题(本题15分)

用板框压滤机过滤悬浮液，已知过滤面积10m2，操作压力2kgf/cm2（表压），过滤15分钟后，得滤液2.91m3，若介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩，

求：（1）已知该板框压滤机的生产能力4.8m3/h，计算洗涤时间和辅助时间之和（2）若过滤时间和滤液量均不变，操作压力降至1kgf/cm2（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？

六、计算题(本题20分)

有一套管式换热器，内管Φ54×2mm，外管Φ116×4mm的钢管，内管中苯由50℃加热至80℃，流量4000kg/h，环隙为2kgf/cm2（绝）饱和蒸汽，蒸汽冷凝的传热系数104W/m2K，已知苯的ρ＝880kg /m3，C P=0.1856kj/kg, λ=0.134 W/mK，μ=0.39cP, 管内污垢热阻R si＝0.0004 m2 K / W，管壁热阻和管外污垢热阻可略，求：（1）管内给热系数αi，以管内表面积计的总传热系数K i（2）套管的有效长度（3）若加热蒸汽压力增至3kgf/cm2（绝），问苯的出口温度是多少？（设K i不变）

压强，kgf/cm2（绝） 1.0 2.0 3.0

温度，℃99.1 120 133

汽化潜热，KJ/Kg 2259 2204 2163

选择填空题：

1. A E C C

2. C C

3. C C

4.α5>α4>α3 >α2>α1

填空题

1. ①1atm=_101.3___kN/m2。

②粘度为零，无流动阻力的流体称为理想流体。

③表压与绝对压力的关系是表压＝绝对压力－大气压。

2．①离心泵的流量调节阀安装在离心泵的出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数减小，压力表的读数增大。（填增大、减小或不变）

t02a05002

②管路特性曲线的一般表达式是He‘＝H0+KV2。

t02a05001

③离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀现象。

3.粒子沉降过程分加速阶段和匀速阶段。沉降速度是指加速终了时时，颗粒相对于流体的速度。

4．冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T1＝400℃，出口温度T2为200℃，冷气体进口温度t1＝50℃，两股气体的质量流量相同，物性数据可视为相同，若不计热损失时，冷气体出口温度为250 ℃；若热损失为5%时，冷气体出口温度为240 ℃。

三．解：p1=-p2u1=u2

gZ1+u12/2+p1/ρ+He=gZ2+u22/2+p2/g+∑h f

gZ1=∑h f= (0.3164/Re0.25)(l/d)(u2/2)

∴u=3.513m/s

(2) gZ1=∑h f= (0.3164/Re0.25+ζ)(l/d)(u2/2)

∴ζ=14.3

四．解：u=21/(3600*0.785*0.082)=1.16m/s

Re= duρ/μ=170.8 层流

λ＝64/Re=0.374

∑h f=λ(l/d)(u2/2)==0.374*(200/0.08)*(1.162/2)=629.9J/Kg

(2) He=g∆z+∑h f=777J/Kg

Ne=HeV g=4.17KW

五．解：(1)Q=V/(τF+τW+τR)

0.00133=2.91/(900+τW+τR)

τW+τR=21.47min

(2) V2=2k∆P A2τ

V2=2k∆P’ A’2τ

A’2=∆P A2/∆P’=200

A’=14.14m2

∆A=14.14-10=4.14 m2

六．解（1）Re=duρ/μ=4W/πdμ=4*4000/(3600*3.14*0.05*0.39*10-3)=7.259*104

Pr=C pμ/λ=0.1856*103*0.39*10-3/0.134=5.4

αi=0.023(λ/d i)Re0.8Pr0.4=936.59W/ m2K

K i=1/(1/αi+d i/α0d0+R si)=641 W/ m2K

(2)t s=120℃△t m=(80-50)/ln70/40=53.6℃

Q=W C C PC(t2-t1)=(4000/3600)*0.1856*103*(80-50)=61864W

Q=K iπd i L△t m L=11.5m

(3) t s=133℃△t m=( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2)

Q=K iπd i L△t m= W C C PC(t2-t1)

641π*0.05*11.5*( t2-50)/ln(133-50)/(133- t2)=(4000/3600)*0.1856*103*( t2-50)

t2=84.5℃