化工原理(上)期末考试试卷

5.离心泵的扬程是 ________。 A 实际的升扬； B 泵的吸液高度； C 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度； D 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值
6.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 2 倍 C 操作压差增大至原来的 4 倍 D 操作压差保持不变
7.当介质阻力忽略不计的恒压过滤时，由τ=0 至τ=τ的平均过滤速率反比
于过滤时间τ的 _______
A 1 次方
B 2 次方
C 1.5 次方
D 1/2 次方
8.在长为 L m ，高为 H m 的降尘室中，颗粒的沉降速度为 u t m/s，气体通
过降尘室的水平流速为 u m/s，则颗粒在降尘室中的分离条件为_______ 。
三、 计算题 (每题 15 分 共 60 分)
21.如图所示，槽内水位维持不变，在水槽 底部用内径为 100mm 的水管引水至用户 C 点。 管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端 10m 处安有以汞为指示液的 U 管压差计（ρ
s =13600kg/m3)，压差计测压点与用户 C 点之间的直管长为 25m。问：（1）当闸 阀关闭时，若测得 R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离 Z 为 多少 m？（2）当闸阀全开时（ζ阀=0.17 , λ=0.02），每小时从管口流出的水为 若干 m3/h？
传热速率＝温差(推动力)/热阻
∵ (T-T w )/(1/ o )=(T w -t m )/[do/(idi )]
提供 A o =n d o L=300×3.14×0.025×2=47.1m2
Q=K o A o /Δ tm
需要 A o ’=Q/K o Δ tm =1.44×105/(71.6×48.4)=41.6 m2
A o ’<A o 满足要求
(4) 求壁温 T w
∵壁的热阻忽略
∴T m =t m
空气平均温度 t m =(20+85)/2=52.5℃
③生产率G :
w 8J F 8 0.1 323.6 258.88s（2分）
D F W 528.48s（2分）
G
V
0.161 2 0.812 2.5104 m3 / s（1分）
F W D
528.48 2
24 解:(1) d i =25-2.5×2＝20cm＝0.02m，G=W/A G=8000/(3600×0.785×0.022×300)=23.59kg/(s.m2) Re=d i u ρ/μ=d i G /μ=0.02×23.59/(1.98×10-5)
∴K o =71.6W/(m2·℃) (3) Q=W c Pc (t2-t1)
=(8000/3600)×103×(85-20)=1.44×105W
Δ tm =(Δt1- Δt2)/ l n (Δt1/Δt2)
=[ (108-20)-(108-85)]/Ln[(108-20)/(108-85)]
=48.Hale Waihona Puke Baidu℃
A L/u<H/u t
B L/u t <H/u
C L/u≥H/u t
D L/u t ≥
H/u
9.在一列管式换热器中，用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好______放置；
冷却水应走________。
A 水平
B 垂直
C 管内
D 管外
10.一定流量的液体在一φ25×2.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系
则________。
A 两种说法都不对
B 两种说法都对
C 说法(1)正确,说法(2)不正确
D 说法(1)不正确,说法(2)正确
4.以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上________。
A 同一流量 Q 处,扬程 H 下降,效率η上升
B 同一流量 Q 处,扬程 H 上升,效率η上升
C 同一流量 Q 处,扬程 H 上升,效率η下降
22. u o =C o [2gR(ρ′-ρ)/ρ]=0.63[2×0.69.81(13600-870)/870]
=8.27m/s u=(do /d)2uo =(16.4/33)2×8.27=2.043m/s
W s =2.043×[(π/4)×0.0332]×870 =1.52kg/s
⑴流体流经 AB 段的压强差： 在 A 与 B 两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)
AB 段所消耗的功率 N：N=W s W f =1.52×111=168.7w
∴N/Ne=118.7/496=0.34=34% 23.①每批过滤时间 1m3滤饼对应滤液量 12.85m3,滤饼刚充满滤框时， 得滤液量 V 0.81 0.81 0.025 12.85 0.211m（3 2分） 则q V / A 0.211 /(2 0.81 0.81) 0.161m3 / m（2 1分）
=2.38×104 >104 Pr=0.7 L/d i =2/0.025=80
∴α i =0.023(λ/d i )Re0.8Pr0.4 =0.023×(2.85×10-2/0.02)×(2.38×104)0.8×0.70.4
=90.1W/(m2·℃) (2)管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计
1/K o =1/ i +do/( i ·d i )=1/104+25/(90.1×20) =0.01397(m2·℃)/W
(0.161)2 2 0.161 2.21103 8.23103 F F 323.6s（1分） ②洗涤时间：
过滤终了时：
(dq / d )E
K 2(q
qe )
8.23105 2(0.161 0.00221)
2.52104 m3
/(s m2（) 1分）
( dV d
)E
(
dq d
)
E
A
2.52 104
μ=1.98×10-5(Pa.s), Pr=0.7。试求: (1)空气在管内的对流给热系数;
(2)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准); (3)通过计算说明该换器能否满足需要? (4)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。
化工原理期末试题参考答案和评分标准
一．选择题（每题 2 分）
题1
2
化工原理（上）期末考试试卷
一、 选择题： (每题 2 分，共 20 分)
1.空气以相同的流速分别通过水平放置的等径直管 AB 和垂直放置的等径直
管 CD。已知 d AB =d CD ，L AB =L CD ，U 型差压计指示液相同，读数分别为 R1、R2。 则________。
A △P AB =△P CD
Z
A
g+(p
A
/ρ)+(u
2 A
/2)=Z
B
g+(p
B
/ρ)+(u
2 B
/2)+
W
f
Z A =Z B
u A =u B
Wf = λ (l/d)(u2/2)+(6 × 10 / ρ ) =0.022 × (30/0.033) × (2.0432/2)+(6 ×
104/870) =111J/kg
∴p A -p B =ρ W f =870×111=96570Pa ⑵Ne=800×0.62=496w
阀门开度减小后,水流量将_____,摩擦系数________,管道总阻力损失________。
13.离心泵的性能曲线有 ________、________ 、________ 等，这些曲线是 在一定________下输送某种特定的液体时泵的性能。
14.当离心泵出口阀开大时，流量_______，泵出口压力_______。(变大,变小, 不变)
22. 在 附 图 所 示 的 管 路 系 统 中 ， 有 一 直 径 为 φ 38 × 2.5mm、长为 30m 的水平直管段 AB，在其中间装有孔径为 16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量，流量系数 Co 为 0.63， 流体流经孔板的永久压降为 6×104Pa，AB 段摩擦系数λ取 为 0.022，试计算：⑴液体流经 AB 段的压强差； ⑵若泵的轴功率为 800w，效 率为 62%，求 AB 管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知:操作条件下 液体的密度为 870 kg/m3,U 形管中的指示液为汞,其密度为 13600kg/m3。
数α=1000W/m2. ℃。如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm 的直管，则其α
值将变为________W/m2. ℃ 。
A.1259
B.1496
C.1585
D.1678
二、 填空题： (每空 1 分，共 20 分)
11.________、________的流体称为理想流体。 12.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的
21.用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为 810×810×25mm。经过小试测
得过滤常数
，
，操作时的滤布，压差
及温度与小试时相同。滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：①每批过滤时间？②若
以清水洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的 ，洗涤压差及水温与过滤时相同，求洗 涤时间？③求每只滤框的最大生产率？
24.有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管 300 根, 管长为 2m。要求将 质量流量为 8000kg/h 的常压空气于管程由 20℃加热到 85℃, 选用 108℃饱和蒸 汽于壳程冷凝加热之。若水蒸气的冷凝给热系数为 a o =104W/(m2·K), 管壁及两侧 污垢的热阻均忽略不计, 而且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为 C p =1kJ/(kg.K), λ=2.85×10-2W/(m.K),
B △P AB >△P CD
C hf AB =hf CD
D R 1 >R 2
2.为提高 U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流 体的密度差（ρ指-ρ）的值________。
A. 偏大
B. 偏小
C. 不确定
3.有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少
2 0.812
3.31104 m3
/
s（1分）
( dV d
)w
1 4
( dV d
)E
3.31104
/
4
8.28105 m3
/
s（2分）
Vw 0.1 0.161 2 0.812 0.0211m（3 1分）
w VW /(dV / d )w 0.0211/(8.28105 ) 255s（1分）
18. 最 常 见 的 间 歇 式 过 滤 机 有 _______ 和 板 框 式 压 滤 机 。 连 续 式 过 滤 机 是 _______。
19.在对流传热过程中，Nu 表示_______的准数，Re 表示 _______。
20.沸腾传热可分为三个区域，生产中的沸腾传热过程应维持在________操 作
三．计算题 (每题 15 分 共 60 分） 21.（1）闸阀关闭，系统内处于静止，由 U 管处等压 面得：
ρ水 g(Z+h)=ρ s g R ∴Z=ρ s R/ρ水-h =13600×0.35/1000-1.5=3.26m （2）以槽液面为 1-1，管出口内侧为 2-2，管中心线为基准面，列柏式： Z1+u12 /（2g)+P1 /(ρ g )= Z2+u22 /（2g)+P2 /(ρ g )+∑h f
3
4
5
6
7
8
9
1
号
0
答C
B
C
C
D
B
D
C
A
D
案
D
二．填空题： (每空 1 分，共 20 分)
11.粘度为零，无流动阻力 12.减小 增大 不变 13.H ~ V η ~ V Na ~ V 转速 14.变大 变小 15.机械密封 填料函密封 16.( S -ρ 水 )/μ 水 ]/[( S - air )/μ air ]。 17.81.55。 18.叶滤机 回转真空过滤机。 19.对流传热(与相同条件下按导热计的导热系数之比) 流动状态的的准数 20.泡核沸腾区
又∵∑h f =(λ.L/d+∑ζ). u22/(2g) =(0.02×35/0.1+0.5+0.17)×u22 /(2g)=7.67 u22 /(2g)
则 3.26+0+0=0+ u22/(2g)+0+7.67 u22/(2g) 解得 u2=2.72m/s V =π.d2.u2 /4 =π.(0.1)2×2.72×3600/4=76.87m3/h
1 5.离心泵的轴封装置主要有两种：_______ 和 _______。
16.密度为 S 的球形颗粒在斯托克斯区沉降，已知颗粒在水中和空气中的沉 降速度分别为 u1 和 u2 ，则 u1/u2=________。
17.已知旋风分离器的平均旋转半径为 0.5m ，气体的切向进口速度为 20m/s，那么该分离器的分离因数为 K=________ 。