化工原理上册模拟试题试题(1-4)及解答

化工原理上册试题一
[一]
1．多项选择题：
（1）X01a05034
①某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2＝d0/2）的管子时，则其流速为原来的。

A．2倍 B. 4倍 C. 8倍 D. 16倍
②若流动为完全湍流（阻力平方区），则压降∆P是原来的。

A．4倍 B. 8倍 C. 16倍 D.32倍
（2）X03a05100
①在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质
“I
本身”、“滤渣就是滤饼”则：。

A．这两种说法都对 B. 两种说法都不对
C．只有第一种说法对 D. 只有第二种说法正确
②助滤剂应具有以下性质。

A．颗粒均匀，柔软，可压缩
B．颗粒均匀，坚硬，不可压缩
C．颗粒分布广，坚硬，不可压缩
D．颗粒均匀，可压缩，易变形
（3）X02a05106
①离心泵停车时要。

A．先关出口阀后断电 B. 先断电后关出口阀
C. 先关出口阀先断电均可
D. 单级式的先断电，多级式的先关出口阀
②离心泵的工作点。

A．由泵铭牌上的流量和扬程所决定 B. 即泵的最大效率所对应的点
C. 由泵的特性曲线所决定
D. 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点
（4）X04b05038
①用常压水蒸汽冷凝来加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为。

A．20℃ B.100℃ C. 60℃ D. 49.7℃
②高翅片管加热器一般用于。

A．两侧均为液体 B. 两侧流体均有相变化
C．一侧为气体，一侧为蒸汽冷凝 D. 一侧为液体沸腾，一侧为高温液体
③因次分析法的目的在于。

A．得到各变量间的确切定量关系 B. 得到各无因次数群的确切定量关系
C．用无因次数群代替变量，使实验数与关联工作简化
D．用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠
2．填空题
（1）t01a05149
对如图所示的测压装置，分别写出∆P＝P1-P2的计算式。

（a）图∆P ，（b）图∆P ，（c）图∆P ，（d）图∆P 。

（2）t02a05009
①离心泵的扬程含义是。

②离心泵常采用调节流量，往复泵常采用调节流量。

（3）t02a05234
通过一换热器，用饱和水蒸汽加热水，可使水的温度由20℃升高至80℃，现发现水出口温度降低了，经检查水的初温与流量均无变化，可能的原因是。

（4）t03b05014
①板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的。

②计算颗粒沉降速度U t的斯托克斯式为，此式适用于
的情况。

[二] j01c20192 如图，水以3.78L/s的流量流经一扩大管段，已知d1＝40mm，d2＝80mm，倒U形压差计中水位差R＝170mm，试求：①水流经扩大管段的摩擦损失h f。

②如将粗管一端抬高，使管段成倾斜放置，而流量不变，问此时R 读数有何变化？
[三] j04c20132 在单程列管换热器内，用120℃饱和蒸汽将流量为850Kg/h的气体从20℃加热到60℃，气体在管内以10m/s流动，管子为Ф26×1的铜管，蒸汽冷凝膜系数为11630W/m2·℃，管壁和污垢热阻可不计，试计算：
A）传热内表面积；
B）如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？（气体进口温度和气体物性不变）
气体物性为：C p＝1.005KJ/Kg·℃，ρ＝1.128Kg/m3，λ＝1.754×10-2W/ m2·℃，µ＝
1.91×10-5Pa·s。

[四] j03b10066 某板框过滤机的过滤面积为0.4m2，在恒压下过滤某悬浮液，4hr 后得滤液80m3，过滤介质阻力可略去不计。

试求：
①若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？
②若其它情况不变，但操作时间缩短为2hr，可得多少滤液？
③若在原表压下过滤4hr后，再用5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液与水性质相近。

[五] j05b10045 通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg. ℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800 W/m2·℃。

试求：
（1） 计算由于蒸汽压下降而导致的温度差损失。

（2） 加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。

已知数据如下：
压强(MPa) 0.101 0.05 0.03
溶液沸点(℃) 108 87.2
纯水沸点(℃) 100 80.9 68.7
化工原理上册试题一答案
1．多项选择题：
（1）X01a05034 B
①；D
②
（2）X03a05100 C
①；B
②
（3）X02a05106 A D
①②
（4）X04b05038 B C C
①②③
2．填空题
（1）t01a05149
（a）∆P＝Rg(ρm－ρ) （b）∆P＝Rgρ
（c）∆P＝Rg(ρA－ρB) （d）∆P＝P1－P2＝Rgρm－hgρ
（2）t02a05009
①离心泵给单位质量的液体所提供的能量。

②出口阀门支路阀门
（3）t02a05234
传热速率下降引起。

根据Q＝KA∆t m分析，可能有几种情况：①.蒸汽压力下降，∆t m减小；②.蒸汽侧有不凝气，使冷凝传热系数αo大幅度地下降，K减小；③. 水侧污垢积累，污垢热阻增大，K减小；④. 冷凝水排除器不通畅，有积水现象，使K减小。

（4）t03b05014
①四分之一
Ut
②＝d2(ρg－ρ)g/(18µ) 层流区或10-4<Re t<1
[二] j01c20192
解（1）u1＝3.78×10-3/(0.785×0.042)＝3m/s
u2＝1/4 u1＝0.75m/s
在1－1、2－2截面列柏式：
gZ1＋P1/ρ＋u12/2＝gZ2＋P2/ρ＋u22/2＋h f
Z1＝Z2＝0（以过管轴线的水平面为基准面）
(P2－P1)/ρ＝(u12/2－u22/2)－h f＝(32-0.752)/2－h f
由静力学方程：P1－Rρ
气g－Rρ
水
g
(P2－P1)/ρ水＝Rg＝0.17×9.81＝1.668
即 4.22－h f＝1.668
h f＝2.552J/Kg
（2）若将粗管一端抬高∆Z，管段成斜放置，而流量仍保持不变静力学方程式得：(P2－P1)/ρ水－∆Zg＝Rg
由1－1与2-2截面间列柏式得
(P2－P1)/ρ水－∆Zg＝u12/2－u22/2－h f＝4.22－h f
管线倾斜后，流经扩大管的摩擦损失h f不变，
故管线倾斜后R读数不发生变化。

[三] j04c20132
（1）141701091.1128.110024.0Re 5
=´´´==-m r du 094.110754.11091.110005.1Pr 25
3=´´´´==--l
m p C C m W d i °×=´´´´==-24.08.02
4.08.0/3.36094.114170024
.010754.1023.0Pr Re 023.0l a C m W K K d d K i i o o i i i °×=Þ´+=Þ+=2/2.3626
11630243.361111a a ()KW h kJ t mC Q p 92.94/10417.3206010005.185053=´=-´´´=D =
()()C t t t t t m °=-----=D D D -D =D 3.786012020120ln 6012020120ln 2
2
12 25.333
.782.36100092.94m t K Q S m i =´´=D = （2）气体流量增加一倍而直径不变，则流速变成之前的两倍：
αi ′＝αi ×20.8＝63.2 W/m 2·K
可得，K′＝62.9 W/m 2·K
()12t t C m t S i K p m i -¢=D ¢
()[]()20005.185********ln 1201005.339.62222-´´´=---´´t t t
解得t 2＝55.84℃
或令K i ~αi K i /K i ′＝(1/2)0.8＝0.575
K i S i ∆t m /(K i ′S i ∆t m ′)＝mC p (t 2－t 1)/2m C p (t 2′－t 1)
解得：t 2′＝55.85℃
[四] j03b10066
（1） V 2＝KS 2θ 2
12212÷÷øöççèæ=÷÷øöççèæS S V V V 2/802＝0.82/0.42 所以 V ＝80×2＝160m 3
（2）V 2/802＝2/4 122
12q q =÷÷øöççèæV V 所以 V ＝80/(21/2)＝55.6m 3
（3）KS 2＝V 2/θ＝802/4＝1600m 6/h
因为 V 2＝KS 2θ
2VdV= KS 2d θ
V
KS d dV 22
=q 由于板框过滤机的水洗速率是过滤终了后过滤速率的四分之一
V
KS d dV d dV W 842
==q q h KS VV V
KS V d dV V W W
W W W 216005808882
2=´´====q q 或 a ＝5/80 θw ＝8a θ＝8×5/80×4＝2h
[五] j05b10045
（1）根据所给数据，杜林曲线的斜率=(108-87.2)/(100-80.9)＝1.089
设溶液的沸点为t 1
(87.2-t 1)/(80.9-68.7)＝1.089 解得t 1＝73.9℃
沸点升高∆′＝73.9-68.7＝5.2℃
（2）蒸发水量W ＝F(1－x 0/x 1)＝1200×(1-0.2/0.4)＝600Kg/h
蒸发器的热负荷
Q ＝FC p (t 1－t 0)＋Wr ′
＝(1200/3600)×3.86×(73.9-40)＋600/3600×2335
＝432.8Kw
所需加热蒸汽温度T ： Q ＝KA(T －t 1)
T ＝Q/(KA)＋t 1=432800/(800×12)+73.9=119℃
化工原理上册试题二
[一]
1. 多项选择题：
（1）x03a05103
①在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指。

A．旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径
B．旋风分离器允许的最小直径
C．旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径
D．能保持滞流流型时的最大颗粒直径
②旋风分离器的总的分离效率是指。

A．颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率
B．颗粒群中最小粒子的分离效率
C．不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和
D．全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率
（2）x02a05022
①将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用。

A．离心泵 B. 往复泵 C. 齿轮泵 D. 喷射泵
②某泵在运行1年后发现有气缚现象，应。

A．停泵，向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度
C．检查进口管路有否泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大
③用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门，将导致。

A．送水量增加，整个管路压头损失减小；
B．送水量增加，整个管路压头损失增大；
C．送水量增加，泵的轴功率不变；
D．送水量增加，泵的轴功率下降。

（3）x04b05039
①在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理：
甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；
乙：换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。

A．甲乙均合理 B. 甲乙均无理 C. 甲合理，乙无理 D.乙合理，甲无理
②已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度
耐火砖的黑度。

A．大于 B. 等于 C. 不能确定是否大于 D. 小于
③在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸汽冷凝以加热管程中的空气。

若空气
流量大10％，为保证空气出口温度不变，可采用的办法是。

A．壳程加折流挡板，增大壳程α值；
B．将原先的并流改为逆流流动以增大∆t m；
C．开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸汽流量；
D．开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力。

（4）x01a05041
①层流与湍流的本质区别是：。

A．湍流流速大于层流流速；
B．流道截面积大的为湍流，截面积小的为层流；
C．层流的雷诺数小于湍流的雷诺数；
D．层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

②如图1，若水槽液位不变①、②、③点的流体总机械能的关系为。

①②③阀门打开时①＝>
②③
A．阀门打开时>> B.
③阀门打开时>
①②＝③
C．阀门打开时①＝②＝ D.
③如图2，U形管压差计测得：。

A．A、B间的阻力损失 B. A、B间的压强差
C．A、B间的位头差加阻力损失 D. A、B间位头差
2．填空题：
（1）t01b05019
①在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于流体。

②当流体在管内流动时，如要测取管截面上流体的速度分布，应选用测量。

③并联管路的特点是：A）并联各管段压强将；B）主管流量等于并联的各管段；C）并联各管段中是管子长、直径小的管段通过
的流量。

（2）t02b05088
①离心泵用出口阀调节流量实质上是改变曲线，用改变转速来调节流量实质上是改变曲线，漩涡泵常采用方法来调节流量。

②往复泵、泵等一切泵在回路阀关闭时，不能全关。

（3）t03a05002
①在出去某粒径的颗粒时，若将尘室的高度增加一倍，则沉降时间，气流速度，生产能力。

②在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。

（4）t03a05166
①在多层平壁稳定热传导中，通过各层的热通量。

②列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。

空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近的温度，总传热系数接近的对流传热系数。

③饱和蒸汽冷凝时，∆t越大，α越；液体核状沸腾时，∆t越大，α越。

[二] j01c20089 用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。

两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg（真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。

出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数C＝0.7，U形水银压差计读数R ＝170mm。

已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：
（1） 出口管路中水的流速。

（2） 泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）
[三] j04c20126
有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。

内管中苯自50℃被加热至80℃，流量为4000Kg/h。

环隙中为2at（绝）的饱和水蒸汽冷凝。

蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2·℃。

已知：苯在50℃～80℃之间的物性数据平均值为：
ρ＝880Kg/m3，Cp＝1.86KJ/Kg·℃，λ＝0.134 W/m2·℃，
℃，管壁及管外侧污垢热µ＝0.39cP，管内侧污垢热阻R1＝0.0004 m2·/W
阻不计。

蒸汽温度与压强关系如下表所示：
压强at（绝） 1.0 2.0 3.0
℃
温度99.1 120 133
试求：A）管壁对苯的对流传热系数；
B）套管的有效长度；
C）若加热蒸汽压力为1at（绝），问苯出口温度有何变化？应为多少？[四] j03b10075
用板框过滤机来过滤某悬浮液。

已知过滤面积为10m2，操作压力为0.2MPa(表压)。

过滤15分钟后，共得滤液2.91m3（介质阻力不计，滤饼不可压缩）。

试问：（1）若已知该过滤机得生产能力为4.8m3/h，计算洗涤、卸料等辅助时间。

（2）若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至0.1MPa（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？
[五] j05b10048
用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。

第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。

各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。

试求不计热损失时的蒸发水量。

化工原理上册试题二答案
[一]
1. 多项选择题：
（1）x03a05103 ①C ②D
（2）x02a05022 ①A ②C ③A
（3）x04b05039 ①A ②D ③D
（4）x01a05041 ①D ②B ③A
2．填空题：
（1）t01b05019 ①牛顿型 ②比托管（测速管） ③相等；流量之和；小
（2）t02b05088
①管路性能， 泵的性能， 回流支路
②旋转， 正位移式， 出口阀
（3）t03a05002 ①增加一倍；减小一倍；不变 ②2
（4）t03a05166 ①相等 ②水蒸汽 空气侧 ③小； 大
[二] j01c20089
（1）因为 ()()s m gR CA P CA V /0174.01000017.81.9100013600207.0785.07.022320=´´-´´
´´=-=D =r
r r r s m d V u /22.21
.0785.00174.0785.022=´=´= （2） 选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程：
Z 1＋P 1/ρg+u 12/2g ＋H ＝Z 2＋P 2/ρg ＋u 22/2g ＋∑hf′
å+++=+++f h u P gZ W u P gZ 2
222222111r r u 1＝u 2＝0 Z 1＝0 Z 2＝10
P 1=101325×(760-600)/760=21331Pa P 2=101325Pa
kg J W W /1.222441000
10132581.910100021331=Þ++´=+ 再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面列柏努利方程：
2
224442333u P gZ W u P gZ ++=+++r r u 3＝u 4 Z 3＝0 Z 4＝0.1m
P 3= 101325×(760-294)/760=62128Pa
Pa P P 2832471000
81.91.01.22210006212844=Þ+´=+ 离心泵出口处对应的表压为：283247-101325=181922Pa=1.8atm （表压）。

[三]j04c20126
解：（1） 7258605.0785.01039.036004000
05.0Re 23=´´´´
===-A dG du m m r 4.5135
.01039.01086.1Pr 33=´´´==-l m
p C C m w d i °×=´´´==24.08.04.08.0/4.9364.57258605
.0134.0023.0Pr Re 023.0l a （2）()W t mC Q p 6200050801086.13600
40003=-´´´=D = C m W K K R K i si o i i °×=Þ++=Þ++=21/8.6370004.010000
14.93611111a a ()()C t t t t t m °=-----=D D D -D =D 6.538012050120ln 8012050120ln 1
212 2814.16.538.63762000m t K Q A m i =´=D = m d A L i i 55.1105
.014.3814.1=´==p （3）K 不变，A 不变，T 变为99.1℃，苯的流量及比热均不变。

设出口温度为t2′，在新条件下，传热速率方程变为
4000/3600×1.86×103×(t 2′-50)=
637.8×1.814×[(99.1-50)－(99.1－t 2′)]/ln(99.1-50)/(99.1－t 2′)
解得 ln(99.1-50)/(99.1- t2′)＝0.5598 所以 t 2′＝71℃
[四] j03b10075
（1）已知V＝2.91m3，θ＝15min＝900s Q＝4.8m3/h＝0.00133 m3/s 生产能力Q＝V/(θ＋θD) 0.00133＝2.91/(900＋θD)
所以θD＝1288s＝21.47min
（2）若Q、V、θ不变
V2＝K A2θ=(2ΔP/μrυ)A2θ （1）
V2＝K A2θ=2(ΔP′/μrυ)A′2θ （2）
因为（1）＝（2）得A′2＝ΔPA2/ΔP′=0.2×102/0.1＝200
所以A′＝14.14m2 增加面积Δ＝14.14-10＝4.14 m2
[五] j05b10048
解：第一效蒸发量：
已知：D1＝800kg/h，r1＝r1′＝2280KJ/kg，W1＝D1＝800kg/h
第二效蒸发水量：
已知：D2＝W1＝800kg/h，
F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/h
x02＝x1＝Fx0/(F-W1)＝2000×0.05/(2000-800)＝0.0833
t02＝95℃t2＝70℃r2＝r2′＝2280KJ/kg
C p02＝Cpw(1-X 02)=4.187×(1-0.0833)=3.84KJ/(kg·℃)
D2r2＝[F2Cp02(t2－t02)]/r2′＋W2 r2′
W2＝[800×2280－1200×3.84×(75－95)]/2280
＝840kg/h
蒸发水量W＝W1＋W2＝800＋840＝1640kg/h
化工原理上册试题三
[一]
1．多项选择题：
（1）x01a05161
①图示为一异径管段，从A段流向B段，测得U形压差计的读数为R＝R1；从B段流向A段测得U形压差计读数为R＝R2，若两种情况下的水流量相同，则。

A．R1> R2 ； B. R1＝R2； C. R1<R2 D. R1＝-R2
②图示所表示的R值大小反映。

A．A、B两截面间压差值 B. A－B截面间流动压降损失
C．A、B两截面间动压头变化 D. 突然扩大或突然缩小流动损失。

（2）x02a05093
①离心泵最常用的调节方法是。

A．改变吸入管路中阀门开度
B．改变压出管路中阀门的开度
C．安置回流支路，改变循环量的大小
D．车削离心泵的叶轮
②漩涡泵常用的调节方法是。

A．改变吸入管路中阀门开度
B．安置回流支路，改变循环量的大小
C．改变压出管路中阀门的开度
D．改变电源的电压
（3）x03b05112
①过滤常数K与以下因素无关。

A．滤液的粘度 B. 滤浆的浓度
C．滤饼在∆P＝1时的空隙率 D. 滤饼的压缩性
②以下物理量与过滤面积的大小无关。

A．过滤速率dV/dt B. 单位过滤面积的过滤速率dV/（sdt）
C．介质的当量滤液量V e D. 介质在单位面积上的当量滤液量q e
（4）x04b05039
①在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理：。

甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；
乙：换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。

A．甲乙均合理 B. 甲乙均无理 C. 甲合理，乙无理 D. 乙无理，甲合理②已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度
耐火砖的黑度。

A．大于 B. 等于 C. 不能确定是否大于 D. 小于
③在一列管式加热器中，壳程为饱和水蒸汽冷凝以加热管程中的空气。

若空气流量大10％，为保证空气出口温度不变，可采用的办法是。

A．壳程加折流挡板，增大壳程α值
B. 将原先的并流改为逆流流动以增大∆t m
C．开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸汽流量
D．开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力
2．填空题：
（1）t01b05024
①流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速0.5m/s，压强为10Pa，Re 为1000，问管中心处点速度为m/s，若流速增加为1m/s，则压强降为Pa。

②一转子流量计，当流过水的流量为1m3/h，测定该流量计进出口压力降为20mmHg7柱，当流量增加到1.5m3/h，问转子流量计进出口压降有何变化？（2）t02a05008
①离心泵的主要特性曲线有、、等。

②往复泵的转速（往复次数）增加时，流量，扬程。

（增大，变小，不变）
（3）t03b05006
①除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用、、等方法（列举三种方法）
②旋风分离器性能的好坏，主要以来衡量，愈小，说明其分离性能愈好。

（4）t04b05059
①根据有无补偿或补偿方法不同，列管式热器的一般结构型式有、、、。

②换热器中，热流体由200℃冷却到140℃，冷流体由20℃升高到35℃，热流体的热容量流率较小，则传热效率为：。

[二] j01c20111
如图所示，水通过倾斜变径管段（A－B），D A＝100mm，D B＝240mm，水流量为2m3/min，在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R＝20mm，A、B两点间的垂直距离为h＝0.3m，试求：
（1）A、B两点的压差计等于多少Pa？
（2）A、B管段阻力损失为多少mmHg？
（3）若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化？
参见附图：j01c111.t
[三]j04c20113
一套管换热器，外管为Ф83×3.5mm，内管为Ф57×3.5mm的钢管，有效长度为60m。

用120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。

蒸汽冷凝潜热为2205KJ/Kg。

已知油的流量为7200Kg/h，密度为810Kg/m3，比热为2.2KJ/Kg·℃，粘度为5cP，进口温度为30℃，出口温度为80℃。

试求：
A）蒸汽用量；（不计热损）
B）传热系数；
C）如油的流量及加热程度不变，加热蒸汽压力不变，现将内管直径改为Ф47×3.5mm的钢管。

求管长为多少？已知蒸汽冷凝传热系数为12000W/m2·K，管壁及污垢热阻不计，管内油的流动类型为湍流。

[四] j03b10074
一台BMY10型板框过滤机，过滤面积为10m2，过滤操作压差为2.5atm（表压），过滤15分钟后得滤液量2.5m3（滤饼为不可压缩，介质阻力不计）。

试问：（1）若该机生产能力为4m3/h，计算洗涤，卸料等辅助时间为若干？
（2）若操作压差改为1.5atm（表压），过滤时间和辅助时间仍不变，则生产能力将变为多少？
[五] j05a10014
在真空度为91.3KPa下，将12000Kg的饱和水急送至真空度为93.3KPa的蒸发罐内。

忽略热损失。

试定量说明将发生什么变化。

水的平均比热为 4.18 KJ/Kg·℃。

当地大气压为101.3KPa饱和水的性质为
真空度，KPa 温度，℃汽化热，KJ/Kg 蒸汽密度，Kg/m3
91.3 45.3 2390 0.06798
93.3 41.3 2398 0.05514
化工原理上册试题三答案
[一]
1．多项选择题：
（1）x01a05161 ①C具体过程见下页）②AB两截面间压差ΔP/ρg＝R(ρ1－ρ)/ρ（2）x02a05093 ①B ②B
（3）x03b05112 ①D ②D
（4）x04b05039 ①A ②D ③D
2．填空题：
（1）t01b05024 ①1m/s；20Pa ②不变
（2）t02a05008 ①H－Q；N－Q；η－Q ②增大；不变
（3）t03b05006
①重力沉降；离心沉降；过滤
②临界直径的大小；临界直径
（4）t04b05059 ①固定管板式浮头式U形管式②0.333
[二] j01c20111
如图取3－3′面有P3＝P3′
①3′＝P B＋ρg(H＋h－R)＋Rρ′g②
（1）P3＝P A＋ρgH P
①＝②有：P A＋ρgH ＝P B＋ρg(H＋h－R)＋Rρ′g
P A－P B＝ρgh＋R(ρ′－ρ)g
＝0.3×1000×9.81＋20×10-3×(13.6－1)×1000×9.81
＝5415.12 Pa
（2）在1－1、2－2间列柏努利方程：以3－3′为基准面
Z1g＋P A/ρ＋u A2/2＝Z2g＋P B/ρ＋u B2/2＋∑h f
所以∑h f＝(Z1－Z2)/g＋(P A－P B)/g＋(u A2－u B2)/2
因为Z1－Z2＝-h P A－P B＝ρgh＋R(ρ′－ρ)g
u A＝V/A A＝2/[60×3.14/4]×0.12≈ 4.25[m/s]
uB＝V/A B＝2/[60×3.14/4]×0.242≈ 0.737[m/s]
所以∑h f＝(Z1－Z2)/g＋(P A－P B)/ρ＋(u A2－u B2)/2
＝－hg＋gh＋R(ρ′－ρ)g/ρ＋(4.252-0.7372)/2
＝[20×10-3×(13.6-1)/1]×9.81＋(4.252-0.7372)/2
≈11.23 J/Kg
所以换算成mmHg H f＝(∑h f/g)×(1000/13.6)＝(11.23/9.81)×(1000/13.6)
＝81.92 mmHg
（3）若管路水平放置由P3＝P3′
①3′＝P B′＋ρg(L－R′)＋R′ρ′g ②
P3＝P A′＋ρgL P
P A′＋ρgL＝P B′＋ρg(L－R′)＋R′ρ′g
P A′－P B′＝R′(ρ′－ρ)g
由柏努利方程式得：
Z 1′g ＋P A ′/ρ＋u A 2/2＝Z 2′g ＋P B ′/ρ＋u B 2/2＋∑h f ′
∑h f ′＝(Z 1′－Z 2′)/g ＋(P A ′－P B ′)/ρ＋(u A 2－u B 2)/2
因为阻力损失不变，所以有 ∑h f ′＝∑h f
(P A ′－P B ′)/ρ＋(u A 2－u B 2)/2 ＝(P A －P B )/ρ＋(u A 2－u B 2)/2
所以 P A ′－P B ′＝(Z 1－Z 2)/gρ＋(P A －P B )＝(P A －P B )－hgρ
＝5415.12－0.3×1000×9.81＝2472.12（Pa ）
代入P A ′－P B ′＝R′（ρ′－ρ）g
所以 R′＝(P A ′－P B ′)/(ρ′－ρ)g ＝2472.12/[9.81×(13.6-1)×1000]＝0.02m ＝20mm. 结论：R ＝R′不变，（P A ′－P B ′）变小
参见附图：j01c111.t
[三]j04c20113
（1）蒸汽用量 Q 放＝Wt ＝2205×W KJ/hr
Q
吸＝W′Cp (t 出－t 入)＝7200×2.2×(80－30)
＝7.92×105KJ/hr
Q 放＝Q 吸
所以 W ＝7.92×105/2205≈359.2Kg/hr
（2）传热系数得计算 由Q ＝KAΔt m
Δt m ＝[(120-30)－(120-80)]/ln[(120-30)/(120-80)]＝50/ln(90/40)＝61.66℃ 所以K i ＝Q/A i Δt m
＝7.92×105/[60×π×0.05×61.66] ≈1363KJ/hr·m 2·℃
＝378.8（W/m 2·℃）
（3）如油的流量及加热程度不变，加热蒸汽压力不变，现将内管直径改为Ф47×3.5mm 的钢管：则总热流量Q 与温度差Δt m 不变，而总传热系数K i 与传热面积A i 将发生改变。

o
o i i i d d K a a +=11 1/αi ＝1/K i －d i /(αo d o )＝1/378.8－50/(12000×57)
αi ＝389.6 W/m 2·℃
速度增加：
原速度u＝4V/(π×0.052) 管径变化后u′＝4V/(π×0.042)
所以u′/u＝0.052/0.042＝1.563
原管径d＝0.05m 变化后管径d′＝0.04 d′/ d＝0.04/0.05＝0.8
所以αi′＝389.38×(u′/u)0.8/(d′/ d)0.2
＝389.38×1.5630.8/0.80.2
＝582.1 W/m2·℃
1/K i′＝1/αi′＋d i/(αo′d o)＝40/(12000×47)＋1/582.1
所以K i′＝558.8 W/m2·℃
由于Q＝KAΔt m
所以A i′＝Q/ K i′Δt m＝[7.92×105×1000/3600]/(558.8×61.66)
＝6.385 m2
又A i′＝πd i L′
所以L′＝A i/πdi＝6.385/(3.14×0.04)＝50.8
[四] j03b10074
（1）Q＝V/(θ＋θ辅＋θ洗) 所以Q＝2.5/(15/60＋θ辅＋θ洗)= 4 θ辅＋θ洗＝0.375hr＝22.5min
（2）V2＝KA2θ所以2.52＝K×102×0.25
所以K＝0.25m2/h
K′/K＝ΔP′/ΔP 所以K′＝1.5/2.5×0.25＝0.15 m2/hr
(V′)2＝K′A2θ′ 所以(V′)2＝0.15×102×0.25
V′＝1.936m3
Q′＝1.936/(0.25＋0.375)＝3.90 m3/hr
[五] j05a10014
与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3＝10KPa
与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3＝8KPa
将绝压为10KPa的饱和水送至绝压为8KPa的空间，水温由45.3℃急速下降至41.3℃，这时要放出显热，使一部分饱和水汽化（即闪蒸）。

因闪蒸而放出的显热＝12000×4.18×(45.3－41.3)＝2006×102KJ
闪蒸出水汽的流量＝2006×102/2398＝837Kg蒸汽
水汽的体积=837/0.05514＝1518m3蒸汽
化工原理上册试题四
[一]
1．多项选择题：
（1）x01a05033
①某物体的质量为1000Kg，则其重量为。

A．1000N B. 9810N C. 9810Kgf D. 1000/9.81Kgf
②因次分析法的目的在于。

A．得到各变量间的确切定量关系；
B．得到各无因次数群的确切定时关系；
C．用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；
D．用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

（2）x02b05114
①离心泵在n＝n1时的特性趋向（Q1－H1关系）与n＝n2时的特性曲线（Q2－H2）对应点的关系是。

A．Q1＝Q2 H2＝H1（n2 /n1）2
B. Q1＝Q2（n2 /n1）H2＝H1（n2 /n1）2
C．H1＝H2Q2＝Q1（n1 /n2）
D．Q2＝Q1（n2 /n1）H2＝H1（n2 /n1）
②离心泵在两敞口容器间输液，以下说法是正确的：当ρ变化时，离心泵的。

A．H——Q特性曲线发生变化，N轴——Q线也发生变化
B．H——Q特性曲线不发生变化，但N轴——Q特性曲线要发生变化C．H——Q特性曲线发生变化，N轴——Q特性曲线不发生变化D．H——Q特性曲线与N轴——Q特性曲线都不发生变化
（3）x03b05108
①当介质阻力不计时，回转真空过滤机的。

A．每一周期的滤液体积V与转速的1/2次方成正比
B．每一周期的滤液体积V与转速的1次方成正比
C．生产能力与转速的1/2次方成正比
D．生产能力与转速的1次方成正比
②当介质阻力不计、滤饼不可压缩时，回转真空过滤机的生产能力。

A．正比于真空度B．正比于真空度的1/2次方
C．正比于真空度的1/5次方D．正比于真空度的1/4次方
（4）x04b05015
①判断下面的说法中哪一种是错误的：。

A．在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；
B．在同一温度下，物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A和ε的物理意义相同；
C．黑度越大的物体吸收辐射的能力越强；
D．黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

②当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法中哪一个是错误的：。

A．逆流时，∆t m一定大于并流，错流或折流的∆t m；
B．采用逆流操作时可以节约流体（或冷流体）的用量；
C．采用逆流操作可以减少所需的传热面积；
D．温度差校正系数φ∆t的大小反映了流体流向接近逆流的程度。

2．填空题：
（1）t01a05148
如图所示，在充满水的具有不同压力的两密闭容器A和B的上、下两侧，各连接管径和高度均不相等的压差计，各连接导管内充满水，压差计内指示液为水银，则当用下方压差计读数表示时，P A－P B＝，当用上方压差计读数表示时，P A－P B＝，R与H值之间关系为。

参见附图：t01a148.t
[三] j04b20101
16℃的盐水以3840Kg/h的流率通过套管换热器的内管面被加热。

内管为Ф38×2.5mm的钢管，每段长6m。

105℃的热水以4m3/h的流率在环隙内流过，而被冷却至48℃,两流体作逆流流动。

热水对管壁的对流传热系数αo为5000W/m2·℃，已知盐水物性（平均温度下）ρ＝1200Kg/m3，C p＝3.3KJ/Kg·℃，
℃，µ＝0.95×10－3Pa·s，λ＝0.58 W/m2·℃，管内外污垢热阻分别为R si＝1/3788m2·/W ℃。

求盐水出口温度和所需套管的段数。

忽略热损失。

（热水R so＝1/3846 m2·/W
在平均温度下的C p＝4.18 KJ/Kg·℃，ρ＝1000 Kg/m3，管壁热阻忽略不计）。

[四] j03b10060
拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，获每m3滤液得滤饼量0.04m3。

在1.5atm 操作压力下，过滤常数K＝2.73×10－5m2/s，过滤介质可忽略不计。

滤饼为不可压缩。

试求：
（1） 若要求过滤1h获取0.41 m3的滤饼，试求所需的过滤面积。

（2） 若选用板框框长×宽的规格为0.81×0.81 m2，试确定框数及框的厚度。

（3） 若滤饼不需洗涤，拆装时间需45min，试求为使上述板框过滤机生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？
[五] j05b10049
在单效蒸发器中，每小时将2000Kg水溶液以5％浓缩至20％（均为质量分数），沸点进料。

冷凝器中温度为70℃，水的相应汽化热为2350KJ/Kg；加热蒸汽温度为110℃。

蒸发器的传热面积为60 m2，操作条件下总传热系数为800 W/m2·℃。

试求传热过程中的有效温差及总温度差损失。

（注：二次蒸汽的汽化潜热可取为2350 KJ/Kg）
化工原理上册试题四答案
[一]
1．多项选择题：
（1）x01a05033 ① B ②C
（2）x02b05114 ①B ②B
（3）x03b05108 ①B ②B
（4）x04b05015 ①B ②B
2．填空题：
（1）t01a05148 P A－P B＝(ρo－ρ)g H＋ρg h
P A－P B＝(ρo－ρ)g R＋ρgh
R＝H
[三]j04b20101
由两流体的热衡算得：
m1C p1Δt1= m2C p2Δt2
4×1000×4.18×(105-48)＝3840×3.3×(t2－16)
解得t2＝91.2℃
传热速率方程为：Q＝K o·π·d o·L·Δt m
其中：Δt m＝[(48-16)－(105-91.2)]/ln[(48-16)/(105-91.2)]=21.6℃
Q=3840/3600×3.3×103×(91.2-16)＝264700W
K o＝1/(1/αo＋d o/d iαi＋R so＋R si d o/d i) （忽略管壁热阻）
Re＝d i·G/Aµ＝[0.033×3840/(3600×π/4×0.0332)]/(0.95×10-3)＝43340>104 Pr＝C p·μ/λ＝3.3×103×0.95×10-3/0.58＝5.6
αi＝0.023(λ/d i)Re0.8Pr0.4＝0.023×(0.58/0.033)×433400.8×5.60.4＝3983W/m2·℃K o＝1/[(1/5000+38/(33×3983)＋1/3846＋38/(33×3788)]＝950 W/m2·℃
根据Q=K o SΔt m
264700＝950×π×0.038×L×21.6
解得：L＝108m
108/6＝18段。

[四] j03b10060
（1）V＝0.41/0.04＝10.25m3
V2＝KA2θ
所以，过滤面积A＝V/(Kθ)1/2＝10.25/(2.73×10-5×3600)1/2＝32.7 m2（2）n，δ
过滤面积A＝n×2×0.81×0.81=32.7 n＝25
滤饼体积V c＝δ＝0.025m
（3）θ′＝θD则生产能力为最大
所以V′2/V2＝(K′A2θ′)/(KA2θ)＝1 2ΔPk＝K
ΔP′＝(θ/θ′)ΔP＝(60/45)×1.5＝2.0 atm
[五] j05b10049
解：W＝F(1－x0/x1)＝2000×(1-5/20)＝1500Kg/h
由于沸点进料，故传热速率为：
Q＝Wr′＝(1500/3600)×2350×103＝98×104 W
Δt＝Q/(KA)＝98×104/(800×600)＝20.4℃
总温度差损失Δ=110-70-20.4＝19.6℃。