化工原理考试题及答案1

化工原理考试题及答案
一、填空题：
1.（4分）流体在园管内作稳定滞流流动时,流速分布曲线呈_________,其摩擦系数λ=_________。

***答案*** 抛物线形，64/Re
2.（4分）列柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是＿＿＿＿＿______＿＿,＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿__＿＿＿＿＿＿。

***答案*** 处于稳定段，连续，垂直于流体流动方向，流体平行流动
3.（2分）过滤速率是指___________________________ 。

在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。

***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢
4.（3分）离心分离因数是指_____________________________________________
___________________。

为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。

***答案*** 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当
二、选择题：
1.（2分）离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)则( )
A. 任何情况下扬程与ρ无关
B. 只有当（Z Z0时扬程与ρ无关
C. 只有在阻力损失为0时扬程与ρ无关
D. 只有当P P0时扬程与ρ无关
***答案*** A.
三、判断题：
1.（2分）离心泵启动时,为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为流量增加而功率增大。

（）
***答案*** √
2.（2分）热量传递过程的规律与流体流动过程相似，流速越大，则其过程的阻力越大。

（）***答案*** ×
3.（2分）对流传热方程Q=α.A.△t，其中△t是指冷热两流体的平均温度差（）
***答案*** ×
四、问答题：
1.（8分）换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？
***答案*** 由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度，外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失，即产生散热损失。

为了减少散热损失，一般在换热器外壁面上包上一层（或两层）导热系数较小的绝热材料（或不同的两种导热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。

五、计算题：
1.（12分）用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10N.m,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为317.7 J.kg0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg.m m.h
本题目有题图：titu023.bmp
***答案*** Z g+(p/ρ)+(u/2)+W=Z g+(p/ρ)+(u/2)+Σhf
已知数据：
Z=0；P(表)=0；u0；W=317.7[J.kg]；
Z=20[m]；p=9.807×10[N.m](表)；ρ=1000[kg.m]
简化上式：
W=Z g+(p/ρ)+(u/2)+Σhf
又Σhf=λlu/2d=9.9u
∴317.7=9.81×20+9.807×10/1000+u/2+9.9u
10.4u=23.43 ∴u=1.5[m.s]
V=(π/4)D u×3600=0.785×0.12 ×1.5×3600=42.41[m.h]
2.（6分）如附图所示，风机的进口吸风管内径为100mm，吸上水柱高度为12mm，空气的密度为1.2kg.m,求风机进口管内空气的流速和风量。

本题目有题图：titu077.bmp
***答案*** ｕ＝（2ghρ水/ρ气）
＝（2×9.81×0.012×1000/1.2）
＝14m.ｓ
V＝0.785×0.114＝0.11m.ｓ=395.6m.h
3.（10分）利用虹吸管将池A中的溶液引出。

虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2m。

操作条件下,溶液的饱和蒸汽压P=1.23×10N.m C的最大允许高度H为若干m。

计算时可忽略管路系统的流动阻力。

溶液的密度ρ=1000kg.m,当地大气压为760mmHg。

本题目有题图：titu057.bmp
***答案*** 该题的关键是C点的压强Pc必须等于或大于Ps，以保证管内液体不会汽化而保持流动的连续性。

现取极限值Pc=Ps。

取A池液面为1-1面(并作为基准面)，B 处为2-2面。

在两截面间列柏努利方程并简化得到：u/2=2g=19.62
再在1-1面与C截面之间列柏方程：
P1 /ρ=Hg+(u/2) +Ps/ρH=(P1 -Ps) /(ρg) -(u/2g)
=(101300-12300) /(1000×9.81)-19.62/9.81=7.07m
即C点的极限高度为7.07m。

4.（15分）密度为1200kg.m25m.h75mm的无缝钢管。

两液面间的垂直距离为30 m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。

试求泵的轴功率。

假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6
***答案*** Z/2ｇ＋P/ρｇ＋H Z/2ｇ＋P/ρg+∑H
Z0，Z30m，ｕ0，ｕ0，P P
∴H Z H30＋∑H
∑Hλ×ｌ/d×ｕ/2ｇ）×1.25
ｕ＝V/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5）
＝1.573m.s
∑H0.03×120/0.075×1.573/（2×9.81）×1.25
＝7.567m盐水柱
H30＋7.567＝37.567m
N Q Hρｇ
＝25/3600×37.567×1200×9.81＝3071w
N轴＝N/η＝3071/0.6＝5118w
5.（15分）现要设计一降尘室来净制气体，要求降尘室的最大生产能力为1500标准m.h
50℃，粘度为2×10N.s.m 1.5kg.m 3500kg.m10μm，沉降过程服从斯托克斯定律，试求：(1)降尘室的面积为多少m(取整数)(2)若此降尘室只允许做成宽4m，高2m，那么此降尘室的最小长度为多少m？(3)如果厂房面积有限，要求降尘室的长度为你所计算出的最小长度的一半，你认为座采取什么措施来完成此任务？
***答案*** (1)求A
U=(10×10)(3500－1.5)×9.87/(18×2×10)
=9.53×10m.s
V=V T/T=1500×(50+273)/273=1774.73m.h
A=V/U=(1774.73/3600)/(9.53×10)=52m
(2)求L L=(A/b)=(52/4)=13m
(3)当长度缩小一半时，为完成此生产任务，可在降尘室中间加一隔板。

6.（14分某燃烧炉的平壁由耐火砖（λ=1.05w.m.K),绝热砖（λ=0.15w.m.K)和普通砖(λ=0.8w.m.K)三种材料组成。

已知耐火砖内侧温度为1273K，耐火砖与绝热砖接触面温度1213K，绝热砖与普通砖接触温度411K；普通砖厚230mm，设为稳定热传导，问：(1）耐火砖和绝热砖应砌多厚才能保证热损失不超过274w.m(2）普通砖的外侧温度为多少？
***答案*** δ耐=λ耐×△t/Q=1.05(1273-1213)/274=0.2299m
δ绝=λ绝×△t/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391m
△t=Q×δ普/λ普=274×0.23/0.8=78.78K
411-t外=78.78
∴t外=332.2K
7.（10分）题号4223 第4章知识点300 难度中等
100℃的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝,冷凝潜热为2258.4kJ.kg,总传热系数2039w.m.K12.75m,15℃的冷却水以2.25×10kg.h管内流过,设总传热温差可以用算术平均值计算,求水蒸汽冷凝量kg.h?
***答案*** Q=Gc·Cpc(t2-t1)=KA△tm,
△tm=[(100-15)+(100-t2)]/2=(185-t2)/2
Q=2.25×10^5×4.18×10^3×(t2-15)/3600
=2039×12.75×(185-t2)/2
t2=23.1℃
Q=2039×12.75×(185-23)/2=2105kw
D=2105×3600/2258.4=3355kg.h
good ok 6/21/2015。