化工原理A(1)_2013年工艺-吕-考卷和答案

2013～2014学年第 1 学期课程代码 06006528 课程名称化工原理A（1）学分 3 课程性质: 必修■、选修□、限修□考试形式:开卷□、闭卷■专业班级（教学班）化学工程与工艺考试日期 2013.11. 9 命题教师吕建平系（所或教研室）主任审批签名.一、填空题(20分，每空1分, 共20空)1. 当地大气压为760mmHg时，测得某体系的表压为负300mmHg，则该体系的绝对压力为_________mmHg，真空度为_______mmHg。

460，3002. 某流体在圆管中呈层流流动，今用皮托管测得管中心的最大流速为2m.s-1，此时管内的平均流速为________m.s-1。

13. 流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速，动压头，静压头(填增加、减少、不变）。

减少，减少，增加4. 调节离心泵流量的常见方法有、；调节正位移泵流量的方法应采用。

调节出口阀门，改变泵的转速，回路调节5. 离心泵采用并联操作的目的是________，串联操作的目的是_________。

提高流量，提高压头6. 关小正在运行中的离心泵的出口阀门后，真空表的读数，压力表的读数。

减小，增大7、由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈________（填大、小），其两侧的温度差愈________（填大、小）。

小，大8．离心分离因数K C的定义为________。

离心加速度a r与重力加速度g之比，22Trcua rrKg g gϖ===9. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为________。

二次蒸汽11. 蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：(1)_________________________________;(2)_________________________________;(3)_________________________________。

溶液的沸点升高；液柱静压头；流动阻力二、选择题(20分, 每题1分，共20题)1. 微差压差计（双液体U形压差计）要求指示液的密度差( )A. 大；B、中等；C、小；D、越大越好。

C2. 层流与湍流的本质区别是（）。

A. 湍流流速大于层流流速；B. 流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流；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。

D3. 层流底层越薄( )。

A. 近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C. 流动阻力越大；D. 流体湍动程度越小。

C4. 利用量纲分析法的目的在于（）。

A. 使实验和关联工作简化；B. 建立数学表达式；C. 增加实验结果的可靠性；D. 避免出现因次错误。

A5. 一台试验用离心泵，开动后不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。

发生故障的原因是( )A. 忘了灌水；B. 吸入管路堵塞；C. 压出管路堵塞；D. 吸入管路漏气。

D6．离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )A. 包括内能在内的总能量；B. 机械能；C. 压能；D. 位能（即实际的升扬高度）。

B7. 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。

A. 气缚现象；B. 汽蚀现象；C. 汽化现象；D. 气浮现象。

A8. 往复泵的流量与泵的（）无关。

A. 几何尺寸；B. 活塞往复次数；2013～2014学年第 1 学期课程代码 06006528 课程名称化工原理A（1）学分 3 课程性质: 必修■、选修□、限修□考试形式:开卷□、闭卷■专业班级（教学班）化学工程与工艺考试日期 2013.11. 9 命题教师吕建平系（所或教研室）主任审批签名C. 扬程D. 转速。

C9. 离心泵铭牌上标明的流量是指( )。

A. 效率最高时的流量B. 泵的最大流量C. 扬程最大时的流量D. 最小扬程时的流量。

A10. 1m3气体经风机所获得的能量，称为（）。

A. 全风压；B. 静风压；C. 动风压；D. 扬程。

A11. 恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（）。

A. 加快；B. 减慢；C. 不变；D. 无法确定。

B12. 设降尘室的长、宽、高分别为L、B、H（单位均为m）, 颗粒的沉降速度为u0 (m∙s-1)，气体的体积流量为q v, 则颗粒能在降尘室分离的条件是（）。

A．qLB HuH≥；B．qLB HuH≤；C．qLB HuL≤；D．0vL LBHu q≥。

B13.在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指（）。

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。

C14. 通过三层平壁的稳定导热过程，已知各层温差为∆t1=40℃, ∆t2=35℃, ∆t3=5℃，则第一层的热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的关系为（）。

A. R1 ＞（R2 + R3）；B. R1 =（R2 + R3）；C. R1＜（R2 + R3）；D. 无法比较B15. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（）。

A. 增加热阻，减少热量损失；B. 节约钢材、增强美观；C. 增加传热面积，提高传热效果；D. 降低热应力。

C16. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116w∙m-2∙K-1,α2＝11600 w∙m-2∙K-1，要提高总传热系数K，最简单有效的途径是（）。

A. 设法增大α1;B. 设法增大α2;C. 同时增大α1和α2。

C17. 在常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为（）。

A．20℃； B. 100℃；C．60℃； D. 49.7℃。

B18. 对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中哪一个在工程上是可行的（）。

A. 提高空气流速；B. 提高蒸汽流速；C. 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；D. 在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。

A19. 蒸发器的有效温度差是指（）。

A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B. 加热蒸汽温度与二次蒸汽温度之差；AC. 温度差损失。

20.列文式蒸发器属于（）蒸发器。

A. 自然循环；B. 强制循环；C. 降膜式；D. 升膜式。

A三、计算题(60分，共5题)1、(10分) 用泵将水从水池送至高位槽。

高位槽液面高于水池液面50m，管路全部能量损失为20 J/kg，输水量为36 m3/h，水的密度ρ=1000 kg∙m-3, 高位槽与水池均为敞口。

若泵的效率为60%，求泵的轴功率。

2013～2014学年第 1 学期 课程代码 06006528 课程名称 化工原理A （1）学分 3 课程性质: 必修■、选修□、 限修□ 考试形式:开卷□、闭卷■专业班级（教学班） 化学工程与工艺 考试日期 2013.11. 9 命题教师 吕建平 系（所或教研室）主任审批签名解：设水池液面为1-1＇截面，高位槽液面为2-2＇，以水池液面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式。

其中 Z 1 = 0，Z 2 = 50 m ，u 1≈0，u 2≈0，P 1 = P 2 = 0（表压），Σh f = 20 J/kg5分） ∴ 29.185020510.5/e f h gz h J kg =+=⨯+=∑ 2分）361000/360010/m q kg s =⨯=水的质量流量 1分） 510.5105105e e v e m P H q g h q W ρ===⨯=有效功率 1分）51058508.30.6eP P W η===轴功率 1分）2、(10分) 采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水，最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m 。

已知该泵在额定流量60m 3/h 下的(NPSH)r 为3.98m ，60℃水的饱和蒸汽压P v 为19.92kpa 、ρ为983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m ，当地大气压为1atm, 问该泵能否正常工作。

解：8分）∴该泵不能正常工作。

2分）3、 (10分) 试求密度为2000kg/m 3, 直径为30μm 的球形颗粒在20o C 水中做自由沉降时的沉降速度为多少？(水的ρ=1000kg.m -3, μ=1.005×10-3Pa .S)解：S Pa 101.0051030/1000/20003633⋅⨯=⨯===--水球水球，，，μρρm d m Kg m Kg假设此时为层流，有：()()()s m gd u /10876.410005.1188.91000200010301843262---⨯=⨯⨯⋅-⋅⨯=⋅-=μρρ水球 5分验证是否为层流：64310003010 4.87610Re 0.014621.00510d u ρμ---⨯⨯⨯⨯===<⨯水球 4分） 所以层流的假设成立，沉降速度为s m /10876.44-⨯。

1分）4、(15分) 在试验装置中过滤钛白的水悬浮液，过滤压力为0.3MPa, 测出过滤常数为：K=5×10-5 m 2/s, q e =0.01m 3/m 2，又测出滤饼体积与滤液体积之比c=0.08m 3/m 3。

现用一台工业板框压滤机在相同的条件下过滤此水悬浮液，已知板框压滤机的过滤面积为33m 2，框内总容积为0.760m 3，求:(1) 过滤进行到框内全部充满滤饼所需要的过滤时间？(2) 过滤后用总滤液量体积的1/10清水进行洗涤，所需要的洗涤时间？(3) 如辅助时间为40 min ，板框压滤机的生产能力？（以平均每小时可得到的滤饼体积计）解：（1）滤框充满的过滤时间滤框全部充满滤饼时得到的滤液量 0.760==9.50.08V C =框内总容积m3 2分）单位面积的滤液量 9.50.28833V q A ===m3•m -2 1分）将q 值及题中所给的过滤常数代入恒压过滤方程式中2211221222e fu p u p gz h gz h ρρ+++=+++∑[]001531.0131019.9210 3.98 3.0 1.462.4983.29.81983.29.81vf g r p p H NPSH H g gm m ρρ----⨯⨯=---= ∠⨯⨯∑，允许＝2013～2014学年第 1 学期 课程代码 06006528 课程名称 化工原理A （1）学分 3 课程性质: 必修■、选修□、 限修□ 考试形式:开卷□、闭卷■专业班级（教学班） 化学工程与工艺 考试日期 2013.11. 9 命题教师 吕建平 系（所或教研室）主任审批签名22e q qq k θ+=250.28820.2880.01510177429.6min 0.49s hθθ-+⨯⨯=⨯=或或 2分）（2）过滤后用总滤液量体积的 1/10清水进行洗涤，求洗涤时间洗涤液量310.9510w V V m ==最终过滤速率()()2533151033() 2.77102()220.2880.01e e dV KA KA m s d V Ve q q θ---•⨯⨯====⨯++⨯+ 2分）板框压滤机属横穿洗涤，洗涤速率343111 2.7710 6.931044W e S dV dV m d d θθ---•⎛⎫⎛⎫==⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 2分）洗涤时间 40.95137122.9min 6.9310w w WV s dV d θθ-===⨯⎛⎫⎪⎝⎭或0.38h 1分） （3）生产能力，以平均每小时可得到的滤饼体积计已知辅助时间40min R θ= 操作周期 29.622.94092.5min 1.54h c w R θθθθ=++=++=或 3分） 所以 生产能力=0.760/1.54 =0.49m 3 (滤饼)•h -1或338.210/min m -⨯ 2分）5、（15分）在单管程列管式换热器内，用130℃的饱和水蒸气将某溶液由20℃加热到60℃，单管程列管换热器由100根φ25×2.5 mm ，长3m 的钢管构成，溶液以每小时100m 3的流量在管内流过，蒸汽在管外冷凝。