化工原理(上册)期末试题样卷及答案

大学试题纸

化工原理（上册）期末试题

专业班级学号______ _______________

一、填充题(每空1分，共20分)

1. 气体的黏度随温度的升高而_________, 水的黏度随温度的升高而______________。

2. 牛顿粘性定律的数学表达式为_______________。

3. 边长为0.5m的正方形通风管道,其当量直径为____________m。

4某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的__________倍。

5．测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将___________，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将______________。6．调节离心泵工作点的方有，，

。

7．恒压过滤且忽略介质阻力时，若粘度降低20%，则在相同的过滤时间所得滤液应增加。

8．设颗粒的比表面积为a，床层空隙率为ε，则床层的比表面积a B为。颗粒的粒度分布愈不均匀，所形成床层的空隙率越。

9．黑体表面温度由37℃加热到347K，则辐射能力增加为原来的__________倍。10．某流体在圆形直管强制对流，其给热系数为α，现任务变更，管流速降为原来的1/2，且已知此时R e> 104，则管的给热系数为原给热系数的倍。

11．生产上，沸腾传热常在________沸腾区操作，因________沸腾的给热系数大于________沸腾的给热系数。

12、工业上常用蒸发器主要有二种类型：: ____ ____和____ _______。

二、选择题（10分，每小题2分）

1、如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。已知各图中管径、A、B间的管长L 及管道中流体流量均相同,管流体均为20℃水,指示液均为汞,则________

A.R1≠R2 , R1 = R2 = R4

B.R1 = R2 = R3 = R4

C.R1 = R2

D.R1≠R2≠R3≠R4

2、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

3、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加一倍时，对相同的q值，其过滤速率为原来的__________

A.2倍

B. 1倍

C. 2倍

D. 4倍

4、红砖的黑度为0.93，若温度为300℃，则红砖的辐射能力为______W/m2

A. 6112.3 W/m2

B.5684 W/m2

C. 1000 W/m2

D.916.8W/m2

5、蒸汽冷凝时的热阻__ _____

A.决定于液膜厚度

B.决定于汽膜厚度

C.决定于汽膜和液膜厚度

D.主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响

三、问答题（10分，每小题5分）

1．影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些？（过滤介质阻力可忽略）

2．某换热器用工业水冷却热流体，若热流体流量及进口温度不变，在夏季因冷流体进口温度升高，要求热流体出口温度T2不变，应采取何种措施？传热系数K及传热推动力Δt m又有何变化？

四．过滤计算（12分，每小题4分）

以板框压滤机过滤某悬浮液,在恒压条件下进行。已知过滤面积为8.0m2,过滤常数K=8.50×0-5m2/s, 过滤介质阻力可忽略?求:

(1)取得滤液V1 = 5.0m3所需过滤时间τ1；

(2)若操作条件不变,在上述过滤τ1时间基础上再过滤τ1时间,又可得多少滤液?

(3)若过滤终了时共得滤液3.40m3,以0.42m3洗液洗涤滤饼,操作压力不变,洗液与滤液黏度相同,洗涤时间是多少?

五、带泵管路计算（18分）

某型号的离心泵,在一定的转速下,在输送围,其扬程与流量的关系可用H e=18-6×105q v2(H e单位为m，q v单位为m3/s)来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽。两槽均为敝口,两水面高度差3m且水面维持恒定。管路系统的总长为20m(包括所有局部阻力的当量长度),管径为φ46×3mm,摩擦系数可取为0.02,试计算:

(1)输水量m3/h;（10分）

(2)若泵的效率为65%,水的密度为1000Kg/m3,离心泵在运转时的轴功率kW;（4分）

(3)若将该输送系统的高位槽改为密闭容器,其水面上方的压强为49.05KPa(表压),其它条件均不变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化(不必计算,用公式与特性曲线图示说明)。（4分）

六．沉降计算（12分）

在20m高的升气管中,要求球形颗粒停留10s。粒径10μm,粒子密度2500kg/m3。气体密度1.2kg/m3,黏度0.0186cP,气流量100m3/h。试求：

（1）颗粒沉降速度为多少？（6分）

（2）升气管直径(设粒子加速段可忽略不计)为多少？（6分）

七．传热计算（18分）．

用120℃的饱和水蒸气将流量为36m3/h的某稀溶液在双管程列管换热器中从80℃加热至95℃。若每程有直径为φ25×25mm的管子30根,且以管外表面积为基准的传热系数K=2800W/(m2·℃)。蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,试求:

(1)换热器所需的管长;（6分）

(2)当操作一年后,由于污垢累积,溶液侧的污垢系数为0.00009(m2·℃)/W,若维持溶液的原流量及进口温度,其出口温度为多少?（8分）

⑶又若必须保证溶液原出口温度,可以采取什么措施?（4分）

注:溶液的密度及比热与水近似:ρ=1000kg/m3 ;c p=4.2kJ/(kg·℃)

化工原理（上册）期末试题参考答案及评分标准

一、填充题(每空1分，共20分)

1、增大；降低

2、τ= μd u /d y ；

3、0.5

4、0.5

5、增大；不变

6、改变出口阀开度改变泵的转速改变叶轮直径

7、11.8%

8、a B = a (1－ε) 、小9、 1.5710、0.5743

11、核状，核状，膜状 12、循环型蒸发器、单程型蒸发器

二、选择题（10分，每小题2分）

B C C B A

三、问答题（10分，每小题5分）

1．答：当过滤介质阻力可忽略时

2Q KA n ?=

2/K p r φμ=?

可见，影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。

2．答：可采用增大冷流体用量解决。K 增大，Δt m 减小。

四、过滤计算（12分/4、4、4）

解：(1) ∵V 12 = KA 2t 1即 5.02 = 8.50×10-5×82t 1

∴t 1 = 4596s = 1.28h

(2) ∵V 22 = KA 2t 2即V 22 = 8.50×0-5×82×4596×2

∴V 2 = 7.07 m 3

则V 2-V 1 = 7.07-5.0 = 2.07 m 3

(3) 过滤终了时,V E = 3.40 m 3

(dV /dt )E = KA 2/(2V E ) = 8.50×10-5×82/(2×3.40) = 8×10-4 m 3/s

∵ (dV /dt )w = (dV /dt )E /4 = 8.0×10-4/4 = 2.0×10-4 m 3/s

∴t w = V w /( dV /dt )w = 0.42/(2.0×0-4) = 2100s = 35 min

五、带泵管路计算（18分/10、4、4）

解：（1）求输水量:在两液面之间列伯努利方程

H e /=(ΔZ +ΔP /ρg )+ΣH f

ΔZ =3m,∑H f =0.02×(20/0.04)(V /(0.785×0.042)) 2/(2×9.81)

=3.23×105V2ΔP/ρg=0

∴H e/=3+3.23×105V2

离心泵特性曲线:H e=18-6×105V 2

由式(1)、(2)找工作点:

18-6×105V 2=3 + 3.23×105V2

∴V =0.00403m3/s =14.51 m3/h

由式(1)H e =8.25m

(2)求轴功率:

N a=H e Vρg/(1000η)=0.00403×8.25×1000/(102×0.65)=0.501kW

(3)改A为密闭容器时H e′ =8 + 3.23×105V 2

V′ N a

六、沉降计算（12分/6、6）

解：设Rep < 2,

u t= gdp2(ρs-ρ)/(18μ)= 9.81×(10-5)2×(2500-1.2)/(18×0.0186×10-3) = 7.33×10-3 m/s

校核:

Rep =dpu tρ/μ= 10-5×7.33×10-3×1.2/(0.0186×10-3) = 4.73×10-3 < 2 原设正确?

令气流上升速度为u,

(u-7.33×10-3) ×10 = 20

∴u = 2.007 m/s

又V = u(π/4)d2即100/3600 = 2.007(π/4)d2

∴d = 0.133 m

七、传热计算（18分/6、8、4）

解:(1)Δt m=(Δt1-Δt2)/Ln(Δt1/Δt2)

=((120-80)-(120-95))/Ln(40/25)=31.9℃

Q=(36×1000/3600)×4200×(95-80)=630×103W

A=Q/(KΔt m)=630×103/(2800×31.9)=7.05m2

A=nπd(2L)=30π×0.025×2L=4.71Lm2

L=7.05/4.71≈1.5m

(2) (d o/d i)R1=1/K污-1/K净

1/K污=0.00009×25/20+1/2800=0.00047

K污=2128W/(m2·℃)

()429

.1120801203572

.

0102.43600

10003605.72128'ln 'ln ln 23

21

2

2212

1

1

21222=

'--=????=--=--∴---=?=-=t t T t T c W A

K t T t T t T t T t t KA

t KA t t c W Q p m p 污

t 2=92℃

措施:(1)提高加热蒸汽温度(调节加热蒸汽的压力)

(2)清除污垢。