化工原理第四章习题及答案
第四章传热
一、名词解释
1、导热
若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。
2、对流传热
热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。
3、辐射传热
任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。这种传热方式称为热辐射。
4、传热速率
单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）
5、等温面
温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。等温面不相交。
二、单选择题
1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。 B
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，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；
C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；
D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。 C
A 传导和对流
B 传导和辐射
C 对流和辐射
3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。 C
A 增大
B 减小
C 只在某范围变大
D 沸腾传热系数与过热度无关
4、在温度T时，已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之一，其黑度为_______。 A
A 0.85
B 0.03
C 1
5、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。 D
A 大于
B 等于
C 不能确定是否大于
D 小于
6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。 A
A 成正比
B 成反比
C 没关系
7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确： A
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给热系数。
A 甲乙均对
B 甲乙均不对
C 甲对，乙不对
D 乙对，甲不对
8、列管换热器管程常用流速范围为：一般液体_______，气体__________。 A C
A 0.5 - 3 m/s
B 3 - 15 m/s
C 5 - 30 m/s
9、一管壳式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度t，此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施______。 A
A 管内加扰流内件
B 提高壳程数
10、碳钢的导热率为_______；不锈钢的导热率为_______；铜的导热率为_______，常压常温空气的导热率为_______；常温水的导热率为_______。C, D, B, F, E
A 151W/(m?℃)
B 370W/(m?℃)
C 45W/(m?℃)
D 16W/(m?℃)
E 0.62W/(m?℃)
F 0.025W/(m?℃)
11、套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时 A B B
①传热系数K应 A 增大 B 减小 C 基本不变
②空气出口温度 A 增大 B 减小 C 基本不变
③壁温 A 增大 B 略有减小 C 基本不变
12、一定流量的液体在一Φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流给热系数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·℃)。 D
A 1059
B 1496
C 1585
D 1678
13、穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示。试比较第一层的热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小____________。 C A C
A R1> (R2+R3)
B R1< (R2+R3)
C R1= (R2+R3)
D 无法比较
14、①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 C
A 水平
B 垂直
C 管内
D 管外
②已知某平壁外两层不等厚(b1 A 小于 B 不能确定是否大于 C 大于 D 等于 15、稳定传热是指______。 B A 传热系统中各点的温度不随位置和时间而变。 B 传热系统中各点的温度仅随位置变，而不随时间变。 C 传热系统中各点的温度不随位置变而随时间变。 D 传热系统中各点的温度随位置和时间而变。 16、棉花保温性能好，主要是因为______。 C A 棉纤维素导热率小； B 棉花中含有相当数量的油脂； C 棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍； D 棉花白色，因而黑度小。 17、无相变强制对流α来自_______。 C A 纯经验方法 B 纯理论方法 C 因次分析与实验结合（半理论、半经验方法） D 数学模型法 E 因次分析法 18、在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对α的影响是______。 B A 使α值升高 B 使α值大大降低 C 使α值有一定影响 D 对α值无影响 19、红砖的黑度为0.93，若温度为300℃，则红砖的发射能力为________W/m2。 B A 6112.3 W/m2 B 5684 W/m2 C 916.8 W/m2 D 1000 W/m2 20、换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是。 D A ?t m并 B ?t m逆＝?t m并＝?t m折 C ?t m并 D ?t m并< ?t m逆>?t m折 21、对在蒸汽与空气间壁换热过程中，为强化传热下列方案中的_____在工程上可行。A 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。 22、在间壁换热器中，当两流体均变温时，采用折流的目的是。 A A 提高K B 提高?t m C 增加传热面积A D 使K和A均增加。 23、100℃时铜的导热率为_____，18℃时钢的导热率近似为_______，20℃时空气的导热率近似为______，20℃水的导热率近似为______。 C A B D A 45W/(m?K) B 0.026W/(m?K) C 377W/(m?K) D 0.6W/(m?K) 24、在相同温度下，实际物体的吸收率A与黑体的吸收率A0的关系是。 C A A>A0 B A=A0 C A D 不一定 25、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的_______。 C A 通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值； B 系统中任一点的温度维持恒定； C 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各传热面的传热速率之和； D 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。 26、一管壳式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度t，此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施______。 A A 管内加扰流内件 B 提高壳程数 27、有一列管换热器，由38根Φ25?2.5mm无缝钢管组成，某有机蒸汽在管外冷凝，管内通 冷却水，水流速0.5m/s ，相应的R e=104及对流给热膜系数为α。当水流量减为一半时，对流给热膜系数改变为α'，则 。 A A αα8.0)21(=' B αα8 .0)21(?' C αα8 .0)21(?' D 不一定 28、两流体在一套管换热器中换热，热流体温度由90℃降至60℃，冷流体温度由20℃升至50℃。若逆流操作，?t m ＝ 。 D A 70℃ B 30℃ C 10℃ D 40℃ 29、热传递的基本方式是：（ ）、对流、辐射。 A A 传导 ； B 传递； C 放射； D 流动。 30、物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为（ ）。 A A 热传导； B 热传递； C 热放射； D 热流动。 31、流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为（ ）。 A A 对流； B 流动； C 传递； D 透热。 32、物质导热系数的顺序是：（ ）。 A A 金属＞一般固体＞液体＞气体； B 金属＞液体＞一般固体＞气体； C 金属＞气体＞液体＞一般固体； D 金属＞液体＞气体＞一般固体。 33、吸收率（ ）1的物体称为黑体。 C A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 34、（ ）等于1的物体称为白体。 B A 吸收率； B 反射率； C 透过率； D 折射率。 35、单原子气体和对称双原子气体均可视为（ ）。 D A 白体； B 灰体； C 黑体； D 透热体。 36、液体是（ ）。 D A 白体； B 灰体； C 透热体； D 不透热体。 37、在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（ ）。 A A 清洗比较方便； B 流速较快； C 流通面积小； D 易于传热。 38、在管壳式换热器中，腐蚀性的流体宜走管内，以免（ ），而且管子也便于清洗和检修。 A A 壳体和管子同时受腐蚀； B 流速过快； C 流通面积过小； D 传热过多。 39、在管壳式换热器中，压强高的流体宜走管内，以免（ ），可节省壳程金属消耗量。 A 壳体受压； B 流速过快； C 流通面积过小； D 传热过多。 A 40、在管壳式换热器中，饱和蒸气宜走管间，以便于（ ），且蒸气较洁净，它对清洗无要求。 A A 及时排除冷凝液； B 流速不太快； C 流通面积不太小； D 传热不过多。 41、在管壳式换热器中，有毒流体宜走管内，使（ ）。 A A 泄漏机会较少； B 流速很快； C 流通面积变小； D 传热增多。 42、在管壳式换热器中，被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，（ ）。 A 以增强冷却效果； B 以免流速过快； C 以免流通面积过小； D 以免传热过多。 A 43、在管壳式换热器中，黏度大的液体或流量较小的流体宜走（ ），因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re 值（Re ＞100）下即可达到湍流， 以提高对流传热系数。 B A 管内； B 管间； C 管径； D 管轴。 44、对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走（），因壁面温度与大的流体温度相近，可以减少热应力。 B A 管内； B 管间； C 管径； D 管轴。 45、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（），使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数。 C A 黏度； B 密度； C 速度； D 高度。 46、有一套管换热器，环隙中有119.6℃的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近（）。 D A 20℃； B 50℃； C 77.3℃； D 119.6℃。 47、已知在温度T时耐火砖的发射能力（辐射能力）大于铜的发射能力，则铜的黑度为（），耐火砖的黑度为（）。 A B A 0.6； B 0.9； C 1.0； D 1.2。 48、两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100℃。若将两灰体的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（）。 A A 增大； B 减小； C 不变； D 不一定。 49、判断下面的说法哪一种是错误的（）。 B 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，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同； C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强； D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。 50、当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（）。B A 逆流时，Δt m一定大于并流、错流或折流时的Δt m； B 采用逆流操作时可以节约热流体（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φΔ t 的大小反映了流体流向接近逆流的程度。 三、填空题 1、对流给热的热阻主要在____________，此处的__________最大。 滞流内层温差 2、热损失是_______损失和________损失之和。 热辐射传热引起的对流给热引起的 3、列管式换热器中，壳程设有折流挡板，当两流体均无相变时，挡板能起强化传热的作用，其原因是 ①______________________________________________________________； ②______________________________________________________________； ③_____________________________________________________________ 。 ① 流速增大，使壳程α增大； ② 流体大部分横穿流过管束，流道短，边界层薄，比顺着管子纵向流动α高； ③ 流体在折流挡板间穿行时，流向及流速都在不断变化，增加了扰动，强化了传热。 4、水蒸气冷凝时的α比气体无相变时的α大得多，其原因是气体的_____________________ _________________________，而蒸汽冷凝，其凝液的_____________________________；且只有_______________才有热阻。 导热率小、密度小，整个气体都呈现热阻 导热率和密度都比气体大 很薄的液膜 5、在管式间壁换热器中，以外表面为基准的传热系数K 的计算式为_________________，与之对应的传热量Q ＝_______________。 o s m o s i i o o R d d b R d d K αλα11 21++?++= m t A K ?00 6、① 已知传热系数K =1250kcaL/(m 2?h?℃)，在SI 制中，K =_____W/(m 2?K)；汽化潜热r =2200kJ/kg ，在工程单位制中r =________________kcaL/kg 。 ② 普兰德准数的定义式是__________________________。 ① 1453 525 ② λ μp C =Pr 7、在压强恒定的条件下，空气黏度随温度升高而________________。 增大 8、厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b 1>b 2>b 3，导热率λ1< λ2< λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R 1 R 2 R 3，各层导热速率Q 1 Q 2 Q 3。 >， > ； =， = 9、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道,当石棉泥受潮后，其保温效果应_____________，主要原因是_______________________________________________________________。 降低 因水的导热率大于保温材料的导热率,受潮后,水占据一定的孔隙空间，使保温层材料导热率增大,保温效果降低。 8、 蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放_________________，这是因为 ___________________ ________________________________________________________。 不凝气和冷凝水 不凝气构成附加的气膜传热阻力，而冷凝水的积累减小换热面积。 11、①设置隔热挡板是____________辐射散热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，辐射散热量 ____________。 ②有一单层平壁如图所示。已知材料的导热率λ为常数，从左等温面1t 至右等温面2t 的 稳定导热热流量为Q ，则平壁内的温度分布表达式为__________________________。 ① 减少 愈低 ② λλQx t t x t t Q -=→-=11)( 12、某物体（可近似为灰体）在20℃时，其黑度为ε=0.8，其吸收率为______________。 0．8 13、浮头式或带膨胀节的换热器适用于____________ 与____________流体的温差很大的场合。 管程 壳程 14、① 根据有无热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__________________。 ① 膨胀节；浮头式；U 型管 ② 33.3% 15、消除列管换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加______________，采用______________结构或采用______________式结构。 膨胀节 浮头式 U 型管 16、如图所示，为尽量减少Ａ、Ｂ两个温度不同的固体表面间的辐射传热，可以采取的措施 是________________________________________________。 在两固体壁面间，平行放置多块黑度较小的遮热板。 17、① 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较。方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量W 1___W 2，所需传热面积A 1___A 2。 ② 如图所示,蒸汽在管束外冷凝，(a)、(b )两种排列方式的其它条件均一样，比较它们 的冷凝给热系数的大小a α___b α，因为______________________________________。 ① 大于, 小于 ② 大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚。 18、两流体的间壁换热过程中t WC Q p ?=计算式中，?t 表示 。 T 1-T 2 或t 2-t 1 19、设备保温层外包一层表面_________、颜色_________的金属，可使设备的热损失减少。 光滑 较浅 20、举出五种间壁式换热器____________、____________、____________、____________、____________。 套管式换热器，列管式换热器，夹套式换热器，板式换热器，螺旋板式换热器，蛇管式换热 器，板翅式换热器等任选五种。 21、导热率的物理意义是____________________________________，其SI制的单位为_____________，工程制的单位为_______________。 单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量W/(m?℃) 千卡/小时?米?℃ 22、①定性温度是指____________________。 ②沸腾传热可分为三个区域，它们是____________、____________和____________，生产中的沸腾传热过程应维持在____________区操作。 ①确定准数中各物性参数的温度 ②自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾 23、对多层圆筒壁的热传导，通过各层的传热速率________，热通量________,沿圆筒壁的径向温度分布为____________线。 相等不相等曲线 24、①已知导热率λ=2.388×10-3Cal/(cm?s?℃), 此值在SI制中为__________W/(m?K)。 ②写出比热C p的单位，工程制为____________，SI制为____________。 ③物体的辐射传热速率与其绝对温度的_________次方成正比。 ① 1 ②kCaL/(kg?℃), J/(kg?℃) ③四 25、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数Ｋ接近于____________侧的对流传热系数，而壁温接近于________________侧流体的温度。蒸汽冷凝时的对流给热系数 较大。原因是__________________________。 空气饱和水蒸气蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热 26、①估计列管式换热器中金属管壁的温度t w，壳程为0.1MPa的饱和水蒸气冷凝。 A 管程是平均温度为40℃的空气，t w约为________； B 管程是平均温度为40℃的水，水的对流给热系数为2000W/(m2?℃)，基于内面积的总传热系数K i=1600W/((m2?℃)) ，t w约为_______。 ②在设计时，欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积，从有利于传热角度看，宜采取的措施为_____________，因为_____________________________。 ①(1) 100℃(2) 88℃ ②增加管长。如果采用增加管数的办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,α降低。 27、管内湍流传热，流体内温度梯度最大的部分是在______________，原因是_____________ ____________________________________。 滞流底层 滞流底层的传热机理是导热, 流体的导热率一般比较低。 28、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也____________。滴状冷凝的给热系数_________膜状冷凝给热系数。 大 大于 29、沸腾传热时，在核状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大，则α__________。 越大 30、对于间壁式换热器：m h h p c t KA T T C W t t C W ?=-=-)()2112（等式成立的条件是 、 、 。 31、下列各种情况下的对流给热系数 空气流速为6m/s 时的1α； 空气流速为25m/s 时的2α；水的流速为1.2m/s 时的3α； 水的流速为 2.5m/s 时的4α； 蒸汽膜状冷凝时的5α之间的数值按自大而小的顺序为 ________ > ________ > ________ > ________ > ________。 5α 4α 3α 2α 1α 32、不需要任何介质的传热称为（ ）传热。 辐射 33、在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经（ ）。 管程 34、列管式换热器中，流体在（ ）流动称为流经壳程。 管间 35、能以相同的吸收率且部分地吸收由零到∞的所有波长范围的辐射能的物体称为（ ）。 灰体 36、在辐射传热中，气体的反射率为（ ）。 37、在辐射传热中，黑体的透过率为（）。 38、在辐射传热中，灰体的透过率为（）。 39、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的（）。 黑度 40、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（）的温度。 饱和蒸气 41、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则总传热系数Ｋ接近（）的对流传热系数。 空气 42、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则空气应走（）。 管内 43、在列管换热器中，若用饱和蒸气加热空气，则饱和蒸气应走（）。 管间 44、判断下列物性数值大小λ金属____ λ液___λ气。 ＞＞ 四、判断题（每题1分） 1、在辐射传热中，黑体的反射率为1。（×） 2、对流传热包括强制湍流传热和强制层流传热。（×） 3、滴状冷凝比膜状冷凝效果好。（√ ） 4、圆筒壁热传导是传热速率与热通量相等（×） 5、一般固体、液体和气体相比较，导热系数值的大小顺序为固体＞气体＞液体。（×） 6、夏季人们穿深色衣服不会感觉太热。（×） 7、对流传热仅发生在流体中。（×） 8、流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在流动边界层。（×） 9、一套管换热器逆流操作与并流操作一样。 （ × ） 10、虽然大气层包围着地球，但阳光仍能照射到地球表面，因为空气是透热体。 （ √ ） 五、问答题 1、在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，传热管的壁温接近哪一种流体的温度？ 为什么？ （3分） 答： 壁温接近饱和蒸气的温度。 因为o o w i i W A t t A T T αα11-=- ， 饱和蒸气的o α＞＞空气的i α，则i α1＜＜o α1 所以，W T T -＜＜t t w -,传热管的壁温接近饱和蒸气(α大)的温度。 2、为什么内部孔隙多的材料保温效果好? （3分） 因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。 3、在强化传热的过程中，为什么要想办法提高流体的湍动程度? （3分） 由于对流传热的热阻主要集中在层流底层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。 4、在传热实验中，试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数(α)如何确定的？并指出相应测试的基本参量有哪些？ （4分） 答：)()(120t t C W t T A Q p c w s -=-=α ∴ 012)() (A t T t t C W w s p c --=α 即需测参数：空气流量c W ； 空气进、出口温度（ｔ1、ｔ2）； 饱和蒸汽压力,然后查出饱和蒸汽温度T s ；管壁温（ｔw ） 5、在蒸汽冷凝时，其冷凝液为层流流动，若要提高蒸汽冷凝的给热系数，可考虑采取哪些措施？ （4分） 答： 措施一：让液膜和蒸汽同向流动，则磨擦力使液膜流动加速，厚度减薄，从而使增大； 措施二：若为单根管，将垂直放置改为水平放置。若为管束，则需减小垂直列上的管数，或把管子排列旋转一定的角度； 措施三：及时排除不凝气体。 6、 ① 作图定性示出沸腾传热系数α随相应的传热温差Δｔ（壁面和沸腾液体之间）的变化关系。 ② 列管换热器封头装置隔板的作用是什么？ （4分） 答：① 如图 ② 隔板将管子分成若干组，构成多程换热器, 增大流速, 以提高管程α。 7、现场有一列管式加热器，管程有φd ×δmm 钢管n 根，每根长L 米,内通水。壳程为压力等于P Pa(绝)的饱和水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数K ，试问 ① 需要测取哪些数据?说出所用仪表。 ② 根据测得的数据列出计算K 值的有关公式及计算方法。 （4分） 答： ① 需要测水的进、出口温度1t 和2t ，可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量, 需要测水的流量, 可使用转子流量计测量。 ② )(12t t C W Q p -=水 水 换热器面积 L d n A 00π= 平均推动力 2 121l n (t t t t t m ???-?= ? 12t T t -=? 21t T t -=? 基于外表面的总传热系数 m p m t L d n t t C V t A Q K ??-=?=01200)πρ（水水 五、计算题 1、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100 mm ，其导热系数分别为0.9 W/（ｍ·℃）及0.7 W/（ｍ·℃）。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700℃, 外表面温度为130℃。为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40 mm, 导热系数为0.06 W/（ｍ·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃, 外表面温度为90℃。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减少百分之几？ （10分） 解：设单位面积炉壁的热损失为q （S Q q =），加保温层前，是双层平壁的热传导 22211311/22407 .01.09.01.0130700m w b b t t q =+-=+-=λλ （4分） 加保温层后，是三层平壁的热传导 2332211412/70706 .004.07.01.09.01.090740m w b b b t t q =++-=++-=λλλ （4分） 热损失减少的百分数 %4.6822407072240121=-=-q q q （2分） 2、外径为426 mm 的蒸气管道, 其外包扎一层厚度为426 mm 的保温层, 保温材料的导热系数可取为0.615 W ／(ｍ·℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃, 保温层的外表面温度为38℃, 求每米管长的热损失。 （10分） 解：由已知 r 2 = 0.426/2 = 0.213 m ， r 3 = 0.213 + 0.426 = 0.639 m （5分） 每米管长的热损失 m w r r t t L Q /489213.0639.0ln )38177(2ln )(22 3 32=-=-=πλπλ （5分） 3、在一套管换热器中，用水蒸气加热空气，已知空气侧的对流给热系数为 40W/(m 2?℃),蒸汽冷凝侧的对流给热系数为5000W ／(m 2?℃)，现欲提高此传热过程的总传热系数,应从何着手解决？试用具体数据说明理由。（注：管壁热阻及污垢热阻可忽略,空气湍流） （15分） 解： 当忽略管壁及污垢热阻时 40 150********+=+=ααK 39.7=K W/(m 2?℃) (4分) 由于1α>>2α,故应设法增大2α之值 在管程允许的压力降范围内增大空气的流量,设将空气流量提高2.4倍,则 80402.44.20.828.02=?=='αα W/(m 2· ℃) 78.780150001111 1 2 1=+=+='ααK W/(m 2·℃) (5分) 98.17 .397.78=='K K 若将1α增大一倍100001='α W/(m?℃) (3分) 8.39='K W/(m?℃) 98.17 .398.39=='K K (3分) 4、某厂精馏塔顶,采用列管式冷凝器,共有φ25×2.5mm 的管子60根, 管长为2m,蒸汽走管间,冷却水走管内,水的流速为1m/s 。进、出口温度分别为20℃和60℃,在定性温度下水的物性数据为:ρ=992.2kg/m 3 λ=0.6338W/(m·℃) μ=6.56×10-4Pa.s Pr =4.31 ① 求管内水的对流给热系数 ② 如使总管数减为50根,水量和水的物性视为不变,此时管内水的对流给热系数又为多大? (15分) 解: 100010025.310 56.62.992102.0Re 44??=???==-μρdu 160Pr 6.0?? 5010002.02?==d L (3分) ∴可采用下式计算对流给热系数 n Nu Pr Re 023.08.0= 流体被加热 n =0.4 ∴5.158=Nu (2分) 50245.15802 .06338.0=?=?=Nu d λ α W/(m 2·℃) (2分) (2) 当管子根数减少时,流速变大 s m u n n u /2.11)50 60()(=?='=' (4分) 8.0)(u u '='αα (2分) ?=?='='28.08.0/(58132.15024)(m W u u αα℃） (2分) 5、一套管换热器,由φ48×3mm 和φ25×2.5mm 的钢管组成,两种流体在内管和环隙流过，分别测得对流给热系数为1α和2α，若两流体的流量保持不变，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。 求将内管改φ32×2.5mm 后,管内对流给热系数有何变化?(假设流动状态皆为湍流) (10分) 解: 原内管外径 25m m 1=d 内径 20m m 22.5-25 2=?=d 新内管外径 32m m 1 ='d 内径27m m 22.5-322=?='d 设 改用φ32×2.5钢管后,内管对流给热系数1 α' 8.18.01)4( d d d μ V ρα∝∝π (5分) 583.0)2720('8.1==∴αα (5分) 6、一套管换热器用 133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从 33℃加热到 73℃，氯苯流量为 5500Kg/h 。现因某种原因，氯苯流量减少到 3300Kg/h ，但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化） (15分) 解：()())2()1(1212m PC C m PC C t S K t t C W t KS t t C W '?'=-'?=- (3分) K K K 66.0550033008 .0=?? ? ??=' ()()21 21ln ln 33005500:21t T t T t T t T K K ---'-''=得 (5分) 567.073 13333133ln 66.03300550021=--?=-'-'t T t T n 76.121=-'-'t T t T (3分) ()C t t T ?=-?=-='9.12576 .0337376.176.076.112 6.0/='??= 'm m h h t K t K W W (4分) 7、重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。 解： 以下标“′”表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知： )()(12210t t C W T T C W t K Q pc c ph h m -'='-='?=' )()(12210t t C W T T C W t K Q pc c ph h m -=-=?= (3分) 两式相除，得： 1 212212100t t t t T T T T t K t K Q Q m m --'=-'-=?'?=' （a ） 将和比定律应用于下式，得： 1212122112211221122147)128157()167243()()()()()()()()(t t t t t T t T t t T T t t T T t t T T t t m m ?-?=?-?---=----'-'-=----'-'-=?'?4310 115ln )157167()128243(=---='?m t ℃ (4分) 所以 43147ln 121212 =?-?=?-???t t t t t t 093.14347ln 12==??t t 98.2093.11 2==??e t t (3分) ()()22243 2.98128t T -=- 或()222.98128243t T =--+ （b ） 由式a 得： 22243167157128243128 T t --=-- 即： ()220.38243128t T =-+ （c ） 联立式b 和c 解得： 2161.3t =℃ 2155.4T =℃ 7.49093.1)1284.155()3.161243(ln 1 212=---=???-?=?t t t t t m ℃ (5分) 8、一套管式换热器管内流体的对流传热系数i α = 20 W/（m 2·℃），管间流体的对流传热系数o α= 350 W/（m 2·℃）。若将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数K 分别相应增加多少？（管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理）(10分) 解：原流动情况 m 2·℃/W K=18.92 W/ m 2·℃ (2分) （1）管内对流传热系数增加一倍 = 2 = 2×20= 40 W/ m 2·℃ m 2·℃/W K=35.9 W/ m 2·℃ （35.9-18.92）/18.92 = 89.75% (4分) （2）管外对流传热系数增加一倍 = 2×350 = 700 W/ m 2·℃ m 2·℃/W K = 19.44 W/ m 2·℃ （19.44-18.92）/18.92 = 2.75% (4分) 9、在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。已知管内水侧对流传热系数i α为349 W/（m 2·℃），管外油侧对流传热系数o α为258 W/（m 2·℃）。换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻R si 为0.00026 （m 2·℃）/W ，油侧的污垢热阻SO R 为0.000176 （m 2·℃）/W 。若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。(10分) 求：（1）产生污垢后热阻增加的百分数； （2）总传热系数K 。 解：（1）产生污垢前的热阻 （m 2·℃）/W (4分) 产生污垢后的热阻 （m 2·℃）/W （0.007177-0.00674）/0.00674 = 6.48% (4分) （2）总传热系数 W/（m 2·℃） (2分) 10、在并流换热器中, 用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃, 油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃, 设油和水的流量、进口温度及物性均不变, 若原换热器的管长为1m, 求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。 (15分) 解：原平均温度差 13515-150 1==?t ℃ 60 40-100 2==?t ℃ 5.92)60135ln(60135)ln(2 121=-=???-?=?t t t t t m ℃ (3分) 由热量衡算 )()(1221t t C W T T C W Q pc C ph h -=-= 5.0100 150********=--=--=T T t t C W C W pc c ph h (4分) 当油的温度降至80℃时, 由热量衡算得 )15()80150(2 -'=-=t C W C W Q pc C ph h 或5.080 150152=--'=t C W C W pc c ph h 解得 502='t ℃ (3分) 新的平均温度差，1 t '?= 150-15 = 135℃, 2t '?= 80-50 = 30℃ 8.6930 135ln 30135=-='?m t ℃ 由传热速率方程可分别得 原换热器 5.92)100150(?=?=-=dL Kn t KS C W Q m ph h π 新换热器 8.69)80150(?'='?'=-=L d Kn t S K C W Q m ph h π ∴ m L 855.118 .695.925070=??= ' m L 855.01855.1=-=? (5分) 11、一单程列管式换热器, 由直径为Φ25×2.5 mm 的钢管束组成。苯在换热器的管内流动, 流量为1.25 kg/s ，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动, 进口水温为20℃, 出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW ／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9 kJ/(kg·℃), 管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。 (10分) 解：由总传热速率方程式 m O O t S K Q ?= 式中 )(21T T C W Q ph h -== 1.25×1.9×103×（80 - 30）= 118.8 kW (3分) kW ／(ｍ2·℃) ℃ (5分) ∴ m 2 (2分) 12、在一传热外表面积S 0为300 m 2的单程列管换热器中，300℃的某气体流过壳方被加热到420℃。另一种560℃的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为10000 kg/h ，平均比热为1.05 kJ ／（kg·℃）。求总传热系数K 0。 (10分) 解：换热器的传热量 )(12t t C W Q pc c -= =（10000/3600）×1050×（420 - 300）= 3.5×105 W 热气体出口温度 )(21T T C W Q ph h -= 即 3.5×105 =（10000/3600）×1050×（560 – T 2） 解得 2T = 440 ℃ (4分) 流体的平均温度差 ∵ ＜2 ∴ ℃ (3分) W ／(ｍ2·℃) (3分) 13、某套管换热器内管为φ30×3mm 铜管,外管为φ48×3钢管,长2m,管间通110℃饱和水蒸气加热管内空气,使空气温度由20℃加热至80℃,已知空气流量为50kg/h,周围环境温度为20℃,试求: (1)空气侧对流给热系数；[ 101.6W/(m 2·K)] (2)套管裸露时的蒸汽用量(kg/h)。 空气比热可取p C =1.005kJ/(kg·k) 换热器外侧壳壁对周围空气的对流给热系数: )(052.04.9w o t t -+=α W/(m 2·℃) 式中:w t --换热器外壳温度,℃ t --周围空气的温度,℃ 饱和蒸汽汽化热可取r =2232.4kJ/kg (15分) (1) m i i i t A Q K ?=≈α w h kJ t t C W Q p 5.837/3015)2080(005.150)(1222==-??=-= 2151.02024.0m L d A i i =??==ππ (3分) 6.54)30 90ln(2080=-=?m t ℃ )/(6.1016 .5401515.8372K m W i ?=?=α (2分) (2) 110=≈T t w ℃ 1.14)20110(05 2.04.9)(052.04.9=-?+=-+=w o t t α W/(m 2·K) W t t A Q w 7.382 )20110()2048.0(1.14)(00=-????=-='πα 蒸汽放热 W Q Q Q 12205.8377.382 =+='+='' 蒸汽用量 h kg r Q W /2104.2232360012003 =??=''= (5分) 14、有一单壳程双管程列管换热器，管外用120 0C 饱和蒸汽加热，干空气以12m/s 的流速在管内流动，管径为φ38×2.5mm ，总管数为200根，已知空气进口温度为26 ℃，要求出口温度为86 ℃，试求：该换热器的管长应为多少？（不计出口温度变化对物性影响，忽略热 吸收 一填空 (1) 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数N OG增加。 (4) 板式塔的类型有；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 易溶气体溶液上方的分压（小），难溶气体溶液上方的分压（大) ，只要组份在气相中的分压(大于）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 (8) 压力（减小),温度( 升高）,将有利于解吸的进行；吸收因素(A= L/mV ) ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔（顶）达到平衡。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；该气体为易溶气体。 二选择 1.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2.单向扩散中飘流因子 A 。 沉降与过滤一章习题及答案 一、选择题 1、 一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流）。D ?A 4000 mPa ·s ； ?B 40 mPa ·s ； ?C 33.82 Pa ·s ； ?D 3382 mPa ·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D A ．m μ302?； B 。m μ32/1?； C 。m μ30； D 。m μ302? 3、降尘室的生产能力取决于 。 B A ．沉降面积和降尘室高度； B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D ．降尘室的宽度和高度。 4、降尘室的特点是 。D A ． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B ． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C ． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大； D ． 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 无关。C A ．颗粒的几何尺寸 B ．颗粒与流体的密度 C ．流体的水平流速； D ．颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 。C 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 7、旋风分离器的总的分离效率是指 。D 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 8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 。C A ．尺寸大，则处理量大，但压降也大； B ．尺寸大，则分离效率高，且压降小； C ．尺寸小，则处理量小，分离效率高； D ．尺寸小，则分离效率差，且压降大。 9、恒压过滤时， 如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的 。 B A. 1 倍； B. 2 倍； C.2倍； D.1/2倍 10、助滤剂应具有以下性质 。B A. 颗粒均匀、柔软、可压缩; B. 颗粒均匀、坚硬、不可压缩; C. 粒度分布广、坚硬、不可压缩; D. 颗粒均匀、可压缩、易变形 11、助滤剂的作用是 。B A ． 降低滤液粘度，减少流动阻力； B ． 形成疏松饼层，使滤液得以畅流； C ． 帮助介质拦截固体颗粒； D ． 使得滤饼密实并具有一定的刚性 12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点 。B A ．面积大，处理量大； B ．面积小，处理量大； C ．压差小，处理量小； D ．压差大，面积小 13、以下说法是正确的 。B A. 过滤速率与A(过滤面积)成正比; B. 过滤速率与A 2 成正比; C. 过滤速率与滤液体积成正比; D. 过滤速率与滤布阻力成反比 14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量 。C A. 增大至原来的2倍; B. 增大至原来的4倍; C. 增大至原来的 倍; D. 增大至原 来的1.5倍 15、过滤推动力一般是指 。 B 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.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 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 化工原理下册题库 300题 化工原理（下）题库（1） 一、选择题（将正确答案字母填入括号内） 1、混合物中某组分的质量与混合物质量之比称为该组分的（ A ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 2、关于精馏塔中理论的叙述错误的是（ B ）。 A.实际上不存在理论塔板 B. 理论塔板仅作为衡量实际塔板效率的一个标准。 C. 理论塔板数比实际塔板数多 3、在精馏塔中每一块塔板上（ C ）。 A. 只进行传质作用 B. 只进行传热作用 C. 同时进行传热传质作用 4、气体吸收过程中，吸收速率与推动力成（ A ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 5、气体的溶解度很大时，溶质的吸收速率主要受气膜一方的阻力所控制，故称为（ A ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 6、普通温度计的感温球露在空气中，所测得的温度为空气的（ A ）温度。 A. 干球 B. 湿球 C. 绝热饱和 7、混合物中某组分的物质的量与混合物物质的量之比称为该组分的（B ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 8、在蒸馏过程中，混合气体中各组分的挥发性相差越大，越（B ）进行分离。 A. 难 B. 容易 C. 不影响 9、气体吸收过程中，吸收速率与吸收阻力成（ B ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 10、气体的溶解度很小时，溶质的吸收速率主要受液膜一方的阻力所控制，故称为（ B ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 11、某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得 到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（ B ） A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 12、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下 线的变化 ( B ) 。 A平衡线 B 操作线与q线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q线 13、下列情况 ( D ) 不是诱发降液管液泛的原因。 A液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C塔板间距过小 D 过量漏液 14、以下有关全回流的说法正确的是（ A、C ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时 所需理论塔板数量多 《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×的圆管中以s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时B。 ≥2000 B. Re>4000 C. 2000 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 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?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通 着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM CHAPTER1流体流动 一、概念题 1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）； 3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变） 答：1）小于，根据静力学方程可知。 2）等于 · 3）变大，变大，不变 2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h _____m ，=3h m 。 答案：m h 3.12=，m h 5.13= g u h g u h 222 2 2211+ =+ 122d d =， 2)2 1 ()( 12122112u u d d u u === 421 22u u =∴，m g u g u 2.024122122== m h 3.12=∴ 、 m g u h h 5.122 2 23=+= 3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。 21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D < 答：C 据伯努利方程 2 212 2 2 p u gz p u gz B B A A ++ =++ ρρρρ ) (2 )(2221A B A B u u z z g p p -+ -+=ρ ρ , ) (2 5.02 221A B u u g p p -+ -=ρ ρ ,A B u u <,g p p ρ5.021-<∴ 4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数 E 值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数 E 不变， H 不变，相平衡常数 m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2 ，过程属于（ B ） A 、气膜控制B、液膜控制C、两相扩散控制 ② 其气膜阻力（C）液膜阻力 A 、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时，则 1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数 E 值很大，则说明该气体为难溶气体 5 、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG ，当(气膜阻力 1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、 G 、Ky 、 Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG 分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG 表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子 A 的定义式为 L/ （ Gm ），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当 A<1 时，塔高 H= ∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G ） min 时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元 高度 HOG 将↑，总传质单元数NOG将↓，操作线斜率（L/G ）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度 x2 降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 x2 增大，其它条件不变，则 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组 成气相总传质单元高度将（ A ）。 A. 不变 B.不确定 C.减小 D. 增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 及温度而异，单位与压强的 2、亨利系数与温度、压力的关系； E 值随物系的特性单 位一致； m 与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、 E 、 H 、 m 之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x 图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min 、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 第三章习题 1）有两种固体颗粒，一种是边长为a的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度 和形状系数的计 为h，圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径 2）某内径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm，直径 d=3mm的正圆柱，床层高度为0.80m，床层空隙率、若以1atm，25℃ 的空气以0.25空速通过床层，试估算气体压降。 [解] 圆柱体： 3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下： 空塔气速0.2，床层压降14.28mmH2O 0.693.94mmH2O 试估计25℃、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40通过此床层的压降。 （含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气， [解]常压下， 欧根公式可化简为 3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：0.5～ 0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%； 1.6～ 2.0mm，8.0%（以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875。 固定床高350mm，截面积为314mm2。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以 20℃清水以0.040空速通过床层，测得压降为677mmH2O，试估算颗粒的形状系数 值。 4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为 0.20×0.20×0.025m。已知悬浮液中每m3水带有45㎏固体，固体密度为 1820。当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为24.3mm，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。 6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为0.080m2，压差为3.0atm，测得过滤时间与滤液量数据如下： 过滤时间，分：1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88 滤液量，升：0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38 精品文档 《化工原理》考试试题 一、选择与填空 1. 在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2. 流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数与和有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与有关。 3. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。 4. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将。 B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 5. 离心泵的效率η和流量Q的关系为。 B. Q增大，η先增大后减小； 6. 若沉降室高度降低，则沉降时间下降；；生产能力. 不变。 7. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（θ的单位为s），则K为 m2/s，qe为m3/ m2，为s。 8. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有、 和。 二、解释下列概念或术语 1. 质量流速 2. 汽蚀余量 3. 过滤速率 化工原理（上）练习题 一、填空 1. 离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前 _ 、启动后通过__ 调节流量；住复泵 启动前_ _、启动后通过_____ 调节流量。 2.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍时，则水的流量为原来流量的_______倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。 3.流体在管路中典型流动形态有________和________两种，一般以________来区分，前者值为___ ____，后者值为___ ____；而两者的本质区别在于流体流动 时。 4.研究流体在管中流动的沿程阻力系数λ与Re的关系，可用图表示，根据两者关系及流动状态，可将图分为四个区，其中，滞流区λ与Re ，完全湍流区λ与Re 。 1. 某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=，试求：⑴与此液相组成相平衡的汽相组成y；⑵相对挥发度α。 解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ； =(P总－40)／（－40） ∴P总=； y A=x A·P A°／P总=×／= （２）α=P A°／P B°=／40= 5. 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'='，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。 解:已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段) ∴R/(R+1)= R= x D / (R+1)= x D=×= ！ 两操作线交点时, y=y′x=x′ ∴+= x F = 饱和液体进料q=1, x F = x = 提馏段操作线经过点(x W，x W) ∴y′=x w =－x W= 由全塔物料衡算F=D+W F x F = D x D + W x W D =(x F—x W)/(x D－x W)F = ∵饱和液体进料 V′=V=L+D=(R+1)D=×=h - 6. 已知某精馏塔进料组成x F=，塔顶馏出液组成x D=，平衡关系ｙ＝ｘ＋，试求下列二种情况下的最小回流比R min。⑴饱和蒸汽加料；⑵饱和液体加料。解：R min = (x D－y q)/(y q －x q ) (1) ； y q= x q + (2) ； y q= qx q/ (q－1)－x f / (q－1) (3) ⑴q=0, 由(3) y q=x f=，由(2) x q = ， R min = 由(3) x q =x f =，由(2) y q =×+=， R min= 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50% ,塔顶产品组成x D=95％，产量D=50kmol/h，回流比R=2R min，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α=3。求：(最小回流比) 2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。3.列出该情况下的精馏段操作线方程。解：1. y=αx/[1+(α－1)x]=3x/(1+2x) 泡点进料q=1, x q = x F = , y q =3×(1+2×=2= R min / (R min+1)= ： R min=4/5= 2. V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h 3. y=[R/(R+1)]x + x D / (R+1)=+ 12. 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和，采用回流比为最小回流比的倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。(1)求塔顶、底的产品量；(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解：（1）F=D+W ，Fx F=Dx D＋Wx W 30=D+W ，30×= D×+W× ∴D= / h W= / h （2）x q=x F= ， y q =αx q／[1+ (α—1)x q ] =×[1+ —1)×] = R min =(x D－y q)／(y q－x q)=—/ —=， ？ R = ×R min =×= 精馏段的操作线方程为： y = [R / (R+1)]x +x D／（R+1) 三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452× 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍 第3章非均相物系分离 一、选择题 恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加（）。A、11.8%；B、9.54%; C、20%; D、44% 板框式压滤机由板与滤框构成，板又分为过滤板和洗涤板，为了便于区别，在板与框的边上设有小钮标志，过滤板以一钮为记号，洗涤板以三钮为记号，而滤框以二钮为记号，组装板框压滤机时，正确的钮数排列是（）. A、1—2—3—2—1 B、1—3—2—2—1 C、1—2—2—3—1 D、1—3—2—1—2 与沉降相比，过滤操作使悬浮液的分离更加（）。 A、迅速、彻底 B、缓慢、彻底 C、迅速、不彻底 D、缓慢、不彻底 多层隔板降尘室的生产能力跟下列哪个因素无关（）。 A、高度 B、宽度 C、长度 D、沉降速度 降尘室的生产能力（）。 A、与沉降面积A和沉降速度ut有关 B、与沉降面积A、沉降速度ut和沉降室高度H有关 C、只与沉降面积A有关 D、只与沉降速度ut有关 现采用一降尘室处理含尘气体，颗粒沉降处于滞流区，当其它条件都相同时，比较降尘室处理200℃与20℃的含尘气体的生产能力V的大小（）。 A、V200℃>V20℃ B、V200℃＝V20℃ C、V200℃ 判断 有效的过滤操作是（）。 A、刚开始过滤时 B、过滤介质上形成滤饼层后 C、过滤介质上形成比较厚的滤渣层 D、加了助滤剂后 当固体粒子沉降时，在层流情况下，Re ＝１，其ζ为（）。 A、64/Re B、24/Re C、0.44 D、1 含尘气体通过降尘室的时间是t，最小固体颗粒的沉降时间是t 0，为使固体颗粒都能沉降下来，必须（）： A、t 化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003 上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由222322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??=得 1624 4 212212 2122 121212==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ????? ??=??=ελ得 322 5 5 21214 212 2112212==???? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水 面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动，得 ?? ? ??=d f ελ 所以 ()()2 2 2211u l l u l l e e ?+=?+，而 24 d u uA V π ?== 所以 ()()1547.175 .01 2 11 2 12== ++==e e l l l l u u V V 3． 两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m 3，水 的密度为998.2kg/m 3，水的粘度为 1.005?10-3Pa ?s ，空气的密度为 1.205kg/m 3，空气的粘度为1.81?10-5Pa ?s 。 （1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。 A ．8.612 B ．9.612 C ．10.612 D ．11.612 （2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒 直径之比为 D 。 A ．10.593 B ．11.593 C ．12.593 D ．13.593 解：(1) 由 ()μ ρρ182g d u s t -=，得 ()g u d s t ρρμ-= 18 第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作围工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少 Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 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 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( ) Ａ包括能在的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、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 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度 化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0化工原理下册复习题
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