天津大学《化工原理》(上册) 期末考试试卷及参考答案

《化工原理》（上册）期末考试试题

（2004～2005学年第1学期）

题 号 一 二 三 四 五 合 计 分 值 25 12 23 18 22 100 实得分

一、选择与填空

1. 在层流流动中，若流体的总流率不变，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. 流体在光滑管内作湍流流动时，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

。

A. 增加；

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 。

A. Q 增大，η增大；

B. Q 增大，η先增大后减小；

C. Q 增大，η减小；

D. Q 增大，η先减小后增大。 6. 若沉降室高度降低，则沉降时间 ；生产能力 。

A. 不变；

B. 增加；

C. 下降；

D. 不确定。 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

m 2/s ，q e 为

m 3/ m 2，为

s 。

8. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、

和

。

9. 对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为和，其对应的温差分别为和，若> ，则和的关系为____。

A. <；

B. =；

C. >。

D. 不确定。

10. 蒸发过程中引起温度差损失的原因有

，

，

和

。

λλθ5210402.0-⨯=+q q e θ1λ2λ1t ∆2t ∆1t ∆2t ∆1λ2λ1λ2λ1λ2λ1λ2λ

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 4. 蒸发强度

三、用轴功率为0.55kW 的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa 的密闭高位槽中。已知液体的流量为4 m 3/h ，密度为1200 kg/m 3、粘度为Pa ·s ；输送管路的内径为32 mm ，管路总长度为50 m （包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m 。试计算该离心泵的效率。

四、恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min 得滤液1L ，若又过滤5min 后，试求： 1. 得到滤液量（L ）； 2. 过滤速率（L/min ）。 设：过滤介质阻力可忽略。

五、某单程列管式换热器，其换热管为 mm 的不锈钢管，管长为3m ，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为 W/(m 2·℃)。水的流量为15000 kg/h ，平均比热容为4.18 kJ/(kg ·℃)；管壁与水的对流传热系数为1000W/(m 2·℃)；不锈钢的导热系数为17 W/(m ·℃)。试求：

1．总传热系数； 2．水的出口温度。

31096.0-⨯225⨯Φ3102.8⨯o K

《化工原理》（上册）期末考试试题答案

（2004～2005学年第1学期）

一、选择与填空

1. C

2. Re 和 e /d ；e /d

3. C

4. B

5. B

6. C ；A

7. ，0.01， 2.5

8. 颗粒体积分数、器壁效应 和 颗粒形状 9. A

10. 溶质存在，液柱压力 和 管路流动阻力

二、解释下列概念或术语

1. 答：单位时间内流体流过管道单位截面积的质量称为质量流速或质量通量，单位为kg/(m 2·s)。

2. 答：为了防止离心泵汽蚀现象的发生，在离心泵的入口处液体的静压头与动压头之和（）必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（）某一最小值，此最小值即为离心泵的允许汽蚀余量，即

（NSPH 为离心泵的允许汽蚀余量）

3. 答：单位时间获得的滤液体积称为过滤速率，单位为m 3/s 。

4. 答：单位时间内单位传热面积上所蒸发的水量称为蒸发强度，单位为kg/(m 2·h)。

三、解：

选敞口储槽液面为1-1，截面，高位槽液面为2-2，截面，并以截面1-1，为基准水平面，在两截面间列机械能衡算方程，即

其中 m ，，Pa

5104-⨯g

u g p 22

1

1+

ρg

p v

ρg

p g u g p NSPH v ρρ-+=22

1

1f H p

g u z H ∑+∆+∆+∆=ρ

2215=∆z 0=∆u 90000=∆p f f H H H ∑+=∑+⨯+

=645.2281

.9120090000

15g

h H f

f ∑=

∑

m/s

湍流

J/kg

m

四、解：

过滤介质阻力可忽略时的恒压过滤方程为 则

（1）

（2）

两式相除得

（3） 依题意 L 由（3）式得 L

L

L/min 五、解：

1．总传热系数

W/(m 2·℃)

2．水的出口温度

2

)(2

u d Le L h f ξλ∑++=∑382.1032.0785.036004

2

=⨯⨯=

u 4310528.51096.01200

382.1032.0Re ⨯=⨯⨯⨯=

=

-μ

ρ

du 0206.0)

10528.5(3164.0Re

3164.025

.0425

.0=⨯=

=

λ17.322

328.1)5.1032.0500206.0(2

=+⨯=∑f h 924.2581.9/17.32645.22=+=H %6.61616.055

.010*********/4924.25102==⨯⨯⨯==

N HQ ρηθ22KA V =1221θKA V =2222θKA V =5.010

5

212

221===

θθV V 11=V 414.15

.012

2==V 414.012=-=∆V V V 0707.010

2414

.122/222=⨯====θθθV V V V KA d dV o K i

i o m o

o o d d d d b K αλα+

+=

11

3.694021.01000025

.0023.017025.0002.0102.811

3

=⨯+⨯⨯+⨯=

o K 2t