化工原理上册期末复习题DOC.docx
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化工原理上册期末复习题DOC
1.一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是()关系
A.体系>大气压B.体系<大气压C.体系=大气压
(第1小题图)(第2小题图)
2.如图所示,连接A.B两截面间的压差计的读数R表示了()的大小。
A.A.B间的压头损失Hf;B.A.B间的压强差△P
C.A.B间的压头损失及动压头差之和;D.A.B间的动压头差(uA2-uB2)/2g
3.层流与湍流的本质区别是()。
A.湍流流速>层流流速;B.流道截面大的为湍流,截面小的为层流;
C.层流的雷诺数<湍流的雷诺数;D.层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
4.离心泵起动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致超负荷工作,这是因为()
A.Q启动=0,N启动≈0;B.Q启动〉0,N启动〉0;C.Q启动=0,N启动〈0
5..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(Z2-Z1)=0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P2-P1=0时扬程与ρ无关。
6.为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度,应采用()的转鼓。
A.高转速、大直径;B.高转速、小直径;
C.低转速、大直径;D.低转速,小直径。
7.为提高旋风分离器的效率,当气体处理量较大时,应采用()。
A.几个小直径的分离器并联;B.大直径的分离;
C.几个小直径的分离器串联;D.与并联和串联的方式无关。
8.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()。
A.R1>(R2+R3);B.R1<(R2+R3);C.R1=(R2+R3);D.无法比较。
(第8小题图)
9.有一列管换热器,用饱和水蒸汽(温度为120℃)将管内一定流量的氢氧化钠溶液由20℃加热到80℃,该换热器的平均传热温度差Δtm为()。
A.-60/ln2.5;B.60/ln2.5;C.120/ln5;D.100/ln5.
10.间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时,要提高K值,关键在于提高对流传热系数()之值。
A.大者;B.小者;C.两者;D.污垢热阻。
11.当流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为滞流时,平均速度与管中心的最大流速的关系为()
A.um=3/2umax;B.um=0.8umax;C.um=1/2umax;D.um=0.4umax
12.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。
13.如图,若水槽液位不变①、②、③点的流体总机械能的关系为()。
A.阀门打开时①>②>③B.阀门打开时①=②>③
C.阀门打开时①=②=③D.阀门打开时①>②=③
(第3小题图)
14.离心泵的扬程是()
A.实际的升扬高度;B.泵的吸液高度;
C.液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度;D.单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。
15.往复泵在操作中()
A.不开旁路阀时,流量与出口阀的开度无关;B.允许的安装高度与流量无关
C.流量与转速无关;D.开启旁路阀后,输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关
16.用板框压滤机恒压过滤某一滤浆(滤渣为不可压缩,且忽略介质阻力),若过滤时间相同,要使其得到的滤液量增加一倍的方法有()。
A.将过滤面积增加一倍;B.将过滤压差增加一倍;
C.将滤浆温度到高一倍。
D.将过滤面积减小一倍
17.旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的()粒径。
A.最小;B.最大;C.平均;
18.在反应器的单根冷却蛇管内通冷却水,其进、出口温度分别为t1、t2,蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌器作用,使热流体保持均匀温度T(T为热流体出口温度),如冷却蛇管长度增大一倍,其它条件不变,问出口水温t2应()。
A.增大B.减小C.不变D.不一定
19.将1500kg/h,80℃的硝基苯通过换热器冷却到40℃,冷却水初温为30℃,出口温度不超过35℃,硝基苯比热为1.38kJ/(kg.K),则换热器的热负荷为()。
A.19800kJ/h;B.82800kJ/h;C.82800kW;D100000kW
20.当壳体和管束之间温度大于50℃时,考虑热补偿,列管换热器应选用()
A.固定管板式;B.浮头式;C.套管式;D.哪种型式都可以。
1.如图所示,空气以相同的流速分别通过水平放置和垂直放置的两根等径直管。
已知d1=d2,LAB=LCD,U形差压计指示液相同。
则(C)
(A)
pAB=
pCD(B)
pAB﹥
pCD(C)hfAB=hfCD(D)R1﹥R2
2.下图为一管道测压装置,流体在水平直管内流动,流体的粘度
=0,若忽略测压管对流通截面的影响,则………………………………………………………(A)
(A)R1=R3<R2(B)R1<R2<R3(C)R2>R1>R3(D)R1<R3<R2
3.如图所示,连接A,B两截面间的压差计的读数R表示的大小是(D)
(A)A,B间的压头损失hfAB(B)A,B间的压强差
pAB
(C)A,B间的压头及动压头差之和(D)A,B间的动压头差(uA2-uB2)/2g
4.在层流情况下,如管长、流速不变,但管内径减小为原来的一半,则后者与前者的沿程阻力之比为(B)
(A)8;(B)4;(C)2;(D)1。
5.离心泵的工作点(A)
(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。
6.离心泵的转速改变时,则(A)
(A)不会改变管路特性曲线;(B)不会改变泵的特性曲线;
(C)不会改变工作点;(D)不会改变管路所需压头。
7.在重力场中,微小颗粒的沉降速度与下列因素无关(D)
(A)粒子的几何形状;(B)粒子的几何尺寸;
(C)流体与粒子的密度;(D)流体的流速。
8.在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,过滤时间增加一倍,其过滤速率为原来的(C)
(A)2倍;(B)1/2倍;(C)
倍;(D)4倍。
9.有一
18×2mm的无缝钢管,管内通冷冻盐水,为减小能量损失,在管外包一层导热系数
=0.18W/m·℃的石棉,保温层外壁与空气的对流传热系数
=10W/m2·℃,原包石棉为5mm,现改为8mm,则冷量损失是(B)
(A)增加(B)减小(C)不变(D)不定
10.在蒸汽冷凝时,不凝气体的存在对
的影响是(B)
(A)使
上升;(B)使
大大下降;(C)对
无影响;(D)以上说法都不正确。
二、填空题(本题共15空,每空1分,共15分)
(请将正确答案填入空格内)
11.当密度ρ=820kg/m3,粘度μ=3厘泊的某液体,在内径为d=100mm,以流速2m/s在管中流动时,其雷诺准数等于__________.
12.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s,其体积流量为___________.
13.当量直径的定义是de=____________.
14.在套管环间流动的流体,外管的内径是d1,内管的外径是d2,则当量直径de=。
15.离心泵的主要参数有:
流量,扬程,功率及________.
16.调节泵流量的方法有:
改变阀门的开度,__________________,____________________.
17.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到_____________三个力的作用。
18.过滤速率是指___________________________。
19.在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐__________。
20.某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________,当管内水的流速为0.5m/s时,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kW/(m2.K)).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m/s时,此时传热系数α=_____________.
21.平壁稳定传热过程,通过三层厚度相同的不同材料,每层间温度变化如图所示,试判断λ1、λ2、λ3的大小顺序____________。
(第21题图)
22.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W1__W2,所需传热面积A1___A2。
(比较大小)
23.牛顿粘性定律的表达式为__________。
24.当密度ρ=820kg/m3,粘度μ=3厘泊的某液体,在内径为d=100mm,以流速2m/s在管中流动时流动类型为__________.
25.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s,平均流速为___________.
26.层流时,管内平均流速是最大流速的____倍.
27.柏努利方程如衡算基准以J/kg表示,柏努利方程可表示为
28.离心泵的特性曲线有:
H~Q曲线,_____________曲线和________________曲线.
29.离心泵的流量调节阀安装在离心泵___管路上,关小出口阀门后,压力表的读数。
30.球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是_______________。
31.过滤阻力由两方面因素决定:
一方面是滤液本身的性质,即其_________;另一方面是滤渣层本身的性质,即_______。
32.某间壁换热器中,流体被加热,当管内水的流速为0.5m/s时,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kW/(m2.K)).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.0m/s时,此时传热系数α=________________.
33.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3;导热系数λ1<λ2<λ3。
在稳定传热过程中,比较各层的热阻R1、R2和R3的大小:
。
34一列管换热器,列管规格为φ38×3,管长4m,管数127根,则外表面积
F外=________________。
三、判断题(本题共10题,每小题1分,共10分)
(请在你认为正确的题后括号内打“√”,错误的打“×”)
23.实验证明,流体在管内作稳定湍流时,当Re一定,则摩擦系数λ随管子的相对粗糙度的增加而增大。
()
24.柏努利方程中p/(ρg)表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,称为动压头。
()
25.离心泵的出口阀关闭,其流量为零,则所需的轴功率也为零。
()
26.离心泵开泵之前要先灌液,目的是防止气蚀现象发生。
()
27.若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤末速度。
()
28.欲提高离心通风机的风压,可以提高风机叶轮的转速。
()
29.凡稳定的圆筒壁传热,热通量为常数。
()
30.流体流动时,滞流内层的粘度是对流传热的主要控制因素。
()
31.蛇管换热器是属于间壁式换热器的一种。
()
32..维持膜状沸腾操作,可获得较大的沸腾传热系数。
()
33.柏努利方程中的p/(ρg)表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,称为静压头。
()
34流体在园形管道中流动时,管壁处的流速为中心处流速的0.5倍。
()
35.在阻力实验中,用U形管压若计来测量管道阻力时,若某测压导管中存有气泡,但测量的准确性无影响。
()
36.离心泵开泵之前要先灌液,目的是防止气缚现象发生。
()
37.离心泵的出口阀关闭,其流量为零,则所需的轴功率也为零。
()
38.若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤未速度。
39.欲提高离心通风机的风压,可以提高风机叶轮的转速()
40.要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来,颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。
()
41.在稳态传热中,凡热阻大处其温差也大。
()
42.列管换热器采用多管程的目的是提高管内流体的对流传热系数α()
四、简答题(本题共1题,共5分)。
(回答要点,并作简明扼要的解释)
33.为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?
34.给热系数受哪些因素影响?
五、计算题(本题共4题,第34和37小题每题15分,第35和36小题每题10分,共50分)(要求写出主要计算步骤及结果)
34..如图所示的管路系统中,有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB,并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数Co=0.63。
流体流经孔板永久压强降为3.5×104N/m2,AB段的摩擦系数可取为0.024。
试计算:
⑴液体流经AB管段的压强差;⑵若泵的轴功率为500W,效率为60%,则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。
(第34题图)
35..将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中,槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。
管路总能量损失为50J/kg,流量为20m3/h,试求理论功率为多少kw?
36.用一板框压滤机在147.1kN/m2(表压)下恒压过滤某悬浮液,要求在1.5小时内获得4m3的滤液,若过滤介质阻力忽略,滤渣为不可压缩,并测得过滤常数K=1.6×10-5m2/s,问:
(1)需要过滤面积多少m2?
(2)若选用滤框尺寸:
长×宽×厚=635×635×25mm,需滤框多少块?
(3)过滤完毕,用清水在与过滤压力相同的情况下洗涤30分钟,洗水的消耗量为多少m3?
(4)若把压力加倍,其它情况不变过滤1.5小时,可得滤液多少m3?
37.用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器,用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内,油走管间。
已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h,其比热分别为4.18kJ/(kg.K)和2.0kJ/(kg.K);水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/(m2.K)和250W/(m2.K),两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。
(1)计算说明该换热器是否合用?
(2)夏天当水的初温达到30℃,而油的流量及冷却程度不变时,该换热器是否合用?
(假设传热系数不变)
38..用离心泵把水从储槽送至附图所示,表压为1kgf.cm-2的水洗塔中,储槽液面恒定,其上方为大气压。
在某输送量下,泵对每kg水作的功为317.7J/kg,管内的摩擦系数为0.018。
泵的吸入管路和压出管路总长分别为10m及100m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度),管子采用Φ108×4mm的钢管。
若在泵的出口处装一压力表,而测压处与泵入口处之间的位差和摩擦阻力均可忽略不计,试求压力表的读数为多少kN/m2
(第34小题图)
39.欲用离心泵将比重为1.1的液体(性质与水相近)以20m3/h的流量由贮槽打到高位槽。
两槽均通大气。
位差为15m。
(设液面保持不变)管路全部压头损失为8m液柱,求泵的扬程和有效功率。
今库房有下列型号的离心泵,选用哪台合适?
型号
流量m3/h
扬程m
2B31
20
30.8
2B31A
20
25.2
3B33A
20
26.2
(第35小题图)(第35小题表)
40..用一板框压滤机在147.1kN/m2(表压)下恒压过滤某悬浮液,要求在2小时内得滤液8m3,若过滤介质阻力可忽略,滤渣不可压缩,过滤常数K=1.65×10-5m2/s,问:
(1)现有一板框压滤机,滤框的规格为长×宽×厚=810×810×25mm,共框18块,是否合用?
(忽略角孔占去面积)。
(2)过滤完毕,用清水0.25m3在与过滤相同压力下进行洗涤,问洗涤用了多少时间?
41.有一换热器由φ25×2mm钢管组成,管外为常压下的苯饱和蒸汽冷凝,苯的沸点为80℃,管内走冷却水,温度由10℃升高到30℃。
已知,苯的冷凝传热系数为600W/(m2.K),水的对流传热系数为400W/(m2.K),钢的导热系数为50W/(m2.K),忽略垢层的热阻。
求:
(1)热流体一侧的平均壁温;
(2)冷流体一侧的平均壁温。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分)
答案:
1~5:
ACDAA;6~10:
BACBB11-15:
CCBDA16-20:
AAABB
二、填空题(本题共15空,每空1分,共15分)
***答案***
11.5.46×104
120.0118m3/s
13.de=4×流通截面积/浸润周边
14.de=d1-d2
15.效率
16.改变泵的转速;车削叶轮外径
17.重力、阻力、浮力
18.单位时间内通过单位面积的滤液体积
19.变慢
20.α=0.023(λ/d)Re0.8Pr0.4;α=3.81(kW/(m2.K))
21.λ2〉λ1〉λ3
22.大于;小于
23.τ=μdu/dy;
24.湍流
25.1.50m/s
26.0.5
27.gZ1+P1/ρ+u12/2=gZ2+P2/ρ+u22/2+∑Wf;
28.功率N~流量Q曲线;效率η~流量Q曲线
29.出口;增大
30.粒子所受合力的代数和为零.
31.μ;γL
32.α=4.54(kW/(m2.K))
33.R1>R2>R3
34.F1=127×4π×0.038=60.6m2
三、判断题(本题共10题,每小题1分,共15分)(请在你认为正确的题后括号内打“√”,错误的打“×”)
23.√;24.×;25.×;26.×;27.√;28.√;29.×;30.×;31.√;32.×
33.√;34×;35×;36.√;37×;38√;39.√;40×;41√;42√
四、简答题(本题共1题,共5分)。
(回答要点,并作简明扼要的解释)
33.答:
操作可以获得较大的平均传热温度差,从传递相同热负荷言,须较小的传热面积,节省设备费用。
此外,逆流热流体出口温度T可接近冷流流体进口温度t,对相同热负荷言,需加热剂少;同样,就冷流体而言,逆流体出口温度t可接近热流体进口温度T,对相同热负荷言,需要冷却剂少,故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑,逆流操作费小。
34.答:
流动类型:
湍流时的给热系数大。
流体的物性:
粘度μ、密度ρ、比热Cp,导热系数λ均对给热系数有影响。
传热面的形状、大小和位置:
管子的排列、折流都是为了提高给热系数。
流体的对流情况,强制对流比自然对流的给热系数大,流体在传热过程有无相变,有相变α大。
五、计算题(本题共4题,第34和37小题每题15分,第35和36小题每题10分,共50分)(要求写出主要计算步骤及结果)
34.***答案***
⑴在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面):
gZA+uA2/2+pA/ρ=gZB+uB2/2+pB/ρ+∑Wf
pA-p2=ρ∑Wf=ρλLu2/2d+△p孔
u0=C0[2gR(ρ2-ρ)/ρ]
=0.63[2×9.81×0.6(13600-867)/867]
=8.284m/s
u=(16.4/33)2×8.284=2.046m/s
∴pA-pB=0.024×(30/0.033)×(2.0462/2)×867+3.5×104=74590N/m2
⑵Ne=We.Ws=(74590/867)[(π/4)d2uρ]
=86(0.785×0.0332×2.046×867)=130w
有效功率百分数=130/(500×0.6)×100%=43.3%
35.***答案***
gZ1+u12/2+P1/ρ+We=gZ2+u22/2+P2/ρ+∑Wf
Z1=0,Z2=31.6m,P1=P2,u1≈0,u2≈0,∑Wf=50J/kg
We=gZ2+∑Wf=9.81×31.6+50=360J/kg
ms=20/3600×1000=5.556kg.s
N=Wems=360×5.556=2000J/s=2kw
36***答案***
(1)求过滤面积
∵V2=KA2θ∴A=V(1/Kθ)0.5=4×[1/(1.6×10-5×1.5×3600)]0.5=13.6m2
(2)求框数
13.6/0.635×0.635×2=17块
(3)求洗水量
(dV/dθ)W=kA/8V=V/8θ=4/(8×1.5)=0.33m3/h
∴VW=(dV/dθ)W×θW=0.33×30/60=0.17m3
(4)求滤液量
(K2)/(K1)=(△P2)/(△P1)=2
V2=V1×
(2)1.5=4
(2)1.5=5.66m3
37.***答案***
(1)Q1=1200×2×(200-100)=240000kJ/h
Q2=Q1,
t2=t1+Q1/(mρ2·Cp2)=10+240000/(1000×4.18)=67.4℃
△tm=(132.6-90)/ln(132.6/90)=110℃
1/K1=1/α1+d1/(α2·d2)=1/250+25/(2000×20)
K1=216.2W/(m2.K)
A1=Q1/(K△tm)=240000×103/(216.2×3600×110)=2.8m2<3m2故适用
(2)t1=30℃时
t2=30+240000/(1000×4.18)=87.4℃
△tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6℃
A1=240000×103/(3600×89.6×216.2)=3.45m2>3m2
不适用
38.***答案***
定储槽液面为1-1,管出口内侧为2-2,液面为基准面。
列柏式:
Z1g+P1/ρ+u12/2+we=Z2g+P2/ρ+u22/2+∑Wf
而∑Wf=λ(L+Le)u22/(2d)=0.018×(10+100)u22/(2×0.1)=9.9u22
∴0+0+0+317.7=20×9.807+98100/1000+u22/2+9.9u22
∴u2=1.5m/s
再在测压口3-3与2-2间列柏式:
Z3g+P3/ρ+u32/2=Z2g+P2/ρ+u22/2+∑Wf
而∑Wf=λLu2/(2d)=0.018×100×1.52/(2×0.1)=20.25J/kg
∴0+P3/1000+1.52
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