化工原理肖稳发化工原理一模拟试题A及答案.docx
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化工原理肖稳发化工原理一模拟试题A及答案
(勤奋、求是、创新、奉献)
2007~2008学年第一学期期末考试试卷
学院化工学院班级姓名学号
《化工原理
(一)》课程试卷A
本卷考试时间120分钟)
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总得分
题分
20
20
8
8
10
18
16
得分
、填空题(每空1分,共20分)
1、沉降槽是利用的作用进行悬浮液分离;旋风分离器是利用的作用从气流中
分离出尘粒的设备。
2、流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是形曲线,中心最大速度为平均速度的
倍。
3、降尘室内,颗粒可被分离的必要条件是。
4、蒸汽在管套换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气,则总传热系数K值接近于的对流传热系数;管壁的温度接近于的温度。
5、在饼层过滤中,真正发挥拦截作用的主要是而不是。
6、传热和过滤过程都可以归结为推动力/阻力的形式,那么传热过程的推动力为;过滤过程的推动力为。
7、对于多层平壁的稳态热传导,通过各层的热传导速率,热通量。
(填相等或
不相等)
8、离心泵安装在一定管路上,其工作点是指。
9、当进气口气速一定时,旋风分离器的直径越大,其分离因数越。
10、在无相变的对流传热过程中,热阻主要集中在,减少热阻的最有效措施
11、两台旋风分离器串联时增倍,并联时增倍。
12、局部阻力的计算方法分为阻力系数法和
选择题(每题2分,共20分)
1、往复泵适用于()
2、关于传热系数K下述说法中错误的是()(A)传热过程中总传热系数K实际是个平均值;(B)总传热系数K随着所取的传热面不同而异;(C)总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关;(D)要提高K值,应从降低最大热阻着手;
3、粒径分别为16μm和8μm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降,则两种颗粒的离心沉降速度之比为()(沉降在斯托克斯区)。
A)2
(B)4
C)1
(D)1/2
A)压强降
4、下列那一项不属于评价旋风分离器性能的主要指标()。
B)临界粒径
D)分离效率
C)阻力损失
5、管内介质的流速u对管内传热膜系数α有何影响?
()
A)u增大,α增大
B)u增大,α减小
C)u减小,α增大
D)无影响
6、对流传热系数关联式中格拉晓夫准数是表示(
A)对流传热
C)物性影响
)的准数。
B)流动状态
D)自然对流影响
7、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是()定律。
(A)斯蒂芬-波尔兹曼(B)折射
(C)克希霍夫(D)普郎克
8、欲减小间壁两侧流体传热的总热阻,关键是提高对流传热系数()的α值。
(A)较小一侧(B)较大一侧
(C)两侧(D)无法确定
9、换热器中的折流挡板是用来(
(A)增加管程流体
(C)减小管程流体
)的湍动程度。
(B)减小壳程流体
(D)增加壳程流体
10、下述说法中正确的是((A)离心沉降速度(B)离心沉降速度
)。
ur和重力沉降速度ut是恒定的;ur和重力沉降速度ut不是恒定的;
C)离心沉降速度ur不是恒定值,而重力沉降速度ut是恒定值;
D)离心沉降速度ur是恒定值,而重力沉降速度ut不是恒定值
三、(8分)本题附图所示的开口容器内盛有油和水。
油层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3,大气压为101.3kPa。
试求:
(1)A点压强,Pa;(3分)
(2)计算水在玻璃管内的高度h,m。
(5分)
h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3,水层高度
四、(8分)用170mm5mm钢管输送水蒸气,为减少热损失,钢管外包扎两层绝热材料,第一层厚度为30mm,第二层厚度为50mm,管壁及两层绝热材料的平均导热系数分别为45W/(mK)、0.093W/(mK)
和0.175W/(mK),钢管内壁面温度为300℃,第二层保温层外表面温度为50℃。
试求:
(1)单位管长的热损失量q,W/m2;(4分)
(2)钢管外壁与第一层保温材料之间的温度,℃;(2分)
(3)第一层保温材料与第二层保温材料之间的温度,℃。
(2分)
五、(10分)一降尘室,长5m,宽3m,高4m,内部用隔板分成20层,用来除去烟气中75m以上
333的颗粒。
已知烟气密度为0.6kg/m3,粘度为0.03103Pas,尘粒密度为4300kg/m3,
试求:
(1)沉降速率,m/s;(7分)
(2)可处理的烟气量,m3/s。
(3分)
542mm的钢管内流动。
196kPa的饱和水
六、(18分)在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液,苯在
蒸汽在环隙冷凝。
已测出苯的进口温度为30℃,出口温度为60℃,流量为4000kg/h,苯和水蒸气的对
流传热系数分别为500W/m2k和104W/m2k,管内壁的污垢热阻为0.0004W/m2k,忽略管壁及管外污垢的热阻。
试求:
(1)饱和水蒸气的消耗量,kg/h;(5分)
(2)基于外表面的总传热系数Ko,W/(m2K);(5分)
(3)套管的长度,m;(8分)
注:
(1)操作条件下苯的比热为1.9kJ/kgk
(2)196kPa时的蒸汽温度为120℃,汽化潜热为2204kJ/kg。
七、(16分)料液自高位槽流入精馏塔,如附图所示。
高位槽液面和大气相通,塔内压强为1.96×104Pa
(表压),输送管道为φ36×2mm的光滑管,管长8m。
管路中装有90°标准弯头两个,180°回弯头一个,球心阀(全开)一个。
料液以3m3/h的流量流入塔中。
试求:
(1)从高位槽到输液管出口内侧的能量损失,J/kg;(9分)
(2)高位槽安置高度(即位差Z应为多少米),m。
(7分)已知:
料液在操作温度下的物性:
密度ρ=861kg/m3;粘度μ=0.643×10-3Pa·s。
局部阻力系数
进口突然缩小(入管口)ζ=0.5
90°标准弯头ζ=0.75
180°回弯头ζ=1.5
球心阀(全开)ζ=6.4
勤奋、求是、创新、奉献)
2007~2008学年第一学期期末考试试卷
学院化工学院班级姓名学号
《化工原理》课程试卷A标准答案
本卷考试时间120分钟)
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总得分
题分
20
20
8
8
10
18
16
得分
、填空题(每空1分,共20分)
1、沉降槽是利用重力的作用进行悬浮液分离;旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备。
2、流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是抛物线形曲线,中心最大速度为平均速度的2倍。
3、降尘室内,颗粒可被分离的必要条件是气体的停留时间θ≥沉降时间θt。
4、蒸汽在管套换热器中的环隙中冷凝以加热管内的空气,则总传热系数K值接近于空气的对
流传热系数;管壁的温度接近于蒸汽的温度。
5、在饼层过滤中,真正发挥拦截作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。
6、传热和过滤过程都可以归结为推动力/阻力的形式,那么传热过程的推动力为两端温差;过滤
过程的推动力为两端压差。
7、对于多层平壁的稳态热传导,通过各层的热传导速率相等,热通量相等。
(填相
等或不相等)
8、离心泵安装在一定管路上,其工作点是指泵的特性曲线和管路曲线的交点。
9、当进气口气速一定时,旋风分离器的直径越大,其分离因数越小。
10、在无相变的对流传热过程中,热阻主要集中在滞离层内(或热边界层内),减少热阻
的最有效措施是提高流体湍动程度。
11、两台旋风分离器串联时压降增倍,并联时流量增倍。
12、局部阻力的计算方法分为阻力系数法和当量长度法
选择题(每题2分,共20分)
1、往复泵适用于(C)
B)介质腐蚀性强的场合
D)流量较大,压头较高的场合
(A)大流量且要求流量均匀的场合
(C)流量较小,压头较高的场合
2、关于传热系数K下述说法中错误的是(C)(A)传热过程中总传热系数K实际是个平均值;(B)总传热系数K随着所取的传热面不同而异;(C)总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关;(D)要提高K值,应从降低最大热阻着手;
3、粒径分别为16μm和8μm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降,则两种颗粒的离心沉降速度之比为(B)(沉降在斯托克斯区)。
(A)2(B)4
(C)1(D)1/2
4、下列那一项不属于评价旋风分离器性能的主要指标(C)。
(A)压强降(B)临界粒径
(C)阻力损失(D)分离效率
5、管内介质的流速u对管内传热膜系数α有何影响?
(A)
7、揭示了物体辐射能力与吸效率之间关系的定律是(C)。
(A)斯蒂芬-波尔兹曼定律;(B)折射
(C)克希霍夫(D)普郎克
h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3,大气压为101.3kPa。
(1)A点压强,Pa;(3分)
(2)计算水在玻璃管内的高度h,m。
(5分)
解:
(1)pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2(1分)
=101.3×103+800×9.81×0.7+1000×9.81×0.6=112679.6Pa(2分)
(2)计算玻璃管内水的高度h
pA=p'A,而pA=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算,即pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2
pA'=pa+ρ2gh(1分)
于是pa+ρ1gh1+ρ2gh2=pa+ρ2gh(1分)
简化上式并将已知值代入,得
800×0.7+1000×0.6=1000h(2分)
四、(8分)用170mm5mm钢管输送水蒸气,为减少热损失,钢管外包扎两层绝热材料,第一层厚度
为30mm,第二层厚度为50mm,管壁及两层绝热材料的平均导热系数分别为45W/(mK)、0.093W/(mK)
和0.175W/(mK),钢管内壁面温度为300℃,第二层保温层外表面温度为50℃。
试求:
(1)单位管长的热损失量q,W/m2;(4分)
(2)钢管外壁与第一层保温材料之间的温度,℃;(2分)
(3)第一层保温材料与第二层保温材料之间的温度,℃。
(2分)
2(t1t4)
Q
解:
(1)
qL
L1lnr21lnr31lnr4
降速率,m/s;(7分)
设沉降区为层流,则
62
(75106)2(43000.6)9.81
180.0310
2)总处理量为
流传热系数分别为500W/m2k和104W/m2k,管内壁的污垢热阻为0.0004W/m2k,忽略管壁及管外污垢的热阻。
试求:
(1)饱和水蒸气的消耗量,kg/h;(5分)
(2)基于外表面的总传热系数Ko,W/(m2K);(5分)
(3)套管的长度,m;(8分)
注:
(1)操作条件下苯的比热为1.9kJ/kgk
2)196kPa时的蒸汽温度为120℃,汽化潜热为2204kJ/kg。
解:
(1)饱和水蒸汽消耗量
40001.9(6030)
Qw1r
w2Cp2(t2t1)
3600
Q
63.33
w1
3600
103.4kg/h
r
2204
(2)基于内表面的总传热系数
Ko
63.33kW/S(3分)
2分)
1
Ko
dodoR1
2didiRsi
154
50050
54
50
410
1
104
2
Ko371.5W/m2℃(以内表面计)
2)套管长度L:
(3分)
2分)
QKoSotm
tm
t2t1
lnTt1
Tt2
6030
12030
12060
74.0℃
1分)
(3分)
So
Q
Kotm
63.33103
371.574
SodoL
LSdoo3.142.300.05413.56m
2分)
七、(16分)料液自高位槽流入精馏塔,如附图所示。
高位槽液面和大气相通,塔内压强为(表压),输送管道为φ36×2mm的光滑管,管长8m。
管路中装有90°标准弯头两个,球心阀(全开)一个。
料液以3m3/h的流量流入塔中。
求:
(1)从高位槽到输液管出口内侧的能量损失,J/kg;(9分)
1.96×104Pa回弯头一个,
2)高位槽安置高度(即位差Z应为多少米),m。
(7分)
已知:
料液在操作温度下的物性:
密度
ρ=861kg/m3;粘度μ=0.643×10-3Pa·s。
局部阻力系数
进口突然缩小(入管口)ζ=0.5
90°标准弯头
ζ=0.75
180°回弯头
ζ=1.5
球心阀(全开)
ζ=6.4
3
解:
(1)u2
Vs
360021.04m/s
(2分)
d2
0.7850.0322
4
阻力损失
u2
hf
l
(1分)
d
2
Redu
0.0321.048614
(1分)
0.64310
3
利用柏拉修斯公式
0.3164
0.31640.022
(2分)
0.25
40.250.022
Re0.25
(4.46104)0.25
hf
局部阻力系数
进口突然缩小(入管口)
ζ=0.5
90°标准弯头
ζ=0.75
180°回弯头
ζ=1.5
球心阀(全开)
ζ=6.4
(3分)
1-1与管出口截面2-2间列柏努利方程
=8.33J/kg
2)取管出口处的水平面作为基准面。
在高位槽液面
gZ1
p1
2u12
2p2u2
gZ222hf
2
(2分)
式中
Z1=Z
Z2=0p1=0(表压)
u1≈0
p2=1.96×104Pa
(2分)
所求位差
Z
p2
242
p1u22hf1.961041.048.33
123.22m
(3分)
g
2gg8619.8129.819.81
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