化工试题修改版Word格式文档下载.docx
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A)壳程加折流挡板,增大壳程α值B)将原先的并流改为逆流流动以增大Δtm
C)开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸气流量D)开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力
[二]
(1)在下图中定性地画出流体流动时,各支管的液面高度(忽略阻力损失):
(2)U形压差计用水作指示液,测量气体管道中的压降,若指示液读数R=20mm,则表示压降为______Pa,为使R读数增大,而△P值不变,应更换一种密度比水______的指示液。
(3)泵铭牌上的轴功率和允许吸上真空高度是指_______时的数值。
产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的______下,输送_______时的性能曲线。
(4)离心通风机全风压的单位是_________其物理意义是_________________。
(5)写出两种真空泵的名称:
______、______。
(6)当旋转半径为r,每秒钟转速为n,则分离因数为________,当旋转物圆周速度为u则分离因数为___
(7)根据有无热补偿或补偿方法不同,列管式换热器的一般结构型式有_________、_________、_________。
(8)通过一换热器,用饱和水蒸气加热水,可使水的温度由20℃升高至80℃,现发现水的出口温度降低了,经检查水的初温与流量均无变化,可能是因为:
1________________________________________,2________________________________________,
3________________________________________,4_______________________________________。
[三]如图所示输水系统。
已知:
管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m,压出管路总长80m,管路摩擦系数λ=0.025,管子内径为0.05m,水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h,求:
⑴泵轴功率N轴的值?
⑵压力表的读数为多少kgf/cm2。
[四]以某板框压滤机恒压过滤某悬浮液,过滤1.5小时得滤液30.3m3。
过滤介质阻力可略。
试问:
(1)若再过滤0.5h,操作条件不变,又可得多少滤液?
(2)在上述条件下共过滤2h后以4m3水洗涤滤饼,水与滤液黏度相同,洗涤与过滤压力相同,求洗涤时间是多少?
[五]有一列管式换热器,装有φ25×
2.5mm钢管300根,管长为2m。
要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃,选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。
若水蒸气的冷凝给热系数为1×
104W/(m2·K),管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计,而且不计热损失。
已知空气在平均温度下的物性常数为cp=1kJ/(kg·K),λ=2.85×
10-2W/(m·K),
μ=1.98×
10-5(Pa·S),Pr=0.7。
试求:
(A)空气在管内的对流给热系数;
(B)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准);
(C)通过计算说明该换器能否满足需要?
(D)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。
[六]某单效蒸发器每小时将1000kg的15%(质量百分数,下同)的NaOH溶液浓缩到50%。
已知:
加热蒸汽温度为120℃,进入冷凝器的二次蒸汽温度为60℃,总温度差损失为45℃,蒸发器的总传热系数为1000W/m2℃,溶液预热至沸点进入蒸发器,蒸发器的热损失和稀释热可忽略,加热蒸汽与二次蒸汽的汽化潜热可取相等,为2200kJ/kg。
试求:
蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。
化工原理(上)试题九(答案)
[一]
(1)B
(2)A;
B;
C(3)B(4)C(5)B(6)
(1)D
(2)A(3)B(7)D(8)①A)②D)③D)
[二]
(1)图略。
(2)196.2Pa;
小(3)效率最高转速20℃的水(或答:
水)(4)N/m2风机提供给每m3气体的能量(5)水环真空泵喷射泵(或其它种类均可)(6)(2πn)2r/gu2/rg(7)固定管板式,浮头式,U形管式(8)传热速率下降引起。
根据Q=KA∆tm分析,可能有几种情况:
1、蒸汽压力下降,∆tm减小;
2、蒸汽侧有不凝气,使冷凝给热系数α大幅度地下降,K减小;
3、水侧污垢积累,污垢热阻增大,K减小;
4、冷凝水排除器不通畅,有积水现象,使K减小。
[三]⑴Na=Ne/ηNe=W·
WeW=10×
1000/3600=2.778kg/sWe--泵对单位质量流体所做的有效功。
为此:
选取1-1与2-2截面,并以1-1截面为基准面。
在两截面间作机械能衡算:
gZ1+(p1/ρ)+(u12/2)+We=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+Σhf
∵Z1=0Z2=2+18=20Mp1=p2=0u1=u2=0We=g·
Z2+ΣhfΣhf=λ(ΣL/d)(u2/2)
u=(V/3600)/[(π/4)d2]=(10/3600)/(0.785×
0.052)=1.415m/s
Σhf=0.025×
(100/0.05)(1.4152/2)=50.06J/kgWe=9.81×
20+50.06=246.25J/kg
Ne=W·
We=2.778×
246.25=684J/sNa=Ne/0.8=684/0.8=855W
⑵再就3-3与2-2截面作机械能衡算,并取3-3为基准面
gZ3+(p3/ρ)+(u32/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+Σhf,压∵Z3=0Z2=18p2=0u2=0
∴p3/ρ=gZ2+Σhf,压-(u32/2)=9.81×
18+λ(L压/d)(u32/2)-(u32/2)=176.58+0.025(80/0.05)×
(1.4152/2)-(1.4152/2)=215.6J/kgp3=1000×
215.6=215.6×
103Pap3=215.6×
103/(9.81×
104)=2.198kgf/cm2(表)
[四]
(1)∵V2=KA2t则(V2/V1)2=t2/t1
即(V2/30.3)2=2/1.5∴V2=35.0m3可多得滤液V2-V1=35.0-30.3=4.7m3
(2)∵(dV/dt)E=KA2/(2VE)=VE/(2tE)=V2/(2t2)=35.0/(2×
2)=8.75m3/h
∴tw=Vw/(dV/dt)w=Vw/[(dV/dt)E/4]=4×
4/8.75=1.83h=109.7min
[五]
(1)Re=dG/μ=0.02×
8000/[(3600×
0.785×
0.022×
300)×
(1.98×
10-5)]=2.38×
104>
104
Pr=0.7L/d=2/0.025=80
∴α=0.023(λ/d)Re0.8Pr0.4=0.023×
(2.85×
10-2/0.02)×
(2.38×
104)0.8×
0.70.4=90.1W/(m2·℃)
(2)1/K1=1/α1+d1/(α2·
d2)=1/104+25/(90.1×
20)=0.01397(m2·℃)/W∴K1=71.6W/(m2·℃)
(3)Q=W2cp2(t2-t1)=(8000/3600)×
103×
(85-20)=1.44×
105W
Δtm=[(108-20)-(108-85)]/Ln[(108-20)/(108-85)]=48.4℃
A1=nπd1L=300×
3.14×
0.025×
2=47.1m2Q=K1A1/Δtm
A1’=Q/K1Δtm=1.44×
105/(71.6×
48.4)=41.6m2A1’<
A1满足要求
(4)求壁温Tw∵壁的热阻忽略∴Tw=tw空气平均温度tm=(20+85)/2=52.5℃
∵(T-Tw)/(1/α1)=(Tw-tm)/[d1/(α2d2)]即(108-Tw)/(1×
10-4)=(Tw-52.5)/[25/(90.1×
20)]
∴Tw=107.6℃即壁温接近外侧蒸汽温度(或α大的一侧流体的温度)
[六]W=F(1–x0/x)=1000×
(1-15/50)=700kg/h=0.1944kg/sQ=Dr0=Wr
t=t/+Δ=60+45=105℃
化工原理(上)试题十
[一]
(1)在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数λ数值________。
A与光滑管一样B只取决于ReC只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关
(2)如图,U形压差计测得:
________。
(A)A、B间的阻力损失(B)A、B间的压强差
(C)A、B间的位头差加阻力损失(D)A、B间位头差
(3)①将含晶体10%的悬浮液送往料槽宜选用()
A离心泵B往复泵C齿轮泵D喷射泵
②某泵在运行1年后发现有气缚现象,应()
A停泵,向泵内灌液B降低泵的安装高度C检查进口管路有否泄漏现象D检查出口管路阻力是否过大
(4)当两台规格相同的离心泵并联时,只能说()
A在新的工作点处较原工作点处的流量增大一倍
B当扬程相同时,并联泵特性曲线上的流量是单台泵特性曲线上流量的两倍
C在管路中操作的并联泵较单台泵流量增大一倍
D在管路中操作的并联泵扬程与单台泵操作时相同,但流量增大两倍
(5)一般在产品样本中所列的旋风分离器的压降数据是____________。
A气体密度ρ=1.0kg/m3时的数值B所要求的操作状况下的数值
C1atm,30℃空气的数值D气体密度为ρ=1.2kg/m3时的数值
(6)推导过滤基本方程式时一个最基本的依据是____________。
A固体颗粒的沉降速度B滤饼的可压缩性C流体的层流流动D过滤介质的比阻
(7)棉花保温性能好,主要是因为______。
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。
[二]
(1)米糠油在管中作层流流动,若流量不变,μ、L不变,管径增加一倍,则摩擦阻力损失________________________。
(2)1atm=mH2O=N/m2;
1cP=P=Pa·s
(3)
如图所示系统,其大管内径d1=45mm,液体在管内流速为0.5m/s,小管内径d2=19mm,从1-1到2-2断面的阻力损失为15J/kg,则2-2断面处的流速为__________m/s,是根据________方程而得。
(4)流体输送设备按工作原理大致可分为四类即_______,_______,_______,_______。
(5)已知每kg流体经过泵后机械能增加200J,则泵的扬程等于_______。
(6)离心泵用出口阀调节流量实质上是改变_______曲线,用改变转速来调节流量实质上是改变_______曲线,旋涡泵常采用_______方法来调节流量。
(7)在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,则沉降时间____________,气流速度____________,生产能力_____________。
(8)①稳定热传导是指______________________________不随时间而改变。
②套管换热器,内管外径d1、外管内径d2,则环隙的当量直径de=_________________。
[三]在管路系统中装有离心泵,如图。
管路的管径均为60mm,吸入管长度为6m,压出管长度为13米,两段管路的摩擦系数均为λ=0.03,压出管装有阀门,其阻力系数为ζ=6.4,管路两端水面高度差为10m,泵进口高于水面2m,管内流量为0.012m3/s试求:
⑴泵的扬程;
⑵泵进口处断面上的压强为多少;
⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回,不计泵内阻力,是否可流过同样流量。
(用数字比较)
注:
标准弯头的局部阻力系数ζ=0.75,当地大气压强为760mmHg,高位槽水面维持不变。
[四]某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mm×
250mm×
20mm,框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为8.75min与15min时的滤液量分别为0.15m3及0.20m3,试计算过滤常数K。
[五]16℃的盐水以3840kg/h的流率通过套管换热器的内管而被加热。
内管为φ38×
2.5mm的钢管,每段长6m。
105℃的热水以4m3/h的流率在环隙内流过,而被冷却至48℃。
两流体作逆流流动。
热水对管壁的对流给热系数αo为5000W/(m2·℃),已知盐水物性(平均温度下)ρ=1200kg/m3,cp=3.3kJ/(kg·℃),μ=0.95×
10–3Pa·s,λ=0.56W/(m·℃),管内外污垢热阻分别为Rs1=1/3788(m2·℃)/W,Rso=1/3846(m2·℃)/W。
求盐水出口温度和所需套管的段数。
忽略管壁热阻及热损失。
(热水在平均温度下的cp=4.18kJ/(kg·℃),ρ=1000kg/m3)
[六]将21℃、8%(质量百分数,下同)的NaOH水溶液在单效蒸发器内浓缩至18%。
进料量为4540kg/h。
操作条件下总传热系数为2350W/m2℃,18%NaOH溶液的沸点为88℃。
加热饱和蒸汽和二次蒸汽的绝对压强分别为140及55.6kPa。
原料液的平均比热为3.85kJ/(kg℃)。
忽略稀释热的影响及热损失,求加热蒸汽用量及蒸发器的传热面积。
饱和水蒸汽的性质为:
压强:
kPa
140
60
50
温度:
℃
109.2
85.6
81.2
汽化热:
kJ/kg
2234.4
2293.9
2304.5
化工原理(上)试题十(答案)[一]单选择题
(1)C
(2)A(3)①A②C(4)B(5)D(6)C(7)C(8)①A)②D)③D)
[二]
(1)Δp2/Δp1=1/16
(2)10.33;
1.0133⨯105;
0.01;
0.001(3)2.8m/s;
连续性
(4)离心式,往复式,旋转式,流体动力作用式(5)200/9.81=20.39m流体柱
(6)管路特性泵的性能调节回流支路的阀的(7)增加一倍减少一倍不变
(8)①传热系统中各点的温度仅随位置变②d2-d1
[三]⑴u=V/[(π/4)d2]=0.012/[(π/4)×
0.062]=4.24m/s吸入管阻力损失:
∑hf.s=0.5u2/2g+0.75u2/2g+0.03(6/0.06)(4.242/2g)=(0.5+0.75+3)×
4.242/(2×
9.81)=3.90m压出管阻力损失:
∑hf.D=(2×
0.75+6.4+1+0.03×
13/0.06)×
4.242/2g=14.1m故泵的扬程为H=△Z+△p/(ρg)+∑hf=28m
⑵在泵进口断面上,从液面至此截面列伯努利方程:
0=pb/(ρg)+2+4.242/(2×
9.81)+∑hf.s=pb/(ρg)+2+0.92+3.9
∴pb=0.682at(真)
⑶当高位槽沿原路返回时,在槽面与水面间列伯努利式:
10=∑hf,s′+∑hf,D′
10=[(0.5+0.75+0.03×
(6/0.06)+2×
(13/0.06)]×
u2/2g
∴u′=3.16m/sV′=8.93×
10-3m3/s流量小于原值
[四]过滤面积A=8×
2×
0.25×
0.25=1.0m2
已知:
τ1=8.75minV1=0.15m3τ2=15minV2=0.20m3
∵V2+2VVe=KA2τ
可得0.152+2×
0.15Ve=K×
12×
8.75
(1)0.202+2×
0.20Ve=K×
15
(2)
(1)、
(2)式联立,解得K=0.0030m2/min=5.0×
10-5m2/s
[五]由两流体的热衡算得:
4×
1000×
4.18(105-48)=3840×
3.3(t2-16)解得t2=91.2℃
传热速率方程式为:
Q=KoπdoLΔtm
其中:
Δtm=[(48-16)-(105-91.2)]/Ln[(48-16)/(105-91.2)]=21.6℃
Q=(3840/3600)×
3.3×
103×
(91.2-16)=2.647×
Re=diG/μ={0.033×
3840/[3600×
(π/4)×
0.0332]}/(0.95×
10-3)=4.334×
104
Pr=cpμ/λ=3.3×
0.95×
10-3/0.56=5.6
αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4=0.023×
(0.56/0.033)×
(4.334×
104)0.8×
5.60.4=3983W/(m2·℃)
Ko=1/(1/αo+do/(diαi)+Ro+Rido/di)(忽略管壁热阻)
Ko=1/[1/5000+38/(33×
3983)+1/3846+38/(33×
3788)]=950W/(m2·℃)
∴2.647×
105=950×
π×
0.038L×
21.6解得:
L=108m108/6=18段
[六]由题给数据查出:
当Pk=55.6kPa时,t=83.7℃,r=2298.6kJ/kg
当P=140kPa时,T=109.2℃,r0=2234.4kJ/kg
W=F(1-x0/x)=4540(1-8/18)=2522kg/h△t=T-t=109.2-88=21.2℃
传热速率:
Q=FCpo(t1–t0)+Wr=(4540/3600)×
3.85×
(88-21)+(2522/3600)×
2298.6×
103
=1936×
103w
传热面积:
A=Q/(K△t)=1936×
103/(2350×
21.2)=38.9m2
蒸汽消耗量:
D=Q/r0=1936×
103/(2234.4×
103)=0.866kg/s=3120kg/h
化工原理(上)试题十一
[一]1.孔板流量计的孔流系数Co,当Re数增大时,其值________。
A总在增大B先减小,当Re数增大到一定值时,Co保持为某定值C总是减小D不定
2.一个工程大气压等于_______Pa;
_______Kgf/cm2。
A1.013×
105B9.81×
104C760D735.6E10.33F10G1
3.在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为-1m,则测得入口处的压力()
A自始至终大于大气压力B随着流量的增大,经历大于大气压力,等于大气压力,小于大气压力三个阶段
C自始至终小于大气压力D自始至终等于大气压力
4.用离心通风机将空气输入加热器中,由20℃加热至140℃。
该通风机安于加热器前,或加热器后,则()。
A输送的流量不变B需要的全风压不变
C需要的全风压不变,但流量要变D输送的流量和需要的全风压都要变
5.颗粒的沉降速度不是指_______。
A等速运动段的颗粒降落的速度B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
6.为了蒸发浓缩某种粘度随浓度
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