化工试题修改版.docx
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化工试题修改版
化工原理(上)试题九
(1)某物体的质量为1000kg,则其重量为____________。
A1000NB9810NC9810kgfD1000/9.81kgf
(2)某液体在内径为d1的管路中稳定流动,其平均流速为u1,当它以相同的体积流量通过长度相等内径为d2(d2=d1/2)的管子时,流速将变为原来的______倍;流动为层流时,管子两端压力降△pf为原来的______倍;湍流时(完全湍流区且管壁相对粗糙度相等)△pf为原来的______倍。
A4B16C32D8
(3)如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。
已知各图中管径、A、B间的管长L及管道中流体流量均相同,管内流体均为20℃水,指示液均为汞,则________。
AR1≠R2,R1=R2=R4BR1=R2=R3=R4CR1=R2 (4)由于离心泵叶轮形状不同,流体阻力损失也不同,阻力损失最大的为() A后弯叶轮B直叶轮C前弯叶轮Dβ2=90°的叶轮 (5)“离心泵启动时应全关出口阀”“漩涡泵启动时则应全开出口阀”,则() A这两种说法都不对B这两种说法都对C第一种说法不对D第二种说法不对 (6)说明下列各公式的导出方法: ⑴流体通过颗粒床层压降的kozeny方程;⑵层流时管内截面速度分布表达式u=umax(1-r2/R2); ⑶强制对流无相变流体的给热系数关联式; A理论方法B因次分析法C纯经验方法D数学模型法 (7)在长为Lm,高为Hm的降尘室中,颗粒的沉降速度为uTm/s,气体通过降尘室的水平流速为um/s,则颗粒能在降尘室内分离的条件是: ____。 AL/u<H/uTBL/uT<H/uCL/uT≥H/uDL/u≥H/uT (8)①在列管换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面两项判断是否合理: ____________ 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)甲乙均合理B)甲乙均不合理C)甲合理,不合理D)乙合理,甲不合理 ②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。 A)大于B)等于C)不能确定是否大于D)小于 ③在一列管式加热器中,壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。 若空气流量大10%,为保证空气出口温度不变,可采用的办法是______________。 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’ (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。 (8)①在列管换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面两项判断是否合理: ____________ 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)甲乙均合理B)甲乙均不合理C)甲合理,不合理D)乙合理,甲不合理 ②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。 A)大于B)等于C)不能确定是否大于D)小于 ③在一列管式加热器中,壳程为饱和水蒸气冷凝以加热管程中的空气。 若空气流量大10%,为保证空气出口温度不变,可采用的办法是______________。 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)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)+2×0.75+6.4+1+0.03×(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×12×15 (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)=2.647×105W Re=diG/μ={0.033×3840/[3600×(π/4)×0.0332]}/(0.95×10-3)=4.334×104>104 Pr=cpμ/λ=3.3×103×0.95×10-3/0.56=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)×3.85×103×(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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