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

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）

一、填空题（每空1分，共20分）

1、沉降槽是利用分离出尘粒的设备。

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。

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

是。

11、两台旋风分离器串联时增倍。

考试试卷共12页

12、局部阻力的计算方法分为阻力系数法和。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、往复泵适用于（）

（A）大流量且要求流量均匀的场合（B）介质腐蚀性强的场合

（C）流量较小，压头较高的场合（D）流量较大，压头较高的场合

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

4、下列那一项不属于评价旋风分离器性能的主要指标（）。

（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）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（）的准数。

（A）对流传热（B）流动状态

（C）物性影响（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

考试试卷共12页

9、换热器中的折流挡板是用来（）的湍动程度。

（A）增加管程流体（B）减小壳程流体

（C）减小管程流体（D）增加壳程流体

10、下述说法中正确的是（）。

（A）离心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；

（B）离心沉降速度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h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度

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）

考试试卷共12页

四、（8分）用?

170mm?

5mm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/（m?

K）、0.093W/（m?

K）和0.175W/（m?

K），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/m；（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

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75?

m以上

33的颗粒。

已知烟气密度为0.6kg/m，粘度为0.03?

10Pa?

s，尘粒密度为4300kg/m，?

3

试求：

（1）沉降速率，m/s；（7分）

（2）可处理的烟气量，m/s。

（3分）3

考试试卷共12页

六、（18分）在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在?

54?

2mm的钢管内流动。

196kPa的饱和水蒸汽在环隙冷凝。

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/m?

k和10W/m?

k，管内壁的污垢热阻为0.0004W/m?

k，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/（m?

K）；（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/kg?

k

（2）196kPa时的蒸汽温度为120℃，汽化潜热为2204kJ/kg。

22422

考试试卷共12页

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=0.643×103Pa·s。

局部阻力系数

进口突然缩小（入管口）ζ=0.590°标准弯头ζ=0.75180°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）

一、填空题（每空1分，共20分）

1、沉降槽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抛物线形曲线，中心最大速度为平均速度的2倍。

3

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而不是

考试试卷共12页

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

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

12、局部阻力的计算方法分为阻力系数法和。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、往复泵适用于（C）

（A）大流量且要求流量均匀的场合（B）介质腐蚀性强的场合

（C）流量较小，压头较高的场合（D）流量较大，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）

（A）u增大，α增大（B）u增大，α减小

考试试卷共12页

（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（D）的准数。

（A）对流传热（B）流动状态

（C）物性影响（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（C）

（A）斯蒂芬-波尔兹曼定律；（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（A）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（D）的湍动程度。

（A）增加管程流体（B）减小壳程流体

（C）减小管程流体（D）增加壳程流体

10、下述说法中正确的是（C）。

（A）离心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；

（B）离心沉降速度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h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度

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）

解得h=1.16m（1分）

考试试卷共12页

四、（8分）用?

170mm?

5mm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/（m?

K）、0.093W/（m?

K）和0.175W/（m?

K），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）

解：

（1）qL?

2?

（t1?

t4）Q（1分）?

rrr111Lln2?

ln3?

ln4

?

1r1?

2r2?

3r3

其中r1?

80mm，r2?

85mm，r3?

115mm，r4?

165mm（1分）

qL?

2?

（300?

50）?

296W/m2（2分）185********ln?

ln?

ln45800.093850.175115

qLlnr2

r185?

300℃（2分）?

300?

2?

?

45296ln

115

?

147℃（2分）?

300?

2?

?

0.093296ln

（2）t2?

t1?

2?

?

1qLlnr3r2（3）t3?

t2?

2?

?

2

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75?

m以上

?

333的颗粒。

已知烟气密度为0.6kg/m，粘度为0.03?

10Pa?

s，尘粒密度为4300kg/m，试求

（1）沉

降速率，m/s；（7分）

3

（2）可处理的烟气量，m/s。

（3分）

?

6解：

（1）d?

75?

10m?

s?

4300kg/m3

?

?

0.6kg/m3?

?

0.03?

10?

3Pa?

s（1分）

设沉降区为层流，则

d2（?

s?

?

）gut?

（2分）18?

考试试卷共12页

（75?

10?

6）2（4300?

0.6）?

9.81?

?

0.44m/s（2分）18?

0.03?

10?

3

75?

10?

6?

0.44?

0.6验算Ret?

?

?

0.66?

1故假设正确（2分）?

3?

0.03?

10dut?

（2）总处理量为

VS?

nutA?

20?

0.44?

5?

3?

132m3/s（3分）

六、（18分）在套管换热器中用饱和水蒸汽加热苯液，苯在?

54?

2mm的钢管内流动。

196kPa的饱和水蒸汽在环隙冷凝。

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/m2?

k和104W/m2?

k，管内壁的污垢热阻为0.0004W/m2?

k，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/（m?

K）；（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/kg?

k

（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2

Q?

w1r?

w2Cp2（t2?

t1）?

?

w1?

4000?

1.9（60?

30）?

63.33kW/S（3分）3600Q63.33?

?

3600?

103.4kg/h（2分）r2204

（2）基于内表面的总传热系数Ko

dd111?

54541?

o?

oRsi?

?

?

?

4?

10?

4?

4（3分）Ko?

2didi?

1500?

505010

?

Ko?

371.5W/m2?

℃（以内表面计）（2分）

（2）套管长度L：

Q?

KoSo?

tm（1分）

?

tm?

t2?

t160?

30?

?

74.0℃（3分）T?

t1120?

30lnln120?

60T?

t2

考试试卷共12页

Q63.33?

103

So?

?

?

2.30m2（2分）Ko?

tm371.5?

74

So?

?

doL

L?

So2.30?

?

13.56m（2分）?

do3.14?

0.054

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。

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/m；粘度μ=0.643×103Pa·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=6.43

3

解：

（1）u?

Vs?

?

1.04m/s（2分）2220.7850.032d4

阻力损失

2lu?

?

?

hf?

?

?

?

?

?

（1分）?

d?

2

861Re?

du?

?

0.032?

1.04?

?

4.46?

104?

湍流?

（1分）?

3?

0.643?

10

利用柏拉修斯公式?

?

0.31640.3164?

?

0.022（2分）0.2540.25Re（4.4?

610）

考试试卷共12页

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

故

8?

?

1.04?

?

hf?

?

0.022?

?

0.5?

2?

0.75?

1.5?

6.4?

?

?

0.0322?

?

=8.33J/kg（3分）

（2）取管出口处的水平面作为基准面。

在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程

22upu122gZ1?

?

?

gZ2?

?

?

?

hf（2分）?

2?

22p1

式中Z1=ZZ2=0p1=0（表压）

u1≈0p2=1.96×104Pa（2分）

所求位差

2?

hf1.96?

104?

1.04?

8.33p?

pu212Z?

?

?

?

?

?

?

3.22m（3分）?

g2gg861?

9.812?

9.819.812

考试试卷共12页