中南大学化工原理上册模拟试题试题14及答案.docx
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中南大学化工原理上册模拟试题试题14及答案
上册试题一
题号
[一]
[二]
[三]
[四]
[五]
%
40
20
20
10
10
[一]
1.多项选择题:
(1)X01a05034
①某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动,其平均流速为u0,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时,则其流速为原来的。
A.2倍B.4倍C.8倍D.16倍
②若流动为完全湍流(阻力平方区),则压降∆P是原来的。
A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍
(2)X03a05100
①“I在一般过滤操作中,实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”、“滤渣就是滤饼”则:
。
A.这两种说法都对B.两种说法都不对
C.只有第一中说法对D.只有第二中说法正确
②助滤剂应具有以下性质。
A.颗粒均匀,柔软,可压缩
B.颗粒均匀,坚硬,不可压缩
C.颗粒分布广,坚硬,不可压缩
D.颗粒均匀,可压缩,易变形
(3)X02a05106
①离心泵停车时要。
A.先关出口阀后断电B.先断电后关出口阀
C.先关出口阀先断电均可D.单级式的先断电,多级式的先关出口阀
②离心泵的工作点。
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
(4)X04b05038
①用常压水蒸汽冷凝来加热空气,空气平均温度为20℃,则壁温约为。
A.20℃B.100℃C.60℃D.49.7℃
②高翅片管加热器一般用于。
A.两侧均为液体B.两侧流体均有相变化
C.一侧为气体,一侧为蒸汽冷凝D.一侧为液体沸腾,一侧为高温液体
③因此分析法的目的在于。
A.得到各变量间的确切定量关系B.得到各无因次数群的确切定量关系
C.用无因次数群代替变量,使实验数与关联工作简化
D.用无因次数群代替变量,使实验结果更可靠
2.填空题
(1)t01a05149
对如图所示的测压装置,分别写出∆P=P1-P2的计算式。
(a)图∆P,(b)图∆P,
(c)图∆P,(d)图∆P。
(2)t02a05009
①离心泵的扬程含义是。
②离心泵常采用调节流量,往复泵常采用调节流量。
(3)t02a05234
通过一换热器,用饱和水蒸汽加热水,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,引起问题可能的原因是。
(4)t03b05014
①板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的。
②计算颗粒沉降速度Ut的斯托克斯式,此式适用于
的情况。
[二]j01c20192
如图所示,水以3.78L/s的流量流经一扩大管段,已知d1=40mm,d2=80mm,倒U形压差计中水位差R=170mm,试求:
①水流经扩大管段的摩擦损失hf。
②如将粗管一端抬高,使管段成倾斜放置,而流量不变,问此时R读数有何变化?
[三]j04c20132
在单程列管换热器内,用120℃饱和蒸汽将流量为850Kg/h的气体从20℃加热到60℃,气体在管内以10m/s流动,管子为Ф26×1的铜管,蒸汽冷凝膜系数为11630W/m2·℃,管壁和污垢热阻可不计,试计算:
A)传热内表面积;
B)如将气体流量增加一倍,气体出口温度为多少?
(气体进口温度和气体物性不变)
气体物性为:
Cp=1.005KJ/Kg·℃,ρ=1.128Kg/m3,λ=1.754×10-2W/m2·℃,μ=1.91×10-5Pa·s。
[四]j03b10066
某板框过滤机的过滤面积为0.4m2,在恒压下过滤某悬浮液,4hr后得滤液80m3,过滤介质阻力可略去不计。
试求:
①若其它情况不变,但过滤面积加倍,可得多少滤液?
②若其它情况不变,但操作时间缩短为2hr,可得多少滤液?
③若在原表压下过滤4hr后,再用5m3水洗涤滤饼,需多长洗涤时间?
设滤液与水性质相近。
[五]j05b10045
通过连续操作的单效蒸发器,将进料量为1200Kg/h的溶液从20%浓缩至40%,进料液的温度为40℃,比热为3.86KJ/(Kg.℃),蒸发室的压强为0.03MPa(绝压),该压强下水的蒸发潜热r’=2335KJ/Kg,蒸发器的传热面积A=12m2,总传热系数K=800W/m2·℃。
试求:
(1)溶液的沸点为73.9℃,计算温度差损失
(2)加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出,并忽略损失和浓缩热时,所需要的加热蒸汽温度。
已知数据如下:
压强MPa0.1010.050.03
溶液沸点℃10887.2
纯水沸点℃10080.968.7
上册试题一答案
1.多项选择题:
(1)X01a05034
①B;②D
(2)X03a05100
①C;②B
(3)X02a05106
①A②D
(4)X04b05038
①B②C③C
2.填空题
(1)t01a05149
(a)∆P=Rg(ρm-ρ)(b)∆P=Rgρ
(c)∆P=Rg(ρA-ρB)(d)∆P=P1-P2=Rgρm-hgρ
(2)t02a05009
①离心泵给单位质量的液体所提供的能量。
2分
②出口阀门支路阀门各1.5分
(3)t02a05234
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,使冷凝传热系数αo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。
(4)t03b05014
①四分之一2分
②Ut=d2(ρg-ρ)g/(18μ)1.5分
层流区或10-4 [二]j01c20192 解 (1)u1=3.78×10-3/(0.785×0.042)=3m/s u2=(1/4)u1=0.75m/s 在1-1、2-2截面是列柏式: gZ1+P1/ρ+u12/2=gZ2+P2/ρ+u22/2+hf Z1=Z2=0(以过管轴线的水平面为基准面) (P2-P1)/ρ=(u12/2-u22/2)-hf=(32-0.752)/2-hf 由静力学方程: P1-Rρ气g-Rρ水g (P2-P1)/ρ水=Rg=0.17×9.81=1.668 即4.22-hf=1.668 hf=2.552J/Kg (2)若将粗管一端抬高∆Z,管段成斜放置,而流量仍保持不变 静力学方程式得: (P2-P1)/ρ水-∆Zg=Rg 由1-1与2-2截面间列柏式得 P2-P1)/ρ水-∆Zg=u12/2-u22/2-hf=4.22-hf 管线倾斜后,流经扩大管的摩擦损失hf不变 故管线倾斜后R读数不发生变化 [三]j04c20132 (1)Re=0.024×10×1.128/(1.91×10-5)=14170 Pr=1.91×10-5×1.005×103/(1.754×10-2)=1.094 αi=0.023×1.754×10-2/0.024×141700.8×1.0940.4 =36.3W/m2·℃ Ki=1/(36.3+24/(11630×26))=36.2W/m2·℃ Q=8500×1.005×103×(60-20)=3.417×105KJ/h ≈94.92KW (∆tm=[(120-20)-(120-60)]/ln[(120-20)/(120-60)]=78.3℃ Αi=94.92×103/(36.2×78.3)=33.5m2 (2)αi′=αi×20.8=63.2W/m2·K K′=1/(1/63.2+24/(26×11630))=62.9W/m2·K Ki′Αi∆tm=m′Cp(t2-t1) 62.9×39.5(t2′-20)/ln(120-20)/(120-t2′)=2×8500×1.005(t2′-20) 解得t2=55.84℃ 或令KiUαiKi/Ki′=(1/2)0.8=0.575 KiΑi∆tm/(Ki′Αi∆tm′) =mc(t2-t1)/(2mc(t2′-t1) 展开解得: t2′=55.85℃ [四]j03b10066 (1)V2=KS2г3分 V2/802=0.82/0.42 所以V=80×2=160m3 (2)V2/802=2/43分 所以V=80/(21/2)=55.6m3 (3)KS2=V2/θ=802/4=1600m6/h4分 因为(V+Ve)2=KS2(θ+θe) 2(V+Ve)dv=KS2dθ Dv/dθ=KS2/(2(V+Ve))=KS2/2V Θw=Vw/(1/4)(dv/dθ)E)=Vw/((1/4)KS2/(2V)) =5/((1/4)×1000(2×80)) =2h 或a=5/80θw=8aг=8×5/80×4=2h [五]j05b10045 (1)根据所给数据,杜林曲线的斜率为 K=(108-87.2)/(100-80.9)=1.089 溶液的沸点 (87.2-t1)/(80.9-68.7)=1.089 t1=73.9℃ 沸点升高∆′=73.9-68.7=5.2℃ (2)蒸发水量W=F(1-X0/X1) =1200(1-0.2/0.4)=600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q=FCo(t1-t0)+Wr′ =(1200/3600)×3.86(73.9-40)+600/3600×2335 =432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q=KA(T-t1) T=Q/(KA)+t1 化工原理上测试题二 题号 [一] [二] [三] [四] [五] % 40 20 20 10 10 [一] 1.多项选择题: (1)x03a05103 ①在讨论旋风分离器分离性能时,临界直径这一术语是指。 A.旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径 B.旋风分离器允许的最小直径 C.旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径 D.能保持滞流流型时的最大颗粒直径 ②旋风分离器的总的分离效率是指。 A.颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率 B.颗粒群中最小粒子的分离效率 C.不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和 D.全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 (2)x02a05022 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 ③用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门,将导致。 A.送水量增加,整个管路压头损失减小; B.送水量增加,整个管路压头损失增大; C.送水量增加,泵的轴功率不变; D.送水量增加,泵的轴功率下降。 (3)x04b05039 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传热系数。 A.甲乙均合理B.甲乙均无理C.甲合理,乙无理D.乙合理,甲无理 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,壳程为饱和水蒸汽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∆tm; C.开大蒸汽进口阀门以便增大水蒸汽流量; D.开大蒸汽进口阀门以便提高加热蒸汽压力。 (4)x01a05041 ①层流与湍流的本质区别是: 。 A.湍流流速大于层流流速; B.流道截面积大的为湍流,截面积小的为层流; C.层流的雷诺数小于湍流的雷诺数; D.层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。 ②如图1,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 ③如图2,U形管压差计测得: 。 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 2.填空题: (1)t01b05019 ①在流体阻力实验中,以水作工质所测得的至管摩擦系数与雷诺数的关系适用于流体。 ②当流体在管内流动时,如要测取管截面上流体的速度分布,应选用测量。 ③并联管路的特点是: A)并联各管段压强将;B)主管流量等于并联的各管段;C)并联各管段中是管子长、直径小的管段通过的流量。 (2)t02b05088 ①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,漩涡泵常采用方法来调节流量。 ②往复泵、泵等一切泵在回路阀关闭时,不能全关。 (3)t03a05002 ①在出去某粒径的颗粒时,若将尘室的高度增加一倍,则沉降时间,气流速度,生产能力。 ②在滞流(层流)区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。 (4)t03a05166 ①在多层平壁稳定热传导中,通过各层的热通量。 ②列管换热器中,用饱和水蒸汽加热空气。 空气走管内,蒸汽走管间,则管壁温度接近的温度,总传热系数接近的对流传热系数。 ③饱和蒸汽冷凝时,∆t越大,α越;液体核状沸腾时,∆t越大,α越。 [二]j01c20089 用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。 两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为294mmHg(真)。 出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数α=0.7,U形水银压差计读数R=170mm。 已知管路总能量损失为44J/Kg,试求: (1)出口管路中水的流速。 (2)泵出口处压力表P3(与图对应)的指示值为多少? (已知P2与P3相距0.1m) [三]j04c20126 有一套管换热器,由内管为Ф54×2mm,套管为Ф116×4mm的钢管组成。 内管中苯自50℃被加热至80℃,流量为4000Kg/h。 环隙中为2at(绝)的饱和水蒸汽冷凝。 蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2·℃。 已知: 苯在50℃~80℃之间的物性数据平均值为: ρ=880Kg/m3,Cp=1.86KJ/Kg·℃,λ=0.134W/m2·℃, μ=0.39cP,管内侧污垢热阻R1=0.0004m2·℃/W,管壁及管外侧污垢热阻不计。 蒸汽温度与压强关系如下表所示: 压强at(绝)1.02.03.0 温度℃99.1120133 试求: A)管壁对苯的对流传热系数; B)套管的有效长度; C)若加热蒸汽压力为1at(绝),问苯出口温度有何变化? 应为多少? [四]j03b10075 用板框过滤机来过滤某悬浮液。 已知过滤面积为10m2,操作压力为0.2MPa(表压)。 过滤15分钟后,共得滤液2.91m3(介质阻力不计,滤饼不可压缩)。 试问: (1)若已知该过滤机得生产能力为4.8m3/h,计算洗涤、卸料等辅助时间。 (2)若过滤时间与滤液量均不变,而操作压力降至0.1MPa(表压),需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变? [五]j05b10048 用一双效并流蒸发器,浓缩浓度为5%(质量百分率,下同)的水溶液,沸点进料,进料量为2000Kg/h。 第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃,耗用生蒸汽量为800Kg/h。 各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。 试求不计热损失时的蒸发水量。 化工原理上册试题二答案 [一] 1.多项选择题: (1)x03a05103 ①C②D (2)x02a05022 ①A②C③A (3)x04b05039 ①A②D③D (4)x01a05041 ①D②B③A 2.填空题: (1)t01b05019 ①牛顿型②比托管(测速管)③相等;流量之和;小 (2)t02b05088 ①管路性能,泵的性能,回流支路3分 ②旋转,正位移式,出口阀2分 (3)t03a05002 ①增加一倍减小一倍不变②2各1分 (4)t03a05166 ①相等②水蒸汽空气侧③小;大 [二]j01c20089 (1)因为V=αA(2ρΔP/ρ2)0.5=αA(2ΔP/ρ)0.5 ΔP=Rg(ρo-ρ)=0.17×9.81×(13600-1000)=2.1×104 V=0.7(Л/4)×(0.07)2(2.1×104)×2/1000)0.5 =0.7×0.785×(0.07)2(4.2×10)0.5=0.0174m3/s 所以U=V/(0.785d2)=0.0174/(0.785×0.12)=2.22m/s (2)选低位水池的水平为基准面,取1-1、2-2两截面建立柏努力方程: Z1+(P1/ρg)+(U12/2g)+H=Z2+(P2/ρg)+(u22/2g)+∑hf′ u1=u2=0Z1=0P2/ρg≈0 所以H=Z2+∑hf′-(P1/ρg)=10+(44/9.81)+0.6×13.6=22.7mmH2O 再选泵入口管所在面为基面,取3-3、4-4两截面建立柏努力方程: Z3+(P3/ρg)+(U32/2g)+H=Z4+(P4/ρg)+(U42/2g)=H-h0-(u42-U32)/2g +H真(u42-U32)/2g≈0P4=ρg(H-ho)+H真)=1000×9.8(22.7-0.1-0.294×13.6)=1.8×105Pa=1.8大气压(表) P3=1.8kg/cm2(表)泵出口处的指示值为1.8kg/cm2 参见附图: j01c089.d [三]j04c20126 解: (1)Re=dlG/μ=[0.05×4000/3600×Л/4×0.052)/(0.39×10-3) =7.2586×104 Pr=Cpμ/λ=1.86×103×0.39×10-3/0.134=5.4 α1=0.023λ/d(Re)0.8(Pr)0.4 =(0.023×0.134/0.05)×(7.2586×104)0.8×5.40.4=936.4W/m2.℃ (2)Q=4000/3600×1.86×103(80-50)=6.2×104W 1/K1=1/936.4+1/10000+0.0004所以K1=637.8W/m2.℃ Δtm=((120-50)-(120-80))/ln(120-50)/(120-80)=53.6℃ A1=Q/(K1Δtm)=6.2×104/(637.8×53.6)=1.814m2 L=A1/(Лd内)=1.814/(Л×0.05)=11.55m (3)K不变,A不变,T变为99.1℃,苯的流量及比热均不变。 设出口温度为t2′,在新条件下,传热速率方程变为 4000/3600×1.86×103(t2′-50) =637.8×1.814((99.1-50)-(99.1-t2′))/ln(99.1-50)/(99.1-t2′) 解得ln(99.1-50)/(99.1-t2′)=0.5598 所以t2′=71℃ [四]j03b10075 (1)已知V=2.91m3,г=15min=900s Q=4.8m3/h=0.00133m3/s 生产能力Q=V/(г+гD) 0.00133=2.91/(900+гD) 所以гD=1288s=21.47min (2)若Q、V、г不变 V2=2(ΔP/μrc)A2θ (1) V2=2(ΔP′/μrc)A′2θ (2) 因为 (1)= (2) 得A′2=ΔPA2/ΔP′ =2×102/1=200 所以A′=14.14m2 增加面积Δ=14.14-10=4.14m2 [五]j05b10048 解: 第一效蒸发量: 已知: D1=800kg/h,r1=r1′=2280KJ/kg, W1=D1=800kg/h 第二效蒸发水量: 已知: D2=W1=800kg/h, F2=F1-W1=2000-800=1200kg/h X02=X1=FX0/(F-W1)=2000×0.05/(2000-800)=0.0833 t02=95℃t2=70℃r2=r2′=2280KJ/kg Cp02=Cpw(1-X02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/(kg·℃) D2r2=(F2Cp02(t2-t02))/r2′+W2r2′ W2=(800×2280-1200×3.84×(75-95))/2280 =840kg/h 蒸发水量W=W1+W2 =800+840=1640kg/h 化工原理上册试题三 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 % [一] 1.多项选择题: (1)x01a05161 ①图示为一异径管段,从A段流向B段,测得U形压差计的读数为R=R1;从B段流向A段测得U形压差计读数为R=R2,若两种情况下的水流量相同,则。 A.R1>R2;B.R1=R2;C.R1 ②图示所表示的R值大小反映。 A.A、B两截面间压差值B.A-B截面间流动压降损失 C.A、B两截面间动压头变化D.突然扩大或突然缩小流动损失。 参见附图: x01a161.t (2)x02a05093 ①离心泵最常用的调节方法是。 A.改变吸入管路中阀门开度 B.改变压出管路中阀门的开度 C.安置回流支路,改变循环量的大小 D.车削离心泵的叶轮 ②漩涡泵常用的调节方法是。 A.改变吸入管路中阀门开度 B.安置回流支路,改变循环量的大小 C.改变压出管路中阀门的开度 D.改变电源的电压 (3)x03b05112 ①过滤常数K与以下因素无关。 A.滤液的粘度B.滤浆的浓度 C.滤饼在∆P=1时的空隙率D.滤饼的压缩性 ②以下物理量与过滤面积的大小无关。 A.过滤速率dV/dtB.单位过滤面积的过滤速率dV/(sdt) C.介质的当量滤液量VeD.介质在单位面积上的当量滤液量qe (4)x04b05039 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传热系数。 A.甲乙均合理B.甲乙均无理C.甲合理,乙无理D.乙无理,甲合理 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
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