化工原理试题1.docx
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化工原理试题1.docx
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化工原理试题1
《化工原理》试题库
试题一
一:
问答题(36分
1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动,若将其管径增加一倍,问能量损失变为原来的多少倍?
2、何谓气缚现象?
如何防止?
3、何谓沉降?
沉降可分为哪几类?
何谓重力沉降速度?
4、在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,问:
(1传热管的壁温接近于哪一种流体的温度?
(2传热糸数K接近于哪一种流体的对流传热膜糸数?
(3那一种流体走管程?
那一种流体走管外?
为什么?
5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作?
6、单效减压蒸发操作有何优点?
二:
填空题(18分
1、某设备上,真空度的读数为80mmHg,其绝压=________02mH,
__________Pa.该地区的大气压为720mmHg。
2、常温下水的密度为1000
3m
Kg,粘度为1cp,在mmd100=内的管内以3速度流动,其流动类型为______________。
3、流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以__________.___________._
_________________.
4、气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高_______。
5、水在管路中流动时,常用流速范围为_______________,低压气体在管路中流动时,常用流速范围为
_______________________。
6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:
离心泵_________________.__________________.往复泵___________________.__________________.
7、在非均相物糸中,处于____________状态的物质,称为分散物质,处于__________状态的物质,称为分散介质。
8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。
9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。
10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。
11、α称为_______________,其物理意义为____________________________.__________________________,提高管内α值的有效方法____________.提高管外α值的有效方法______________________________________。
12、蒸汽冷凝有二种方式,即_____________和________________。
其中,由于_________________________________________,其传热效果好。
三:
计算题(46分
1、如图所示,水在管内作稳定流动,设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ
现发现压力表上的读数为052mH,若管径为100mm,求流体
的流量及阀的局部阻力糸数?
2、在一列管式换热器中,用冷却将C0
100
的热水冷却到C050,热水
流量为m360
冷却水在管内流动,温度从C0
20
升到C045。
已知传热糸数K为C
m.20002,换热管为
mm5.225⨯φ的钢管,长为3m.。
求冷却水量和换热管数(逆流。
已知:
3960m
K=热水ρKKjCC.187.4==冷水热水试题一答案:
一、填充题
1、8.7m02H,pa4
1053.8⨯.
2、53
10310.11000
.3.1.0⨯==
=
-μ
ρ
duRe。
湍流。
3、层流、过渡流和湍流。
4、增加、降低。
5、3-8、8-15。
6、启动前应灌满液体,关出口阀门、用调节阀调节流量;往复泵
启动前不需灌液,开旁路阀、用旁路阀来调节流量的。
7、分散、连续。
8、过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。
9、热传导、对流传热、热辐射。
10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。
11、称为对流传热膜糸数。
当流体与壁面温度差为1K时,通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。
增加流程、加拆流挡板。
12、滴状冷凝和膜状冷凝。
滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。
二:
问答题
2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。
离心泵启动前应灌满液体。
3、沉降是指依靠外力的作用,利用分散物质与分散介质的密度差异,使之发生相对运动而分离的过程。
沉降可分为重力沉降和离心沉降。
颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动,这一速度称为重力沉降速度。
3、传热管的壁温接近于蒸汽的温度;传热糸数K接近于空气的对流传热膜糸数;空气走管内,饱和蒸汽走管外。
(蒸汽散热
快。
4、因为逆流操作:
推动力大,所需的传热面积小;减少载热体的用量。
5、可以降低溶液的沸点,可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂,可以浓缩不耐高温的溶液,可以减少蒸发器的热损失。
三:
计算题
1、图示,在1-1,2-2面间列板努利方程
g
pguzρ2112++='2
2222hgpguz+++ρg
ugudlu2.2..81.925000102
22进ςλ++⨯++=++
⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯+⨯=81.921.5.081.921.1.050.03.081
.921.52u
u44.2=mmudV3329.68019.0..41===π。
在2-2,3-3面间列板努利方程
+++
gpguzρ22222='
32332hgpguz+++ρ,g
ugugudl22.2..050222ςςλ+++=+出
⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯+⨯=81.92181.921.1.025.03.081
.9244.25
2
ς
8=ς。
即流体的流量为mm3
3
9
.68,019
.0局部阻力糸数为8。
2、(1、τ
..2
2AKV=6030.30.4.22
2
⨯=KmK2
6
10
56.3-⨯=
图1-1
τ.10
2.33
2
-⨯=V
(2、222'2
121..AKV==τ3'7.1m
V=
(3、τ..222
''AKV
=,36002.301056.32..22622'
'⨯⨯⨯⨯==-τAKV3''8.6mV=。
3、(2111TTCG-=,KgG322=
Ct05.42=∆=A(1222ttCG-/tK∆.=24.39m。
.167=n
即冷却水的流量为Kg
32和管子根数为167根。
试题二一:
填充题(20分
1、牛顿粘性定律_____________,粘度在SI制中的单位是___________。
2、常用测定流量的流___________._____________._________________。
3、在流动糸统中,若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变,不随__________而变,称为稳定流动。
若以上各量既随__________而变,又随__________而变,称为不稳定流动。
4、等边三角形的边长为a,其当量直径为____________________。
5、流体在圆形直管内滞流流动时,其速度分布是_____________型曲线,其管中心的最大流速为平均流速的___________,縻
擦糸数λ与eR的关系为______________。
6、泵是指_______________________________,按其工作原理来分可分为__________._____________._____________.__________________。
7、气体按压缩比来分,可分为________._______._________._________。
8、降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。
9、过滤操作实际上是滤液通过_________和__________的流动过程,过滤速率是指___________________________________________。
10、传热一般采用逆流操作,但为__________________.________________时采用并流操作。
11、用二种厚度相同的材料保温时,往往把_____________的材料包在内层,以达到好的保温效果。
12、蒸发是利用溶液中溶质的________,用加热的方法使部分溶剂汽化并除去___________溶液的浓度或析出溶质。
13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____,随其温度的升高___。
14、对流传热的热阻主要集中在______________,因____________________强化对流传热的重要途径。
15、工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。
二:
问答题(30分
1、流体的流动形态有哪几种?
如何判断?
2、何谓层流内层?
其厚度受哪些因素影响?
3、采用多级压缩的优点有哪些?
4、列管式换热器为何要进行热补偿?
5、单层圆筒壁的内、外半径分别为1r和2r,壁表面温度分别为'
T
和't,若't〈'
T,试写出圆筒任意半径
r处的温度表达式?
三:
计算题(50分
1、流量为5000m3
的水通过一根20Km长的水平管,总压降为0.5Mpa。
现在中央接一完全相同的平行管到中点。
问总流量
变为多少m3
?
(设总压降始终不变,流动始终为高度湍流,局部阻力忽略。
2、泵将C0
20
的水由一贮槽打到另一贮槽,其中吸入管和排出管的管径为mmm498⨯φ的无缝钢管。
吸入管长为50m,排
出管长为160m。
且泵到
管出口的距离为10m,其中流量为m
3
35。
(已知:
atmp10=,
02.0=λ,0.3=sHm,KwN2=电,94.0=电η.(C020时水,3
1000m
Kg
=ρ,23
.10
24.1m
N-⨯=μ,
23
0104.2m
N
p⨯=
求:
忽略动压头,求泵的安装高度?
泵的轴功率和效率?
3、一列式换热器规格如下:
管长3m,管数30根,管径为mm5.225⨯φ,管程为1,现拟选用此换热器冷凝、冷却2CS饱
和蒸汽,使之从饱和温度C0
46降至C010。
2CS走管外,其流量为Kg
G07.01=,其冷凝潜热为Kj
356
比
热为C
Kg0.05.1。
水走管内,且与2CS成逆流流动。
冷却水的进出口温度分别为C0
5
和C030。
已知冷凝和冷却
段基于外表面的总传热糸数分别为C
mW
K0
21.2000=
和C
mW
K0
22.100=。
问此换热器是否造适用?
4、用一传热面积为2
10m的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%,沸点进料,要求每小时蒸得375Kg浓缩液,已知加热蒸汽压强为200Kpa,蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取C0
8,热损失可忽略不计。
试求:
(1开始设入使用时,此蒸发器的传热糸数为多少?
(2操作一段时间后,因物料在传热面上结垢,为完成同样蒸发任务,需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa,问此时蒸发器的传热糸数为多少?
查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为C0
1
.60,汽化潜热为Kj
9.2354
查得200Kpa水蒸汽的饱和温度为C0
2.120查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为C0
8.138
试题二的答案
一:
填充题
1、dydw.
μτ
=、2
.mN。
2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。
3、位置、时间、时间、位置。
4、
a。
5、抛物线、0.5、e
。
6、为液体提供能量的输送机械,离心式、往复式、旋转式和流体作用式。
7、通风机、鼓风机、压缩机。
8、颗粒的停留时间大于沉降时间。
9、介质和滤渣层的流动,单位时间内所获到的滤液量。
10、控制温度、降低粘度、减少阻力。
11、导热糸数小的。
12、不挥发性、提高。
13、增加、增加。
14、层流内层、减薄层流内层的厚度。
15、10.13-101.3.二:
问答题
1、流体的流动形态有两种:
层流和湍流;用雷诺准数来判断,当2000
eR,为层流,当4000eR为湍流。
2、在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动的流体薄层,此薄层称为层流内层。
受管径、流速、粘度和密度。
3、避免压缩后气体温度过高,提高气缸容积糸数,减小功率,使压缩机结构更为合理。
4、列管式换热器中,由于两流体的温度不同,使管束和壳体的温度也不相同,因此它们的热膨胀程度也有区别。
若两流体的
温度差较大(C0
50
以上时,由于热应力会引起设备的变形,甚至弯曲和破裂。
因此我们要考虑热补偿。
5、
1
2''ln...2rrtTLQ-=
λπ=
1
'ln...2rrtTL-λπ(
1
2'''lnln
..rrrrtTTt
--
=
三:
计算题
1、设接平行管道后,总流量为mV3
3
。
二平行管流量为mV3
1
和mV
3
2
。
板努利方程:
=+ρ
3232pu∑++1212fhpuρ
=+ρ
3232pu∑++22
222fhpuρ总压降相同得:
+2..2333udlλ2
..2
111udlλ=2..
2udlλ,
λλλλ=
==321,llll321===。
312
1
uu=
uu583=mV3'63305
8==。
2、dVu53.13600
.09.0..35
.221===ππ。
u53.12=。
mgudlguHhguHZsfs555.181
.9.253.1.09.050.02.081.9.253.10.32..222222'
2=--=--=--=λ考虑0.5m的安装安全糸数。
则泵的安装高度为1m.KwNN88.194.0.2==
=电电轴η.
(
g
ugudlZhZH22..2
2'
出进ςςλ+++=+=.
81
.9.253
.1.5.0109.05016002.0112⎪⎭⎫⎝⎛++++=H.mH75.16=.
KwgHQN6.13600/81.9.1000.35.75.16===ρ.%85==电
Nη.
3、换热器已有的传热面积:
207.73.025.0.14.3.30..mdlnA===π。
求所需的传热面积:
冷凝段的热量:
1Q=Kwr
w9.24356.07.0.==
冷却段的热量:
(KwTTCwQ65.236.05.1.07.0..2112==-=。
总热量为:
Q=1Q+2Q=27.55Kw
冷却水的用量:
KgttCQG0263530.187.455
.27.12=-=-=
水
图2-1
6
冷却水离开冷却段的温度:
CCGQtt014.7187
.4.263.065
.25=+=+
=比水
冷凝段的温度差:
((Ct
07.2530
464.746ln
30464.746=-----=
∆
冷却段的温度差:
((Ct04.165104.746ln
5104.746=-----=
∆
冷凝段所需传热面积:
2184.47.25.2001000
.9.24.mtKQA==∆=
冷却段所需传热面积:
2261.14
.16.1001000
.65.2.mtKQA==∆=
所需的总的传热面积:
A=6.452
m.4、水分蒸发量:
FxxFW
625.01.10=⎪⎪⎭
⎫⎝⎛
-
=,375=-WF.F=1000Kg,W=625Kg
溶液的沸点为Ct
01.6881.60=+=。
传热糸数K为:
C
mtAQK02.7851.682.120.3600.101000
.9.2354.625=-=∆=
改变压力后的传热糸数:
C
mtAQK02'
.5781.688.138.3600.101000.9.2354.625=-=∆=。
可见结垢以后的传热糸数降低。
试题三
一:
填充题(18分
1、空气在标准状态下密度为1.29
3m
Kg,在0.25Mpa下(绝压C0
80时的密度为__________________。
2、产生流体阻力的原因有_________________._______________________3、转子流量计在安装时应_________________。
4、连续性方程2211susu=是__________指导出来的,它适用______流体。
5、直管阻力的表示式为____________________,管中流出出ζ=__________流入管中入ζ=_____________。
6、离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生________现象。
7、往复式压缩机的工作循环为_______._____._____._______四个阶段。
8、一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________
_______________.________________________________.
9、固定管板式列管式换热器中,压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走______________程。
10、一根暴露在外的热管子以__________.___________散发热量。
11、((neRdPr..
023.08.0内
λ
α
=式中两个准数Re=__________,Pr=__________.若液体被冷却时n=____________。
12、多效蒸发主要有_______._________._________三种典型流程。
二:
判断题(18分
1、在并联管路中,它们的阻力相等,同理在串联管路中,它们的流速也是相等的。
(稳定流动。
2、转子流量计可以读出任何流体的流量。
3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时,在SI制中属层流范围,在cgs制中属湍流范围。
4、粘度是流体的物理性质之一,则雷诺准数也是流体的物理性质之一。
离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。
5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。
6、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关,与沉降高度无关。
7、气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。
8、用板框式过滤机进行恒压过滤操作,随着过滤时间的增加,滤液量不断增加,生产能力也不断增加。
7
9、多层导热时,其推动力为各层推动力之和,阻力也为各层阻力之和。
10、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。
11、多层平壁稳定导热时,如果某层壁面导热糸数小,则该层的导热热阻大,推动力小。
12、若以饱和蒸汽加热空气,传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。
13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。
14、在同一种流体中,不可能同时发生自然对流和强制对流。
15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率,二次蒸汽利用一次称为单效蒸发,利用二次称为双效蒸发,依次类推。
16、对流传热糸数是物质的一种物理性质。
17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体,在自然界中并不存在。
18、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关。
三:
计算题(64分
1、图示,“U”管压差计甲的上部管内充满了水,下部为汞,汞的液面落差为cm3,求12P∆?
若再接一“U”管压差计乙,
其上部仍为水,下部放置不知名的液体,且测得cmR5.63=乙,求
ρ?
2、一降层室长为5m,宽为3m,高为4m。
内部用隔板分成20层,用来回收含尘气体中的球形固体颗粒,操作条件下含
尘气体的流量为m3
36000
气体密度
39.0m
Kg
=ρ,粘度为smPa.03.0=μ。
尘粒密度34300m
Kg=ρ
。
试求理论上能
100%除去的最小颗粒直径?
3、外径为200mm的蒸汽管道,管外壁温度为C0
160
。
管外包以导热糸
数为图3-1t4101.108.0-⨯+=λ
的保温材料。
要求保温层外壁面温度不超过C060,
每米管长的热损失不超过150。
问保温层的厚度应为多少?
4、欲将浓度为25%,沸点为C0
5.131,流量为Kg3600
的NaOH水溶液经蒸发浓缩到50%。
料液的进口温度为C020,加热蒸汽的压强为392.4Kpa(绝压,冷凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸发器的传热糸数可取K
mW.11002,溶液的密
度为3
1500mKg。
若忽略蒸发器的热损失。
求加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积?
CKgKjC0.93.4=
已知:
p=53.32Kpa,Ct083=,Kg
Kjr2000=
p=392.4Kpa,CT09.142=KjR2143=
试题三答案一:
填充题
1、35
.2m
Kg。
2、内縻擦力和流体的流动状态。
3、保持垂直。
4、质量守恒定律、21ρρ=
5、dl.
λ2
2
u、1、0.5.6、气蚀现象。
7、吸气、压缩、排气、膨胀四个阶段所组成。
8、热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量9、管程。
10、自然对流、热辐射。
11、μ
ρ
udRe.=
、λ
μprCP.=
、3.0=n
12、并流、
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- 化工 原理 试题