化工原理习题.docx
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化工原理习题.docx
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化工原理习题
—.选择题(每题2分,共20分)
1.有下列各个用不同单位表示的压强值,则从大到小的顺序为(
(真空度)
绝对压)
a.1.5kgf/cm2(表压)xiO4Pa(绝对压)
>c>b>d>a>d>b>b>c>a>c>b>a
2.某管道的(1+le)及qv已确定,且是完全湍流,设计时若将直径d增大一倍,
其它条件不变,则阻力损失Hf是原值的().
48C.1/3216
3.水在一根内径变化的水平圆管内作定态流动,已知水在粗管中的流速为1m/s,粗管的内径是细管的2倍,若流动过程中的阻力可以不计,则水在细管
中的压力将比粗管中的压力()Pa.
A.大7500B.小7500C.大2000D.小2000
4.离心泵的出口阀开大,流量必然增大,出口压力表读数则().
A.升高A.几乎不变C.不确定D.降低
5.用叶滤机在压差为下恒压过滤某悬浮液,其温度为10oC,过滤1h可得滤液
)m.
在流化床反应器中,气体流速与压降的关
B.流速小,压降小
D.压降与流速无关
10m,介质阻力不计,如悬浮液加热至4o°c,其粘度只有10oC时的一半,其它
条件不变,则过滤1h得滤液(
屮14.1C.20
系是().
A.流速大,压降大
C.流速小,压降大
7.通过三层平壁的定态传热过程,第一层两侧温度分别为1200C和800C,热阻为
R,第三层外表面温度为400C,热阻为第二层热阻为R2,则R、R、R3大
小关系为().
>(R2+R3)v(R2+R3)=(R2+R3)D.不确定
8.冷热两种流体通过金属壁面进行热交换,则壁温接近于().
A.a大一侧流体温度B.a小一侧流体温度
C.冷流体温度D.热流体温度
9.在确定换热介质的流程中,通常走壳程的是().
A.高压流体B.易结垢流体C.粘度大的流体D.腐蚀性流体
10.在套管式换热器中冷热两种流体作逆流换热,如WcCpc<1,且A^x,则热
whCph
流体的出口温度T2是().
B.无法确定
—WcCpc
C.t2cpc(t2t1)
WhCph21
二.填空题(每空1分,共30分)
1.当流体的流动型态是层流时,流速沿断面按分布,平均
流速是最大流速的;当流体的流动型态是湍流时,
流速沿断面按分布,平均流速是最大流速的
左右.
2.流体流动系统中,若,则
此种流动称为定态流动;当流体充满导管作定态流动时,在导管系统没有汲入或泄失的情况下,应相等,此关系
称为流体流动的连续性方程.对于圆形管路且是不可压缩流体,则连续性方程也可以写成.
3.任何局部阻力系数的增大,将使管内流量,下游阻力增大将使
上游压强,上游阻力增大,将使下游压强.
4.离心泵启动前需要向泵内充满被输送流体,否则将发生现象;而
当离心泵的安装高度超过允许安装高度时,将可能发生现象.离心泵
通常用调流量;往复泵通常用调流量.
5.实际流化床可能有两种不同的流化形式,即和,
流化床不正常操作现象有和.要使固体粒子在流态化
操作,通常要使气速高于而低于.
5.在降尘室中除去某粒径的颗粒时,若降尘室高度增加,则颗粒的沉降时间,气体流速,生产能力.
6.对于板框式压滤机,过滤面积为全部滤框面积的,洗涤面积为
过滤面积的,洗涤液通过过滤终了时滤液的途径.
7.换热器操作时,若W、Ti、ti不变,冷流体流量W增大,则K,
t2,T2,Q.
二.填空题
1.抛物线;一半;指数函数;左右.
2.运动空间各点的状态不随时间变化;各截面的质量流量;ui/u2=(d2/di)2.
3.变小;增大;变小.
4.气缚;气蚀;阀门;旁路.
5.散式流化;聚式流化;umf;ut.
6.增大;变小;不变.
7.2倍;一半;2倍.
8.增大;变小;变小;增大.
三.计算题
1、某圆形管道管径为57mM3.5mm液体以7200kg/h的流量流过,液体的密度为980kg/m3,粘度为2xiO-3Pa・s。
试判断流体在管道中的流动型态
解:
7200/3600
1.04(m/s)
980i0052
由于Re>400Q该过程的流动形态为湍流
2.某圆筒形流化床上部设一扩大段,为保证气体夹带出反应器的催化剂尘粒不大于55卩m,则流化床扩大段的直径为多少米?
己知催化剂密度为1300kg/m3,
气体密度为1.54kg/m3,粘度为,流化床床层直径为2m,操作气速为0.3m/s.
解:
设在Stokes区
2-62-5
ut=dp(pp-p)g/18□=(55x10)xx(18xx10)
=(m/s)
-6-c
Re)=dpUtp/a=55x10xxx10=<2
计算有效
D=(u/ut)=x2=2.77m
四.应用题
1、用离心泵将常温的清水由敞口贮槽送入一填料塔顶,贮槽水面与塔顶喷嘴的垂直距离为20m塔顶的压力为1mHO(表压),管路是©114mrx7mr的新钢管,计算长度L+艺Le=60m若水在管路中的流速为1.5m/s,摩擦系数入=,求该泵的有效功率R。
22
2U1P1crU2P2.
解:
gz12Wegz22hf
2
0.025聖1516.88(J/kg)
0.12
223.83140.121.510002630(W)2.6(kW)2.过滤
4
面积为0.2m2的某过滤机在cm2的表压下恒压过滤某悬浮液,2h后得滤液40m过滤介质的阻力忽略不计
(1)若其它情况不变,过滤面积增大1倍,2h可得滤液多少?
(2)若其它情况不变,过滤时间缩短为1h,所得滤液为多少?
⑶若在cm的表压下,恒压过滤2h后,用5m水洗涤滤饼,
则洗涤时间为多少h?
(设洗涤与过滤面积相同)
解:
V2=kAt
kA二V2/T=402/2=800
(1)V2=KA2t=K(2A)2t=4X2X
(2)V'2二Kat'二KAX仁800800=6400V=28.3m3
V=80昭(3)tw=2VWKA2=2X40X5/800=
3、拟设计一台冷却器,用水冷却一种密度为800kg/m3,比热为kg?
K的有机液体,该液体的流量为18nVh,进口温度105C,要求冷到35C,若冷却水进口温度15C,流量为0.01m/s,试计算逆流换热所需的热面积。
(设K为600W/m・K,水的比热为kg?
K,密度为1000kg/m3。
)
解:
105C>35C
txC15C
浓缩至25%已知二次蒸汽的压力为kPa(绝压),汽化热为2258kJ/kg。
蒸发器内溶液沸点为113C,加热蒸汽压力为392kPa(绝压),汽化热为2140kJ
/kg,进料温度为20C,氢氧化钠水溶液的比热容为kJ/(kg?
K),若不计热
损失及浓缩热,试计算进料情况下所需的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量
单位蒸汽消耗量
D1139.6
W800
—.选择题(每题2分,共20分)
1.某管路(l+le)及qv已确定,且是层流流动,设计时若将直径d增大1倍,其
它条件均不变,则阻力损失为原来的().
84C.1/3216■
2.某并联管路中由两支路组成,且两支路中流体均为湍流流动,当U1=2U2,2l1=l2,
则hf1:
hf2=()
24C.1
3.用管子从高位水糟放水,当管径减小1倍时,则其流量为原来的(
倍.设水是理想流体.
A.0.5
4.
离心泵出口阀开大,流量必然增大,出口真空表读数则(
6.
过滤过程的推动力是
的两种材料同时用于圆形管路,为了降低热损失速率时,下列说法正确的是().
A.应将导热系数小的材料包里面B.应将导热系数大的材料包里面
C.AE两种说法均对D.AE两种说法均不对
9.某炉壁由多层保温材料砌成,假设过程为定态传热,则保温层的温差越大,
热阻().
A.不变B.越小C.越大D.不确定
10.当流体在圆形直管中作湍流流动时,其给热系数为ai,现保持流量不变,但
管径为原来的一半,则为a2为()ai.
A.20.8B.21.8C.22
二.填空题(每空1分,共20分)
1.某设备上,真空表的读数为80mmHg,其绝对压为kgf/cm2
=Pa该地区的大气压为720mmHg).无论湍流和滞流,在管道任意截面
流体质点的速度沿管径而变,管壁处速度为,管中心速度为
.滞流时,圆管截面的平均速度是最大流速的倍.
2.水及—般液体在管道中的常用流速为m/s;低压气体在管道中的
常用流速为m/s;饱和蒸汽在管道中的常用流速为
m/s;压力高的比压力低的气体在管道中的流速通常要
3.离心泵的特性曲线通常包括曲线,曲线,
曲线,泵制造厂所提供的特性曲线是用测定的.
4.固体粒子的沉降过程分为阶段和阶段.某颗粒
的沉降服从斯托克斯定律,若其在水中的沉降速度为u1,在空气中的为u2,
则u1u2;若在冷空气中的沉降速度为u3,在热空气中的为u4,则
u3u4.
5.描述颗粒筛分分析结果可用两个函数来表示,即频率函数(f)和
它们之间的关系为.0dmaxfd(d)=.
6.导热系数入的物理意义是其
单位是.金属的入随温度的升高而,非
金属固体的入随温度的升高而,气体入的随温度的升高
7.换热器设计时,若w、Ti、T2、ti一定,冷流体流量选择大些,则Q
K,t2,S,△tm.
填充题
1.;85351;0;最大;.
2.1-3;8-15;20-60;大.
3.Q-He;Q-N;Q-n;水.
4.加速;衡速;大于;小于.
5.分布函数;F=厂。
fd(d);1.
6.两传热面相距1米,温差1K,单位时间内传递的热量;W^K-1;变小;增大;增大.
7.不变;增大;变小;变小;增大.
三.计算题
1、某圆形管道管径为45mM2.5mm液体以5400kg/h的流量流过,液体的密度为1200kg/m3,粘度为2x10-3Pa・s。
试判断流体在管道中的流动型态。
5400/3600
1(m/s)
解:
u
12000.042
4
du0.0411200
Re3240004000
210
由于Re>4000该过程的流动形态为湍流。
2、某固体粉末水的悬浮液含固量为20kg/m3悬浮液,颗粒密度为2000kg/m3,若滤饼中含有40%水(Wt),则每处理20m悬浮液,可得滤饼、滤液各多少立方米?
解:
对悬浮液衡算V悬=V+LA
对滤饼衡算V悬©=LA(1-£)
£=(40/1000)/(40/100+60/2000)=
33
©=(20/2000)/1=0.01m/m
x20=
四.应用题1、用压缩空气将封闭贮槽中的硫酸输送到敞口高位槽。
在输送结束时,两槽的
的密度为1800kg/m3。
液面为4m,硫酸在管中的流速为1.4m/s,管路的能量损失为35J/kg,硫酸
求贮槽中应保持多大的压力?
以atm(表压)表示。
解:
p1135324(Pa)1.33(atm)
2、用降尘室净化温度为20°C,流量为2500riT/h的常压空气,空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3,要求净化后的空气不含直径大于10um的尘粒,试求所需沉降面积为多少?
若降尘室的低面宽2m长5m室内至少需设多少块隔板?
(设
空气20oC时粘度x10-5Pa-s,密度1.2kg/m3).解:
设在Stokes区
2-62-5
ut=dp(pp-p)g/18□=(10x10)x(18xx10)
=x10-3(m⑸
Rep=dputp/□=10x10-6xx10-3xx10-5=x10-3<2计算有效
2
A=VS/ut=2500/(3600x=128.6mi
N=(2x5)-1=
12块
3、在一列管式热交器中,某冷盐溶液与热盐溶液逆流换热。
热流体走管内,流速为1.5m/s。
列管直径25mm<2.5mm,总管长为100m两种流体的密度均为1200kg/m3,比热均为3kJ/kg。
热流体从90C冷却到60°C,冷流体从20C加热到40C。
试求列管式热交器中的总传热系数Ko和冷流体的流量wco
解:
90C>60C
40C20C
tm
t1t25040
kK44.8(C)
t240
Cpc(t1t2)
79481251.32(kg/s)
3000(4020)
4、用一单效蒸发器需将1000kg/h的NaCI水溶液由5%(质量浓度,下同)浓缩至30%二次蒸汽的压力为(绝压),其饱和温度为104C,汽化热为2356kJ/kg。
蒸发器内溶液的沸点为75C,加热蒸汽压力为118kPa(绝压),汽化热为2247kJ/kg。
已知进料温度为30C,氯化钠水溶液的比热容为kJ/(kg?
K),蒸发器的传热系数为1500W/(m2?
K)。
若不计热损失及浓缩热,试求加热蒸汽消耗量及蒸发器的传热面积。
WF(1直)1000(1—)833.3(kg/h)
解:
x130
wrFCpo(tito)
r
833.3235610004.03(7530)
2247
954.4(kg/h)
S°
Q
K0tm
Dr954・42247100013.7(m2)
K0(Tt1)36001500(10475)
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