2011-2012第一學(xué)期化工09級(jí)化工原理(上)試卷A答案

1、卷20112012學(xué)年第一學(xué)期化工原理（上）試卷答案 專業(yè)班級(jí) 化學(xué)工程與工藝09級(jí) 班 姓 名 學(xué) 號(hào) 開課系室 化學(xué)工程系 考試日期 2012年1月10日 題 號(hào)一二三四五總分得 分閱卷人一、填空選擇題（每空1分，共30分）1、一地區(qū)的平均大氣壓強(qiáng)為750 mmHg，設(shè)備上真空表的讀數(shù)是120 mmHg，設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)為 84 kPa，表壓強(qiáng)為 -16 kPa。2、經(jīng)內(nèi)徑為158mm的鋼管輸送運(yùn)動(dòng)粘度為90mm2/s的燃料油，若保持油品作層流流動(dòng)，則最大流速不能超過_ _1.14 _ _m/s。3、如圖1所示，為一個(gè)帶溢流的高位槽供水管路，管內(nèi)徑相同。假定系統(tǒng)為穩(wěn)定流動(dòng)，現(xiàn)將閥門由全開變

2、為半開，則壓力表讀數(shù)PA 增大 ，PB 減小 。圖1 填空選擇題3附圖4、泵的揚(yáng)程的單位是 米(或J/N) ，其物理意義是 泵對(duì)單位重量液體所提供的有效能量 。5、內(nèi)徑為27mm的自來水管，其設(shè)計(jì)輸水能力宜為_ B _。A)0.2m3/h； B) 2m3/h； C) 20m3/h； D) 200m3/h6、推導(dǎo)過濾基本方程式的一個(gè)最基本依據(jù)是_ C_。A) 濾液通過濾餅時(shí)呈湍流流動(dòng)； B) 假定濾渣大小均一； C) 濾液通過濾餅時(shí)呈層流流動(dòng)； D) 假設(shè)過濾介質(zhì)的阻力可忽略不計(jì)7、某降塵室高2m，寬2m，長(zhǎng)5m，用于礦石焙燒爐的爐氣除塵。礦塵密度為4500 kg/m3，其形狀近于圓球，操作條件

3、下氣體流量為25000m3/h，氣體密度為0.6kg/m3，黏度為310-5Pas。則理論上能除去礦塵顆粒的最小直徑為_ _91.3_ _。8、用一回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)過濾某懸浮液，介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。若因故濾漿的濃度下降，致使濾餅體積與所獲濾液體積之比變?yōu)樵瓉淼?0%（設(shè)濾餅比阻不變），現(xiàn)若保持其余操作條件不變，則過濾機(jī)的生產(chǎn)能力（以每小時(shí)的濾液計(jì)）為原來的 1.118 倍，濾餅厚度為原來的 0.9 倍。9、在固體流態(tài)化操作中，增大流體的流速，則單位高度流化床層的壓降 降低 ，膨脹比 增大 。10、聚式流化床操作是否正?？梢酝ㄟ^床層壓降的變化來進(jìn)行判斷。當(dāng)發(fā)生節(jié)涌時(shí)，床層壓降 波動(dòng)劇烈 ；發(fā)生溝流

4、時(shí)，床層壓降 比正常值偏小 。11、通過三層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，各層界面間接觸均勻，第一層兩側(cè)溫度分別為120和80，第三層外表面溫度為40，寫出第一層熱阻R1和第二、三層熱阻R2、R3的關(guān)系為 R1=R2+R3 。12、對(duì)流傳熱系數(shù) 不屬于 （屬于，不屬于）流體本身的一種物理性質(zhì)，提高管內(nèi)值的有效方法是 增大流體的流速 ；提高管外值的有效方法是 增大流體的擾動(dòng)程度 。13、熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由30升為48，油由90降為54，則傳熱效率為 0.6 ，熱容量比為 0.5 。14、有一套管換熱器，長(zhǎng)為L(zhǎng)m，管間用飽和水蒸氣作加熱劑。一定流量下且做湍流流動(dòng)的空氣由內(nèi)管流過，溫度可升至指定

5、溫度。現(xiàn)將空氣流量增加一倍，要使空氣出口溫度仍保持原指定溫度，則套管換熱器的長(zhǎng)度應(yīng)為原來的 1.15 倍。15、根據(jù)熱補(bǔ)償方式不同，列管式換熱器可分為三種，其熱補(bǔ)償方式分別為 波形膨脹節(jié) 、 浮頭 和 U型管 。16、邊長(zhǎng)為a的正方體內(nèi)部，底面對(duì)其余5面的角系數(shù)為 1 ，其余5面對(duì)底面的角系數(shù)為 0.2 。17、冬天，隔著玻璃曬太陽感覺更暖和的原因是由于 玻璃可以透過太陽光中的可見光而室內(nèi)物體的熱輻射(主要是紅外線)大部分會(huì)被玻璃擋住 。18、同樣是25C的房子，夏天可以穿襯衫，而冬天卻要穿毛衣，原因在于 墻壁溫度夏天高、冬天低，所以冬天輻射多 。二、簡(jiǎn)答題（共20分）1、（7分）實(shí)驗(yàn)題：試設(shè)

6、計(jì)一套裝置測(cè)定離心泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線。要求畫出裝置示意圖（標(biāo)注主要設(shè)備或儀表名稱）、寫出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理過程。答：示意圖：實(shí)驗(yàn)原理：注意事項(xiàng)： 數(shù)據(jù)點(diǎn)分布（0流量點(diǎn)），轉(zhuǎn)速：變頻器換算；溫度確定物性，對(duì)軸功率進(jìn)行換算。2、（3分）若濾餅不可壓縮，試?yán)L圖定性分析表示恒壓過濾操作時(shí)的、和的關(guān)系。答：恒壓過濾時(shí)操作壓差為常數(shù)，故關(guān)系為一水平線。又根據(jù) 可知，當(dāng)濾餅不可壓縮、恒壓過濾時(shí)，K為常數(shù)，故關(guān)系為一水平線。 由K、qe為常數(shù)及恒壓過濾方程可知，關(guān)系為拋物線。3、（5分）簡(jiǎn)要敘述傳熱實(shí)驗(yàn)中以飽和水蒸汽為熱介質(zhì)，測(cè)定管內(nèi)空氣對(duì)流傳熱系數(shù)的基本原理。答：基本原理： 分別用溫度計(jì)測(cè)量

7、兩流體進(jìn)出口溫度，用流量計(jì)測(cè)量空氣的流量，對(duì)于特定的設(shè)備AO已知，由上式可求出總傳熱系數(shù)Ko。 飽和水蒸汽和空氣進(jìn)行換熱，屬于控制性熱阻問題，控制性熱阻在空氣側(cè)，故有，Ko數(shù)值即為空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。4、（5分）采用羅伯-伊萬斯方法進(jìn)行輻射室傳熱計(jì)算時(shí)的主要假定有哪些？寫出計(jì)算所用主要方程的名稱。答：假定內(nèi)容：煙氣在爐膛內(nèi)的有效輻射溫度Tg等于煙氣離開輻射室溫度Tg(煙氣在爐膛內(nèi)充分混合，各處溫度相等，且等于煙氣出口溫度) ，將熾熱的煙氣與火焰看作一等溫發(fā)熱面；將管排看作一等溫吸熱面，管壁溫度為管內(nèi)介質(zhì)平均溫度加上50；煙氣對(duì)流給未敷設(shè)爐管爐墻的熱量等于其散熱損失，從輻射的角度將爐墻看成一全反

8、射面； 主要方程：傳熱速率方程和熱平衡方程。三、（15分）如圖2所示，用離心泵從貯油罐向一設(shè)備輸送密度為800kg/m3的油品。油罐上方通大氣，設(shè)備內(nèi)液面上方壓力為0.2kgf/cm2（表），輸送管線均為573.5mm的鋼管，管路總長(zhǎng)（包括所有當(dāng)量長(zhǎng)度）為360m，摩擦系數(shù)=0.03，可視為常數(shù)，管路中有一截止閥，閥兩側(cè)接一倒裝U形管壓差計(jì)，其讀數(shù)為R=20mm，泵的特性曲線方程為：H=30-2.202106Q2（式中：H為揚(yáng)程，m；Q為流量，m3/s）。試求：列出管路特性曲線方程；計(jì)算管路中油品的流量Q（m3/s）及泵的揚(yáng)程H（m）；計(jì)算管路中截止閥的局部阻力系數(shù)。圖2 計(jì)算題三附圖解：在儲(chǔ)

9、罐液面1與設(shè)備液面2間列柏努利方程： 泵的特性曲線：H=30-2.202106Q2 與管路特性曲線聯(lián)立求解得：Q=1.962510-3 m3/s H=21.52m流速 u=1.0m/s四、（15分）某廠擬用長(zhǎng)650mmm寬650mm的板框過濾機(jī)在0.1MPa、20下分離某水懸浮液。要求最大生產(chǎn)能力達(dá)到10m3/h。已知該懸浮液中含固相3%（質(zhì)量分率），固相密度為2930kg/m3，每m3濾餅中含固相1503kg。小型實(shí)驗(yàn)測(cè)得過濾常數(shù)K=0.6m2/h，過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。過濾終了用20清水進(jìn)行橫穿洗滌，洗滌水量為濾液量的10%。卸渣、整理、重裝等輔助時(shí)間為30min。試求：達(dá)到最大生產(chǎn)能力

10、時(shí)的濾液體積V，m3；完成生產(chǎn)任務(wù)至少要配置濾框的數(shù)目；餅液比C（建議取1m3濾液體積為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算）；濾框的厚度應(yīng)為多少，mm。解：達(dá)到最大生產(chǎn)能力時(shí)有：由 設(shè)框數(shù)為n，由于， 達(dá)到最大生產(chǎn)能力時(shí)有：代入方程： 取n=29，才能完成指定的生產(chǎn)任務(wù)。由題意，設(shè)餅液比C，取1m3濾液體積為基準(zhǔn)，可列方程即：濾餅的體積： 框厚：五、（20分）如圖3所示，某車間需將流率為30m3/h、濃度為10的NaOH水溶液由20預(yù)熱至60，溶液走管程，然后加入壓強(qiáng)為19.62kPa（表壓）的反應(yīng)器內(nèi)。加熱介質(zhì)為127的飽和蒸汽。堿液管全部采用直徑為763mm的鋼管。當(dāng)閥門全開時(shí)，管路及所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為200m（不包括的換熱器阻力）。摩擦阻力系數(shù)可取為定值0.02。該車間庫存一臺(tái)兩管程列管換熱器，其規(guī)格為： 列管尺寸：252mm 長(zhǎng)度：3m 總管數(shù)：72根操作條件下，NaOH水溶液的物性常數(shù)為： 密度=1100kg/m3， 導(dǎo)熱系數(shù)=0.58W/(m)， 比熱Cp=3.77kJ/(kg)， 黏度=1.5cP。蒸汽冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)為1104W/(m2)，該側(cè)污垢熱阻為0.0003m2/W，忽略管內(nèi)污垢熱阻、管壁熱阻和熱損失。試求：管內(nèi)溶液的對(duì)流傳熱系數(shù)i，W/(m2)；以管外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ko，W/(m2)；校核庫存換熱器能否滿足傳熱任務(wù)；若離心