2014年化工原理試題及答案

1、中南大學(xué)考試試卷（A）2013 2014 學(xué)年2學(xué)期時(shí)間110分鐘化工原理課程 48學(xué)時(shí) 3學(xué)分考試形式:閉 卷專業(yè)年級(jí):化工？制藥？應(yīng)化11級(jí)總分100分，占總評(píng)成績(jī)_70_%一、選擇填空（35分）1?（2分）某離心泵入口處真空表的讀數(shù)為 200mmHg ,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01kPa,則 泵入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)為（）?A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kP?2?（2分）水在圓形直管中作滯流流動(dòng)，流速不變，若管子直徑增大一倍，則阻力 損失為原來的（）?A. 1/4; B. 1/2; C. 2 彳t?3?（4分）當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg時(shí)，測(cè)得某體系的表壓為100mmHg

2、,則該體 系的絕對(duì)壓強(qiáng)為 Pa,真空度為 Pa?4?（2分）一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在水中的沉降速度將 ，在空氣中的沉降速度將 ?5?（5分）套管由572.5mm和 25X 2.5mmJ鋼管組成，則環(huán)隙的流通截面積 等于,潤(rùn)濕周邊等于 ,當(dāng)量直徑等于 ?6?（2分）板框壓濾機(jī)中，最終的過濾速率是洗滌速率的 （）？A.一倍B.一半C.四倍D.四分之一7?（4分）冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90C,出口溫度為50C, 冷水進(jìn)口溫度為15oC,出口溫度為53C,冷熱水的流量相同，且假定冷熱 水的物性為相同，則熱損失占傳熱量的（）？A?5%;

3、B?6%;C?7%;D?8%;8?（2分）為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應(yīng)該是（）A?表面光滑，顏色較淺；B?表面粗糙，顏色較深；C?表面粗糙，顏色較淺；D?表面光滑，顏色較深；9?（4分）黑體的表面溫度從300c升至600C,其輻射能力增大到原來的一倍？10?（1分）采用多效蒸發(fā)的目的是為了提高（）？A.完成液的濃度；B.加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)程度；C.生產(chǎn)能力11、（1分）多效蒸發(fā)中，蒸汽消耗量的減少是通過增加（）而換取的？A.傳熱面積；B.加熱蒸汽壓力；C.傳熱系數(shù)12? （1分）（）加料的多效蒸發(fā)流程的缺點(diǎn)是料液粘度沿流動(dòng)方向逐效增大，致使后效的傳熱系數(shù)降低？A.并流；B.逆

4、流；C.平流13?（1分）離心泵的調(diào)節(jié)閥（），A.只能安在進(jìn)口管路；B.只能安在出口管路上；C.安裝在進(jìn)口管路和出口管路上均可；D.只能安在旁路上14?（1分）泵的工作點(diǎn)（）？A由泵銘牌上的流量和揚(yáng)程所決定；B即泵的最大效率所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；C由泵的特性曲線所決定； D是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)？15?（3分）在旋風(fēng)分離器中，某球形顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為0.4 m,切向速度為15 m/s ?當(dāng)顆粒與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)屬層流時(shí)，其分離因數(shù)Kc為?二?（20分） 用離心泵將水從儲(chǔ)槽送至水洗塔的頂部， 槽內(nèi)水位維持恒定， 各部分 相對(duì)位置如本題附圖所示？管路的直徑均為676X2.5 mmfc操作條件下，泵入

5、口處真空表的讀數(shù)為24.66 X03 Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）單位質(zhì)量 流體的能量損失可分別按 2hfi=2u2與/f2=10u2計(jì)算？由于管徑不變，故式中u 為吸入或排出管的流速m/s?排水管與噴頭處的壓強(qiáng)為98.07漢03 Pa（表壓）？求泵 的有效功率?（水的密度取為1000 kg/m3）三？（10分）某板框壓濾機(jī)共有10個(gè)框，框空長(zhǎng)？寬各為500mm,在一定壓力下恒壓過濾 30min 后，獲得濾液5m3 ，假設(shè)濾布阻力可以忽略不計(jì)?試求：（1）過濾常數(shù)K;（2）如果再過濾30min,還能獲得多少m3濾液？四？（10分）用離心泵輸送水，已知所用泵的特性曲線方程為：He=3

6、6-0.02V2?當(dāng)閥全開時(shí)的管路特性曲線方程：He =12+0.0V62 （兩式中He?He m， V m3/h） ?問：要求流量12m3/h,此泵能否使用？若靠關(guān)小閥的方法滿足上述流量要求，求出因關(guān)小閥而消耗的軸功率？已知該流量時(shí)泵的效率為 0.65?五?（15分） 設(shè)計(jì)一燃燒爐， 擬用三層磚， 即耐火磚?絕熱磚和普通磚?耐火磚和普通磚的厚度為0.5m和0.25m?三種磚的熱傳導(dǎo)系數(shù)分別為 1.02 W/（mC）?0.14 W/（mC）和0.92 W/（m-C）,已知耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為 1000C,外壁溫度為35C?試問絕熱磚厚度至少為多少才能保證絕熱磚溫度不超過940、普通磚不超過138？

7、六?（10 分） 在一單效蒸發(fā)裝置中將某原料液進(jìn)行濃縮，完成液的濃度為28%（質(zhì)量 %）， 操作條件下沸點(diǎn)為98 ?為了減少生蒸汽的消耗量，用二次蒸汽四分之一的冷凝潛熱把原料液從20c預(yù)熱至70c ?原料液的流量為1000 kg/h?二次蒸汽的溫度為90C?相應(yīng)的冷凝潛熱為2283kJ/kg?原料液的比熱為3.8kJ/kgC ?忽略 熱損失 ?試求： （ 1）溶液的沸點(diǎn)升高2）原料液的濃度x0?中南大學(xué)考試試卷（A）2013 -2014 學(xué)年學(xué)期時(shí)間110分鐘化工原理 課程48學(xué)日寸3學(xué)分考試形式：閉卷專業(yè)年級(jí)：化工、制藥、應(yīng)化 11級(jí)總、分100分，占總評(píng)成績(jī) 70 %二、選擇填空（35分）

8、1、（2分）某離心泵入口處真空表的讀數(shù)為200mmHg ,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01kPa,則泵入口處的絕對(duì)壓強(qiáng)為（）。 AA. 74.3kPa ;B. 101kPa ;C. 127.6kPa 。2、 （2分）水在園形直管中作滯流流動(dòng)，流速不變，若管子直徑增大一倍，則阻力損失為原來的（）。 AA. 1/4 ;B. 1/2 ;C. 2 倍。3、（4分）當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg,測(cè)得某體系的表壓為 100mmHgM該體系的絕對(duì)壓強(qiáng)為 113404 Pa, 真空度為 -13340 Pa。4、 （2分）一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在水中的沉降速度將 ,在空氣中的沉

9、降速度將 。答案（增 大，下降）5、（5分）套管由57x 2.5mm和（）25X 2.5mm的鋼管組成，則環(huán)隙的流通截面積等于 1633mrri, 潤(rùn)濕周邊等于242mm當(dāng)量直徑等于 27mm6、 （2分）板框壓濾機(jī)中，最終的過濾速率是洗滌速率的（）。C（A） 一倍 （B） 一半 （C） 四倍 （D）四分之一7、（4分）冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90C,出口溫度為50C,冷水進(jìn)口溫度為15 C,出口溫度為53 C,冷熱水的流量相同，且假定冷熱水的物性為相同,則熱損失占傳熱量的（A 5%B、6%C、7%D 8%答案：A8、 （ 2 分） 為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層

10、金屬皮應(yīng)該是（A、表面光滑，顏色較淺;B、表面粗糙，顏色較深；C、表面粗糙，顏色較淺；D、表面光顏色較深，；9、 （4分）黑體的表面溫度從300 c升至600 C ,其輻射能力增大到原來的 倍.答案：5.39斯蒂芬-波爾茲曼定律表明黑體的輻射能力與絕對(duì)溫度的4次方成正比， 而非攝氏溫度，即=5.3910、 （1分）采用多效蒸發(fā)的目的是為了提高（ B ）。A.完成液的濃度；B.加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)程度；C.生產(chǎn)能力）換取的。A11、 （1分）多效蒸發(fā)中，蒸汽消耗量的減少是用增加（A.傳熱面積;B.加熱蒸汽壓力;C.傳熱系數(shù)12、 （1分）（）加料的多效蒸發(fā)流程的缺點(diǎn)是料液粘度沿流動(dòng)方向逐效增大,致使后效

11、的傳熱系數(shù)降低。AA.并流；B.逆流；C.平流13、 （1分）離心泵的調(diào)節(jié)閥（） 答B(yǎng),（A）只能安在進(jìn)口管路上；（B）只能安在出口管路上（C）安裝在進(jìn)口管路和出口管路上均可；（D）只能安在旁路上14、 （1分）泵的工作點(diǎn)（）。 DA由泵銘牌上的流量和揚(yáng)程所決定；B即泵的最大效率所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；C由泵的特性曲線所決定；D是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)。15、 （3分）在旋風(fēng)分離器中，某球形顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為0.4 m,切向速度為15 m/s。當(dāng)顆粒與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)屬層流時(shí)，其分離因數(shù)為。 57、（20分）用離心泵將水從儲(chǔ)槽送至水洗塔的頂部，槽 內(nèi)水位維持恒定，各部分相對(duì)位置如本題附圖所示。管路的

12、直徑均為6 76X2.5 mm在操作條件下，泵入口處真空 表的讀數(shù)為24.66 x 103 Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按計(jì)算。由于管徑不變，故式中 u為吸入或排出 管的流速m/s。排水管與噴頭處的壓強(qiáng)為 98.07 X103 Pa （表壓）。求泵的有效功率。（水的 密度取為1000 kg/m 3）解：（ 1）水在管內(nèi)的流速與流量。1-1設(shè)儲(chǔ)槽水面為上游截面1-1 ，真空表連接處為下游截面2-2 ，并以截面為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程。Ui %式中：Zi =0, Z2 =1.5 m , pi=0 表壓）,p2=-24.66 x 103Pa （表壓），0，將上

13、列數(shù)值代入柏努利方程式，解得水在管內(nèi)的流速m/s水的流量ws = uA p =kg/s2）泵的有效功率設(shè)儲(chǔ)槽水面為上游截面1-1 ，排水管與噴頭連接處為下游截面2-2 ，仍以截面1-1 為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程。式中Zi = 0 , Z2 = 14 m, ui 20, U2 = 2 m/s , pi = 0 （表壓）p2 =98.07 X 103 Pa （表壓），將上列數(shù)值代入柏努利方程式，解得J/kg泵的有效功率Ne = we ws = 285.41 x 7.92 =2260 J/s三、(10分)某板框壓濾機(jī)共有10個(gè)框，框空長(zhǎng)、寬各為 500mm在一定壓力下恒壓過濾330min

14、后，獲得濾液5 m，假設(shè)濾布阻力可以忽略不計(jì)。試求：(1 )求過濾常數(shù)K;3-、(2)如果再過濾3 0min,還能狄得多少 m濾披？答文(1 )過濾面積A=0. 5X0. 5X10X2 = 5 m 222QV KAV 2 15 214 2K (一)(一) (-) () 5,56 10 msA 530 60o VKA2 .,5.56 1 0 4 52 (30 30) 60=7.07m3過濾獲得的濾液量A V= 7.07 5 = 2.02m四、(10分)用離心泵輸送水，已知所用泵的特性曲線方程為：當(dāng)閥全開時(shí)的管路特性曲線方程：(兩式中H、He, m V m3/h )。問：要求流量12m/h ,此泵

15、能否使用？若靠關(guān)小閥的方法滿足上述流量要求，求出因關(guān)小閥而消耗的軸功率。已知該流量時(shí)泵的效率為0.65。解： He=360.02V2H e =12 + 0.06V2 He=He ,解得 V=17.3m3/h適用(2) 當(dāng) V=12m3/hH=36 0.02 122=33.12m, He =12+0.06V2=12+ 0.06 122=20.64m627.8WHeV g 12 1000 9.81 (3312 20.64)0.65 3600五、(15分)設(shè)計(jì)一燃燒爐，擬用三層磚，即耐火醇、絕熱醇和普通醇。耐火醇和普通科的厚度為 0.5m和0.25m。三種科的系數(shù)分別為1.02 W/(m )、0.1

16、4 W/(m C )和0.92W/(mC),已知耐火磚內(nèi)側(cè)為 1000 C,外壁溫度為35 Co試問絕熱醇厚度至少為多少才能 保證絕熱醇溫度不超過 940 C ,普通科不超過 138 C。解 1： Q Q2(1000 35)/(0.5/1.02 bz/0.14 0.25/0.92) 0.14(940 138)/b2解得 b2 0.52m解2: (1000 35)/(0.5/1.02 bz/0.14 0.25/0.92) (1000 t2)/(0.5/1.02)若 t2 9400 c 解得 b2 0.997m(1000 35) /(0.5/1.02 b2/0.04 0.25/0.92) (t1 35)/(0.25/0.92)若t1 1380c 解得 b20.250m Q*b=K AtQ=138-35/(0.25/0.92)=379 0.14*t=379*0.25 t=t-t1=676 t=814經(jīng)核算 t2 814.4C 9400C以題意應(yīng)選擇b2為0.250m六、(10分)在一單效蒸發(fā)裝置中將某原料液進(jìn)行濃縮，完成液的濃度為28%(質(zhì)量),操作條件下沸點(diǎn)為 98Co為了減少生蒸汽的消耗量，用二次蒸汽四分之一的冷凝潛熱