化工原理一習題

1、j01a05057 （10 分）有一內(nèi)徑d = 50mm的管子，用孔板流量計測量水的流量，孔板內(nèi)孔直徑 d=25mmU形壓差計的指示液為汞，孔流系數(shù)G。當需測的最大水流量為18m3/h , 問：U形壓差計最大讀數(shù)R max為多少？（4分）（4分）（2分）Vnax=18n3 10-3 m3/s10-3=（ /4） （0.025） 2 0.622 -1）R 1/2Ra=1.092 m j01a10023 （15 分）加圖所示，D=100mm H=150mm,R=25mm,氣體3, V氣=0.181 m3/s ,欲將水從水池吸入水平管軸心線處，問：喉徑d應(yīng)不大于何值？設(shè)阻力不計。略去同一（1分）（1

2、分）piX103x X 0.025=3335 Pa豉） p2= 103X X 0.15=- 1472 Pa尚） 由 p +U12/2=p” +U22/2即 十 （23.05）2/2=- + U22/2得 u2=92.43 m/sv x （ /4）d2（2分）（2分）（2分）（2分） TOC o 1-5 h z d=0.050 m,喉徑不應(yīng)大于0.050 m。（3分） j02b10046 （15 分）某離心泵從水池抽水。泵安裝在水池液面上方。該泵揚程最大值為33m。欲安裝泵出口壓力表，表的最大量程是多少？試分析泵操作中隨著泵出口閥的逐漸打開，泵入口處真空度的變化趨勢。（1）從水池水面至泵出口處排

3、伯努利方程：（2分）He = Hg+P2（表）/（ p g）+ U22/（2 g）+ 2 H,吸（2 分）當U2-0，其中U22/（2 g）及2 H,吸很小，可略去。？ R一般在56m以下，暫取最小值0,并考 慮到 He,max= 33m,則P2,max（表尸 p g He,max= 1000 XXX 105（ 2 分）選表時一般選操作中最大量程處于表的最大量程的2/3處？（1分）（2）從水池水面至泵入口處排伯努利方程：（2分）0 =H+p（ p g）+ U12/（2 g）+ 2 Hf,吸（2 分）2 =H+p”（ p g）+1+ 入（L+Le）/d/（2 g）泵入口處真空度-p1 = Hg+

4、 1+ 入（L+Le）/ d U22/（2 g） pg（2 分）由泵的“ HeV曲線與管路特性曲線交點工作點知 ，閥開大，流量增加，u增加，而上式中除u以外皆為常量，故隨著閥開大，泵入口處真空度增加。（2分） j05a10069 （10 分）水在一圓形直管內(nèi)呈強制湍流時，若流量及物性均不變?，F(xiàn)將管內(nèi)徑減半, 則管內(nèi)對流給熱系數(shù)為原來的多少倍？根據(jù)：Nu = RePrn（2 分）0.814Vp 1a -T8（4分）（4分）d Ttdd1.8()1.823.48a d答：管內(nèi)對流給熱系數(shù)為原來的倍。（5） j01a05001 （10 分）以復(fù)式水銀壓差計測量某密閉容器內(nèi)的壓強p5。已知各液面標高分

5、別為Z1=2.6m,Z2 =0.3m,z3 =1.5m,z4 =0.5m,z5 =3.0m。試求 p5值,以 kPa（表壓）表示。/ Hgg(Zl-Z2)+ Hgg(Z3-Z4) H2Og( Z5-Z4)= p5( 2 分) TOC o 1-5 h z 1. P5 = Hgg( Z1-Z2+ Z3 Z4)- H20g(Z5-Z4)(2 分)103 (2.6-0.3+1.5-0.5)-103(3.0-0.5)(2 分)103Pa(2分)即 p5=415.7kPa(表)(2 分)j05c10220 (15 分)某蒸汽管外包有兩層厚度相等的絕熱材料，已知第二層的平均直徑相當于第 一層的平均直徑的兩倍

6、，而第二層的導(dǎo)熱率為第一層的二分之一。如將兩層材料的位置調(diào)換，調(diào)換后第一、二層的平均直徑與原來第一、二層的相同，則每米管 長的熱損失將如何變化？設(shè)鋼管外壁溫度及最外層絕熱材料的外壁溫度不變。解： TOC o 1-5 h z q 1=（t1-t3）/（Ln（ 2/1）/（2 兀入 1）+Ln（ rJ 七）/（2 兀入2）（2 分）q1/=（t1-t3）/（Ln（ r2/r 1）/（2 兀入 2）+Ln（ E /化 兀入 1）（2 分）按題意：rm2=2rm1和入2=（1/2）入1（2分）故由rm=（73-r2）/Ln（3/2）=2rm1=2x（72-r1）/Ln（72/71）（2 分）而r3-

7、r2=r2- r 1故 Ln（72/r 1）=2Ln（73/72）（2 分）由、代入下式：Q/Q=（Ln（ r 2/r 1）/（2 兀入 1）+Ln（ 73/72）/（2 分）（2 兀入 2）/（Ln（ 7 2/ 71）/（2 兀入 2）+Ln（ 7 3/72）/（2 兀入 1） =4/5（2 分）即對換后熱損失減少 20%(1分)j01a10032 (10 分)水泵進水管裝置如圖示。管子尺寸為57X,進水管下端裝有底閥及濾網(wǎng)，該處局部阻力為12u2/(2 g),由1至2截面的沿程阻力為3u2/(2 g) 0現(xiàn)測得水流 量為3/h ,試計算2截面處管內(nèi)水的真空度，以 mHO表示。 TOC o

8、1-5 h z u=(6.68/3600)/(/4) (0.050) 2=0.945 m/s(2 分)Z0+P04 g)+Uo2/(2 g)= Z2+p/( g)+U22/(2 g)+hf+ hf(2 分)即 0=3+P2/(10009.81)+(1+12+3)(0.945) 2/(2 9.81)(3 分)p2/(10009.81)= 2。(表 2O(真)(3分)j02a10127某廠準備用離心泵將20c的清水以40n3/h的流量由敞口的儲水池送到某吸收塔 的塔頂。已知塔內(nèi)的表壓強為/cm2,塔頂水入口距水池水面的垂直距離為6(m),吸入管和排出管的壓頭損失分別為1m和3m,管路內(nèi)的動壓頭忽略

9、不計。當?shù)氐拇髿鈮簽?m水柱)，水的密度為1000kg/m3?，F(xiàn)倉庫內(nèi)存有三臺離心泵，具型號和銘牌上標有的性能參數(shù)如下，從中選一臺比 較合適的以作上述送水之用。型號流量(m3/h)揚程(m)允許吸入真空圖度(m)3B57A503813B3345323B193820 TOC o 1-5 h z Z1+P1/ p g+U2/2 g+H=Z2+P2/ p g+122/2 g+Ehf4 分 hf=E hf,1 +12 h, f 2 =4mHX 104/(10 3 X 9.81)+4=20m4 分He=20mV=40m/h選3B33較合適。2分化工原理模擬考題參考答案、選擇填空題01.牛頓黏性定律的數(shù)學

10、表達式是du/dy，服從此定律的流體稱為 牛頓流體02.實際流體與理想流體的主要區(qū)別在于實際流體具有黏性，實際流體柏努利方程與理想流體柏努利方程的主要區(qū)別在于實際流體柏努利方程中有阻力損失項03.液體在兩截面間的管道內(nèi)流動時，其流動方向是D 。A.從位能大的截面流向位能小的截面;B.從靜壓能大的截面流向靜壓能小的截面;C.從動能大的截面流向動能小的截面;D.從總能量大的截面流向總能量小的截面。04.離心泵在啟動前應(yīng) 灌泵 ，否則會發(fā)生 高度，否則會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。氣縛現(xiàn)象:離心泵的安裝高度應(yīng)小于允許安裝05.進出口溫度分別為85c和40c的熱流體對進口溫度為20c的冷流體進行加熱，規(guī)定冷流體出口

11、溫度不超過40 C,則必須采用并流 操作。06.冷熱兩流體的對流給熱系數(shù)h相差較大時，提高總傳熱系數(shù)K值的措施是_AA.提高小的h值;B.提高大的h值;C.兩個都同等程度提高;D.提高大的h值，同時降低小的h值。07.蒸汽冷凝時的熱阻 BA.決定于汽膜厚度;B.決定于液膜厚度;C.決定于汽膜和液膜厚度;D.主要決定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影響。08.在空氣-蒸汽間壁換熱過程中可采用方法來提高傳熱速率最合理。A.提高蒸汽速度;B.采用過熱蒸汽以提高蒸汽溫度;C.提高空氣流速;D.將蒸汽流速和空氣流速都提高。09.沉降室的生產(chǎn)能力與 C有關(guān)。A.顆粒沉降速度和沉降室高度;B.沉降面積;C.沉降面

12、積和顆粒沉降速度;D.沉降面積、沉降室高度和顆粒沉降速度。10.恒速過濾時，過濾速率不變,過濾壓差隨濾餅厚度的增加而增加 ；恒壓過濾時，過濾壓差不變，過濾速率隨濾餅厚度的增加而減小 。二、計算題1.用水泵向高位水箱供水 （如附圖所示），管路流量為150m3/h,泵軸中心線距水池液面和水箱液面 的垂直距離分別為和 45m。泵吸入管與排出管分別為內(nèi)徑205mm和內(nèi)徑180mm的鋼管。吸入管管長50m （包括吸入管路局部阻力的當量長度），排出管管長200m （包括排出管路局部阻力的當量長度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均為 0.3mm,水的密度1000 kg/m3,粘度x l0-3pa. s,泵的效

13、率為65%,圓管內(nèi)湍流摩擦系數(shù)用下式計算:試求:(1)(2)(3)0.168Re0.23吸入管和排出管內(nèi)的流速、雷諾數(shù)各為多少？各屬于哪種流動類型?泵吸入口處A點的真空表讀數(shù)?泵向單位質(zhì)量流體所作的功為多少？泵的軸功率?解：(1)吸入管內(nèi)流速 U1Ai150/3600 21.263 m/s,0.785 0.205dMRe10.205 1.263 10001.010 3258915 ，屬于湍流;排出管內(nèi)流速U2A2150/3600 21.638 m/s,0.785 0.180Re2d2U20.1801.638 100031.0 10294840 ,屬于湍流;(2)在1 1與2 2間列柏努利方程Z

14、0g2P0Uo2zg2P1U12hf1P0Pa U0Z02U1 z g2U0Pa真=100029.8121.2632(3)在1 1與3 3間列柏努利方程P0 z)g2Uo2hez3gP32JLu d1 20.30.1 205682589150.230.02310.0231250 1.26320.20524911Pahe= Z3Z0 gI12U1I2he= 479.811 d1 22U322U250 1.26320.0231 -0.2052N N- 比= 500.89 150/36000.65hf1 3P0P3PaU0 U30Z000.10.3180682948400.230.02370.023

15、710002001.63820.180232108.36 W500.89 J/kg2.在由118根25 ,長為3m的鋼管組成的列管式換熱器中，用飽和水蒸汽加熱空氣， 空氣走管程。已知加熱蒸汽的溫度為C,空氣的質(zhì)量流量為7200kg/h,空氣的進、出口溫度分別20c和60 C,操作條件下的空氣比熱為kJ/(kg C),空氣的對流給熱系數(shù)為 50 W/(m2 C),蒸汽冷凝給熱系數(shù)為8000 W/(m2 C),假定管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失可忽略不計。試求：(1)加熱空氣需要的熱量 Q為多少？(2)以管子外表面為基準的總傳熱系數(shù)K為多少?(3)此換熱器能否完成生產(chǎn)任務(wù)？解：(1) Qw2cp2 t

16、2tl7200/3600 1.005 60 2080.4 kj/s(2) K211d2h2d1九110.0258000 0.02 5039.8W/(m 2 C) A2 118 3.14159 0.025 3 27.8 m2tmt1 t140t2,72.9 ln 112.991.45Q K2A2 tm 39.8 27.8 91.45 101184J/s 101.184 kJ/s,能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。、填空與選擇:(1)吸收操作一般用于分離 氣體 混合物,其原理是利用氣體中各組分在吸收劑中溶解度 的差異來達到分離的目的。(2)精微操作一般用于分離液體混合物,其原理是利用原料中各組分的揮發(fā)度 差異來達

17、到分離的目的。(3)萃取操作一般用于分離 液體 混合物,其原理是利用原料液中各組分在萃取劑中溶解度 的差異來達到分離的目的。(4)全回流(R =)時，精微段操作線的斜率為 工，提儲段操作線的斜率為對相同的Xd和Xw,部分回流比全回流所需的理論板數(shù)多。(5)氣液兩相在填料塔內(nèi)逆流接觸時，填料表面 是氣液兩相的主要傳質(zhì)面積。為保證操作過程中兩相的良好接觸，故填料吸收塔頂部要有良好的液體分布 裝置。(6)寫出浮閥塔三種不正常操作情況：(A)漏液：(B)液泛：(C)霧沫、氣泡夾帶 。(7)兩組分的相對揮發(fā)度越小，則表示分離該物系越B 。A.容易；B.困難；C.完全；D.不完全。(8)二元溶液連續(xù)精儲計

18、算中進料熱狀態(tài)的變化將引起以下線的變化： B oA.平衡線；B.操作線與q線； C.平衡線與操作線；D.平衡線與q線。(9)物料的平衡水份-一定是C oA.非結(jié)合水份；B.自由水份；C.結(jié)合水份；D.臨界水份。(10)對流干燥過程按干燥速率一般分為：(1)恒速 段,該段中空氣溫度 下降，物料溫度 不變，除去的是 非結(jié)合 水份;(2)降速 段,該段中空氣溫度 下降，物料溫度 上升，除去的是 結(jié)合 水份。(11)用對流干燥除去濕物料中的水份時，當干燥介質(zhì)一定，濕物料中自由水份可以除去,平衡 水份不可以除去。(12)某三?；旌弦航M成為 Xa=0.2 , xb=0.5, xs=0.3。試在三角形相圖中

19、表示出該點的坐標位置。二、在常壓下逆流操作的填料吸收塔中，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的溶質(zhì)組分。入塔氣體流量為1120m3/h (標準狀況)，入塔氣體中溶質(zhì)的濃度為5% (體積)，吸收率為90%,操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y*X,液氣比L/V=3,體積傳質(zhì)系數(shù)Kya = 100 kmol/m 2 h( Y),塔徑為。試求(1)出塔液體濃度 ；(2)所需填料層高度 Z。解:(1)進塔惰性氣體量11201 0.0547.5 kmol/h22.4丫10.051 0.050.0526丫2丫10.0526 0.1 0.00526X2X1 VL 丫丫20.0526 0.005260.01578(2)*丫11.50.015780.023