化工原理歷年試卷

河北理工大學(xué)2006?2007學(xué)年第一學(xué)期

化工原理A-1試卷A―題號一四五總分得分得分評卷人一、 填空題（每題2分，共20分）1、用U形管壓差計測量管路上兩點間的壓強差，指示液為水，密度為1000kg/m3,讀數(shù)為12mm。為放大讀數(shù)，改用微差壓差計（如下圖所示），指示液A的密度為920kg/m3,指示液C的度為850kg/m3,則讀數(shù)R可擴大到原來的一倍。在管道A中呈滯流流動，則可確定通過A、B管道的流量之比VAVB為。4、流體在區(qū)流動時，相對粗糙度/d對摩擦系數(shù)2的影響最大。5、離心泵與往復(fù)泵在流量調(diào)節(jié)方面的不同之處在于：離心泵用調(diào)節(jié)流量；往復(fù)泵用調(diào)節(jié)流量。6、在列管換熱器中用飽和蒸汽加熱空氣，換熱管的壁溫將接近，換熱器的總傳熱系數(shù)K將接近。7、用飽和蒸汽加熱水，經(jīng)過一定時間后，發(fā)現(xiàn)傳熱的阻力迅速增大，這可能是由或引起的。8、有一025mm義2mm的蒸汽管道，管內(nèi)飽和蒸汽溫度為130℃,管外包有一層九二0.8W/（m.℃）的保溫層，保溫層外面是 30℃的大氣，若給熱系數(shù)為a。=10W/（m2.℃），則保溫層的臨界直徑為mm。9、設(shè)置隔熱擋板是輻射散熱的有效方法，擋板的黑度越，輻射散熱量越小。10、在降塵室內(nèi)，粒徑為60微米的顆粒理論上能全部除去，則粒徑為42微米的顆粒能被除去的百分率為。（沉降在滯流區(qū)）得分評卷人二、選擇題（每題2分，共24分）1234567891011121、如下圖所示的開口容器內(nèi)盛有高度為h1的油和高度為h2的水，右側(cè)管中水面高度為h，則處于同一水平面上的B與B’點之間的壓強大小之間的關(guān)系為A.P>P' B.P<P'BB BBC.PB=PB D.無法比較BB2、定態(tài)流體在圓管內(nèi)作層流流動時，下列各式中不正確的是（ ）。B.uB.u=umaxduT=±日-A.drU=—uC2max

Du=0.8u3、流體在圓形直管內(nèi)流動時，若流動已進(jìn)入完全湍流區(qū)，則摩擦系數(shù)A與Re的關(guān)系為（ ）。A.隨Re增加，丸增加 B.隨Re增加，丸減小C.隨Re增加，A基本不變D.隨Re增加，A先增加后減小4、如下圖所示，用管子從液面恒定的高位槽中放水，水管有兩個出口，各管段的直徑相同，兩支管的出口與貯槽液面之間的垂直距離相等。設(shè)兩支管中的摩擦系數(shù)相等，即九0B。則兩閥全開時，A、B兩管中的流量之間的關(guān)系為（ ）。A.匕,、B.匕=匕C.匕<匕D.兩者之間關(guān)系無法確定當(dāng)流量一定而且流動進(jìn)入阻力平方區(qū)時，離心泵的最小汽蝕余量決定于（ ）。A.泵的結(jié)構(gòu)尺寸 B.泵的結(jié)構(gòu)尺寸和供液處壓強的大小C.泵的結(jié)構(gòu)尺寸，被輸送液體的性質(zhì)D.供液處壓強的大小和被輸送液體的性質(zhì)6、假定在濾漿和濾渣中，液相與固相各自所占的體積分別與其單獨存在時的體積相同，且濾液中不含固相，則獲得1m3濾液所生成的濾渣體積v與固相在濾漿及濾渣中所占的體積分率e、es之間的關(guān)系式為（ ）。A.ev= eA.ev= e-esev= e-esD.ss7、某板框過濾機，在一恒定的操作壓差下過濾某水懸浮液。經(jīng)2h后，濾渣剛好充滿濾框，并得濾液15m3。它第一個小時濾出濾液（ ）m3。（過濾介質(zhì)阻力略而不計）A.7.5B.10C.15/<2D.無法計算8、某長、寬、高分別為L、b和H的降塵室，可將流量Vm3/s的含塵氣流中直徑為d的粒子全部沉降下來。今欲將2Vm3/s的相同含塵氣流進(jìn)行同樣效果的除塵，在保持其他尺寸不變的情況下，可按如下（ ）方式來改造設(shè)備。A.將H增加1倍 B.將H增加1/2倍C.將L增加1倍 D.將L增加1/2倍TOC\o"1-5"\h\z9、若含塵氣流的溫度升高，其他操作條件不變，則旋風(fēng)分離器的臨界粒徑（ ）。A.減小B.增大C.不變D.不確定10、在兩灰體間進(jìn)行輻射傳熱，兩灰體的溫度差為50℃，現(xiàn)因某種原因，兩者的溫度各升高100℃，則此時的輻射傳熱量與原來的相比，應(yīng)該（ ）。A.增大B.變小C.不變D.不確定11、一紅磚平面墻厚度為500mm，一面溫度為200℃，另一面溫度為30℃，紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)0.57W/（m.℃），則距離高溫面墻內(nèi)350mm處的溫度為（ ）℃。A.101B.81C.83D.8712、在蒸汽一空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中在工程上最有效的是（）。A.提高空氣流速 B.提高蒸汽流速C.采用過熱蒸汽以提高蒸汽流速D.在蒸汽一側(cè)管壁上裝翅片，增加冷凝面積并及時倒走冷凝液得分評卷人三、計算題（共22分）采如圖所示的輸送系統(tǒng)，將水池中的清水（密度為1000kg/m3）輸送到密閉高位槽中。離心泵的特性方程為H=40-7.0*104Q2（H的單位為m,Q的單位為m3/s）,當(dāng)壓力表的讀數(shù)為100kPa時，輸水量為10L/s,此時管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)。求：（1）管路的特性方程。（10分）若管路和閥門開度不變，當(dāng)壓力表讀數(shù)為80kPa時，再求:（2）管路的特性方程；（3分）（3）輸水體積流量；（4分）（4）離心泵的有效功率。（5分）得分評卷人四、計算題（共13分）擬用810mmX810mm的板框壓濾機過濾某種水懸浮液，在147.2kPa的恒壓差下，過濾常數(shù)K=2.73x10-5m2/s，濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。每m3濾液可得濾餅體積0.04m3,試求：（1）欲在1h時得濾餅0.4m3,所需的濾框數(shù)和框的厚度；（8分）（2）欲使過濾機在生產(chǎn)能力最大（即過濾時間為45min）,操作壓強需提高至多少kPa?已知每批操作的洗滌時間和輔助時間約45min。（5分）得分評卷人五、計算題（共21分）有一單程列管換熱器，傳熱面積為4m2,由。25x2.5mm的管子組成。用初溫為25℃的水將機油由200℃冷卻至100℃,水走管內(nèi)，油走管間。已知水和機油的質(zhì)量流量分別為1200kg/h和1400kg/h,其比熱容分別為4.2kJ/（kg.℃）和2.0kJ/（kg.℃）；水側(cè)和油側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為1800W/（m2.℃）和200W/（mTC）。兩流體呈逆流流動，忽略管壁和污垢熱阻，忽略熱損失。

（1）校核該換熱器是否合用？（12分）（2）如不合用，采用什么措施可在原換熱器上完成上述傳熱任務(wù)？計算之。（假設(shè)傳熱系數(shù)及水的比熱容不變。）（9分）2006~2007學(xué)年第一學(xué)期化工原理A-1試卷A標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)制定教師：樊麗華審核人：梁英華制定時間：2007.1.4一、填空題（每題2分，共20分）（一題多空的每空的分?jǐn)?shù)平均分配）1、14.32、16，323、164、湍流5、出口閥，旁路（支路）6、加熱蒸汽溫度，空氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)7、冷凝水未排出，不凝氣未排出8、1609、阻止，低10、49%二、選擇題（每題2分，共24分）123456ADCAAB789101112CCBABA三、計算題（共22分）解：（1）管路的特性方程：取貯槽液面為1-1截面，高位槽液面為2-2截面，在兩截面之間列柏努利方程，取貯槽液面為基準(zhǔn)水平面， （1分）U2P U2p_z+1+1+H=z+2+廣2+L（3分）已知：q=0，z2=10m,uru廣0（3分）已知：q=0，z2=10m,uru廣0,p「0,p2=100kPa（表壓）所以，當(dāng)壓力表讀數(shù)為100kPa時管路的特性方程為:H=AZ+包+BQ2=10+100*103+BQ2=20.2+BQ2TOC\o"1-5"\h\zepge1000X9.81e % (1) (3分)離心泵的特性曲線：H=40-7。X104Q2 (2)聯(lián)立(1)、(2),并將Q=10L/s代入，得：H=40-7.0x104x(0.01)2=20.2+Bx(0.01)2e解得：B=1.28x105s2/m5 (2分)則當(dāng)壓力表讀數(shù)為100kPa時管路特性方程為：H=H=20.2+1.28x105Q2（3） （1分）（2）當(dāng)壓力表讀數(shù)為80kPa時，由于流動在阻力平方區(qū)，故（3）式中B值不變，而常數(shù)將有所減小，則:K=10+80x1031000K=10+80x1031000x9.81=18.15m于是.H=18.15+1.28x105Q2：e e（3）輸水體積流量：（4）聯(lián)立泵的特性方程及式（4），可求得輸水體積流量，即:40-7.0x104Q2=18.15+1.28x105Q2e e解得：Q=1.05x10-2m3/s（4）離心泵的有效功率：H=40-7.0x104xQ2=32.28meeN廣HQpg=32.28x0.0105x1000x9.81=33叩5（2分）（1分）（3分）（1分）（2分）（2分）（1分）四、計算題（共13分）解：（1）框數(shù)和框厚根據(jù)濾液體積用恒壓過濾方程計算過濾面積，進(jìn)而確定框數(shù)。由濾餅的體積計算框厚。（1分）V=V/v=0.4/0.04=10（1分）e由于忽略介質(zhì)阻力，恒壓過濾方程簡化為:V2=KA20（2分）即：102=2.73x10-5x3600xA2解得：AV2=KA20（2分）即：102=2.73x10-5x3600xA2解得：A=31.9m2（1分）又A=0.81x0.81x2n（1分）貝U：n=24.31,取n=25個（1分）所需濾框厚度為：b=0.4/（25x0.812）=0.0244m,實取框厚25mm（2分）（2）操作壓強實際過濾面積為：A=0.812x2x25=32.81m2 （1分）最佳工況時的過濾時間為45min,則：102=32.812x45x60K:.K'=3.44x10-5m2/s （2分）, 3.44x10-5Ap'= x142=185kPa2.73x10-5 （2分）五、計算題（共21分）解：（1）校核該換熱器是否合用：機油放出的熱量為：Q=Wch（T-T2）=140x02.0x（20-10）0=2800k）JC/h冷卻水的出口溫度為：（2分）Q2 280000g/t=t+^^=25+ =80.62 1Wc 1200x4.2 ℃cpc J（2分）平均溫度差為:T-t）-G.-t）_（200-80.6）-（100-25）1」T-t—二?200-80.6ln-4 2- ln T2-11 100-25（2分）總傳熱系數(shù)為:11 252001800x20=175.6W/（m2.℃）（3分）所需的傳熱面積為:0需KAt即換熱器不適用。（2）采取的措施:（在Q及K0一定的前提下，若增大冷卻水用量，先從熱量衡算方程看：At必減小，而110需KAt即換熱器不適用。（2）采取的措施:（在Q及K0一定的前提下，若增大冷卻水用量，先從熱量衡算方程看：At必減小，而11不變，則冷卻水出口溫度12下降；再從傳熱速率方程看：Atm必增加，使S0下降（2分）從而使原換熱器面積夠用。）所以采取的措施為增大冷卻水用量。因Q一定K0不變，S0=4m2,則用原換熱器面積操作時的平均溫度差為:aQ 280000x103At=-^=—= =110.7mK0S0 3600x175.6x4 ℃假定平均溫度差可用算術(shù)均值計算，則：（2分）G-1)+T-1)(200-1)+(100-25)=110.7則冷卻水出口溫度為：t廣5工6℃（2分）竺二200-53.6二1.952<2校核：At1 100-25（1分）冷卻水用量為：Q 280000W=—， \= ， \=2331kg/hcc(t2-11)4.2x(53.6-25)（2分）（注：對于計算題，由于前一步的結(jié)果錯誤而影響后面各步的計算結(jié)果的，后面步驟解題思路正確者，不扣分。）河北理工大學(xué)2006?2007學(xué)年第一學(xué)期280000x103 /一二 二4.64m2>4m2（3分）3600x175.6x95.5（3分）化工原理A-1試卷B題號一四五總分得分一、填空題（每題2分，共20分）1、如下圖所示虹吸裝置。忽略在管內(nèi)流動損失，虹吸管出口與罐底部相平，則虹吸管出口處的流速u=2、流體流動時，管徑和管長都不變，而流體的流量增加一倍（摩擦阻力系數(shù)可以認(rèn)為不變，流動為湍流），則阻力增加的倍數(shù)為倍；若流動為層流，則阻力增加的倍數(shù)為倍。3、產(chǎn)生離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是；避免產(chǎn)生氣縛的方法有。4、三層圓筒壁熱傳導(dǎo)過程中，最外層的導(dǎo)熱系數(shù)小于第二層的導(dǎo)熱系數(shù)，兩層厚度相同。在其他條件不變時，若將第二層和第三層的材料互換，則導(dǎo)熱量變，第二層與第三層的界面溫度變。5、某顆粒的重力沉降服從斯托克斯定律，若在水中的沉降速度為u1,在空氣中

為u2,則u1u2；若在熱空氣中的沉降速度為u3,冷空氣中為u4,則U3u4。（填〉，＜,二）6、某液體在一直管內(nèi)（忽略進(jìn)口段的影響）穩(wěn)定強制湍流流動，該管內(nèi)徑為20mm,測得其對流傳熱系數(shù)為，現(xiàn)將管內(nèi)徑改為27mm,并忽略出口溫度變化對物性所產(chǎn)生的影響。⑴若液體的流速保持不變，管內(nèi)對流傳熱系數(shù)為原傳10熱系數(shù)的倍；⑵若液體的質(zhì)量流量保持不變，管內(nèi)對流傳熱系數(shù)為原傳熱系數(shù)的倍。7、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間，生產(chǎn)能力。8、黑體的表面溫度提高一倍，則黑體的輻射能力提高倍。9、有一根0219X6mm的無縫鋼管，內(nèi)外表面溫度分別為300℃和295℃,導(dǎo)熱系數(shù)為45W/（m.℃）,則每米裸管的熱損失為W。10、離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵出口管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表讀數(shù)，壓力表讀數(shù)。得分評卷人二、選擇題（每題2分，共24分，答案必須寫在下表內(nèi)，否則不得分）1、在一水平變徑管路中，在小截面A和大截面B間連接一U形壓差計，當(dāng)流體流過該管段時，壓差計讀數(shù)R值反映（ ）。A.兩截面間的壓強差 B.兩截面間的流動阻力C.兩截面間的動壓頭變化 D.突然擴大或縮小的局部阻力2、如圖所示，若甲管路總長（包括閥門當(dāng)量長度）為乙管路的4倍，甲管內(nèi)徑為乙管內(nèi)徑的2倍。流體在兩管中均呈層流，則甲、乙管內(nèi)平均流速的關(guān)系為—。A.u尸乙 口u甲=2u乙 u尸乙/2 D-u尸尸11

3、離心泵調(diào)節(jié)閥的開度改變時，則（）。A.3、離心泵調(diào)節(jié)閥的開度改變時，則（）。A.不會改變管路性能曲線B.不會改變工作點C.不會改變泵的特性曲線D.不會改變管路所需的揚程4、如下圖所示，一敞口容器底部連接等徑的進(jìn)水管和出水管，容器內(nèi)水面維持恒定1.5m,管內(nèi)水的動壓頭均為0.5m,則進(jìn)水管的點A和出水管的點B的靜壓頭之比為（ ）。1.5B1.5BA.1B.2C.3D.兩者之間關(guān)系無法確定5、離心泵在一定管路系統(tǒng)下工作時，壓頭與被輸送液體的密度無關(guān)的條件是（ ）。U2U2A.Z2—':0 b,工hf=0 C.號一方—D,P2-Pr06、某一套管換熱器，由管間的飽和蒸汽加熱管內(nèi)的空氣，設(shè)飽和蒸汽溫度為100℃，空氣進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為80℃，則此套管換熱器內(nèi)壁溫度應(yīng)是（）。A.接近空氣平均溫度C.接近飽和蒸汽溫度7、在一個過濾周期中。A.過濾時間越長生產(chǎn)能力越大B.過濾時間越短生產(chǎn)能力越大C.輔助時間越長生產(chǎn)能力越大B.接近飽和蒸汽和空氣的平均溫度D.無法確定12D.為了達(dá)到最大生產(chǎn)能力，輔助時間越長相應(yīng)地過濾時間也越長8、設(shè)降塵室的長、寬、高分別為L、b、H（單位均為m），顆粒的沉降速度為（m/s），氣體的體積流量為Vs（m3/s），則顆粒能在降塵室分離的條件是。A.H/ut三LbH/Vs；B.H/ut<LbH/Vs；C.L/ut<LbH/Vs；DL/ut三LbH/Vs9、旋風(fēng)分離器的分離效率隨器身直徑的增大而（ ）。A.減小B.增大C.不變D.不確定10、用板框式過濾機進(jìn)行恒壓過濾，若介質(zhì)阻力可忽略不計，過濾20min可得濾液8m3,若再過濾20min可再得濾液。A.8m3； B.4m3；C.3.3m3； D.11.3m311、一紅磚平面墻厚度為500mm，一面溫度為200℃,另一面溫度為30℃,紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)0.57W/（m.℃）,則距離高溫面墻內(nèi)350mm處的溫度為（ ）℃。A.81B.83C.87D.10112、有兩臺同樣的管殼式換熱器，擬作氣體冷卻用，在氣、液流量及進(jìn)口溫度一定時，為使氣體溫度降到最低，宜采?。?）流程。A.氣體走管內(nèi)，氣體串聯(lián)逆流操作B.氣體走管內(nèi)，氣體并聯(lián)逆流操作C.氣體走管外，氣體并聯(lián)逆流操作D.氣體走管外，氣體串聯(lián)逆流操作得分評卷人三、計算題（本題22分）用離心泵向密閉高位槽送料，流程如圖所示。在特定轉(zhuǎn)速下，泵的特性方程為：H=42-756x104Q2（q的單位為m3/s）,當(dāng)水在管內(nèi)的流量Q=0.01m3/s時，流動進(jìn)入阻力平方區(qū)?，F(xiàn)改送密度P=1200kg/m3的水溶液（其它性質(zhì)和水相近）時，密閉容器內(nèi)維持表壓118kPa不變，試求：（1）輸送清水時管路的特性方程。（10分）（2）輸送水溶液時管路的特性方程。（3分）（3）輸送水溶液時的體積流量。（4分）13(4)離心泵的有效功率。(5分)得分評卷人四、計算題(本題14分)用板框壓濾機在恒壓強差下過濾某種懸浮液，測得過濾方程式為：V2+V=5X10-5A20，試求：(1)欲在30min內(nèi)獲得5m3濾液，需要邊框尺寸為635mmX635mmX25mm的濾框若干個；(6分)(2)過濾常數(shù)K、qe、6e。(8分)得分評卷人五、計算題(本題20分)在一列管換熱器中，管內(nèi)的氫氧化鈉溶液與管外的冷卻水進(jìn)行逆流傳熱，兩流體均為湍流流動。氫氧化鈉溶液的流量為1.2kg/s,比熱容為3770J/(kg.℃),從70℃冷卻至U35℃,對流傳熱系數(shù)為900W/(m2.℃)。冷卻水的流量為1.8kg/s，比熱容為4180J/(kg.℃),入口溫度15℃,對流傳熱系數(shù)為1000W/(m2.。C)。按平壁處理，忽略管壁和污垢熱阻，忽略熱損失。試求：(1)換熱器的傳熱面積。(10分)(2)操作中，若冷、熱流體初溫不變，兩流體流量都增大一倍，則冷、熱流體的出口溫度分別為多少？(10分)2006~2007學(xué)年第一學(xué)期化工原理A-1試卷B標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)14制定教師：樊麗華 審核人：梁英華 制定時間：2007.L4二、填空題（每題2分，共20分）（一題多空的每空的分?jǐn)?shù)平均分配）1、u=J2gH2、3,13、泵內(nèi)灌入空氣，液體密度降低；在泵密封嚴(yán)密的情況下，灌泵排出空氣4、小，低5、<,<6、0.9417,0.58267、增加一倍，不變8、159、2507410、下降，上升二、選擇題（每題2分，共24分）123456AACBDC789101112DBACAA三、計算題（共22分）解：（1）輸送清水時管路的特性方程:取貯槽液面為1-1截面，高位槽液面為2-2截面，在兩截面之間列柏努利方TOC\o"1-5"\h\z程，取貯槽液面為基準(zhǔn)水平面， （1分）u2p u2pz+-+土+H=z+―+4+*H\o"CurrentDocument"12gPg e22gPg f （3分）已知：q=0，z2=12m,u廣u廣0,p「0,p2=118kPa（表壓）所以，當(dāng)壓力表讀數(shù)為118kPa時管路的特性方程為：H=AZ+包+BQ2=12+118*103+BQ2=24+BQ2e Pge1000X9.81e % ⑴ （3分）離心泵的特性曲線：H=42—7.56X104Q2 （2）15聯(lián)立（1）、（2）,并將Q=O.0lm3/s代入，得：H=42—7.56x104x（0.01）2=24+Bx（0.01）2e解得：B=1.044x105s2/m5則輸送清水時管路特性方程為：H=24+1.044x105Q2 （3）（2）輸送水溶液時管路的特性方程：當(dāng)輸送溶液改變時，由于流動在阻力平方區(qū)故B值不變，K變?yōu)?K=12+118x1031200x9.81=22m于是.He=22+1.044x105(Q)2：e（4）（3）輸送水溶液時的體積流量:聯(lián)立泵的特性方程及式（4），可求得輸送水溶液時的體積流量，即:42—7.56x104(Q)2=22+1.044x105(Q)2ee解得：Q=0.01054m3/s（4）離心泵的有效功率:H=42—7.56x104x0.010542=33.6mN廣HQpg=33,6x0.01054x1200x9.81=4.17kW四、計算題（共14分）解：（1）所需濾框數(shù)將有關(guān)數(shù)據(jù)代入恒壓過濾方程式并整理得到（2分）（1分）（2分）（1分）（3分）（1分）（2分）（2分）（1分）52+54 'V2+VA=.- ..\'5x10-59 \，5x10-5x30x60=18.26m2又A=2x0.6352n故n=A/(2x0.6352)/18.26/(2x0.6352)/22.64實取23個框，則實際過濾面積為：A=2x0.6352x23=18.55m2（2）過濾常數(shù)K、qe及e（2分）（2分）（2分）16根據(jù)恒壓過濾方程式確定過濾常數(shù)