化工原理考試資料

淮海工學(xué)院12-13學(xué)年第2學(xué)期化工原理A(一)復(fù)習參考單項選擇題.離心泵在葉輪直徑為40cm時的軸功率為40Kw,現(xiàn)在切割葉輪直徑至20cm,此時的軸功率為(A)A：5KwB:10KwC:20KwD:40Kw.離心泵在葉輪直徑為40cm時的流量為40m3/h,現(xiàn)在切割葉輪直徑至20cm,此時的流量為(B)A：10m3/hB:20m3/h C:40m3/h D:80m3/h.離心泵在葉輪直徑為40cm時的揚程為40m,現(xiàn)在切割葉輪直徑至20cm,此時的揚程為(A))A：10m3/hB:20m3/h C:40m3/hD:80m3/h在泵的分類中,齒輪泵屬于(B)人：離心泵B:旋轉(zhuǎn)泵C:往復(fù)泵在泵的分類中,計量泵屬于(C)人：離心泵 B:旋轉(zhuǎn)泵 C:往復(fù)泵在泵的分類中,隔膜屬于(C)人：離心泵 B:旋轉(zhuǎn)泵 C:往復(fù)泵在泵的分類中,螺桿泵屬于(B)人：離心泵 B:旋轉(zhuǎn)泵 C:往復(fù)泵氣體輸送設(shè)備中,終壓在1。3個壓力(表壓)的機械是(B)A：通風機 B:鼓風機 C:壓縮機 D:真空泵氣體輸送設(shè)備中,終壓在0s1個壓力(表壓)的機械是(A)A：通風機 B:鼓風機 C:壓縮機 D:真空泵氣體輸送設(shè)備中,終壓在小于1個壓力(表壓)的機械是(D)A：通風機 B:鼓風機 C:壓縮機 D:真空泵氣體輸送設(shè)備中,壓縮比大于4的機械是(C)A：通風機 B:鼓風機 C:壓縮機 D:真空泵42.固液別離設(shè)備中,別離速度最快的操作是(B)A：重力沉降B:離心別離 C:板框壓濾 D旋風別離.流體的特性對對流傳熱系數(shù)a有一定影響,采取什么措施能使a增大(B )A：降低導(dǎo)熱系數(shù) B:降低粘度 C:減小熱容量PCp D:減小體積膨脹系數(shù)B.流體的特性對對流傳熱系數(shù)a有一定影響,采取什么措施能使a增大(A)A：增大導(dǎo)熱系數(shù) B:增大粘度 C:減小熱容量PCp D:減小體積膨脹系數(shù)B62、燃燒爐墻壁由兩種材料構(gòu)成，，％=1000℃,q=100℃,、=2.,導(dǎo)熱系數(shù)入1=0.5入2；那么t2=(B)℃(a)360 (b)280 t1t2 t3(c)200 (d)380 4^^.―-b1 b2.列管換熱器中，需設(shè)置溫度補償裝置的是〔A〕式換熱器A：固定管板 B：浮頭C：U型管D：填料函二、簡述題.簡述離心泵的氣蝕現(xiàn)象及產(chǎn)生的危害當葉片入口附近液體的靜壓力等于或低于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時，液體將在該處局部氣化，產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體進入葉輪高壓區(qū)后，氣泡就急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，此時周圍的液體以極高速度流向原氣泡占據(jù)的空間，產(chǎn)生了極大的局部沖擊壓力，在這種沖擊力的反復(fù)作用下，導(dǎo)致泵殼和葉輪被損壞，這種現(xiàn)象稱為氣蝕①離心泵性能下降，泵的流量、壓頭和效率均降低。②產(chǎn)生噪聲和震動，影響離心泵的正常運行和工作環(huán)境③泵殼和葉輪的材料遭受損壞，降低了泵的使用壽命.離心泵的主要部件及作用葉輪一一將電動機的機械能傳給液體，使液體的靜壓能和動能都有所提高泵殼一一聚集液體，作導(dǎo)出液體的通道。使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一局部動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能軸封裝置一一防止泵殼內(nèi)高壓液體沿軸漏出或外界空氣吸入泵的低壓區(qū).畫出離心泵的特性曲線圖,并說明隨流量變化的關(guān)系.H~Q離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降N~Q離心泵的軸功率隨流量的增加而上升n~Q：流量為零時，效率也為零；流量增大效率隨之增大，并到達一個最大值，以后流量再增，效率便下降.分別采取以下措施,試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將是原來的到時倍.濾布阻力可忽略.⑴轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50%;⑵轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50%;⑶操作真空度增大50%;⑷轉(zhuǎn)速增大50%;⑸粘度減小50%.如下圖為同一管路四種不同安裝方位，管路內(nèi)A、B兩點安裝水銀壓差計。假設(shè)管內(nèi)水流速相同，流向如下圖，那么〔1〕比擬R/RrR3>的大?。弧?〕試以大小為序，列出四種情況A、B兩點的壓差?！?分〕6列舉強化對流傳熱的方法。設(shè)法減薄層流底層的熱阻例如增加流體的湍動程度以減薄層流底層的厚度提高平均溫差、改變傳熱方式、增加傳熱面積和提高傳熱系數(shù)三、填空題.旋風別離器一般用來別離氣固非均相物系；旋液別離器一般用來別離液固懸浮—物系。.對流傳熱的熱阻主要集中在層流底層中,因此減薄層流底層熱阻是強化對流傳熱的主要途徑:15.工業(yè)上的過濾操作分為 餅層過濾和床深過濾兩大類。16.板框壓濾機的洗滌速率是過濾終了速率的1/4 倍，葉濾機的洗滌速率是過濾終了速率的1倍。19.設(shè)備上真空表的讀數(shù)為3KPa當?shù)卮髿鈮簽?50.2mmHg,那么設(shè)備內(nèi)的絕壓二87KPa，表壓強二-13KPa。20.密度為1930Kg/m3、、粘度為32X10-3Pa..s的硫酸在長100巾，內(nèi)徑為50mm的鉛管內(nèi)以0.6巾人流速流過，摩擦因數(shù)入二0.035 。.湍流與層流的本質(zhì)區(qū)別是前者流體質(zhì)點在沿管軸向前運動運動的同時，還有徑向運動。.銅板厚500mm，兩側(cè)溫度維持在500℃與450℃,入銅=374W/m?K,那么通過銅板單位面積的傳熱量為242000。.離心泵的特性曲線有H-Q曲線、N-Q曲線、n-Q曲線_。.管子在管板上的排列方法有「正三角形 、花角正三角形、正方形。轉(zhuǎn)角正方形.常用的列管換熱器形式是固定管板式、 U型管式換熱器、—浮頭式換熱器。 _57.液體流動時，流體間的內(nèi)摩擦力隨速度梯度增大而（增大），隨液體溫度升高而（減小）（填增大，減小，不變）62.過濾過程中（介質(zhì)）阻力不變，（）阻力增大.76.板框過濾機處理某懸浮液，過濾終了時的過濾速率為0.04m3/s,現(xiàn)采用橫穿洗滌法洗滌10min,洗滌時操作壓力與過濾終了時相同，洗水和濾液為相同溫度的水，那么洗滌速率為0.01m3/s,所消耗的洗水體積為6m3。81.流動的流體通過溫度與其不同的固體壁面時的傳熱過程稱為對流傳熱其中在靠近壁面的層流底層的傳熱方式為熱傳導(dǎo),在湍流主體中的傳熱方式為熱對流86以小型板框壓濾機對某懸浮液進行恒壓過濾試驗，過濾壓強差分別為AP1和△p,且AP|=2Ap2，s=0。假設(shè)濾布阻力不變，那么K=2K,=1/2

e2四、計算題1.將一敞口貯槽中的溶液用泵輸送到另一敞口高位槽中，兩槽之間的垂直距離為18m,輸送管路的規(guī)格為e108X4mm,溶液在管內(nèi)的平均流速為管路摩擦系數(shù)取入=0.02,管路總長為140m〔包括全部局部阻力的當量長度〕，試求：〔1〕溶液在管內(nèi)的流型?！?〕泵的軸功率5=60%〕〔計算時，取溶液密度為1500kg/m3,粘度為1.5cP〕。Re=1.3*l0A5湍流5.108kw2.在一管路系統(tǒng)中，用一臺離心泵將密度為1000kg/m3的清水從敞口地面水池輸送到高位密封貯槽〔表壓為lkgf/cm2〕，兩端液面的位差A(yù)z=10m,管路總長L=50m〔包括所有局部阻力的當量長度〕，管內(nèi)徑均為40mm,摩擦系數(shù)為=0.02。試求：(1)該管路的特性曲線方程；〔4分〕(2)假設(shè)離心泵的特性曲線方程為H=40-200Q2〔H為壓頭，m；Q為流量，m3/min］，那么該管路的輸送量為多少m3/min?揚程為多少m?假設(shè)此時泵的效率為0.6,泵的軸功率為多少W?〔6分〕解：(1)u=(q/60)/0,785d』13.27q,.:m3/minu:m/sTOC\o"1-5"\h\z在敞口地面水池和高位密封貯槽間列BE.得管路的特性曲線方程： ? ,AJ3AmF+ SOmH=Az+ + +k =10+10-+□+0.02乂 x——pg工g d2g -04 220十224.37q=?w(2)聯(lián)立管路特性曲線方程和泵的特性曲線方程H:40-200Q2,解出：q}0.217雇/min,H=30.58mP WOOxV.81x30.58x0.217/60尸=—?<WO%= = =如Wa3—板框過濾機，恒壓下過濾某種懸浮液，過濾1h后，得到濾液60m3,然后用5m3的清水〔物性與濾液相近〕進行洗滌，拆裝時間為20min，已測得Ve=4m3,試求：

〔1〕過濾末速率為多少m3濾液/h?〔5分〕〔2〕洗滌時間為多少h?〔5分〕〔3〕該機生產(chǎn)能力為多少m3濾液/h?〔5分〕 3 3 VW=5m3〔1〕V2+2VVe=KA20KA2=(V2+2VVe)/0=(602+2x60x4)/1=4080m6/hdVKA2=d02(V+Ve)(dV4080)E==31.875m3/hd02(60+4)(dV1dV31.875)W=()E==7.97m3/hd04d04VW5==0.63hdV7.97()Wd00W=所以Q=V0+0W+0D=60201+0.63+60=30.6m3濾液/h〔2〕所以K2=K1A2=2A12K2A2=4K1A12=4x4080=16320m3/h濾布及操作條件未變Ve2=2Ve1=2x4=8所以(V2+2VVe)602+2x60x802===0.28h216320K2A22K2A2dV16320()E2===120m3/hd02(V+Ve2)2x(60+8)(dV1dV120=30m3/h,)W2=()E2=d04d040W=25=0.167h30Q=V02+0W+0D2=60400.28+0.167+60=53.88m3/h24.在傳熱面積為20m2的某換熱器中，用溫度為20℃,流量為13200kg/h的冷卻水，冷卻進口溫度為110℃的醋酸，兩流體呈逆流流動。換熱器剛投入使用時，冷卻水出口溫度為45℃。酸出口溫度為4CTC,運轉(zhuǎn)一段時間后，兩流體的流量、進口溫度均不變，而冷水的出口溫度降至38℃，試求傳熱系數(shù)下降的百分率?！?5分〕1..如下圖，用泵將20℃的水從水池送至高位槽，槽內(nèi)水面高出池內(nèi)液面30m，輸送量為30m3/h,此時管路的全部能量損失為40J/kg。設(shè)泵的效率為70%,試求泵所需的功率。由仁，?小泗］I川,高位梢三面悶列柏努力之的.：+ 4iv.-z口甘+ +：遍■+-12卬,pm p2黃1化： w,一/三月十EW)=3OX9,BE-F40-334.3.7P二m-W=VcW=二0-XI000x334.$=2/7芯后上印* * ”i-S6O0尸=工=2'''：'=3.98JfcM/n0.7

5.?用離心泵將密閉容器中的有機液體抽出外送，容器液面上方的壓強為350kPa,吸入管路的阻力損失為1.5m液柱，在輸送溫度下液體的密度為580Kg/m3,飽和蒸汽壓為314kPa,所用泵的允許汽蝕余量為3m,問此泵能否正常操作。泵吸入口位于容器液面以上的最大可能垂直距離〔容器中液面處于最低位置時〕為2.5m。6有一列管換熱器，熱水走管內(nèi)，冷水在管外，逆流操作。經(jīng)測定熱水的流量為200kg/h,熱水進出口溫度分別為323K、313K,冷水的進出口溫度分別為283K、296K換熱器的傳熱面積為1.85m2。試求該操作條件的傳熱系數(shù)K值。水的平均比熱取4.187kJ/〔kg-K〕。解：水的平均比熱取4」.SkJ/:Kj換熱器的熱員荷為：Q-Wcf￡7「巴3-3600傳熱溫度差 7 323-^313因AJi=30 一12915Ts3△上2730△匕=27"乂＜2所以30+272所以30+27228.5七太二解一H至3竺L=44。.切傳熱系熱為兇&* 1*答:^-44OWZ（m2-七）7、〔15分〕用泵將貯槽中的某油品以40m3/h的流量輸送至高位槽，兩槽的液位恒定，且相差20m，輸送管內(nèi)徑為100mm，管子總長為45m〔包括所有局部阻力的當量長度〕。油品的密度為890kg/m3,粘度為0.487Pa-s,〔1〕判斷流體的流動類型〔2〕計算泵所需的有效功率。附圖附圖1解:口二」^=——飛"口、=1一41人心琵出0.785xQ.P4R-n也=1n'*'Ml4"、？一口口* 0.487 %:64 64*=嬴=25S.6:64 64*=嬴=25S.6=0.247必12 必124宮+-1 +訐1—^iS+-^+―ui+E"?P2 P2而二工耳'十'「，=T247x

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d245141手——x D.1 2題4附圖■.JT^^20x9.51+111.2-307.4/7^m一=JTe- =3Q7.4x4%￡門n黑芯90=3039m一=JTe- =3Q7.4x/3BUU8、〔15分〕BMS50/810-25型板框壓濾機,濾框尺寸為810X810X25mm,共36個框，現(xiàn)用來恒壓過濾某懸浮液。操作條件下的過濾常數(shù)為於始？*1?！?!^;^?4*1。，!^/!^。每濾出1m3濾液的同時，生成0.148m3的濾渣。求濾框充滿濾渣所需時間。假設(shè)洗滌時間為過濾時間的2倍，輔助時間15min,其生產(chǎn)能力為多少？.附圖1所示的是丙烯精編塔的回流系統(tǒng)，丙烯由貯槽回流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定,其液面上方的壓力為2.0MPa〔表壓〕，精編塔內(nèi)操作壓力為1.3MPa〔表壓〕。塔內(nèi)丙烯管出口處高出貯槽內(nèi)液面30m,管內(nèi)徑為140mm,丙烯密度為600kg/m3o現(xiàn)要求輸送量為40X103kg/h,管路的全部能量損失為150J/kg〔不包括出口能量損失〕，試核算該過程是否需要泵?！?5分〕

解：在貯槽液面與回流管出口外側(cè)2」，間列柏努力方程：乙哥 +w；=z之后-^―+?2+工叼TOC\o"1-5"\h\zP2 p2簡化:旦+叱=Z±g+旦+!以：+工%一：,P P2不需要泵，液體在壓力差的作用卜可自動回流至塔中0一7￡、142不需要泵，液體在壓力差的作用卜可自動回流至塔中0一7￡、142\o"CurrentDocument".=，上2也㈣+。乂|,22+30x951+150=—72167/kg600 2 09、（15分）用套管換熱器將90C的熱油冷至60C,熱油流率為4000kg/h,冷卻水進口溫度為25℃,水的流率為5000kg/h,總傳熱系數(shù)Ko=2OOw/m2℃,內(nèi)管尺寸為①180X10mm,忽略熱損失，熱容數(shù)據(jù)：水為4.18KJ/Kg?℃；油為3KJ/Kg?℃。求：（1）水的出口溫度〔2〕逆流平均溫差〔3〕套管長度L.用油泵從貯槽向反響器輸送44C的異丁烷，貯槽中異丁烷液面恒定，其上方絕對壓力為652kPao泵位于貯槽液面以下1.5m處，吸入管路全部壓頭損失為1.6m。44C時異丁烷的密度為530kg/m3,飽和蒸汽壓為638kPa。所選用泵的允許汽蝕余量為3.5m,問此泵能否正常操作？〔10分〕解：泵允許的安裝高度：(652-6(652-63aMi0」530x9.Sl3.5-1.5二此泵安裝不當，會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象口13.在逆流換熱器中，用初溫為20C的水將1.25kg/s的液體(比熱容為1.9kJ/kg℃、密度為850kg/m3),由80℃冷卻到30℃換熱器的列管直徑為e25X2.5mm,水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為0.85kW/(m2°C)和1.70kW/(m2℃),污垢熱阻可忽略。假設(shè)水的出口溫度不能高于50C,試求換熱器的傳熱面積。門5分〕答案有問題梅；.麻襪：年日忙fTa寸也淺流體二七野5◎七十“=2◎七△ti=30t?A櫥顰3/.A/=（占0一A球/In（A乜/色度=12.郎5tlQ二甲展口卜仃1-礁）~1. XI- 50=1IS.75W又"其中1/Eo=do/aidi+1/a0解得%=。/非及10一方佇川.,.0.485!^107^18.205Sq=L18.7EX107.,.3q=13.4^離心泵將密閉貯槽中60℃熱水送至高位槽中，貯槽中水面上方的真空度為20kPa。在操作條件下，吸入管路中的壓頭損失估計為1.8m，泵的允許氣蝕余量為2.0m。試確定泵的安裝高度。60℃熱水的飽和蒸汽壓L992X104Pa,密度為983.1k14..如下圖，丙烯精餾塔的回流系統(tǒng)，丙烯由貯槽回流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定，其液面上方的壓強為2.0Mpa〔表壓〕，精餾塔內(nèi)操作壓力為1.3Mpa〔表壓〕，塔內(nèi)丙烯管出口處高出貯槽內(nèi)液面30m,管內(nèi)徑為140mm，丙烯密度為600kg/m3?，F(xiàn)要求輸送量為40X103kg/h,管路的全部能量損失為150J/kg〔包括出口能量損失〕。試核算該過程是否需要泵。年：在貯槽液而i-r與回流管出口外側(cè)間列柏明力了ZlE4/V：+叱=+4U2+￡町p2 p2荷化：2％明=4國4&J易位町P P2『二T一送十皿40-xlO1//36迎x600U.7K5x().14.340-xlO1//36迎x600U.7K5x().14.3=L2mfm(3處明人爹+31)x9S1415O600=-721.6.//^一.不需要泵?液體在壓力差的作用下可H動回流至塔中8..用離心泵將密閉容器中的有機液體抽出外送，容器液面上方的壓強為350kPa,吸入管路的阻力損失為1.5m液柱，在輸送溫度下液體的密度為580Kg/m3,飽和蒸汽壓為314kPa,所用泵的允許汽蝕余量為3m，問此泵能否正常操作。泵吸入口位于容器液面以上的最大可能垂直距離〔容器中液面處于最低位置時〕為2.5m。17用柴油和原油換熱，柴油進口溫度為393K；出口溫度為433K；原油的進，出口溫度分別為518K和448K；柴油的質(zhì)量流量為5kg/s,比熱為3Kj/〔kg?K〕，換熱器的總傳熱系數(shù)為100W/〔m2-K〕，試計算并流傳熱時所需換熱器的面積。20設(shè)計一燃燒爐，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。三種磚的系數(shù)分別為1.02W/(m-℃)、0.14W/(m?℃)和0.92W/(m?℃),耐火磚內(nèi)側(cè)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敏溫度不超過940℃,普通磚不超過138℃。解士(1000-34)/(0.5/1.02^^/0.14+0.25/0.92)=(1000-ia)/(0.5/1.02)荀產(chǎn)940℃解得％=0.斯班00仞一冏#n『1心+)"n1+n>mQ出二,一附沏25m92)VVW 1'I廿'—IJi.VMI5*I*■UIPUdUI—IU..UI,7]1T>\K?口/FVKJFUJ若*=138℃解得20.25癡經(jīng)核算4=814/dQ。。以題意應(yīng)選擇也為0250m答：?！?一25m21、BMS50/810-25型板框壓濾機，濾框尺寸為810X810X25mm,共36個框，現(xiàn)用來恒壓過濾某懸浮液。操作條件下的過濾常數(shù)為K=2.72X10-5m2/s；^=3.45X10-3m3/m2o每濾出1m3濾液的同時，生成0.148m3的濾渣。求濾框充滿濾渣所需時間。假設(shè)洗滌時間為過濾時間的2倍，輔助時間15min,其生產(chǎn)能力為多少？解、■源框總?cè)莘e偵尸0益1』苦。一0%共3仁口一“口tif過漉面積月=1181,2/35772m；￡二2二.39。二。.心/小AvA0.148x47.2廠1應(yīng) 0.084514-2x3.45x10^x0.0845，◎工f= ---'= ： =2oJ5K 272x10-’生產(chǎn)總周期為7=2^2^83+15X6