大學(xué)化工原理上冊(cè)模擬試題及參考答案

1、一、填空（每空1分，共20分）1 .牛頓型流體在圓直管道中作穩(wěn)態(tài)層流流動(dòng)時(shí)， 現(xiàn)保持流量不變，管直徑變?yōu)?原來(lái)的二分之一，則管路摩擦阻力系數(shù)是原來(lái)的 倍，產(chǎn)生的摩擦阻力 為原來(lái)的 倍。2 .某設(shè)備入口真空表上讀數(shù)為 120mmHg當(dāng)?shù)卮髿鈮?.98atm ,則入口處絕壓 為 Pa；出口壓力表讀數(shù)為1.8kgf/cm2,則其絕對(duì)壓力為Pa 。3 .離心泵的工作點(diǎn)由 確定；如關(guān)小離心泵出口閥門(mén)開(kāi)度 則離心泵揚(yáng)程,軸功率。4,固體顆粒在流體中呈層流自由沉降時(shí)， 如溫度降低，則固體顆粒在氣體中的 沉降速度；固體顆粒在液體中的沉降速度 。5 .對(duì)于連續(xù)轉(zhuǎn) 筒真空 過(guò)濾機(jī)的操作，當(dāng)轉(zhuǎn) 速提高時(shí)，過(guò) 濾機(jī)的

2、生產(chǎn)能 力、濾餅層厚度 。6 .對(duì)于聚式固體流態(tài)化，常出現(xiàn)的不正常操作現(xiàn)象有 , 。7 .面積和厚度相同的三層導(dǎo)熱平壁，測(cè)得一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)各層導(dǎo)熱平壁兩側(cè)的 溫度差大小順序?yàn)锳 t2大于A3大于At,則各層導(dǎo)熱平壁的導(dǎo)熱系數(shù)大小順序 為、各層導(dǎo)熱平壁的導(dǎo)熱熱阻大小順序?yàn)椤? .液體在圓直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流對(duì)流傳熱時(shí)，如液體的流量和定性溫度不變，管 直徑減小為原來(lái)的二分之一，則對(duì)流傳熱系數(shù)（給熱系數(shù)）變?yōu)樵瓉?lái)的9 .在銅質(zhì)套管換熱器中，用飽和蒸汽冷凝加熱空氣，總傳熱系數(shù)應(yīng)接近于的對(duì)流傳熱系數(shù)（給熱系數(shù)）,傳熱壁面溫度接近于 的溫度。10 .黑體的定義為,透明體的定義為二、分析簡(jiǎn)答題（共 20分）1.

3、（本小題8分）試分析影響加熱爐熱效率的因素有哪些？提出提高加熱爐熱效率的措施。2.（本小題8分）畫(huà)出往復(fù)式壓縮機(jī)工作循環(huán)的 P-V圖，標(biāo)出每一過(guò)程的名稱(chēng)。分析說(shuō)明為何當(dāng)壓縮氣體終壓較高時(shí)采用多級(jí)壓縮？3.（本小題4分）試說(shuō)明冷、熱兩流體在管殼式換熱器中換熱時(shí)，安排流體流程（管程或殼程）的基本原則。（每項(xiàng)1分）三、計(jì)算題（共60分）：1. （25分）用離心泵將40c的水從敞口儲(chǔ)水池送入一敞口高位槽（當(dāng)?shù)貧鈮簽?atm）。泵進(jìn)出口分別安裝真空表和壓力表，兩表間垂直距離可以忽略不計(jì)已知水的物性參數(shù)如下，密度 p為992.7kg/m3 ,粘度以為0.624cP,水的飽和 蒸氣壓為55.32mmHg。已

4、知泵入口真空表讀數(shù)為400mmHg,銘牌上泵的允許吸上真空度 為7.2m,輸送管路為 108X4mm勺鋼管，總長(zhǎng)度（包括當(dāng)量長(zhǎng)度）為 40m,其中吸入管路為6m （包括當(dāng)量長(zhǎng)度），儲(chǔ)水池與高位槽高度差為 20m,管路 摩擦阻力系數(shù)入為0.02,流量為65m3/h。試問(wèn)：泵最大可能的安裝高度；（8分）泵的揚(yáng)程；（ 6 分）泵出口處壓力表的讀數(shù)；（ 6 分）設(shè)摩擦阻力系數(shù)不隨流量改變而改變，寫(xiě)出管路特性方程中。（5分）2. （15分）用一板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾 CaCO3的水懸浮液，濾餅可視為不可壓縮。 壓濾機(jī)的過(guò)濾面積為20m2,某過(guò)濾壓強(qiáng)下測(cè)得過(guò)濾常數(shù) K=2X 10-2 m2/h。 試求： 在此壓強(qiáng)

5、下將過(guò)濾進(jìn)行至濾餅充滿全部濾框時(shí)，所獲得的濾液為2m3，濾布阻力可以忽略不計(jì)，問(wèn)此時(shí)所需過(guò)濾時(shí)間為多少小時(shí)？（6 分）現(xiàn)改用一種較厚的濾布，其常數(shù)為 qe=2X10-2m,過(guò)濾完畢后，洗滌、拆裝等輔助時(shí)間共為30 分鐘，問(wèn)此時(shí)的生產(chǎn)能力為多少？（5 分）如，設(shè)CaCO3的水懸浮液的濃度（以m3濾餅/m3濾液計(jì)）提高一倍，此時(shí)所需的過(guò)濾時(shí)間為多少？（4 分）3. （20分）一單管程、單殼程列管換熱器，有多根 25>2.5mm的鋼管組成管 束。管程走有機(jī)溶劑，流量為1.5X104kg/h,流速為0.5m/s；殼程通入130c 的飽和蒸汽，將有機(jī)溶劑從20加熱至50。已知在定性溫度下有機(jī)溶劑的

6、物性參數(shù)為：密度=884.2kg/m3 ,比熱Cp=1.76kJ/（kg K）,導(dǎo)熱系數(shù)入=0.143W/（m K）,粘度p =0.8cP;蒸汽的冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)為 104W/（m2 K）;鋼的導(dǎo)熱系數(shù)取45 W/（mK）;污垢熱阻可以忽略不計(jì)。求：管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù)a,W/（m2K）； （6分）換熱器的總傳熱系數(shù)（以管束外表面積為基準(zhǔn)）K, W/（m2K）; （2分）管子的根數(shù)和長(zhǎng)度；（7分）在有機(jī)溶劑的初始溫度和流量不變的前提下，若通過(guò)提高加熱蒸汽溫度將上述換熱器的傳熱速率提高10%,則加熱蒸汽溫度應(yīng)為多少？ （ 5分）注：蒸汽冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)和有機(jī)溶劑的物性參數(shù)可看作常數(shù)。一、填空（每空

7、1分，共20分）1. 1/2 倍， 12. 8.332 X 104 Pa； 2.758 X 105 Pa3. 泵的特性曲線和管路特性曲線 ； 增大， 減小4. 增大 .:下降5. 增大、減小6. 溝流，節(jié)涌7. 入 1> 入 3> 入 2、 R 2>R3>R1 8. 3.4829. 空氣, 飽和蒸汽10. 具有黑表面的物體e =1 , p =1二、分析簡(jiǎn)答題（共 20分）1 .（本小題8分）答：影響加熱爐效率的因素有：爐墻損失的熱量，煙氣帶走的熱量，燃料燃燒情況及空氣的入爐溫度、過(guò)?？諝庀禂?shù)等。提高加熱爐熱效率的措施有：提高空氣入爐溫度；盡量降低過(guò)?？諝庀禂?shù)及降低其溫度

8、，減少其帶走熱量；被加熱流體選擇適當(dāng)?shù)娜霠t溫度；選擇 合適的火嘴，改進(jìn)燃燒狀況，使燃料燃燒完全。2 .（本小題8分）答：1-2壓縮；2-3 排氣；3-4 余隙膨脹；4-1吸氣；（圖1分，每步1分）壓縮氣體終壓較高時(shí)，容積系數(shù)下降，使壓縮機(jī)動(dòng)力消耗增加；排出氣體溫度增加；造成機(jī)件損壞及可能導(dǎo)致的潤(rùn)滑油失效。（每項(xiàng)1分，共3分）3 .（本小題4分）答：有腐蝕性、高溫及高壓流體走管程，降低對(duì)殼體材質(zhì)要求;有毒、易燃流體走管程，降低泄露；易于結(jié)垢的流體走易清洗一側(cè)，便于清掃；流量小，粘度大的流體走殼程，便于達(dá)到湍流；需要被冷卻流體，一般走殼程，便于散熱；蒸汽宜走殼程，便于冷凝液及不凝氣排放。三、計(jì)算題

9、（共60分）：1. （25 分）解：（1 ） di0.100m4Qdi236004 65 0.0222.299m/s1分Redu0.1 2.299 992.730.624 103.6571051分(Hs Hs2分Hf(10.33Pa ) ( Pvg g0.24) 6.74m0.324m d 2g2分HgHs2 Ui2g6.742.322* 9.810.3246.15m2分Hfl u2(2)在兩槽之間列柏努利方程d 2g2.16m2分P12U12He P2gz2U22Hf2分He22.16m2分(3)在兩表之間列柏努利方程，忽略位差:P12U12HeP2gZ2Hf3分P222.16992.79.

10、807400760133.21.624105 Pa3分He6.17 1025cd glQe220 0.5110 3Qe21分2. (15 分)解 ：3分3分(2)2分1分Q2分(1) 恒 壓 過(guò) 濾V2Ve=0祗KAtKA22 10 2 4000.5hV22VeVKA2t4 2 2*10 2 * 20 2 2 10 2 400t 120.7 0.51.67m3/h(3)濾餅結(jié)構(gòu)不變，比阻不變，懸浮液濃度加倍，餅液比加倍,1分2P1 s'r ct 0.7hC 2CK 0.5K1分AL C(V 0.5V13.11t V22KA2(20 分)Pr2分2分Ko0.25hCp31760 0.8

11、10被力口熱：n=0.4diuRe i0.1430.02 0.5 884.2一一 一 30.8 10 39.84641.105 10104湍流Nu 0.023(Re)0.8(Pr)0.40.023 (1.105 104)0.8 (9.846)0.4 98.58Nu98.58 0.1430.02-2704.9 W/(m K)計(jì)算過(guò)程中不計(jì)熱損失,忽略管壁導(dǎo)熱熱阻及污垢熱阻1b do ( 1 )do dmdi11040.8cPdi312.5 1025/ 1252()一516.8W/(m .K)45 22.5704.9 202分32分Q m cP (t23)1分2分15000 17603600tmt

12、1t2lnt1t2(50 20)110 80ln11080Ao2.2105AoAo do302分1.1Qtm1.1tm1分Q 1.1QVn u AT一一 一 52.2 10 W516.8 94.204.5190.02594.2C4.519m21.918mKo1.1KoAoAoQ94.20 103.6 C'5cP (t2 t1) 2.42 10 WK Ao15000 /(884.2 3600)20.5 4 0.022do Ltm302分1036c；141Ct tit252 20mt1, T' 53In 1n -t2 52c.t2T' 20一、填空和選擇題（每空 1分，共3

13、0分）1.0.5atm（表壓）= kPa = mmHg 。2 .連續(xù)性方程是 ，柏努利方程是 。A 、物料衡算式B、能量衡算式C、相平衡式 D、過(guò)程速率式3 .空氣在一等徑水平圓直管中作等溫、穩(wěn)定流動(dòng)，則沿流動(dòng)方向其雷諾準(zhǔn)數(shù)將（變大，變小，不變）；若沿流動(dòng)方向空氣溫度升高，其雷諾準(zhǔn)數(shù)將 （變 大，變小，不變）。4 .減小閥門(mén)開(kāi)度，管中流體流量減小，這是因?yàn)?。A 、減小了阻力系數(shù)；B 、增加了當(dāng)量直徑；C、增加了當(dāng)量長(zhǎng)度；D 、增加了流體動(dòng)能。5 .一臺(tái)壓縮機(jī)的工作循環(huán)包括 、和 四個(gè)階段。6 .降沉室內(nèi)顆粒沉降下來(lái)的條件是 。7 .固體流態(tài)化可分為 流化和聚式流化兩種，聚式流化常出現(xiàn)的不正常

14、操作有和 兩種。8 .傳熱方式主要有 、 、 三種。9 .列管式換熱器按照熱補(bǔ)償方式的不同可以分為： 、和 010 .在飽和水蒸汽冷凝加熱空氣的套管換熱器中，傳熱壁面的溫度接近于的溫度，總傳熱系數(shù)K接近于 的對(duì)流傳熱系數(shù)，傳熱過(guò)程的熱阻主要集中在 側(cè)。11 .管式加熱爐的結(jié)構(gòu)包括 、對(duì)流室、和 余熱回收系統(tǒng)。12 .過(guò)剩空氣系數(shù)a的定義是 ； a越高，出 爐煙氣溫度越 （高、低）；a過(guò)高，爐子熱效率4 （升高、降低）。二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）L指出離心泵的氣蝕與氣縛現(xiàn)象有什么區(qū)別。2 .簡(jiǎn)述強(qiáng)化換熱器傳熱的途徑，舉出若干具體措施。3 .試述羅伯伊萬(wàn)斯假定的基本內(nèi)容。三、計(jì)算題：（共55

15、分）1. （20分）如圖所示輸水系統(tǒng)，用泵將水池中的水輸送到敞口高位水槽，已知水的密度為 1000kg/m3 ,管道直徑均為小45x 2.5mm,泵的進(jìn)、出口管路上分別安裝有真空表及壓力表。真空表安裝位置距貯水池的水面高為4.8m,壓力表安裝位置距貯水池的水面高度為5m當(dāng)輸入量為4m3/h時(shí)，進(jìn)水管道的全部阻力損失為10J/kg ,出水管道的全部阻力損失為40J/kg ,壓力表的讀數(shù)為2.5kgf/cm 2。泵的效率為70% （忽略真空表到 泵入口、泵出口到壓力表的阻力損失） 試求：泵揚(yáng)程 H, m ; （10分）兩液面高度差h, m ; （6分）泵所需的軸功率N, kW （4分）2. （15

16、分）某廠用板框壓濾機(jī)在恒壓下過(guò)濾一種懸浮液，濾框的空間尺寸為 1000 X1000 X40mrm有20個(gè)濾框，經(jīng)過(guò)2h過(guò)濾，濾框完全充滿濾餅，且每m過(guò)濾面積得到濾液1.4m3。卸餅、清理、組裝等輔助時(shí)間為1.2h,忽略過(guò)濾介質(zhì)阻力，濾餅未洗滌。試求：該扳框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力；（6分）過(guò)濾后用1/8濾液體積的洗滌水在同樣壓力差下進(jìn)行橫穿洗滌濾餅時(shí)的生產(chǎn)能力（設(shè)洗滌水與濾液粘度相近）。（9分）3. （20分）一內(nèi)管尺寸為小25X2.5mm的套管換熱器作為精微塔頂全凝器，冷卻水走管程，塔頂蒸汽走殼程。已知塔頂蒸汽流量為500kg/h,汽化潛熱為270kJ/kg,飽和溫度為80C；冷卻水入口溫度為15C

17、,出口溫度為45C,忽 略管壁及污垢熱阻。此時(shí)蒸汽側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)a o=104W/（m2 K）,水側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù) a i=4428.4 W/（m2 - K）;水的比熱CP=4.174kJ/（kg K）,忽略熱損失。試求：換熱器的熱負(fù)荷 Q, kW ; （3分）冷凝水的用量W2, kg/h ； （2分）換熱過(guò)程的對(duì)數(shù)平均溫差A(yù) tm, C ; （6分）2換熱過(guò)程的總傳熱系數(shù)Ko,W/（m K）;（以?xún)?nèi)管的外表面積為基準(zhǔn)）（5分）若達(dá)到要求，換熱器長(zhǎng)度不短于幾米？ （4分）一、填空和選擇題（每空 1分，共30分）1. 50.66 kPa = 380 mmHg2. A , B3. 不變 變小4.

18、 C5. 壓縮、 排氣、余隙膨脹和 吸氣6. L/u - H/ut7. 散式 ， 溝流 和 節(jié)涌8. 傳導(dǎo) ， 對(duì)流 ， 輻射9. 固定管板式、 浮頭式 和 U型管式10. 水蒸汽, 空氣 ,空氣一側(cè)11. 輻射室 、 燃燒器 、通風(fēng)系統(tǒng)12. 入爐空氣量與理論空氣量的比值； 低 ； 降低二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）L答：氣蝕是指由于泵的安裝高度太高而使泵吸入口的壓力小于液體的飽和蒸氣壓而引起的不正常操作；氣縛是由于啟動(dòng)時(shí)未灌泵或由于泵體密封不嚴(yán)而引起的不正常操作。2 .答：增大總傳熱系數(shù)K:采用多管程或多殼程；在殼程設(shè)置折流擋板；提 高流體流速；及時(shí)清除污垢等；采用相變、入較大的流體等；

19、增大傳熱面積A:增大換熱器單位體積的傳熱面積，如采用波紋管、翅 片管等；增大傳熱溫差 tm：盡可能逆流操作，或使溫差校正系數(shù)e >0.8。3 .答：爐膛內(nèi)煙氣充分混合，各處煙氣組成與溫度均相同且等于出輻射室煙 氣的平均溫度，即將熾熱的煙氣看成一發(fā)熱面；將管排看成一吸熱面，管壁溫度為管內(nèi)介質(zhì)平均溫度加上50C;對(duì)流給未敷設(shè)爐管爐墻的熱量等于其散熱損失，將爐墻看成一全反射面。三、計(jì)算題：（共55分）1. （20 分）解：在0-2間列柏努利方程:Zo2U02gHeZ2P22U22gHfo2（2分）PoP2=2.5kgf/cm 2=2.452x105Pa（2分）Uo4V 4 4/36000.0420.8842 m/s（2分）hf 0 2109.811.02m（2分）Zo=0乙二5計(jì)算：H= 31.06m（2分）在0-3間列柏努利方程:Z。P。2 u0 2gHeZ3P32U32g（2分）0=F3=0 ,U0U3°, Z3-Z0=h,hf 0 3hf 0 2hf210 405.098m9.81（2分）31.06-5.098=25.96