化工原理附答案

1、一 .填 空 （每小題1 分，共 20分 ）1流體流動(dòng)阻力的形成是流體具有粘性的結(jié)果。2. 邊長(zhǎng)為 a 的正方形截面風(fēng)道，其當(dāng)量直徑為a。3 .經(jīng)內(nèi)徑為50mm的鋼管輸送運(yùn)動(dòng) 20c的水，水的流速為 2 m/s,粘度為1.005cP。試判定 水在鋼管中的流型。湍流4 .每千克水經(jīng)過(guò)泵后其機(jī)械能增加了490J,則該泵的揚(yáng)程為一一50mH 2。5 .某精微塔頂操作壓強(qiáng)須維持在5.3kPa,若當(dāng)?shù)貧鈮河?jì)的讀數(shù)為100.6kPa （755mmHg）,塔頂真空表讀數(shù)應(yīng)為93.5kPa（ mmHg） 。6一球形石英顆粒，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下降，在空氣

2、中的沉降速度將增大。7通常，氣固非均相物系的離心沉降是在旋風(fēng)分離器中進(jìn)行，液固懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機(jī)中進(jìn)行。8餅層過(guò)濾中，真正發(fā)揮攔截顆粒作用的主要是濾餅層而不是過(guò)濾介質(zhì)。9當(dāng)進(jìn)氣口氣速一定時(shí)，旋風(fēng)分離器的直徑越大，其分離因數(shù)越??；轉(zhuǎn)速一定的離心分離機(jī)隨著轉(zhuǎn)鼓直徑的增大，其分離因數(shù)將增加。10在板框式過(guò)濾機(jī)中，洗滌速率是過(guò)濾終了時(shí)過(guò)濾速率的1/4倍。11 金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨其純度的增加而 增大 ，隨其溫度的升高而 減小 12寫出三種間壁式換熱器的名稱： 套管式、 管殼式 和 板13對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在 滯流內(nèi)層 ，因此， 減薄滯流內(nèi)層厚度是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的重要途徑。14黑體

3、的表面溫度從300升至600，其輻射能力增大到原來(lái)的-5.39倍。15換熱器在使用一段時(shí)間后，傳熱速率會(huì)下降很多，這往往是由于傳熱管表面有污垢積存 的緣故。16 用套管換熱器加熱內(nèi)管的空氣，蒸氣在管間冷凝?，F(xiàn)欲通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定蒸氣和空氣的給熱系數(shù)，需要的主要儀器有熱電偶溫度計(jì)；水銀溫度計(jì)；流量計(jì) 。17蒸發(fā)操作中的溫度差損失的原因有 （ 1 ）因溶液蒸氣壓下降而引起；（ 2）因液柱靜壓強(qiáng)而引起的沸點(diǎn)升高；（ 3）因流動(dòng)阻力而引起。-18 按溶液在加熱室內(nèi)循環(huán)方式而分類，蒸發(fā)器分為 循環(huán)型 （非膜式）和非循環(huán)型（膜式） 。 兩大類。19 蒸發(fā)操作中使用真空泵的目的是-抽出由溶液帶入的不凝氣，提高

4、蒸發(fā)器內(nèi)真空度20單位加熱蒸汽消耗量是指-蒸發(fā)1kg 水分消耗的加熱蒸氣量，單位是 kg/kg 二、簡(jiǎn)述題：（每小題4 分，共 20 分） 。1. 離心泵的氣蝕現(xiàn)象及發(fā)生原因。當(dāng)離心泵入口處壓強(qiáng)WPO時(shí)，液體汽化，造成泵體震動(dòng)，葉片點(diǎn)蝕，這種現(xiàn)象為氣蝕。2. 用板框式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行恒壓過(guò)濾的實(shí)驗(yàn)步驟。首先將板框式過(guò)濾機(jī)安裝正確，檢查各閥門處于完好狀態(tài)；打開攪拌器將懸浮液攪拌均勻；啟動(dòng)加壓泵向板框式過(guò)濾機(jī)輸送懸浮液，待清液流出均勻后每隔一定時(shí)間記錄濾液量。3. 操作離心泵時(shí)，開車順序是什么？開泵前關(guān)閉出口閥的目的是什么？檢查底閥灌水 閉出口閥啟動(dòng)電機(jī)待運(yùn)行平穩(wěn)開啟出口閥。閉出口閥的目的是為了減小啟動(dòng)

5、電流。4. 本學(xué)期化工原理實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定離心泵特性曲線時(shí)需要記錄的原始數(shù)據(jù)有哪些？電機(jī)功率、泵進(jìn)出口壓強(qiáng)、流量、進(jìn)出口高度差、溫度等。5. 在旋風(fēng)分離器中固體顆粒是如何從氣流中分離出來(lái)的：氣流夾帶著固體進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，在離心力的作用下固體被甩到器壁，順器壁落入收集器，而氣流旋轉(zhuǎn)幾圈后在旋風(fēng)分離器內(nèi)反向旋轉(zhuǎn)從旋風(fēng)分離器內(nèi)部上升離開。三、選擇題（單項(xiàng)選擇，每題1 分，共 10分）1 滯流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（D ）A流速不同；B 流通截面不同；C 雷諾準(zhǔn)數(shù)不同；D 滯流無(wú)徑向運(yùn)動(dòng)，湍流有徑向運(yùn)動(dòng)；2有兩種關(guān)于粘性的說(shuō)法：（ 1 ）無(wú)論是靜止的流體還是運(yùn)動(dòng)的流體都具有粘性。（ 2）粘性只有在流體運(yùn)動(dòng)時(shí)

6、才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。正確的結(jié)論應(yīng)是（A ） A 這兩種說(shuō)法都對(duì)；B 這兩種說(shuō)法都不對(duì)；3某流體在一上細(xì)下粗的垂直變徑管路中流過(guò)。現(xiàn)注意到安在變徑處有一定距離的粗、細(xì)兩截面的壓強(qiáng)表讀數(shù)相同。故可斷定管內(nèi)流體（B） 。A 向上流動(dòng)；B 向下流動(dòng)；C 處于靜止；D 流向不定4離心泵吸入管路底閥的作用是（B ） 。A、 阻攔液體中的固體顆粒；B、 防止啟動(dòng)前充入的液體從泵內(nèi)漏出；C、避免出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象；D、維持最低的允許吸上高度5下述說(shuō)法中正確的是（B） 。A 過(guò)濾速率與過(guò)濾面積成正比；B 過(guò)濾速率與過(guò)濾面積的平方成正比；C 過(guò)濾速率與濾布阻力成反比；D 過(guò)濾速率與操作壓差的平方成正比6下面哪個(gè)是過(guò)濾推動(dòng)力（

7、D ） 。A液體經(jīng)過(guò)過(guò)濾機(jī)的壓強(qiáng)降；B濾餅兩側(cè)的壓差;C介質(zhì)兩側(cè)的壓差；D介質(zhì)兩側(cè)壓差加上濾餅兩側(cè)壓差7 .恒壓過(guò)濾時(shí)，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略，當(dāng)操作壓差增加1倍，則過(guò)濾速率為原來(lái)的（B）。A. 1 倍；B 2 倍；C 42 倍；D 1/2 倍；8 .揭示了物體輻射能力與吸收率之間關(guān)系的定律是（B）。A斯蒂芬-波爾茲曼定律；B克希霍夫定律；C折射定律； D普朗克定律9 .關(guān)于輻射傳熱，下述幾種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ A ）。A.除真空和大多數(shù)固體外，熱射線可完全透過(guò)；B.熱輻射和光輻射的本質(zhì)完全相同，不同的僅僅是波長(zhǎng)的范圍；C.熱射線和可見光一樣，都服從折射定律；D.物體的溫度不變，其發(fā)射的

8、輻射能也不變10 .黑度表明物體的輻射能力接近黑體的程度，其值大小與物體的（ D ）無(wú)關(guān)。A.種類；B表面狀況； C表面溫度； D顏色四.判斷題（每題1分共10分題）1 .質(zhì)量流量一定的氣體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其密度和流速可能隨溫度變化，但質(zhì)量流速不變（V ）2 .流體流動(dòng)的類型有：滯流、湍流和過(guò)渡流。（X ）3 .往復(fù)泵也可以用安裝出口閥門的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量。（X）4 .強(qiáng)差的大小可以用一定高度的液體柱來(lái)表示。（，）5 .采用錯(cuò)流和折流可以提高換熱器的傳熱速率。（X ）6 .對(duì)流傳熱系數(shù)是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。（X ）7 .黑體、鏡體和灰體都是理想化的物體，在自然界中并不存在。 （8 .離心泵的軸功率

9、一般隨流量增大而增大，當(dāng)流量為零時(shí)，軸功率不為零。9 .在同一流體中，自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流不可能同時(shí)發(fā)生。（X）10 .靜壓能與動(dòng)能、位能不一樣，它不屬于機(jī)械能。（X）五.計(jì)算題（每題10分，共40分）：1.如附圖所示，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,題24附圖且相差20m,輸送管內(nèi)徑為 100mm,管子總長(zhǎng)為 45m （包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。已知油品的密度為890kg/m3,粘度為0.487Pas,試計(jì)算泵所需的有效功率。Vs40 36001 .解:4d2 _ .20.785 0.12= 1.415m/sdu ：Re 二640.1 890 1.41

10、5 =258.6 20000.48764=0.247Re 258.6在貯槽1截面到高位槽2截面間列柏努力方程：簡(jiǎn)化：Weg u12 We = Z 2 g -p2 g u2二 Wf =Z2g % Wf“ Wf 而：l .二 le u 245 1 4152-u =0.247 x-10.12=111.2J /kg.We=20 9.81 111.2 =307.4J/kgPe 二We ms 二We Vs ： =307.4 403600 890 =3039.8W 3.04kW2.用油泵從貯槽向反應(yīng)器輸送 652kPa。泵位于貯槽液面以下 度為530kg/m3,飽和蒸汽壓為44c的異丁烷，貯槽中異丁烷液面恒

11、定，其上方絕對(duì)壓力為1.5m處，吸入管路全部壓頭損失為1.6m。44c時(shí)異丁烷的密操作？2.解:泵允許的安裝高度:Hg允=Hg定Po -Pv：gHgy允-(NPSH)允一 h帔入(652 -638)10 -3.5 -1.6530 9.81- -2.4m''此泵安裝不當(dāng)，會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。638 kPa。所選用泵的允許汽蝕余量為3.5m,問(wèn)此泵能否正常3.有一過(guò)濾面積為0.093m2的小型板框壓濾機(jī)，恒壓過(guò)濾含有碳酸鈣顆粒的水懸浮液。過(guò)濾時(shí)間為50秒時(shí)，共得到2.27X10-3 m3的濾液；過(guò)濾時(shí)間為 100秒時(shí)。共得到3.35 X10-3 m3的濾液。試求當(dāng)過(guò)濾時(shí)間為200秒時(shí)，

12、可得到多少濾液?33.解:由于因此q3=0.0525 所以:已知 A=0.093m2、t1=50s、Vi=2.27X 10-3m3、t2=100s、V2=3.35X 10-3m3、t3=200sV12.27 10，斗q1=24.41 10A 0.093V23.35 10qq2= =36.02 10A 0.093根據(jù)式(2-38a)- q12 2qeq1 = Kt1 (24.41 10。2 2 24.41 10 %=50Kq2 2qeq2 = Kt2 (36.02 10)2 2 36.02 10"qe =100K聯(lián)立解之:qe=4.14X 10-3 K=1.596X 10-5q； 2

13、4.14 10(3 =200 1.596 10,V3=q3A=0.0525 X 0.093=4.88 X 10-3m4.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.C、密度為850kg/m3）,由80c冷卻到30c換熱器的列管直徑為 e 25X 2.5mm ,水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為0.85kW/（m2.C）和1.70kW/（m2.C）,污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于 50C,試求換熱器的傳熱面積。4.解：解：熱負(fù)荷:.3 .5Q=Wicpi (Ti T2) =1.25X 1.9X 10 (8030) =1.2X 10W傳熱溫

14、度差:Atm=(At2 A ti)/ln( A t2/A ti) =(80 50) (30 20)/ln(30/10)=18.2C總傳熱系數(shù):1 do 1ft:十Ko:idi ：。25 100.85 103 20 1011.7 103= 2.06 10.2mC/W2解得:Ko=485.44W/(m - C),有：S=Q/ (KoAtm) =13.9m2總傳熱系數(shù):do idi;。25 101+0.85 103 20 10與 1.7 103= 2.06 10- 2 mC/W2解得：Ko=485.44W/(m - C), 有：S=Q/ (KoAtm) =13.9m2化工原理試題答案（A）一、填空、

15、1 .粘性；2. a； 3.湍流； 4. 50mH2°； 5 93.5； 6.下降，增大。7.氣固；液固；8.濾餅層；過(guò)濾介質(zhì)； 9.?。辉黾?；10. 1/4; 11.增大；減小12.套管式、管殼式、板式； 13.滯流內(nèi)層；減薄滯流內(nèi)層厚度；14. 5.39;15 .傳熱管表面有污垢積存；16.熱電偶溫度計(jì)；水銀溫度計(jì)；流量計(jì)17. （1）因溶液蒸氣壓下降而引起；（2）因液柱靜壓強(qiáng)而引起的沸點(diǎn)升高；（3）因流動(dòng)阻力而引起。18.循環(huán)型（非膜式）和非循環(huán)型（膜式）。19 .抽出由溶液帶入的不凝氣，提高蒸發(fā)器內(nèi)真空度。20 .蒸發(fā)1kg水分消耗的加熱蒸氣量，kg/kg。二、簡(jiǎn)述題1,當(dāng)離

16、心泵入口處壓強(qiáng)w PO時(shí)，液體汽化，造成泵體震動(dòng)，葉片點(diǎn)蝕，這種現(xiàn)象為氣蝕。2 .首先將板框式過(guò)濾機(jī)安裝正確，檢查各閥門處于完好狀態(tài)；打開攪拌器將懸浮液攪拌均勻；啟動(dòng)加壓泵向板框式過(guò)濾機(jī)輸送懸浮液，待清液流出均勻后每隔一定時(shí)間記錄濾液量。3 .檢查底閥 灌水 閉出口閥 啟動(dòng)電機(jī) 待運(yùn)行平穩(wěn) 開啟出口閥。閉出口閥的目的是為了減 AA小啟動(dòng)電流。4 .電機(jī)功率、泵進(jìn)出口壓強(qiáng)、流量、進(jìn)出口高度差、溫度等。5 .氣流夾帶著固體進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，在離心力的作用下固體被甩到器壁，順器壁落入收集器，而氣流旋轉(zhuǎn)幾圈后在旋風(fēng)分離器內(nèi)反向旋轉(zhuǎn)從旋風(fēng)分離器內(nèi)部上升離開。三、四、1、五、選擇題：1、D; 2. A;

17、3. B; 4. B； 5. B； 6.10. D;判斷題，；2、X； 3X、； 4、，； 5X、； 6、X； 7、V； 計(jì)算題D; 7、B; 8. B; 9. A;8、，； 9、X；10、XVs1 .解:二 Md 4du PRe =4002 Ls0.1 890 1.415 =258.6 20000.4876464, = = 0.247Re 258.6在貯槽1截面到高位槽2截面間列柏努力方程：包 2u12We=Z2g簡(jiǎn)化：We=Z2g ' Wfx Wf而：l le u245 1.4152邑一 二0.247-111.2J /kgd 20.12, We =20 9.81 111.2 =30

18、7.4J/kgPe =We ms =We Vs ： = 3。7.4 403600 890 二 3039.8W 3.04kW2.解：泵允許的安裝高度:Hg允=Po -Pv一(NPSH)允一Z h帔入（652 -638）103 -3.5 -1.6530 9.81= -2.4mHg 定 > Hg3.解：已知''此泵安裝不當(dāng)，會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。A=0.093m2、t1=50s、Vi=2.27X 10-3m3、t2=100s、V2=3.35X 10-3m3、t3=200s由于qi = 一 =A2.27 100.093= 24.41 10-q2：V23.35 10 工根據(jù)式（2-38a）0.093-工= 36.02 10Lq2 +2qeq = Kt1 (24.41x10)2 + 2M 24.41 父10?=50K q2 +2qeq2 = Kt2 (36.02x10)2 +2h36.02父 10,qe =100K 聯(lián)立解之：qe=4.14X 10-3 K=1.596X 10-52 _._3 _5q3=0.0525所以:因止匕 q3 2 4.14 10 - q3 =200 1.596 10一V3=q3A=0.0525 X 0.093=4.88 X 10-3m34.解：解：熱負(fù)荷:Q=Wcp1 (一T2) =1.25X 1.9X 103 (8030) =1.2X 105W