化工原理考題

1、離心泵一、填空1、離心泵為了避免（氣縛）現(xiàn)象，啟動前需（先向泵內(nèi)充滿 ）被輸送的液體，因而離心泵不具有（自吸 ）能力。為了避免發(fā)生（汽蝕）現(xiàn)象，需限制（泵的安裝）高度。2、離心泵的主要構(gòu)件（ 葉輪 ）、（泵殼 ）。3、離心泵的比例定律（切割定律 ）、（相似定律）、（ 組合法設計）。4、離心泵的設計點是指（工作效率最高的點 ）。而離心泵的工作點則是指（ 離心泵在實際的輸送過程中與管路相連接，離心泵特性曲線和管路特性曲線的交點 ）。5、往復泵的正位移特性是指（ 往復泵的排液能力與活塞位移有關，但與管路情況無關，而壓頭則受管路的承壓能力所限制）。6、離心泵的特性曲線是在（ ）測定的。啟動離心泵時必須

2、關閉（ 出口閥門），目的是使離心泵的（ 功率 ）最小，以免燒壞電機。二、選擇1、某同學進行離心泵特性曲線測定實驗，啟動泵后，出水管不出水，泵進口處 真空計指示真空度很高，他對故障原因作出了正確判斷，排除了故障，你認為以下可能的原因中，哪一個是真正的原因（ C ）。A）水溫太高 B）真空計壞了 C）吸入管路堵塞D）排出管路堵塞2、離心泵漏入大量空氣后將發(fā)生（ B ）。A）汽化現(xiàn)象 B）氣縛現(xiàn)象 C）汽蝕現(xiàn)象 D）氣浮現(xiàn)象3、以下物理量不屬于離心泵的主要性能參數(shù)（ D ）。A）揚程 B）效率 C）軸功率 D）有效功率4、離心泵的調(diào)節(jié)閥開大時，則（ B ）A）吸入管路的阻力損失不變 B）泵出口的壓力

3、減小 C）泵入口處真空度減小 D）泵工作點的揚程升高5、離心泵銘牌上標明的是泵在（ C ）時的主要性能參數(shù)。A）流量最大 B）壓頭最大 C）效率最高 D）軸功率最小6、離心泵產(chǎn)生汽蝕的原因可能是（ B ）。A）啟動前沒有充液 B）安裝高度過高 C）底閥堵塞 D）葉輪直徑太小7、由閥門全開的條件算出在要求流量為Q時所需揚程為He，在離心泵的性能曲線上查得與Q對應的揚程為H，H>He，在流量為Q時泵的效率為，則泵的軸功率為（ B ）。A）QHeg/1000kw B） QHg/1000kw C） QHe/102kw D） QHg/102 kw 三、簡述簡述離心泵的氣縛和汽蝕現(xiàn)象，往復泵有無氣縛

4、和汽蝕現(xiàn)象，為什么？四、計算題用泵將貯槽中密度為1200kg/m3的溶液送到蒸發(fā)器內(nèi)，貯槽內(nèi)液面維持恒定，其上方壓強101.33×103Pa。蒸發(fā)器上部的蒸發(fā)室內(nèi)操作壓強為200mmHg（真空度）。蒸發(fā)器進料口高于貯槽內(nèi)的液面15m，輸送管道的直徑為ø68×4mm，送料量為20m3/h，溶液流經(jīng)全部管道的能量損失為120J/kg，求泵的有效功率。若效率為65%，則軸功率為多少？解：在貯槽液面1-1與管路出口內(nèi)側(cè)2-2兩截面間列柏努力方程gz1+u12/2+P1/W= gz2+u22/2+P2/+hf式中Z1=0,Z2=15m,P1=0(表壓),P2=-(200/7

5、60)×101.33×103=-26670Pa(表壓)，u1=0,u2=20/(3600×0.785×0.062)=1.97m/shf=120J/kg一、填空1、當顆粒與流體作相對運動時，層流的范圍是（ 10-4<Re<2 ），此時的沉降速度ut=（ ）。2、若降塵室的高度增加，則沉降時間（ 增加），氣流速度（ 減小），生產(chǎn)能力（ 不變）。3、離心沉降時，旋轉(zhuǎn)半徑R0.4m，切向速度ut=20m/s，則離心分離因數(shù)Kc=（ ）。4、降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的（ 底面積）有關，而與（ 高度）無關。5、顆粒的球形度（ ），比表面積a（ ）。6、

6、除去液體中混雜的固體顆粒，在化工生產(chǎn)中可以采用（ 過濾）、（ 重力沉降）、（ 離心沉降 ）。7、旋風分離器性能的好壞，主要以（ 臨界粒徑）來衡量。（臨界粒徑）愈小，說明其分離性能愈好。二、選擇題1、沉降室的生產(chǎn)能力取決于（ B ）。A、沉降室的高度 B、沉降室的底面積C、含塵氣體速度 D、能100除去的最小顆粒的沉降速度2、在長為Lm，高為Hm的降塵室中，顆粒的沉降速度為utm/s，氣體通過降塵室的水平流速為um/s，則顆粒能在降塵室內(nèi)分離的條件是：（ D ）A、L/u<H/ut B、L/ut <H/uC、 L/ut H/u D、L/uH/ut3、設降塵室的長、寬、高分別為L、b、

7、H（單位均為m），顆粒的沉降速度為utm/s，氣體的體積流量為qv，則顆粒能在降塵室分離的條件是：BA、H/ut LbH/qv B、H/utLbH/qvC、 L/ut H bH/qv D、L/ut H bH/qv 習題用一離心泵將敞口貯槽中20 的水送往一個密閉容器中，容器內(nèi)保持10kPa（表壓）壓強，貯槽液面與容器入口之間的垂直距離40m，管路為83×4 mm鋼管，總長45m（包括所有局部阻力的當量長度），摩擦系數(shù)0.028。管路上裝有孔徑d0=30mm孔板流量計，測得連接孔板的指示液為汞的U形壓力計讀數(shù)R0.32m、孔流系數(shù)C00.61。求：1）此管路中水的流速，流量;2）泵的壓

8、頭;3）有效功率;4）若泵效率為65，求泵的軸功率。解：1）qv=A02gR（i-）/1/2=0.61×0.785×0.032×2×9.81×0.32×（136001000）/1000=3.83×103m3/su=qv/（0.785d2）3.83×103/（0.785×0.0752）=0.86m/s2）在貯槽液面與容器入口兩截面間列柏努利方程He(z2-z1)+(P2-P1)/ g+(u22-u12)/2g+Hf式中P1=0（表壓），P2=10kPa，Z2Z140m，u1=u2=0Hf=×（ll

9、e）/d×u2/2g=0.028×45/0.075×0. 862/（2×9.81）0.63mHe10×103/（103×9.81）+40+0.63=41.65m3）Pe=qvHeg=3.83×103×41.65×103×9.81=1565w4）Pa=Pe/=1565/65%=2408w過濾一、填空1、過濾的兩種方式是：（ 濾餅過濾 ）和（ 深層過濾 ），自來水處理采用的是： （ 深層過濾 ）。2、實現(xiàn)過濾操作的推動力可以是（ 重力 ）、 （ 壓差 ） 或（ 離心力）。二、選擇題1、過濾推動力一般

10、是指（ B ）。A、過濾介質(zhì)兩邊的壓差 B、過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差 C、濾餅兩邊的壓差 D、液體進出過濾機的壓差2、推導過濾基本方程式時一個最基本的依據(jù)是：（ C ）。A、固體顆粒的沉降速度 B、濾餅的可壓縮性C、流體的層流流動 D、過濾介質(zhì)的比阻3、板框壓濾機中，最終的過濾速度是洗滌速度的（ C ）。A、一倍 B、一半 C、四倍 D、四分之一4、在板框壓濾機中，如濾餅不可以壓縮，介質(zhì)阻力不計，當過濾壓差增加一倍時，其過濾速率為原來的（ C ）。如濾液粘度增加一倍，壓差不變，過濾速度為原來的（ B ）。A、21/2倍 B、1/2倍 C、2倍 D、1/ 21/2倍 三、計算題1、用

11、板框壓濾機在恒壓下處理某種懸浮液，濾框邊長0.65m，厚0.05m，共10個框，已測得操作條件下有關參數(shù)為：K6 ×105m2/s，qe=0.01m3/m2，獲得1m3濾液的濾餅體積為0.1m3。求：濾框完全充滿需多少時間，可得多少濾液？解：0.1/1=0.1m3濾餅/m3濾液濾餅體積VC0.652 × 0.05×10=0.211m3濾液體積V0.211/0.1=2.11m3過濾面積A0.652 × 2 × 10=8.45m2由恒壓過濾方程：V22VeV=KA2t2.112+2 ×0.01 ×8.45 ×2.11=

12、6 ×10-5 ×8.452 ×t解得t=1122s擬用一板框壓濾機處理某一懸浮液，獲每m3濾液得濾餅量0.04m3。在1.5atm操作壓力下，過濾常數(shù)K2.73 ×10-5m2/s ，過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。濾餅為不可壓縮。1）若要求過濾1h獲取0.41m3的濾餅，試求所需的過濾面積。2）若板框邊長為0.81m，試確定框數(shù)及框的厚度。3）若濾餅不需洗滌，拆裝時間需45min，試求為使上述板框壓濾機生產(chǎn)能力達到最大時，其操作壓力應提高至多少？解：1）由恒壓過濾方程：V22VeV=KA2t因Ve=0V2=KA2tV=0.41/0.0410.25m310.2

13、52=2.73 ×10-5×A2×3600A=32.7m22）設框數(shù)為n，框厚為A2×0.812×n=32.7m2n=25個濾餅體積VC0.812××25=0.41得0.025m=25mm3）恒壓過濾方程：V2=KA2t QV/tV/(V2/KA2)+0+tD=1/(V/KA2+tD/v)要使Q最大，只需分母最小。即只需V/KA2tD/V也就是V2=KA2tD即10.252=K×32.72×45×60解得K=3.64×10-5m2/sK=2P/rK/K=P/P=3.64×10

14、-5/2.73 ×10-5=4/3P=4/3 ×1.5=2.0atm某板框過濾機的邊長為250mm，厚為25mm，框數(shù)為8，以此過濾機過濾某懸浮液，測得過濾時間為8.75min與15min時的過濾量分別為0.15m3及0.20m3。試計算過濾常數(shù)K。解：由恒壓過濾方程：V22VeV=KA2tA=2 ×0.25 2×8=1m2由已知得方程組 0.152+2 ×0.15Ve=K ×8.75 ×600.202+2 ×0.20 ×Ve=K ×15×60聯(lián)立兩式解得K5 ×10-5m2

15、/s某板框過濾機共有10個框，框的邊長為500mm，在一定壓力下恒壓過濾30min后，獲得濾液5m3。假設濾布阻力可以忽略不計。試求：1）過濾常數(shù)K;2）如果再過濾30min，還能獲得多少m3濾液？解：由恒壓過濾方程：V22VeV=KA2t因Ve=0V2=KA2tA2 ×0.52 ×105m252=K ×52 ×30 ×60K=1/1800=5.56 ×10-4m2/s再過濾30分鐘，有：V2=KA2t5.56×10-4×52×（30+30）×6050解得：V7.07m3V=7.07-5=2.0

16、7m3實驗室中在與生產(chǎn)條件相同的壓差下對某種顆粒在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得qe=0.01m3/m2，K1.579 ×10-4m2/s。懸浮液中，固相質(zhì)量分率為0.07，固相密度為2000kg/m3，濾餅不可壓縮，其含水量為30（質(zhì)量分數(shù)）。今選用一臺直徑1.5m，長10m的轉(zhuǎn)筒真空過濾機處理此種料漿，所用濾布與實驗相同，轉(zhuǎn)筒浸沒角為120 º，轉(zhuǎn)速為0.5轉(zhuǎn)/分，操作真空度為8.0 ×104Pa，試求：1）該過濾機的生產(chǎn)能力（以每小時獲濾液體積計）;2）濾餅厚度。解：1）過濾面積ADL3.14 ×1.5 ×1047.1m2浸沒度120/3

17、600.3333q= (K /n+qe2)1/2-qe= 1.579 ×10-4×0.3333/(1/120)+0.0121/2-0.01=0.07m3/m2生產(chǎn)能力Q=nqA=1/120×0.07×47.1=0.0275m3/s=99m3/h2）C1/（1-0.3）1.429kg濕濾渣/kg干渣C/C=1/P+(C-1)/1.429/C=1/2000+(1.429-1)/1000C=1538kg/m3X/(1-CX) ×C/C=0.07×1000/(1-1.429×0.07) ×1.429/1538=0.0722

18、m3濾餅/m3濾液濾液體積：VqA=0.07×47.1=3.297m3濾餅體積：VCV0.0722×3.2970.238m3濾餅厚度：LVC/A=0.238/47.1=0.005m=5mm傳熱一.填空1.間壁式換熱器傳熱過程包括:( 流體1向換熱器壁面的對流換熱 )( 然后是換熱器壁面的導熱過程 )( 最后是換熱器壁面向流體2的對流換熱 )三個步驟.2.傳熱的基本方式有三種:(熱傳導)( 熱對流)和( 熱輻射).3.無相變化時熱負荷的計算方法有兩種:( 比熱法) 和(反差法).4.在傳熱實驗中,用飽和水蒸汽加熱空氣,加熱蒸汽在( 殼)程流動,加熱器頂部設置排氣閥是為了(定期

19、排放不凝性氣體).總傳 熱系數(shù) 接近于(空氣)側(cè)的對流傳熱系數(shù),而壁溫接近于(蒸汽)側(cè)流體的溫度. 5.一般說來,(金屬)的導熱系數(shù)最大, (氣體)的導熱系數(shù)最小.6.黑體1的表面溫度為27,黑體2的表面溫度為627,黑體2的輻射能力為黑體1的(（900/300）4=81)倍.為了減少設備的輻射熱損失,可在表面鍍以黑度(較小)的銀鋁等.7.單一飽和蒸汽冷凝時,熱阻由(冷凝液膜的熱阻)決定,含不凝性氣體的蒸汽冷凝時,熱阻由(不凝性氣體層的熱阻)決定.8.間壁式換熱器中,壁溫總是接近于(熱阻中)側(cè)流體的溫度. 9.在列管換熱器中,蒸汽一般通入(管 )程,壓力高的物料則走(管)程.10.1和2兩種流

20、體在管殼式換熱器中進行換熱,1為腐蝕性介質(zhì),而2無腐蝕性,(2)流體應走管程.11.工業(yè)上常用飽和蒸汽作加熱介質(zhì),其主要原因是:1)飽和蒸汽有恒定的(溫度),2)有(較大的對流傳熱)系數(shù).二.選擇1.下列換熱器屬于間壁式的是( 3，4 ).1)直接接觸式換熱器 2)蓄熱式換熱器3)夾套式換熱器 4)套管式換熱器2.列管換熱器管程常用流速范圍為:一般液體(,1 ),氣體( 3 ).1)0.53m/s 2）315m/s 3）530m/s3、某套管換熱器，管間用飽和水蒸汽加熱管內(nèi)空氣（空氣在管內(nèi)作湍流流動）使空氣溫度由升至，現(xiàn)需空氣流量增加為原來的倍，若要保持空氣進出口溫度不變，則此時的傳熱溫差應為

21、原來的（1）1)1.149 倍 2)1.74倍 3)2倍 4)不變?nèi)⒑喆鸷喪鰪娀瘋鳠徇^程。四、計算、有一套管換熱器內(nèi)管為×，外管為×的鋼管。內(nèi)管中苯從加熱到，流量為,環(huán)隙為133.3的飽和水蒸汽冷凝,其汽化熱為2168.1kJ/kg,冷凝傳熱系數(shù)為11630w/m2k。苯在之間的物性參數(shù)平均值為880kg/m3, Cp=1.86kJ/kg.k , l=0.134w/mk, =0.39 × 10-3Pa.s。管內(nèi)壁垢阻為0.000265m2k/w。管壁及管外側(cè)垢阻忽略不計。試求：1）加熱蒸汽消耗量。2）所需傳熱面積。3）如苯的流量增加50%，要求苯的進出口溫度不變

22、，加熱蒸汽的溫度應為多少？解：1）Q=qm2r=qm1Cp1（t2-t1）=4000/3600×1.86×103×(80-50)=62000wqm2=Q/r=62000/(2168.1×103)=0.0286kg/s2)以外表面為基準u=qV/0.785d2=4000/3600/880/(0.785×0.052)=0.64m/sRe=du / =0.05×0.64×880/(0.39 × 10-3)=7.22 ×104>104(湍流)Pr=CP / l=1.86 × 103 ×

23、0.39 × 10-3/0.134=5.41(0.7<Pr<120)因苯被加熱,n=0.41 =0.023 l/dRe0.8Pr0.4=0.023 ×0.134/0.05 ×(7.22 ×104)0.8 ×(5.41)0.4=933.4w/m2kK2=1/(1/ 1+Rd1) ×d2/d1+1/2=1/(1/933.4+0.000265) ×54/50+1/11630=653.9w/m2ktm=(83.3-53.3)/(83.3/53.3)=67.19Q=K2A2 tmA2=Q/ K2 tm=62000/(653

24、.9 ×67.19)=1.41m2或K1=1/(1/ 1+Rd1) +1/2×d1/d2=1/(1/933.4+0.000265+1/11630×50/54)=706.2w/m2kA1=Q/K1 tm=62000/(706.2×67.19)=1.307m2L1=1.307/(0.05×3.14)=8.32mL2=1.411/(0.054×3.14)=8.32m3)qm1=1.5qm1Q=qm1Cp1（t2-t1）=93000w 1 =1.5 0.81=1.5 0.8×933.4=1291w/m2kK2 =1/(1/ 1 +R

25、d1) ×d2/d1+1/2= 1/(1/1291+0.000265) ×54/50+1/11630=827.3w/m2ktm =(T-50)-(T-80)/(T-50)/(T-80)=30/ (T-50)/(T-80)tm =Q/K2 A2=93000/(827.3×1.41)=79.67兩式聯(lián)立解得T=145.6或K1 =1/(1/ 1 +Rd1) +1/2×d1/d2=1/(1/1291+0.000265+1/11630×50/54)=893.5w/m2ktm =Q/K1 A1=93000/(893.5×1.307)=79.64即30/(T-50)/(T-80)=79.64兩式聯(lián)立解得T=145.6有一列管式換熱器,裝有25×2.5mm鋼管300根,管長為2m,要求將質(zhì)量流量為8000kg/h的常壓空氣于管內(nèi)由20加熱到85,選用108飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之。若水蒸汽的冷凝傳熱系數(shù)為10000w/m2k，管壁及兩側(cè)污垢熱阻均可忽略不計，而且不計熱損失。已知空氣在平均溫度下的物性常數(shù)為：Cp=1kJ/kg.k , l=0.0285w/mk, =1.9 8× 10-5Pa.s，Pr=0.7，試求：1）空氣在管