化工與環(huán)境學院2023年第一學期考試試卷化工原理(上)試卷A

1北京理工大學化工與環(huán)境學院2023-2023年第一學期考試試卷 A〔上〕留意事項：請考生按要求在試卷裝訂線內(nèi)填寫姓名、學號和年級專業(yè)。請認真閱讀各種題目的答復要求，在規(guī)定的位置填寫答案。不要在試卷上亂寫亂畫，不要在裝訂線內(nèi)填寫無關的內(nèi)容。100120分鐘。題號一二三四五六總分統(tǒng)分人得分得分評分人一、填空題〔116得分評分人11分〕用離心泵在兩個敞口容器間輸液。假設維持兩容器的液面高度不變，當關小輸送道的閥門后，管道的總阻力將 〔增大、不變、減小〕21分〕邊長分別為b的長方形載面風道，其當量直徑為 。31分〕某精餾塔頂操作絕壓須維持在5.3kP，假設當?shù)貧鈮河嫷淖x數(shù)為775mmH，塔頂空表讀數(shù)應為 kPa。42分在傳熱試驗中用飽和水蒸汽加熱空氣總傳熱系數(shù)K接近于 側(cè)的流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于 側(cè)流體的溫度值。51分〕某過濾機的濾布阻力可以無視不計，在恒壓下過t秒，得濾液V3；假設在同壓強下連續(xù)過濾t秒，共得濾液 m3。62分〕單效蒸發(fā)器將F=2023kg/，ω=10%的原料液濃縮到35%，0料液沸點進料，無視熱損失。蒸發(fā)器的傳熱面積A=20m2，K=1000W/m2·℃，蒸發(fā)室壓強下水的飽和汽化潛熱r=2330kJ/k則蒸發(fā)水量為 kg1傳熱有效溫差為 ℃73分與一般的傳熱過程相比蒸發(fā)操作具有那三個主要特點： 、與 。83分〕換熱器按其傳熱特征可分為 、 和 三種類型。92分〕流化床的不正?，F(xiàn)象有 和 。得分評分人二、選擇題〔210得分評分人當流體通過〔 〕時，隨著流量的增大，其壓差不便。A．孔板流量計 B．渦輪番量計 C．文丘里流量計 D．轉(zhuǎn)子流量計2．離心泵的效率隨流量的變化狀況是〔 。A．Q增大，η增大 B．Q增大，η減小C．Q增大，η先增大后減小 D．Q增大，η先減小后增大確定流量的液體2×2.5mm的直管內(nèi)作湍流流淌其對流傳熱系假設流量與物性都不變，改用19×2mm的直管，則其將變?yōu)椤?。A．1259 B．1496 C．1585 D．16781.2×105Pa表壓下操作時，過濾常數(shù)K=2×10-5m2/s2.4×105Pa表壓，此時的過濾常數(shù)K為〔 〕m2/s。假設濾餅不行壓縮。A．2×10-5 B．4×10-5 C．1.2×10-5 D．2.4×10-5下述措施中對提高換熱器殼程對流傳熱系數(shù)有效的是〔 。A．增大板間距 B．選用粗管排列C．設置折流擋板 D．增加管程數(shù)得分評分人三、思考題〔88得分評分人保溫瓶在設計和使用過程中實行了哪些防止熱損失的措施？得分評分人四、計算題〔24得分評分人如附圖所示，用效率為70%的離心泵將蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，管路為φ57mm×3.5mm的光滑鋼管，直管長度與全部局部阻力〔包括孔板〕當量長度之和為80m。承受孔板流量計測量水的流量。從水池到孔板前測壓點截面A的管長〔包含全部局部阻力當量長度35mU20998kg/m3,黏度為1.0103Pas。摩擦系數(shù)0.02。當水的流量為10m3/h〕〔2A截面U管壓差計的讀數(shù)R。得分評分人五、計算題〔20得分評分人3600m3/h0.6kg/m30.03mPas，4300kg/m36m以上的塵粒。試求：所需的沉降面積；15m2，則需多少層。得分評分人六、計算題〔22得分評分人7000kg·h-12085108℃的飽和蒸汽作加熱介質(zhì)。假設水蒸氣的對流傳熱系數(shù)為1×104W·m-2·K-1，空氣在平均溫度下的物性數(shù)據(jù)如1kJ·kg-1·K-1，導熱系數(shù)為2.85×10-2W·m-1·K-1，黏度為1.98×10-5Pa·s，密度為1.08kg/m3?，F(xiàn)有一單程列管式換熱器，裝有?25mm×2.5mm2002m，此換熱器能否完成上述傳熱任務？〔管壁及兩側(cè)污垢熱阻均可無視，熱損失亦無視〕北京理工大學化工與環(huán)境學院2023-2023年第一學期考試試卷 A〔上〕參考答案一、填空題〔116分〕11分〕不變2ab21分〕(ab)31分9842分〔內(nèi)側(cè)〕〔外側(cè)〕蒸汽51分〕V62分1428.、46.273分〕沸點上升、節(jié)約能源、物料的工藝特性83分〕直接接觸式、蓄熱式、間壁式92分〕騰涌、溝流二、選擇題〔210分〕1．D、2．C 、3．A、4．B、5．C三、思考題〔88分〕〔3〕〔舉例說，如夾層內(nèi)壁溫度為98C，外壁溫度為28C，黑度為0.950.02550Wm2

6.15Wm2

〔3〕出一段空氣的導熱系數(shù)比水在小得多，從而有效地降低了瓶口的導熱熱損失〔2〕四、計算題〔24分〕〕取蓄水池和敞口高位槽分別為上、下游截面，且以蓄水池為基準水平面。列伯努利方程：u2gz 1

u2 p2

〔1〕〔2〕p1 2 e 2 2 fpz 0、u u1 1

0、p p1

0(表壓)，

3.140.052d(5723.5103

0.05mA

0.00196m2〔24 4分〕103600103600管內(nèi)流速為us

1.42m/s、(l

)80m 〔2〕A 0.00196 e ll

u2 80 1.422 ( e)f d 2

0.02(

)0.05

32.3J/kg 〔2〕整理〔1〕式得：gze

f

9.811532.3179.5J/kg 〔2〕NN

meeses

Vess

998(103600)179.50.7

711W0.711kW 〔2〕〔2〕取蓄水池和A截面分別為上、下游截面且以蓄水池為基準水平面。列伯努利方程：u2gz 1

u2 pA

(2) 〔2〕p1 2 p

A 2

z 0、u1

0、uA

u1.42m/s、p1

0(表壓(lle

)”35m ll u ＝〔 e”

0.02(351.42214.1J/kg 〔2〕

d 2 0.05 2整理〔2〕式得：u2

1.422p [A

gz AA 2

179.59.8114 14.19982.70104Pa〔4〕2｛另解：取A截面和敞口高位槽分別為上、下游截面且以A截面為基準水平面。列伯努利方程：pAA2gz u2ppAA2

gz

u2 2

(3)A 2

2 2

f(A2)z 0、u u1.42m/s、u 0、p 0、(ll)””45A A 2 2 e ll u ＝〔 e””

0.02(45)1.42218.1J/kgf(A2)

d 2 0.05 2整理〔3〕式得：

u2 1.422p [gz A 2

f(A2)

][9.81118.1 ]9982.70104Pa｝2 2在U管壓差計兩端列流體靜力學方程：p RA 1

) gRHg

〔2〕R

pA

1.5g2.701041.59989.810.337m 〔2〕1 g(Hg

) 五、計算題〔20分〕用降塵室凈化煙氣，煙氣流量為 3600m3/h，密度為0.6kg/m3，粘度為mPas4300kg/m36m以上的塵粒。試求：所需的沉降面積；15m2，則需多少層。1〕設沉降區(qū)為層流d6106ms

4300kg/m30.6kg/m30.03103Pasd2()g (6106)2(43000.6)9.81u s 2.81103m/st 18 180.03103〔5〕驗算

dut610 2.8110 0.63.37106 3

42；屬層流t 0.03103〔5〕所需總沉降面積可由生產(chǎn)力氣計算公式得：V S tV

3600/3600Aut

356m22.81103〔5〕(2)所需層數(shù)n A 35623.7取24層A 15底〔5〕六、計算題〔22分〕已知：ms27000kg/h1.94kg/s 、t1=20℃、t2=85℃、T＝108℃、1104W/m2K、c 1000J/kgK、2.8510-2W/mK1 p21.98105Pas、1.08kg/m3、d 0.02m、d 0.025m、n200根、l2m1 2解：現(xiàn)有換熱器的傳熱面積為：A”200dl2003.140.025231.4m2 〔2〕2由傳熱速率方程可知，要到達題目工藝要求所需面積為：A QKtm其中：Qm c (t t)1.941000(8520)1.26105W126kW 〔2分〕s2 p2 2 1lntlntt

t

＝T－t

＝108－85＝23℃、t

＝T－t

＝108－20＝88℃m 2 1故：t m1(1(dd2

48.4℃ 〔4〕888823ln8823)msms214u

41.94

28.6m/s(4分)2000.0221.08du 0.0228.61.08Re1 31212〔2分〕 1.98105Pr

cp10001.98105

2分〕 2.85102

2.851020.023Re0.8Pr0.4(