郑州大学2004至2005第一学期化工原理期末考试试题及答案.doc

郑州大学2004至2005第一学期化工原理期末考试试题及答案A卷一、选择题：（每题2分，共24分）1利用因次分析法的目的在于A。A减少实验工作量B增加实验结果的可靠性C建立数学表达式D避免出现因次错误2牛顿流体在管内作层流流动，流体层之间的剪应力在B。A管中心最大B管壁处最大C管中处处相等D管壁处最小3流体通过离心泵所获得的能量主要表现为B。A动能增加B静压能增加C位能增加D流量增大4用离心泵把地下贮槽中的液体送入高位槽，完好的离心泵却无法泵送液体，可能导致故障的原因是C。A贮槽内液面上升B液体温度下降C吸入管堵塞D容器内压强升高5回转真空过滤机的转速越快，单位时间所获得的滤液量就越_，形成的滤饼层厚度就越_，过滤阻力越_。CA少，薄，小B少，厚，大C多，薄，小D多，薄，大6离心沉降速度是B。A颗粒运动的绝对速度B径向速度C切向速度D气流速度7、气力输送过程中，垂直管中稀相输送时气速的下限为B。A颗粒的沉降速度B噎噻速度C起始流化速度D表观气速8穿过三层平壁的稳定导热过程，已知各层温差为t140，t235，t35，则第一层的热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的关系为B。AR1（R2R3）BR1（R2R3）CR1（R2R3）D无法比较；9在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在_，减少热阻的有效措施是_。CA层流底层，使流体处于层流状态B流体湍动区域，使层流底层减薄C层流底层，提高流体湍动程度D流体过渡区域，提高流体湍动程度10在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在对对流传热系数的影响是_A_。A不凝性气体的存在会使值大大降低B不凝性气体的存在会使值升高C不凝性气体的存在与否，对数据无影响D不一定11把一壳程用饱和水蒸气加热管内水的列管式换热器由单管程改为双管程，会引起B。A管内对流传热系数减小B对数平均温差减小C管内阻力减小D总对流传热系数减小12.真空蒸发的优点有C。A不凝气无需用泵即可从冷凝器中排除B溶液沸点升高C溶液沸点降低D沸腾给热系数大二、填空题：（每空1分，共16分）1.流体在圆形直管中作层流流动，如果只将流速增加一倍，管径不变，则阻力损失为原来的2倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的1/4倍。2在离心泵的运转过程中，叶轮_是将原动机的能量传递给液体的部件，而_泵壳_则是将动能转变为静压能的部件。3离心泵的流量调节阀应安装在离心泵出口管路的位置上，而正位移泵调节阀只能安装在旁路位置上。4在操作压力相同的条件下，当滤液粘度与洗液粘度相同时，叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为1。5流化床在正常操作范围内，随着操作气速的增加，流体在颗粒缝隙间的流速不变，床层空隙率增大，床层压降不变，颗粒沉降速度不变，床层高度升高。6.对流传热过程中，在其它条件相同下，短管的对流传热系数比长管的对流传热系数大。7温度相差100的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10，则此时的辐射传热量与原来的相比将小。8.单效蒸发操作中，二次蒸汽温度低于生蒸汽温度的原因有溶质的存在和传热的推动力。三、（18分）有一循环管路如图所示，管路内安装一台离心泵，安装高度Hg= 3 m，在高效范围内，此离心泵的特性曲线可近似表示为（式中qv以m3/s表示），管路总长为130 m，其中吸入管长为18 m（均为包括局部阻力的当量长度），管内径d= 50 mm，摩擦系数= 0.03。试求：1、管路内的循环水量；2、泵的进、出口压强；解：1、在两水平截面之间列柏努利方程其中：（1）且（2）（1）（2）两式联立，解得2、在1、B两截面间列柏努利方程：则即（真空度）在C、2两截面间列柏努利方程（表压）四、（10分）用板框压滤机恒压过滤某悬浮液，20 min后每平方米过滤面积得滤液1.5 m3，继续过滤至1 h可充满滤框，共得滤液4 m3，然后每平方米洗涤面积用0.5 m3的清水在相同的压差下洗涤（水的粘度与滤液大致相等），其它辅助时间为12 min。试求：1、此过滤机每平方米过滤面的生产能力（以所得滤液量计）；2、若每次正式过滤之前，用5 min预涂一层助滤剂，使滤布当量滤液量降低一半，涂层厚度可以忽略，过滤机的生产能力可提高多少？解：1、由恒压过滤方程则解得且洗涤速率2、当由得且洗涤速率增加了40.4五、（14分）采用降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为25000 m3/h，在降尘室内的流速为2 m/s，密度为0.6 kg/m3，粘度为210-5Pas，其中氧化铁粉尘的密度为4500 kg/m3。要求全部除掉直径大于80m的粉尘。试求：1、所需降尘室的长和高（其宽为2m）；2、用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为75m的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量。解：1、设沉降处于斯托克斯区故假设成立2、dp=75m的尘粒（设沉降处于斯托克斯区）故假设成立六、（18分）有一单管程列管换热器，传热面积为40 m2（按管外表面积计），共有252.5 mm的传热管86根，现用该换热器以循环水冷却流量为28000 kg/h的石油产品，石油产品走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热。实际测得石油产品的进、出口温度分别为90和50，冷却水的进、出口温度分别是25和40，已知石油产品的比热容为Cp=2.8 kJ/(kgK)，水的有关物性分别为：995 kg/m3，Cp=4.17 kJ/(kgK)，=0.810-3Pas，=0.618 W/(mK)。试求：1、冷却水用量；2、该换热器总传热系数；3、管程和壳程的给热系数（可忽略两侧的污垢热阻和管壁热阻）。解：1、解得2、且3、由2004-2005第一学期化工原理 课程试题（B卷）题号一二三四五六七总分分数合分人：复查人：一、选择题：（每题2分，共22分）分数评卷人1在阻力平方区（完全湍流区）时，粗糙管的摩擦系数值_。A与光滑管一样B只取决于ReC只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关2离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其本质是。A改变泵的工作特性曲线B改变管路的特性曲线；C改变泵的扬程D调节泵的功率。3离心通风机的风压是指_。A静压头与升举高度之和B动风压C静风压D动风压与静风压之和4在滤饼过滤操作中，实际上起到主要拦截固体颗粒作用的是_ _。A滤饼层B过滤介质C滤饼层与过滤介质D滤浆、滤饼层与过滤介质5在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指。A旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径B旋风分离器分离所允许的最小直径C旋风分离器能够全部除去的最小颗粒的直径D经过旋风分离器后能被除下50的颗粒直径6、床层表观速度大于颗粒沉降速度的阶段是。A固定床B散式流化床C聚式流化床D载流床7在多层平壁定态导热中，通过最大热阻的一层平壁的热量通过其余平壁的热量。A大于B小于C等于D不确定8冷热流体在套管换热器内换热，内管走冷流体，如果冷流体流量增大一倍，则总传热系数，冷流体的出口温度。A增大，下降B增大，升高C减小，下降D减小，升高9在沸腾操作中，工业上一般维持在。A自然对流区B核状沸腾区C膜状沸腾区D三个区域都可10描述灰体辐射和吸收能力的定律是。A普朗克定律B斯蒂芬玻耳兹曼定律C蓝贝特定律D克希霍夫定律11.多效蒸发时，随着效数的增加，。A能耗减少的趋势增大B传热温差增大C生产强度降低D操作费用减少二、填空题：（每空1分，共16分）分数评卷人1在直管流体流动，管道截面上产生流速分布的原因是和而产生的。2.流体在圆形直管的流动系统中，假定管径不变；层流区：压降与速度的_次方成正比。阻力平方区：压降与速度的_次方成正比。3变截面流量计工作时，当流量变大时，转子上、下的压差。4.输送沸点或温度的液体，泵的允许安装高度将减小。5.流化床的流化数是与之比。6.在恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的_次方成正比，当滤液量一定时，需要的过滤时间与过滤面积的_次方成反比。6一定流量液体在252.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数为2000W/(m2)。如果流量与物性都不变，改用192mm的直管，其对流传热系数为W/(m2)。7、设置隔热挡板是辐射传热的有效方法。挡板材料的黑度愈，热损失愈少。8.提高蒸发器生产强度的主要途径是和。三、（18分）分数评卷人如图所示，用泵将水送至吸收塔塔顶，水的密度为1000 kg/m3，该泵的特性曲线为（qv: m3/h）。塔顶操作压强为19.62 kPa（表压），泵入口段管路总长度（l+le）50 m，泵出口阀半开时，出口段管路总长度（l+le）200 m，摩擦系数为0.025，试求：1、泵出口阀半开时泵的工作点；2、泵的入口真空表及出口压力表的读数。四、（10分）分数评卷人拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求在1.5小时内得到2 m3滤液，已知过滤常数，过滤介质阻力可忽略不计，试求：1、若用尺寸为90090030 mm的板框，则需要滤框和滤板各多少？2、过滤终了时，用0.4 m3的洗涤水进行洗涤，洗涤水的粘度和滤液粘度相同，洗涤压强差与最终过滤压强差相同，则洗涤时间为多少？3、过滤辅助时间为0.5小时，则该过滤机的生产能力为多少？五、（15分）分数评卷人采用降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000 m3/h，在降尘室内的流速为2 m/s，密度为0.6 kg/m3，粘度为210-5Pas，其中氧化铁粉尘的密度为4500 kg/m3。要求全部除掉直径大于80m的粉尘。试求：1、所需降尘室的底面积和高（其宽为2m）；2、用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为70m的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量。六、（19分）分数评卷人有一列管式换热器，装有202.5 mm的钢管400根，管长为2 m。要将质量流量为7000 kg/h的常压空气由20加热到90，选用108的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸汽的冷凝给热系数为1.0104W/(m2K)，管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计，且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性参数Cp=1.0 kJ/(kgK)，=2.8210-2W/(mK)，=2.010-5Pas。试求：1、空气在管内的对流给热系数；2、换热器的总传热系数；3、通过计算说明该换热器是否满足需要。B卷答案一、选择题：（每题2分，共22分）1在阻力平方区（完全湍流区）时，粗糙管的摩擦系数值_C_。A与光滑管一样B只取决于ReC只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关2离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其本质是B。A改变泵的工作特性曲线B改变管路的特性曲线；C改变泵的扬程D调节泵的功率。3离心通风机的风压是指_D_。A静压头与升举高度之和B动风压C静风压D动风压与静风压之和4在滤饼过滤操作中，实际上起到主要拦截固体颗粒作用的是_A_A滤饼层B过滤介质C滤饼层与过滤介质D滤浆、滤饼层与过滤介质5在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指_D_。A旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径B旋风分离器分离所允许的最小直径C旋风分离器能够全部除去的最小颗粒的直径D经过旋风分离器后能被除下50的颗粒直径6、床层表观速度大于颗粒沉降速度的阶段是D。A固定床B散式流化床C聚式流化床D载流床7在多层平壁定态导热中，通过最大热阻的一层平壁的热量C通过其余平壁的热量。A大于B小于C等于D不确定8冷热流体在套管换热器内换热，内管走冷流体，如果冷流体流量增大一倍，则总传热系数，冷流体的出口温度。AA增大，下降B增大，升高C减小，下降D减小，升高9在沸腾操作中，工业上一般维持在（B）。A自然对流区B核状沸腾区C膜状沸腾区D三个区域都可10描述灰体辐射和吸收能力的定律是D。A普朗克定律B斯蒂芬玻耳兹曼定律C蓝贝特定律D克希霍夫定律11.多效蒸发时，随着效数的增加，C。A能耗减少的趋势增大B传热温差增大C生产强度降低D操作费用减少二、填空题：（每空1分，共16分）1在直管流体流动，管道截面上产生流速分布的原因是流体具有粘性和固体壁面的存在而产生的。2.流体在圆形直管的流动系统中，假定管径不变；层流区：压降与速度的_1_次方成正比。阻力平方区：压降与速度的_2_次方成正比。3变截面流量计工作时，当流量变大时，转子上、下的压差不变。4.输送沸点低或温度高的液体，泵的允许安装高度将减小。5.流化床的流化数是实际操作流速与起始流化速度之比。6.在恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的_12_次方成正比，当滤液量一定时，需要的过滤时间与过滤面积的_2_次方成反比。6一定流量液体在252.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数为2000W/(m2)。如果流量与物性都不变，改用192mm的直管，其对流传热系数为3356W/(m2)。7、设置隔热挡板是减少辐射传热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，热损失愈少。8.提高蒸发器生产强度的主要途径是增大总传热系数和增大温差。三、（18分）如图所示，用泵将水送至吸收塔塔顶，水的密度为1000 kg/m3，该泵的特性曲线为（qv: m3/h）。塔顶操作压强为19.62 kPa（表压），泵入口段管路总长度（l+le）50 m，泵出口阀半开时，出口段管路总长度（l+le）200 m，摩擦系数为0.025，试求：1、泵出口阀半开时泵的工作点；2、泵的入口真空表及出口压力表的读数。解：1、在02截面之间列柏努利方程其中：且（1）且泵特性曲线为（2）（1）（2）两式联立，解得，工作点2、在0、3两截面间列柏努利方程：其中：在3、1两截面间列柏努利方程四、（10分）拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液，要求在1.5小时内得到2 m3滤液，已知过滤常数，过滤介质阻力可忽略不计，试求：1、若用尺寸为90090030 mm的板框，则需要滤框和滤板各多少？2、过滤终了时，用0.4 m3的洗涤水进行洗涤，洗涤水的粘度和滤液粘度相同，洗涤压强差与最终过滤压强差相同，则洗涤时间为多少？3、过滤辅助时间为0.5小时，则该过滤机的生产能力为多少？解：1、由恒压过滤方程且Ve=0且个则需要滤框15个，滤板16个2、3、五、（15分）采用降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000 m3/h，在降尘室内的流速为2 m/s，密度为0.6 kg/m3，粘度为210-5Pas，其中氧化铁粉尘的密度为4500 kg/m3。要求全部除掉直径大于80m的粉尘。试求：1、所需降尘室的底面积和高（其宽为2m）；2、用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为70m的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量。解：1、设沉降处于斯托克斯区故假设成立2、dp=70m的尘粒（设沉降处于斯托克斯区）故假设成立六、（19分）有一列管式换热器，装有202.5 mm的钢管400根，管长为2 m。要将质量流量为7000 kg/h的常压空气由20加热到90，选用108的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸汽的冷凝给热系数为1.0104W/(m2K)，管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计，且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性参数Cp=1.0 kJ/(kgK)，=2.8210-2W/(mK)，=2.010-5Pas。试求：1、空气在管内的对流给热系数；2、换热器的总传热系数；3、通过计算说明该换热器是否满足需要。解：1、且2、3、换热器的换热面积 A则该换热器可以满足需要