化工原理考试资料.doc

淮 海 工 学 院
12 - 13学年 第 2学期 化工原理A(一) 复习参考
一、单项选择题

21. 离心泵在叶轮直径为40cm时的轴功率为40Kw,现在切割叶轮直径至20cm,此时的轴功率为( A )A：5Kw B: 10Kw C: 20Kw D: 40Kw
22. 离心泵在叶轮直径为40cm时的流量为40m3/h,现在切割叶轮直径至20cm,此时的流量为( B )A：10m3/h B: 20m3/h C: 40m3/h D: 80m3/h
23. 离心泵在叶轮直径为40cm时的扬程为40m,现在切割叶轮直径至20cm,此时的扬程为( A ))A：10m3/h B: 20m3/h C: 40m3/h D: 80m3/h
30.在泵的分类中,齿轮泵属于( B)
A：离心泵 B: 旋转泵 C: 往复泵
31. 在泵的分类中,计量泵属于( C )
A：离心泵 B: 旋转泵 C: 往复泵
32. 在泵的分类中,隔膜属于( C )
A：离心泵 B: 旋转泵 C: 往复泵
33. 在泵的分类中,螺杆泵属于( B )
A：离心泵 B: 旋转泵 C: 往复泵
34.气体输送设备中,终压在1∽3个压力(表压)的机械是( B )
A：通风机 B: 鼓风机 C: 压缩机 D:真空泵
35. 气体输送设备中,终压在0∽1个压力(表压)的机械是( A )
A：通风机 B: 鼓风机 C: 压缩机 D:真空泵
36. 气体输送设备中,终压在小于1个压力(表压)的机械是( D )
A：通风机 B: 鼓风机 C: 压缩机 D:真空泵
37. 气体输送设备中,压缩比大于4的机械是( C )
A：通风机 B: 鼓风机 C: 压缩机 D:真空泵
42.固液分离设备中,分离速度最快的操作是( B )
A：重力沉降 B: 离心分离 C: 板框压滤 D旋风分离
45.流体的特性对对流传热系数α有一定影响,采取什么措施能使α增大(B )
A：降低导热系数 B: 降低粘度 C: 减小热容量ρCp D:减小体积膨胀系数β
46. 流体的特性对对流传热系数α有一定影响,采取什么措施能使α增大( A )
A：增大导热系数 B: 增大粘度 C: 减小热容量ρCp D:减小体积膨胀系数β
62、燃烧炉墙壁由两种材料构成，已知，t1=1000℃,t3=100℃,b1=2b2，导热系数
λ1=0.5λ2；则t2=( B )℃
(a)360 (b)280 t1 t2 t3
(c)200 (d)380 λ1 λ2
b1 b2
72．列管换热器中，需设置温度补偿装置的是（ A ）式换热器
A：固定管板 B：浮头 C：U型管 D：填料函
二、简述题
1.简述离心泵的气蚀现象及产生的危害
当叶片入口附近液体的静压力等于或低于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在该处部分气化，产生气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡就急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，此时周围的液体以极高速度流向原气泡占据的空间，产生了极大的局部冲击压力，在这种冲击力的反复作用下，导致泵壳和叶轮被损坏，这种现象称为气蚀
①离心泵性能下降，泵的流量、压头和效率均降低。
②产生噪声和震动，影响离心泵的正常运行和工作环境
③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命
2．离心泵的主要部件及作用
叶轮——将电动机的机械能传给液体,使液体的静压能和动能都有所提高
泵壳——汇集液体，作导出液体的通道。使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能
轴封装置——防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区
3．画出离心泵的特性曲线图,并说明随流量变化的关系.

H~Q离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降
N~Q离心泵的轴功率随流量的增加而上升
η~Q：流量为零时，效率也
为零；流量增大效率随之增大，并达到一个最大值，以后流量再增，效率便下降
4.分别采取下列措施,试分析转筒过滤机的生产能力将是原来的到时倍.滤布阻力可忽略.
(1)转筒尺寸按比例增大50%;(2)转筒浸没度增大50%;(3)操作真空度增大50%;(4)转速增大50%;(5)粘度减小50%
5. 如图所示为同一管路四种不同安装方位，管路内A、B两点安装水银压差计。若管内水流速相同，流向如图所示，则（1）比较R1、R2、R3、R4的大小；（2）试以大小为序，列出四种情况A、B两点的压差。（8分）

6 列举强化对流传热的方法。
设法减薄层流底层的热阻
例如增加流体的湍动程度以减薄层流底层的厚度
提高平均温差、改变传热方式、增加传热面积和提高传热系数
三、填空题
13.旋风分离器一般用来分离气固非均相物系；旋液分离器一般用来分离液固悬浮_物系。
14.对流传热的热阻主要集中在 层流底层中，因此 减薄层流底层热阻 是强化对流传热的主要途径。
15.工业上的过滤操作分为 饼层 过滤和 床深 过滤两大类。
16.板框压滤机的洗涤速率是过滤终了速率的 1/4 倍，叶滤机的洗涤速率是过滤终了速率的 1 倍。
19.设备上真空表的读数为13KPa，当地大气压为750.2mmHg，则设备内的绝压= 87 KPa，表压强= -13 KPa 。
20.密度为1930Kg/ m3、、粘度为32×10-3Pa..s的硫酸在长100 m，内径为50 m m的铅管内以0.6m/s流速流过，摩擦因数λ= 0.035 。
21.湍流与层流的本质区别是前者流体质点在沿管轴向前运动运动的同时，还有径向运动 。
22.铜板厚500mm，两侧温度维持在500℃与450℃，已知λ铜=374 W/m·K，则通过铜板单位面积的传热量为 242000 。
35.离心泵的特性曲线有 H-Q曲线 、 N-Q曲线 、η-Q曲线 。
37.管子在管板上的排列方法有 正三角形 、 转角正三角形 、 正方形 。转角正方形
38.常用的列管换热器形式是 固定管板式、 U型管式换热器 、 浮头式换热器 。
57.液体流动时,流体间的内摩擦力随速度梯度增大而( 增大 ),随液体温度升高而( 减小 )(填增大,减小,不变)
62.过滤过程中( 介质 )阻力不变,( )阻力增大.
76. 板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率为0.04m3/s，现采用横穿洗涤法洗涤10min，洗涤时操作压力与过滤终了时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率为 0.01 m3/s，所消耗的洗水体积为 6 m3。
81. 流动的流体通过温度与其不同的固体壁面时的传热过程称为 对流传热 其中在靠近壁面的层流底层的传热方式为 热传导 ，在湍流主体中的传热方式为 热 对流
86 以小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差分别为Δp1和Δp2，且Δp1=2Δp2，s=0。若滤布阻力不变，则K1= 2 K2，qe1= 1/2 qe2。

四、计算题
1. 将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中，两槽之间的垂直距离为18m，输送管路的规格为φ108×4mm，溶液在管内的平均流速为1.3m/s，管路摩擦系数取λ=0.02，管路总长为140m（包括全部局部阻力的当量长度），试求：（1）溶液在管内的流型。（2）泵的轴功率（h=60%）（计算时, 取溶液密度为1500kg/m3，粘度为1.5cP）。
Re=1.3*10^5 湍流5.108kw

2. 在一管路系统中，用一台离心泵将密度为1000kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽（表压为1kgf/cm2），两端液面的位差Δz=10m，管路总长L=50m（包括所有局部阻力的当量长度），管内径均为40mm，摩擦系数λ=0.02。试求：
（1） 该管路的特性曲线方程；（4分）
（2） 若离心泵的特性曲线方程为H=40-200 Q2（H为压头，m ；Q为流量，m3/min），则该管路的输送量为多少m3/min？扬程为多少m?若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？（6分）

3 一板框过滤机，恒压下过滤某种悬浮液，过滤1h后，得到滤液60m3，然后用5m3的清水（物性与滤液相近）进行洗涤，拆装时间为20min，已测得Ve=4m3，试求：
（1）过滤末速率为多少m3滤液/h?（5分）
（2）洗涤时间为多少h?（5分）
（3）该机生产能力为多少m3滤液/h?（5分）
 解：已知 V = 60m 3  θ = 1h Ve = 4m 3  θ D = 20 min VW = 5m 3 
（1） V 2 + 2VVe = KA 2θ KA 2 = (V 2 + 2VVe) / θ = (60 2 + 2 × 60 × 4) / 1 = 4080m 6 / h dV KA 2 = dθ 2(V + Ve) ( dV 4080 )E = = 31.875m 3 / h dθ 2(60 + 4) ( dV 1 dV 31.875 )W = ( ) E = = 7.97 m 3 / h dθ 4 dθ 4 VW 5 = = 0.63h dV 7.97 ( )W dθ θ W = 所以 Q= V θ + θ W + θ D = 60 20 1 + 0.63 + 60 = 30.6m 3 滤液 / h （2） 所以 K 2 = K1 A2 = 2 A1 2 K 2 A2 = 4 K 1 A12 = 4 × 4080 = 16320m 3 / h 滤布及操作条件未变 Ve2 = 2Ve1 = 2 × 4 = 8 所以 (V 2 + 2VVe ) 60 2 + 2 × 60 × 8 θ 2 = = = 0.28h 2 16320 K 2 A2 2 K 2 A2 dV 16320 ( ) E2 = = = 120m 3 / h dθ 2(V + Ve2 ) 2 × (60 + 8) ( dV 1 dV 120 = 30m 3/ h , )W2 = ( ) E2 = dθ 4 dθ 4 θ W = 2 5 = 0.167 h 30 Q= V θ 2 + θ W + θ D 2 = 60 40 0.28 + 0.167 + 60 = 53.88m 3 / h 2  

4. 在传热面积为20m2的某换热器中，用温度为20℃，流量为13200kg/h的冷却水，冷却进口温度为110℃的醋酸，两流体呈逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为45℃。
运转一段时间后，两流体的流量、进口温度均不变，而冷水的出口温度降至38℃，试求传热系数下降的百分率。（15分）

1..如图所示，用泵将20℃的水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m，输送量为30m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。

30m

5.用离心泵将密闭容器中的有机液体抽出外送，容器液面上方的压强为350kPa，已知吸入管路的阻力损失为1.5m液柱，在输送温度下液体的密度为580Kg/m3，饱和蒸汽压为314kPa，所用泵的允许汽蚀余量为3m，问此泵能否正常操作。已知泵吸入口位于容器液面以上的最大可能垂直距离（容器中液面处于最低位置时）为2.5m。

6 有一列管换热器，热水走管内，冷水在管外，逆流操作。经测定热水的流量为200kg／h，热水进出口温度分别为323K、313K，冷水的进出口温度分别为283K、296K换热器的传热面积为1．85m2。试求该操作条件的传热系数K值。水的平均比热取4.187 kJ/（kg·K）。

7、（15分）用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽，两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s，
（1）判断流体的流动类型
（2）计算泵所需的有效功率。

8、（15分）BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810×810×25mm，共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72×10-5 m2/s；qe=3.45×10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液的同时，生成0.148 m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min，其生产能力为多少？

附图1
10．附图1所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40×103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。（15分）

9、(15分)用套管换热器将90℃的热油冷至60℃，热油流率为4000 kg/h，冷却水进口温度为25℃，水的流率为5000 kg/h，总传热系数K0=200 w/m2·℃，内管尺寸为Ф180×10mm，忽略热损失，热容数据：水为4.18 KJ/Kg·℃；油为3 KJ/Kg·℃。
求： (1) 水的出口温度
（2）逆流平均温差
（3）套管长度L
11．用油泵从贮槽向反应器输送44℃的异丁烷，贮槽中异丁烷液面恒定，其上方绝对压力为652kPa。泵位于贮槽液面以下1.5m处，吸入管路全部压头损失为1.6m。44℃时异丁烷的密度为530kg/m3，饱和蒸汽压为638 kPa。所选用泵的允许汽蚀余量为3.5m，问此泵能否正常操作？（10分）

13.在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg／s的液体(比热容为1.9kJ／kg·℃、密度为850kg／m3)，由80℃冷却到30℃换热器的列管直径为φ25×2.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW／(m2·℃)和1.70kW／(m2·℃)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。（15分）
答案有问题？？？？

16..用离心泵将密闭贮槽中60℃热水送至高位槽中，贮槽中水面上方的真空度为20kPa。在操作条件下，吸入管路中的压头损失估计为1.8m，泵的允许气蚀余量为2.0m。试确定泵的安装高度。60℃热水的饱和蒸汽压1.992×104Pa，密度为983.1k
14..如图所示，丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压强为2.0Mpa（表压），精馏塔内操作压力为1.3Mpa（表压），塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40×103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（包括出口能量损失）。试核算该过程是否需要泵。

30m

8..用离心泵将密闭容器中的有机液体抽出外送，容器液面上方的压强为350kPa，已知吸入管路的阻力损失为1.5m液柱，在输送温度下液体的密度为580Kg/m3，饱和蒸汽压为314kPa，所用泵的允许汽蚀余量为3m，问此泵能否正常操作。已知泵吸入口位于容器液面以上的最大可能垂直距离（容器中液面处于最低位置时）为2.5m。

17 用柴油和原油换热，已知柴油进口温度为393K；出口温度为433K；原油的进,出口温度分别为518 K和448 K；柴油的质量流量为5kg/s，比热为3Kj/（kg·K），换热器的总传热系数为100W/（m2·K），试计算并流传热时所需换热器的面积。

20设计一燃烧炉，拟用三层砖，即耐火砖、绝热砖和普通砖。耐火砖和普通砖的厚度为0.5m和0.25m。三种砖的系数分别为1.02 W/(m·℃)、0.14 W/(m·℃)和0.92 W/(m·℃)，已知耐火砖内侧为1000℃，外壁温度为35℃。试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖温度不超过940℃，普通砖不超过138℃。

21、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810×810×25mm，共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72×10-5 m2/s；qe=3.45×10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液的同时，生成0.148 m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min，其生产能力为多少？

22、有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3 m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3 m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？

23.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合?