化工原理-模拟题及参考答案

化工原理试卷一

一、填空：

（1）层流条件下，管径一定时，阻力损失与流量（）次方成正比；流量一定时，阻力损失与管径（）次方成反比。

（2）离心泵的轴功率随流量的增大而（），启动离心泵前应（），以减少启动电流，保护电机。另外，离心泵启动前，还要( )，否则就会造成（）现象。

（3）层流时，圆管内的流速呈（）分布，u/u

max

=( )；当温度升高时，处于层流状态的空气的阻力损失（）。

（4）往复泵的流量与压头（），需采用（）调节流量。

（5）研究流体流动时，常将流体视为由无数分子集团所组成的（），其目的是为了摆脱（），而从（）角度来研究流体的流动规律。

（6）在化工生产中，流体静力学基本方程式主要应用于（），（），（）。

（7）离心分离因数Kc=（）,若旋转半径R=0.4m，切向速度u

T

=20m/s 时，则Kc=（）,结果表明在上述条件（）。

（8）通过三层平壁的热传导中，若测得各面的温度t

1,t

2

,t

3

和t

4

分别为

500℃,400℃,200℃和100℃，则各平壁层热阻之比（）（假设各层壁面间接触良好）。

（9）为了减少辐射热损失，可采用（）方法，而且材料的黑度（），散热愈少。

（10）当管壁和污垢热阻可以忽略时，如果当两个对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高（）的α。若两侧α相差不大时，则必须将（）才能提高K值。

二、计算题：

1．用降尘室来除去含尘气流中的球形尘粒，颗粒在气流中均匀分布，尘粒密度为3000kg/m3,降尘室长4m，宽2m,高1m。含尘气流密度为 1.2kg/m3,流量为7200m3/h，粘度为3×10-5Pa·s,设在斯托克斯区沉降，试求：

（1）可被完全除去的最小粒径；

（2）可被50%除去的粒径。

2．在3×105Pa 的压强下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=5×10-5m 2/s,q e =0.01m 3/m 2,又测得滤饼体积与滤液体积之比ν=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与试验用的相同。试求：

① 过滤至框内全部充满滤渣所需时间；

① 过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；

③ 若每次卸渣、重整等全部辅助操作时间共需15min ，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少m 3滤饼计）。

3．有一管长为2m 的列管冷却器，将油从150℃冷却到100℃，冷却水的进口温度为15℃，出口温度为40℃，油和水作并流流动，若用增加管长的办法，使油的出口温度降到80℃。设油和水的流速、进口温度及冷却器的其它尺寸均保持不变，问新冷却器的管长应等于多少才能满足要求？（假设Cp 比热不随温度而变）。

参考答案：

()()()()()mm

g u d s

m H u S

u H m

mm

g u d g d u s

m bl V u s t t t s t s t s t 0479.081.92.13000125

.01031818/125.04

5.0425.010.550%150%H H %5020677.081

.92.1300025

.010*******/25.04236007200)1(155min 2=?-???=-'==='='====?=?='=?-???=-=

-=

=??==--ρρμθθρρμμρρ除去的粒径

）可被（径

可被完全除去的最小粒：解

()()

h

m S d dV V s m q q KA d dV d dV V S K qq q K qq q m m A V q m m m w

w w e w w

w

w e e /9.5130

15414549623.03600T V 3600Q 34141088.179

.7101

/1088.101.0156.0886.491058254910

501.0156.02156.022/156.086

.4979.79.778.0023

.60V 6.84938281.0A 623.0025.03881.012333355

2222

33

2

232=?++?===??=?

?? ??=?=+???=+=

???

????? ??=

=???+=+==+======??==??=----饼）过滤机的生产能力

（）洗涤时间

（由恒压过滤方程式滤液体积过滤面积）滤框总容积：（解θθθθθθθ

()()

()()()()()()

m

L t dL n t dL n Ln t Ln t t t Ln t t t t t t t C C C C t t C T T C m m m m m m pc c ph h pc c ph h pc c ph h 71.37

5

K K Q Q 81.6930

13530

13547.9260

13560

13550

1540

15100150100150KS Q C

5015257050215W 80150W 11540W 100150W W W 32221121211

2

1

21221==??==-=

?=-=

????-?=

?→→→→?=?=-=

-=--=--=-ππ所以

所以

及由则：根据解

化工原理试卷二

一、填空题：

（1）在流体流动中，圆形直管内流体滞流时的速度分布为（）形状，且平均速度u与管中心最大速度u

max

之比等于（）；湍流时的速度分布为（）。

（2）有一串联管道，分别由管径为d

1与d

2

的两管段串联而成，d

1

2

。某流体稳

定地流过该管道。今确知d

1管段内流体呈滞流，则流体在d

2

管段内的流型为

（）。

（3）离心泵的工作点是（）曲线与（）曲线的交点；离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵发生（）现象。

（4）离心泵无自吸作用，开泵前要先（），以防止（）现象的产生。

（5）在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近（），总传热系数K的值接近（）。

（6）为了减少辐射热损失，可采用（）方法，而且材料的黑度（），散热愈少。

（7）某球形颗粒在一定密度及黏度的空气中沉降,若处于滞流沉降区,当空气温度升高时,空气的黏度（），颗粒的沉降速度（）。

（8）测定流量常用的流量计有（）、（）、（）。

（9）降尘室的生产能力只与降尘室的（）和（）有关，而与（）无关。

（10）工业过滤一般采用（）过程最合理。过滤常数的测定一般在（）进行。

二、计算题：

1．某车间用离心泵将原料送到塔中，如附图所示。塔内压强为491kPa（表压），槽内液面维持恒定，其上方为大气压。槽内液面和塔进料口之间的垂直距离为20m，假设输送管路的阻力损失为5m液柱，料液的密度为900kg/m3,管子内经皆为25mm，送液量为2000kg/h。试求：

（1）泵的有效功率；

（2）如果泵的效率是60%，求其轴功率。

2．用板框过滤机恒压过滤某水悬浮液，滤框共10个，其规格为810×810mm，框的厚度为42mm。现已测得过滤10分钟后的滤液1.31m3，再过滤10分钟，共得滤液1.905m3。滤饼体积和滤液体积之比为0.1。试计算：

①将滤框完全充满滤饼时所需的时间（h）;

②若洗涤时间和辅助时间共45分钟，该装置的生产能力（以每小时滤饼体积计）。

3．常压贮槽中盛有石油产品，其密度为760kg/m3,粘度小于20cst。在贮存条件下的饱和蒸汽压强为80×103Pa。现拟用65Y—60B型油泵将此油品以15m3/h的流量送往表压为177×103Pa的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和4m。试核算该泵是否合用。若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33KPa计。

附：65Y—60B型油泵性能参数如下：

流量 m3/h 19.8

扬程 m 38

效率 % 55

轴功率 KW 3.75

允许气蚀余量 m 2.6

参考答案：

().

733.07336

.08.439N N 28.4393600

2000

7.791N /3600/2000/7.7912

W /26.14

360020000/9004910,20,02

2221111212

2

1212221321212

12

2

22211

1kW W W w W s

kg w kg

J h u g p p z z g s

m d A w u u m kg kP p p m z z h u p gz W u p gz e s e e s f e s

a

f e =====?

====++-+-==???

==

======+++=+++--∑∑--ηρρ

π

ρ

ρρρ）泵的轴功率为

（则泵的有效功率为方程式，得

将已知数据代入柏努力（表压），（表压），其中：方程式：

在两截面之间列柏努力截面，，料液进塔处为截面，兼做基准水平面）取料液槽液面为：（解

()()

e e c K q q m

A V q m

A V q m m m m θθ+=+=======??===

==?==?222112

2333215.012

.13905.11.012.1331.12.1131021.80A (6.72V V

76

.20.10276.0100276.0V 10276.0042.001.8012恒压过滤方程式

过滤面积：滤液）

滤液体积滤饼体积个框所得滤饼的总体积一个框的体积：时所需的过滤时间）将滤框完全充满滤饼（：解

()()()()

()

()

h m V T h m q q q K q K q K q c c e e e

e e e e e /9.105

.702.7076.20V Q )2(2.70,0.2113.12

2.76

A V 357.0101.75105.2357.0,105.2,101.75K 120015.06001.035-2

335-222=+=++==

====+?=?+=?=?==+=++=+--附洗生产能力

则当过滤时间过滤基本方程式：

解得：θθθθθθθθθ

()()()说明泵能正常操作。油泵的实际安装高度为则：式中：算允许安装高度，即

蚀现象，可应用下式计能否避免汽的安装高度是否合适，否正常操作，应核算泵根据已知条件考虑泵能型油泵合用。

—所以并整理得：

将上列数值代入上式，，

表压，表压式中：为基准水平面，得：

截面间列柏努力方程，并以与输送管出口外侧截面在贮槽液面：解,74.0.2174.016.281

.9760108.00133.1H 16.21080100133.1H B 60Y 65/8.19/15,38.73351

.89760101775/7605411017700

,05,0221122113510350100333

3

2132121212

12

2

222111m m m

m

H m h P p P p H h g

p g p h

m Q h m Q m H H m

H m kg m H P p p u u m

z z H g

u g p z H g u g p z g

f a a

f g e e e f a f e -<-=--??-=

==??=?=-?--=

=<==<=+??+===+=?======+++=+++'-'-'-----νν

ρρρρρ

化工原理试题三

一、填空：

（1）层流条件下，管径一定时，阻力损失与流量（）次方成正比；流速一定时，阻力损失与管径（）次方成反比。

（2）离心泵的压头与流量（）关，一般用（）调节流量。往复泵的压头与流量( )关，一般用（）调节流量。

（3）层流时，圆管内的流速呈（）分布，u/u

max

=( );当温度升高时，处于层流状态的空气的阻力损失（）。

（4）一小颗粒在空气中沉降服从斯托克斯定律，当空气温度升高时，则其沉降速度（），且颗粒直径越大，沉降速度越（）。

（5）降尘室的生产能力只与降尘室的（）和颗粒的（）有关，而与（）无关，因而工业上多采用（）降尘室。

（6）工业上，沸腾传热一般控制在（）状态下，冷凝器的设计通常以( ）冷凝考虑。

（7）离心分离某悬浮液，其切向速度为20m/s，旋转半径为0.4m,则其分离因数为（）。

（8）在列管式换热器中使用饱和水蒸气加热冷空气时,管壁的温度接近（）侧温度.

（9）为了减少辐射热损失，可采用（）方法，而且材料的黑度（），散热愈少。

（10）当管壁和污垢热阻可以忽略时，如果当两个对流传热系数相差较大时，要提高K值，关键在于提高（）的α。若两侧α相差不大时，则必须将（）才能提高K值。

二、计算题：

1．如图，一离心泵将水从贮槽抽至敞口容器中，两液面恒定且距离8m。泵的吸

入管线L

1=20m，排出管线L

2

=60m（以上均包括进出口及各种局部阻力），管径均

为40mm，摩擦系数均可取0.01，离心泵的特性曲线方程H=22-7.2×105Q2(H —m，Q—m3/s），泵的效率为65%，试求：

（1）管路的特性方程；

（2）管内水的流量m3/s；

（3）泵的轴功率。

2.某悬浮液在一台过滤面积为0.4m2的板框过滤机中进行恒压过滤，2h后得滤液35m3，若滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计。求：

①其它情况不变，过滤1.5h所得滤液量。

②其它情况不变，过滤2h后用4m3的水对滤饼进行横穿洗涤，需要洗涤时间为多少小时？

3．一除尘器高4m，长8m,宽6m,用于除去炉气中的灰尘。尘粒密度ρs=3000kg/m3.炉气密度ρ=0.5kg/m3、粘度μ=0.035mPa·s,颗粒在气流中均匀分布。若要求完全除去大于10mm的尘粒，问：每小时可处理多少立方米的炉气。若要求处理量增加一倍，可采取什么措施？

参考答案：

()

KW

g

HQ O

mH H H s m Q H H H H H H H g

u g p z H g u g p z e e e f f e f e 756.01000

65.010********.356.14N 356.14/1022.3Q 102.722Q 1034.682Q 1034.68Q 1034.60.040.785102Q 4.0080

1.00822112211113233252e

52

e

52

e

52

2

2

e 2

12

12

12

2

222111=?????==

==?=?-=?+=?+=?=????

?=+=+++=+++'-'-'------η

ρρρ轴）泵的轴功率：

（联立求解：）管内水的流量

（管路的特性方程：代入已知数据：

截面间列柏努力方程式兼做水平基准面。在两截面截面，并以截面，敞口容器液面为）选贮槽液面为（：解

h KA VV V KA V d dV V m h s

m m V s h m w w w

w w w

83.14.006.14

35888230.354000.41.06KA V .51/1.06K KA V 35,72002,0.4A 5.1122

223

2

2

2223112=???===?

?? ??=

=??========θθθθθθ）洗涤时间（时，所得滤液量

当过滤则式根据恒压过滤基本方程小时所得滤液量

）其它情况不变，过滤：（解

()()隔板。

，可设置一层中间水平）气体处理量增大一倍（气体处理量为

。原假设正确，计算有效校核：

，则

进行，即假设沉降在斯托克斯区。粒径的颗粒的沉降速度）：（解2/80700467.068V 11067.610035.001.000467.05.0R /1067.410035.01881.95.0300001.0181R 1013343

33

22h

m Au u d s m g d u mm t h t et s t et =??==