化工基础试题参考答案

化工基础试卷

试题一

一：填空题（18分）

1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH , __________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。

2、常温下水的密度为10003m

Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以

s

m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________.

4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。

5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s

m ,低压气体在管

路中流动时，常用流速范围为_______________________s

m 。

6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________.

7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。

8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分）

1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？

2、何谓气缚现象？如何防止？

3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？

4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？

（2）传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分)

1、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体

的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水 流量为h

m

3

60，冷却水在管内 流动，温度从C 020升到C 045。已 知传热糸

数K 为C

m w

.20002

， 换热管为mm 5.225?φ的钢管，长 为3m.。求冷却水量

和换热管数 （逆流）。

已知：3960m

K =热水ρK Kg Kj C C .187.4==冷水热水

试题一答案：

一、填充题

1、8.7m 02H ,pa 41053.8?.

2、53

10310.11000

.3.1.0?===-μρdu R e 。湍流。

3、层流、过渡流和湍流。

4、增加、降低。

5、3-8s m 、8-15s

m 。

6、启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的。

7、分散、连续。

8、过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 9、热传导、对流传热、热辐射。

10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。

11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。

12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 二：问答题

1、g

u d l h 2..2

1111λ=。122d d =，122241..4

1u d V u ==

π， 12222../64λμρλ==u d 。12222216

1

2..h g u d l h ==λ。 2、离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌满液体。 3、沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速

图1-1

运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。

3、传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K 接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸汽走管外。（蒸汽散热快）。

4、因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。

5、可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。 三：计算题

1、 图示，在1-1，2-2面间列板努利方程

g

p g u z ρ12112+

+='2

2222h g p g u z +++ρ g

u g u d l u 2.

2..81.925000102

22进?λ++?++=++ ??

? ???+?+?=81.921.5.081.921.1.050.03.081.921

.52u

s m u 44.2= h m

s m u d V 3329.68019.0..4

1

===π。 在2-2，3-3面间列板努利方程

+++g

p g u z ρ22222='

32332h g p g u z +++

ρ，g u g u g u d l 22.2..050222??λ+++=+出

??

? ???+?+?=81.92181.921.1.025.03.081.9244.252

?

， 8=?。

即流体的流量为h

m

s

m

3

3

9.68,019.0局部阻力糸数为8。

2、 （1）、τ..2

2

A K V = 6030.30.4.22

2

?=K s

m K 2

6

1056.3-?=

τ.102.33

2

-?=V

（2）、222'21

21..V A K V ==τ 3'7.1m V =

（3）、τ..222

''A K V

= ，

36002.301056.32..22622'

'????==-τA K V 3''8.6m V =。

3、 ()2111T T C G -= ，s Kg G 322=

C t 05.42=? =A ()1222t t C G -/t K ?.=24.39m 。 .167=n 即冷却水的流量为s Kg 32和管子根数为167根。

试题二 一：填充题（20分）

1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI 制中的单位是___________。

2、常用测定流量的流___________._____________._________________。

3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。

4、等边三角形的边长为a ，其当量直径为____________________。

5、流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_____________ 型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的___________ ，縻擦糸数λ与e R 的关系为______________。

6、泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为 __________._____________._____________.__________________。

7、气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。

8、降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。

9、过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程， 过滤速率是指___________________________________________。 10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________ 时采用并流操作。

11、用二种厚度相同的材料保温时，往往把_____________ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。

12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。

13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。 14、对流传热的热阻主要集中在______________,因____________________ 强化对流传热的重要途径。

15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa 。 二：问答题（30分）

1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？

2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？

3、采用多级压缩的优点有哪些？

4、列管式换热器为何要进行热补偿？

5、单层圆筒壁的内、外半径分别为1r 和2r ，壁表面温度分别为'T

和't ，若't 〈'T ，试写出圆筒任意半径r 处的温度表达式？

三：计算题（50分） 1、流量为5000h

m

3

的水通过一根20Km 长的水平管，总压降为0.5Mpa 。

现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少h

m

3

？

（设总压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。

2、泵将C 020的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为

mmm 498?φ的无缝钢管。吸入管长为50m ，排出管长为160m 。且泵到

管出口的距离为10m ，其中流量为h

m

3

35。（已知：atm p 10=，

02.0=λ,0.3=s H m,Kw N 2=电,94.0=电η）.(C 020时水，31000m

Kg

=ρ，

23

.10

24.1m s

N -?=μ，230104.2m

N p ?=) 求：忽略动压头，求泵的安装高度？ 泵的轴功率和效率？

3、一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为mm 5.225?φ，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却2CS 饱和蒸汽，使之从饱和温度C 046降至C 010。2CS 走管外，其流量为s Kg G 07.01=，其冷凝潜热为Kg Kj 356，比热为C

Kg Kw 0.05.1。水走管内，且与2CS 成逆流流动。冷却水的进出口温度分别为C 05和C 030。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为C m W K 021.2000=和C

m W K 022.100=。问

此换热器是否造适用？

4、用一传热面积为210m 的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg 浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa ，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取C 08，热损失可忽略不计。试求：（１）开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少？

（２）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa ，问此时蒸发器的传热糸数为多少？

查得20Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 01.60，汽化潜热为Kg Kj 9.2354

查得200Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 02.120 查得350Kpa 水蒸汽的饱和温度为C 08.138

试题二的答案

一：填充题

1、dy dw .μτ=、2.m

s

N 。 2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3 、位置、时间、时间、位置。 4、a 33。

5、抛物线、0.5、e

R 64。

6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。

7、通风机、鼓风机、压缩机。

8、颗粒的停留时间大于沉降时间。

9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。 10、控制温度、降低粘度、减少阻力。 11、导热糸数小的。 12、不挥发性、提高。 13、增加、增加。

14、层流内层、减薄层流内层的厚度。 15、10.13-101.3. 二：问答题

1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当2000 e R ，为层流，当4000 e R 为湍流。

2、 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此

薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。

3、 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机

结构更为合理。

4、 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不

相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大（C 050以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。

5、 ()12''ln ...2r r t T L Q -=λπ=()

1'ln ...2r r t

T L -λπ ()

1

2

1'

''ln ln

..r r r r t T T t --=

三：计算题

1、 设接平行管道后，总流量为h m

V 3

3。 二平行管流量为h m V 31和h m V 3

2。 板努利方程： =+ρ

3232p u ∑++11

212f h p u ρ

1

3 2 图2-1

=

+ρ

3232p u ∑++22222f h p u ρ 总压降相同得：

+2..2333u d l λ 2..2

111u d l λ=2

..2u d l λ，

λλλλ===321，l l l l 21321===。312

1

u u =

u u 583= h m V V 3'633058

==。2、s m d V u 53.13600

.09.0..4

135

.41221===

ππ。 s

m u 53.12=。

m

g u d l g u H h g u H Z s f s 555.181

.9.253.1.09.050.02.081.9.253.10.32..222222'

2=--=--=--=λ

考虑0.5m 的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m. Kw N N 88.194.0.2===电电轴η. ()g

u g u d l Z h Z H 22..2

2'

出进??λ+++=+= .

81.9.253

.1.

5.0109.05016002.0112??

? ??++++=H . m H 75.16=. Kw g HQ N 6.13600/81.9.1000.35.75.16===ρ . %85==电

N N η.

3、换热器已有的传热面积：207.73.025.0.14.3.30..m dl n A ===π。

求所需的传热面积：

冷凝段的热量：1Q =Kw r w 9.24356.07.0.==

冷却段的热量：()Kw T T C w Q 65.236.05.1.07.0..2112==-=。 总热量为：Q=1Q +2Q =27.55Kw

冷却水的用量：()()

s Kg t t C Q G 0263530.187.455

.27.12=-=-=水 冷却水离开冷却段的温度：C C G Q t t 014.7187

.4.263.065

.25=+=+

=比水 冷凝段的温度差：()()C t 07.2530

464.746ln

30464.746=-----=

?

冷却段的温度差：()()C t 04.165

104.746ln

5104.746=-----=

?

2 2

冷凝段所需传热面积：2184.47.25.2001000

.9.24.m t K Q A ==?=

冷却段所需传热面积：2261.14.16.1001000

.65.2.m t K Q A ==?=

所需的总的传热面积：A=6.452m .

4、水分蒸发量：F x x F W 625.01.10=????

?

?-=，375=-W F .

F=1000Kg , W=625Kg

溶液的沸点为 C t 01.6881.60=+=。

传热糸数K 为：()C

m w t A Q K 02.7851.682.120.3600.101000

.9.2354.625=-=?=

改变压力后的传热糸数：

()C m w t A Q K 02'.5781.688.138.3600.101000.9.2354.625=-=?=。

可见结垢以后的传热糸数降低。