化工原理历年试卷.doc

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1、河北理工大学20062007学年第一学期化工原理A-1试卷A题号一二三四五总分得分得分评卷人一、 填空题（每题2分，共20分）1、用U形管压差计测量管路上两点间的压强差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数为12mm。为放大读数，改用微差压差计（如下图所示），指示液A的密度为920 kg/m3，指示液C的度为850 kg/m3，则读数R可扩大到原来的 倍。 2、圆形直管内，Vs一定，若将d减少一半，则层流时hf是原值的 倍，高度湍流时，hf是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。3、并联管路A和B，管长相同，管径分别为dA50mm，dB25mm。已知流体在管道A中呈滞流流动，则可确定通

2、过A、B管道的流量之比VA/VB为 。4、流体在 区流动时，相对粗糙度对摩擦系数的影响最大。5、离心泵与往复泵在流量调节方面的不同之处在于：离心泵用 调节流量；往复泵用 调节流量。6、在列管换热器中用饱和蒸汽加热空气，换热管的壁温将接近 ，换热器的总传热系数K将接近 。7、用饱和蒸汽加热水，经过一定时间后，发现传热的阻力迅速增大，这可能是由 或 引起的。8、有一25mm2mm的蒸汽管道，管内饱和蒸汽温度为130，管外包有一层W/(m.)的保温层，保温层外面是30的大气，若给热系数为W/(m2.)，则保温层的临界直径为 mm。9、设置隔热挡板是 辐射散热的有效方法，挡板的黑度越 ，辐射散热量越小

3、。 10、在降尘室内，粒径为60微米的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42微米的颗粒能被除去的百分率为 。（沉降在滞流区）得分评卷人二、选择题（每题2分，共24分）1234567891011121、如下图所示的开口容器内盛有高度为h1的油和高度为h2的水，右侧管中水面高度为h，则处于同一水平面上的B与B点之间的压强大小之间的关系为（ ）。 A. B. C. D. 无法比较2、定态流体在圆管内作层流流动时，下列各式中不正确的是（ ）。A. B. C. D. 3、流体在圆形直管内流动时，若流动已进入完全湍流区，则摩擦系数与Re的关系为（ ）。 A. 随Re增加，增加 B. 随Re增加，减小 C. 随

4、Re增加，基本不变 D. 随Re增加，先增加后减小4、如下图所示，用管子从液面恒定的高位槽中放水，水管有两个出口，各管段的直径相同，两支管的出口与贮槽液面之间的垂直距离相等。设两支管中的摩擦系数相等，即。则两阀全开时，A、B两管中的流量之间的关系为（ ）。 A. B. C. D. 两者之间关系无法确定5、当流量一定而且流动进入阻力平方区时，离心泵的最小汽蚀余量决定于（ ）。 A. 泵的结构尺寸 B. 泵的结构尺寸和供液处压强的大小 C. 泵的结构尺寸，被输送液体的性质 D. 供液处压强的大小和被输送液体的性质6、假定在滤浆和滤渣中，液相与固相各自所占的体积分别与其单独存在时的体积相同，且滤液中

5、不含固相，则获得1m3滤液所生成的滤渣体积v与固相在滤浆及滤渣中所占的体积分率e、es之间的关系式为（ ）。 A. B. C. D. 7、某板框过滤机，在一恒定的操作压差下过滤某水悬浮液。经2h后，滤渣刚好充满滤框，并得滤液15m3。它第一个小时滤出滤液（ ）m3。（过滤介质阻力略而不计） A. 7.5 B. 10 C. 15/ D. 无法计算8、某长、宽、高分别为L、b和H的降尘室，可将流量Vm3/s的含尘气流中直径为d的粒子全部沉降下来。今欲将2Vm3/s的相同含尘气流进行同样效果的除尘，在保持其他尺寸不变的情况下，可按如下（ ）方式来改造设备。 A. 将H增加1倍 B. 将H增加1/2倍

6、 C. 将L增加1倍 D. 将L增加1/2倍9、若含尘气流的温度升高，其他操作条件不变，则旋风分离器的临界粒径（ ）。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 不确定10、在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50，现因某种原因，两者的温度各升高100，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该（ ）。 A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定11、一红砖平面墙厚度为500mm，一面温度为200，另一面温度为30，红砖的导热系数0.57W/(m.)，则距离高温面墙内350mm处的温度为（ ）。 A. 101 B. 81 C. 83 D. 8712、在蒸汽空气间壁换热过程中，为强化传热，下

7、列方案中在工程上最有效的是（ ）。 A. 提高空气流速 B. 提高蒸汽流速 C. 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D. 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时倒走冷凝液得分评卷人三、计算题（共22分）采如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为（H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。求：（1）管路的特性方程。（10分）若管路和阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，再求：（2）管路的特性方程；（3分） （3）输水体积流量；（4分） （4）离心泵的有效功率。

8、（5分）得分评卷人四、计算题（共13分）拟用810mm810mm的板框压滤机过滤某种水悬浮液，在147.2kPa的恒压差下，过滤常数，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。每m3滤液可得滤饼体积0.04 m3，试求： （1）欲在1h时得滤饼0.4 m3，所需的滤框数和框的厚度；（8分） （2）欲使过滤机在生产能力最大（即过滤时间为45min），操作压强需提高至多少kPa？已知每批操作的洗涤时间和辅助时间约45min。（5分）得分评卷人五、计算题（共21分）有一单程列管换热器，传热面积为4m2，由的管子组成。用初温为25的水将机油由200冷却至100，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分

9、别为1200 kg/h和1400 kg/h，其比热容分别为4.2 kJ/(kg.)和2.0 kJ/(kg.)；水侧和油侧的对流传热系数分别为1800 W/(m2.)和200 W/(m2.)。两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻，忽略热损失。 （1）校核该换热器是否合用？（12分） （2）如不合用，采用什么措施可在原换热器上完成上述传热任务？计算之。（假设传热系数及水的比热容不变。）（9分）20062007学年第一学期化工原理A-1试卷A标准答案及评分标准制定教师： 樊丽华 审核人： 梁英华 制定时间： 2007.1.4 一、 填空题（每题2分，共20分）（一题多空的每空的分数平均分配）1、14

10、.32、16，323、164、湍流5、出口阀，旁路（支路）6、加热蒸汽温度，空气侧的对流传热系数7、冷凝水未排出，不凝气未排出8、1609、阻止，低10、49二、选择题（每题2分，共24分）123456ADCAAB789101112CCBABA三、计算题（共22分）解：（1）管路的特性方程：取贮槽液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面之间列柏努利方程，取贮槽液面为基准水平面， （1分） （3分）已知：，（表压）所以，当压力表读数为100kPa时管路的特性方程为： （1） （3分）离心泵的特性曲线： （2）联立（1）、（2），并将代入，得： 解得： （2分）则当压力表读数为100kP

11、a时管路特性方程为： （3） （1分）（2）当压力表读数为80kPa时，由于流动在阻力平方区，故（3）式中B值不变，而常数将有所减小，则： （2分）于是： （4） （1分）（3）输水体积流量：联立泵的特性方程及式（4），可求得输水体积流量，即： （3分）解得： （1分）（4）离心泵的有效功率： （2分） （2分） （1分）四、计算题（共13分）解：（1）框数和框厚根据滤液体积用恒压过滤方程计算过滤面积，进而确定框数。由滤饼的体积计算框厚。 （1分）由于忽略介质阻力，恒压过滤方程简化为： （2分）即：解得： （1分）又 （1分）则：n24.31，取n25个 （1分）所需滤框厚度为：，实取框厚25

12、mm （2分）（2）操作压强实际过滤面积为： （1分）最佳工况时的过滤时间为45min，则： （2分） （2分）五、计算题（共21分）解：（1）校核该换热器是否合用： 机油放出的热量为： （2分） 冷却水的出口温度为： （2分） 平均温度差为： （2分） 总传热系数为： W/(m2.) （3分） 所需的传热面积为： （3分）即换热器不适用。（2）采取的措施：（在Q及K0一定的前提下，若增大冷却水用量，先从热量衡算方程看：必减小，而t1不变，则冷却水出口温度t2下降；再从传热速率方程看：必增加，使S0下降，从而使原换热器面积够用。）所以采取的措施为增大冷却水用量。 （2分）因Q一定，K0不变，则

13、用原换热器面积操作时的平均温度差为： （2分）假定平均温度差可用算术均值计算，则： 则冷却水出口温度为： （2分）校核： （1分）冷却水用量为： （2分）（注：对于计算题，由于前一步的结果错误而影响后面各步的计算结果的，后面步骤解题思路正确者，不扣分。）河北理工大学20062007学年第一学期化工原理A-1试卷B题号一二三四五总分得分得分评卷人一、填空题（每题2分，共20分）1、如下图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速u= 。2、流体流动时，管径和管长都不变，而流体的流量增加一倍（摩擦阻力系数可以认为不变，流动为湍流），则阻力增加的倍数为 倍；若流动

14、为层流，则阻力增加的倍数为 倍。3、产生离心泵气缚现象的原因是 ；避免产生气缚的方法有 。4、三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变 ，第二层与第三层的界面温度变 。5、某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1, 在空气中为u2，则u1 u2；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u3 u4。(填，)6、某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm，测得其对流传热系数为a，现将管内径改为27mm，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。若液体的流

15、速保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的 倍；若液体的质量流量保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的 倍。7、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间_，生产能力_。8、黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高 倍。9、有一根2196mm的无缝钢管，内外表面温度分别为300和295，导热系数为45 W/(m.)，则每米裸管的热损失为 W。10、离心泵的流量调节阀安装在离心泵出口管路上，关小出口阀门后，真空表读数 ，压力表读数 。得分评卷人二、选择题（每题2分，共24分，答案必须写在下表内，否则不得分）1234567891011121、在一水平变径管路中，在小截面A和大截

16、面B间连接一U形压差计，当流体流过该管段时，压差计读数R值反映（ ）。A. 两截面间的压强差 B. 两截面间的流动阻力C. 两截面间的动压头变化 D. 突然扩大或缩小的局部阻力2、如图所示，若甲管路总长（包括阀门当量长度）为乙管路的4倍，甲管内径为乙管内径的2倍。流体在两管中均呈层流，则甲、乙管内平均流速的关系为 。A. u甲=u乙 B. u甲=2u乙 C. u甲=u乙/2 D. u甲=u乙/43、离心泵调节阀的开度改变时，则( )。A不会改变管路性能曲线 B. 不会改变工作点C不会改变泵的特性曲线 D. 不会改变管路所需的扬程4、如下图所示，一敞口容器底部连接等径的进水管和出水管，容器内水面

17、维持恒定1.5m，管内水的动压头均为0.5m，则进水管的点A和出水管的点B的静压头之比为（ ）。 ACB1.5 A. 1 B. 2 C. 3 D. 两者之间关系无法确定 5、离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是（ ）。 A. B. C. D. 6、某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100，空气进口温度为20，出口温度为80，则此套管换热器内壁温度应是（ ）。A接近空气平均温度 B. 接近饱和蒸汽和空气的平均温度C接近饱和蒸汽温度 D. 无法确定7、在一个过滤周期中 _。A过滤时间越长生产能力越大B过滤时间越短生产能力越大C辅助时间越长生

18、产能力越大D为了达到最大生产能力，辅助时间越长相应地过滤时间也越长8、设降尘室的长、宽、高分别为L、b、H（单位均为m），颗粒的沉降速度为ut（m/s），气体的体积流量为Vs（m3/s），则颗粒能在降尘室分离的条件是 。A. H/utLbH/Vs； B. H/utLbH/Vs； C. L/utLbH/Vs；D L/utLbH/Vs9、旋风分离器的分离效率随器身直径的增大而（ ）。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 不确定10、用板框式过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤20min可得滤液8，若再过滤20min可再得滤液 。A. 8； B. 4；C. 3.3； D. 11.31

19、1、一红砖平面墙厚度为500mm，一面温度为200，另一面温度为30，红砖的导热系数0.57W/(m.)，则距离高温面墙内350mm处的温度为（ ）。 A. 81 B. 83 C. 87 D. 10112、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却用，在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低，宜采取（ ）流程。 A. 气体走管内，气体串联逆流操作 B. 气体走管内，气体并联逆流操作 C. 气体走管外，气体并联逆流操作 D. 气体走管外，气体串联逆流操作得分评卷人三、计算题（本题22分）用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图所示。在特定转速下，泵的特性方程为：（Q的单位为m3/s），当水在管内

20、的流量时，流动进入阻力平方区。现改送密度的水溶液（其它性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变，试求： （1）输送清水时管路的特性方程。（10分）（2）输送水溶液时管路的特性方程。（3分） （3）输送水溶液时的体积流量。（4分） （4）离心泵的有效功率。（5分）得分评卷人四、计算题（本题14分）用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为：V2+V=510-5A2，试求：（1） 欲在30min内获得5m3滤液，需要边框尺寸为635mm635mm25mm的滤框若干个；（6分）（2） 过滤常数K、qe、e。（8分）得分评卷人五、计算题（本题20分）在一列管换热器中，管内的氢

21、氧化钠溶液与管外的冷却水进行逆流传热，两流体均为湍流流动。氢氧化钠溶液的流量为1.2 kg/s，比热容为3770 J/(kg.)，从70冷却到35，对流传热系数为900 W/(m2.)。冷却水的流量为1.8 kg/s，比热容为4180 J/(kg.)，入口温度15，对流传热系数为1000 W/(m2.)。按平壁处理，忽略管壁和污垢热阻，忽略热损失。试求： （1）换热器的传热面积。（10分） （2）操作中，若冷、热流体初温不变，两流体流量都增大一倍，则冷、热流体的出口温度分别为多少？（10分）20062007学年第一学期化工原理A-1试卷B标准答案及评分标准制定教师： 樊丽华 审核人： 梁英华

22、制定时间： 2007.1.4 二、 填空题（每题2分，共20分）（一题多空的每空的分数平均分配）1、2、3，13、泵内灌入空气，液体密度降低; 在泵密封严密的情况下，灌泵排出空气4、小, 低5、，6、0.9417，0.58267、增加一倍, 不变8、159、2507410、下降，上升二、选择题（每题2分，共24分）123456AACBDC789101112DBACAA三、计算题（共22分）解：（1）输送清水时管路的特性方程：取贮槽液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面之间列柏努利方程，取贮槽液面为基准水平面， （1分） （3分）已知：，（表压）所以，当压力表读数为118kPa时管路

23、的特性方程为： （1） （3分）离心泵的特性曲线： （2）联立（1）、（2），并将代入，得： 解得： （2分）则输送清水时管路特性方程为： （3） （1分）（2）输送水溶液时管路的特性方程：当输送溶液改变时，由于流动在阻力平方区故B值不变，K变为： （2分）于是： （4） （1分）（3）输送水溶液时的体积流量：联立泵的特性方程及式（4），可求得输送水溶液时的体积流量，即： （3分）解得： （1分）（4）离心泵的有效功率： （2分） （2分） （1分）四、计算题（共14分）解：（1）所需滤框数将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到 （2分）又故 （2分）实取23个框，则实际过滤面积为： （2分）

24、（2）过滤常数K、qe及e根据恒压过滤方程式确定过滤常数K、Ve：恒压过滤方程式 （2分）与题给恒压过滤方程相比可得， （1分）， （1分） （2分） （2分）五、计算题（共20分）解：（1）该换热器的传热面积： 先求冷流体的出口温度： （2分） 则冷却水的出口温度为： （2分） 因 所以平均温度差可用算术平均值计算： （2分） 总传热系数为： W/(m2.) （2分） 则传热面积为： （2分）（2）冷、热流体的出口温度： 热量衡算式： 即： 化简得： （1） （2分） 传热速率方程： 因均增大一倍，且为湍流流动，故，则 W/(m2.) （2分） （2分） 将代入传热速率方程，得 化简得： （2） （2分） 联立式（1）和（2），解得： （1分） （1分）（注：对于计算题，由于前一步的结果错误而影响后面各步的计算结果的，后面步骤解题思路正确者，不扣分。） 20