化工原理考试题及答案I

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

一、填空题：

1.（3分） 题号1155 第1章 知识点 400 难度 容易

当20℃的甘油（ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊）,在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s时,雷诺数Re为_______,流体的流动型态为______。 ***答案*** 168.2 层流

2.（2分） 题号2038 第2章 知识点 100 难度 容易

往复压缩机的实际工作循环由_____、 _______、 ______和 ______四个阶段组成。

***答案***

膨胀、 吸气、 压缩、 排气

3.（2分） 题号4060 第4章 知识点 200 难度 容易

对流传热膜系数α工程制单位为_____________，SI制单位为_________。 ***答案***

kCal.h.K.m; W/(Km)

二、选择题：

1.（2分） 题号1202 第1章 知识点 400 难度 容易 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（ ）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流

***答案*** A

2.（2分） 题号2121 第2章 知识点 500 难度 容易 通常所说的离心通风机的风压是指（ ） A. 静风压 B. 动风压 C. 全风压

***答案*** C

3.（2分） 题号4147 第4章 知识点 400 难度 中等 为了提高列管换热器管内流体的α值，可在器内设置（ ）。 A. 分程隔板 B. 折流接板 C. 多壳程

***答案*** A

三、判断题：

1.（2分） 题号3058 第3章 知识点 100 难度 容易

要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。（ ） ***答案*** ×

四、问答题：

1.（8分） 题号3079 第3章 知识点 300 难度 容易 试分析提高过滤速率的因素？ ***答案***

过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有： （1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。 （2）降低阻力，即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂。

2.（4分） 题号4203 第4章 知识点 100 难度 容易 什么是稳定传热和不稳定传热? ***答案***

在传热过程中，传热面上各点的温度不随时间变化，称为稳定传热。稳定传热时，传热速率为定值。

反之，若传热面上各的温度随时间而变，则为不稳定传热。不稳定传热时，传热速率也随时间而变。

五、计算题：

1.（12分） 题号1337 第1章 知识点 340 难度 容易

用离心泵经φ57×3.5mm的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg.m,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4kgf.cm(表压) ,有机溶液输送量为6m.h,试确定泵提供的压头。

本题目有题图：titu027.bmp

***答案***

取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面： gZ+(u/2) +(p/ρ)+W

=gZ+(u/2)(p/ρ)+Σhf

W=(Z-Z)g+[(u-u)/2]+[(p-p)/ρ]+Σhf Σhf =λ[(l+le )/d](u/2)

u=(6/3600)/[(π/4)×0.05]=0.8488m.s u≈u≈0 Z=0 Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/ (2 0×10) =1697.6<2000 则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377

Σhf =0.0377×(25/0.05)×(0.8488/2)=6.7904J.kg

故W=16×9.81+4×98100/800+6.79=654J.kg

2.（8分） 题号1386 第1章 知识点 100 难度 容易

湿式钢制钟罩圆筒气柜,如附图所示。圆筒直径为6m，质量3000kg,圆筒没入水中的深度1m，则气柜内气体的表压为多少N.m?圆筒内外的液面差为多少m?

本题目有题图：titu075.bmp

***答案***

表压P＝3000×9.81/（0.785×6）＝1041N.m Δ＝1041/（1000×9.81） ＝106mm＝0.106m

3.（10分） 题号1344 第1章 知识点 100 难度 中等

某受压设备，用串联U形管压差计测量其表压，装置如附图所示，写出1、2、3、4各点及P的压强计算式。（连通U形管压差计水银面上充满水）

本题目有题图：titu034.bmp

***答案*** 以表压为基准：

P＝Ｒρｇ

P＝P－Rρｇ＝Rρｇ－Rρｇ P＝P＝Rρｇ－Rρｇ P＝P＋Rρｇ

＝（R＋R）ρｇ－Rρｇ P＝PRρｇ

＝（R＋R）ρｇ－（R＋R）ρｇ

4.（10分） 题号2223 第2章 知识点 130 难度 容易

用泵将比重为0.85的某液体从低位槽打到高位槽。低位槽距地面高2m，管子出口距地面高20 m，管路阻力损失为30 J.kg，泵入口流速为0.915 m.s ，入口管径为φ 89×6 mm 出口管径为φ60×4mm，求泵有效功率。 ***答案***

在低位槽液面与管子出口截面列柏努利方程得：

We=g(Z-Z)+(P-P)/ρ+(u-u)/2+hf =9.81×18+0+0.915[（77/52）-1]/2+30 =208.6 J.kg

Ne=WeρQ=208.6×850×0.915π×(0.077)/4=755w

5.（20分） 题号2238 第2章 知识点 600 难度 中等 单级单动往复压缩机 的气缸内径为200mm，活塞冲程为200mm，往复次数260 min,余隙系数ε=5%，排气系数ld为容积系数的85%，现需向某设备提供表压力为4.5kgf.cm的压缩空气80kg.h,空气进压缩机的压力为1kgf.cm,温度20℃，空气的压缩为多变过程，多变指数m=1.25,问：（1）此压缩机能否满足生产要求？（2）试求此压缩机的最大压缩比。

本题目有题图：titu190.bmp

***答案*** （1）验压缩机

已知：D=200mm;S=0.2m; n =260 min P=1kgf.cm P=4.5kgf.cm; ε=5%； ld=0.85l 求压缩机能提供的风量Ｖkg.h

∵v=ld v=ld π/4Ds n  =0.85l。π/4Ds n  其中l。=1-ε[(P/P）-1]

=1-0.05[(4.5/1) /-1]=0.883 代入得：V=0.85×0.883×π/4×0.2×0.2×260 =1.23m min

进入压缩机时空气的密度ρ=735.6/760×1.2=1.16kg m ∴风量m=Vρ=1.23×1.16×60=86kg.h>80kg.h 此压缩机能满足生产要求。 （2）最大压缩比（P/P）

l。=0时的压缩比为最大压缩比，即： O=1－0.05[（P/P）/－1] 求得：（P/P）最大=39.67≈40

6.（8分） 题号3098 第3章 知识点 100 难度 容易

相对密度7.9，直径2.5mm的钢球，在某粘稠油品（相对密度0.9）中以5mm.s的速度匀速沉降。试求该油品的粘度。 ***答案***

设沉降以滞流状态进行，则： μ=dp(ρ-ρ)g/(18μ)

= (0.0025)×(7900-900)×9.81/(18×0.005) =4.77Pa.s

验算：Re=duρ/μ =0.0025×0.005×900/4.77

=2.36×10＜1 假设正确

7.（10分） 题号3097 第3章 知识点 100 难度 容易

空气中含有直径为15μm的油滴，油的相对密度为0.9，空气温度为20℃。若允许在沉降室中沉降1分钟，沉降室的高度应为多少？计算中可忽略开始时油滴加速沉降时的时间，并可认为油滴是在静止空气中沉降。 20℃空气的粘度为1.8×10kg.m.s,密度为1.21kg.m。油的密度为900kg.m。

***答案***

设油滴在空气中沉降在滞流区，则： U=dp(ρ－ρ)/18μ

=(15×10）×（900－1.21)×9.81/(18×1.8×10) =0.0061m.s

验算：Re=dρuρ/μ=15×10×0.0061× 1.21/(1.8×10)=0.0061＜1假设正确 所以，1分钟内沉降距离=0.0061×60=0.37m

因此，沉降室高度不能大于此值，否则，有可能在油滴沉降到室底前被气流带出。

8.（8分） 题号4220 第4章 知识点 100 难度 容易

如图所示,有一稳定导热的平壁炉墙,墙厚240mm ,导热系数λ＝0.2w.m.K,若炉墙外壁温度t＝45℃,为测得炉墙内壁温度t,在墙深100mm处插入温度计,测得该处温度t＝100℃,试求炉墙内壁温度t。

本题目有题图：titu087.bmp

***答案***

Q=(λ/δ)A△t=(λ/δ)A(t1-t3)

Q'=(λ/δ1)A△t1=(λ/δ1)A(t2-t3) Q=Q'

∴(λ/δ)A(t1-t3)=(λ/δ1)A(t2-t3) t1=(δ/δ1)(t2-t3)+t3

=(240/100)(100-45)+45 =2.4×55+45 =177℃

9.（12分） 题号4283 第4章 知识点 300 难度 容易

在一套管式油冷却器里，热油在φ25×2.5 mm的金属管内流动，流量216kg.h，油的

进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃，流量216kg.h。 油侧给热系数为1.5 kw.m.K，水侧给热系数为3.5 kw.m.K。油的比热为2.0 kJ.kg.K，试求逆流换热时所需管长。已知水的比热为1.0 kcal.kg.K，并忽略管壁及垢层热阻。

***答案*** 216×2×(150-80)=216×4.187(t-20) t=53.4℃ q=(216/3600)×2000×(150-80)=8400 w Δt=(96.6-60)/ln(96.6-60)=76.85℃

1/K=(1/1500)+(1/3500), K=1050 w.m.C A=q/(k.Δt)=πd l

l=8400/(1050×76.85×π×0.0225)=1.47m

10.（14分） 题号4224 第4章 知识点 100 难度 中等

某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163,0.233和0.582[w.m.K],为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930w以下,若普通砖厚度取为10cm,炉外壁温度为83℃,求:耐火砖和绝热砖厚度各为多少?绝热砖和普通砖交界面温度t为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃）

***答案***

设耐火砖厚度b1, 绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为: q=(t1-t2)/(b1/λ1)

∴b1=λ1(t1-t2)/q=1.163(1000-800)/930=0.25m 跨过三层砖的热通量为:

q=(t1-t4)/[(b1/λ1)+(b2/λ2)+(b3/λ3)] b2=[(t1-t4)/q-b1/λ1-b3/λ3]λ2

=[(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.582]×0.233 =0.14m, 跨过普通砖的热通量:=t3-t4/b3/λ3,

t3=q.b3/λ3+t4=930×0.1/0.582+83=243℃

good ok 2013-4-8