化工原理(上册)期末试题样卷及答案.doc

扬州大学试题纸
化工原理（上册）期末试题
专业班级 学号 ______ 姓名 _______________
题号
一
二
三
四
五
六
七
总分
得分

一、填充题(每空1分，共20分)
1. 气体的黏度随温度的升高而_________, 水的黏度随温度的升高而______________。
2. 牛顿粘性定律的数学表达式为_______________。
3. 边长为0.5m的正方形通风管道,其当量直径为____________m。
4某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的__________倍。
5．测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将___________，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将______________。
6．调节离心泵工作点的方有，，
。
7．恒压过滤且忽略介质阻力时，若粘度降低20%，则在相同的过滤时间所得滤液应增加。
8．设颗粒的比表面积为a，床层空隙率为ε，则床层的比表面积aB为。颗粒的粒度分布愈不均匀，所形成床层的空隙率越 。
9．黑体表面温度由37℃加热到347K，则辐射能力增加为原来的__________倍。
10．某流体在圆形直管内强制对流，其给热系数为a，现任务变更，管内流速降为原来的1/2，且已知此时Re> 104，则管内的给热系数为原给热系数的倍。
11．生产上，沸腾传热常在________沸腾区操作，因________沸腾的给热系数大于________沸腾的给热系数。
12、工业上常用蒸发器主要有二种类型：: ____ ____和____ _______。
二、选择题（10分，每小题2分）
1、如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。已知各图中管径、A、B间的管长L及管道中流体流量均相同,管内流体均为20℃水,指示液均为汞,则________
A.R1≠R2 , R1 = R2 = R4B.R1 = R2 = R3 = R4
C.R1 = R2 <R3 <R4D.R1≠R2≠R3≠R4

2、转子流量计的主要特点是________
A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差
C.恒流速、恒压差D.变流速、恒压差
3、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加一倍时，对相同的q值，其过滤速率为原来的__________
A.倍 B. 1倍 C. 2倍 D. 4倍
4、红砖的黑度为0.93，若温度为300℃，则红砖的辐射能力为______W/m2
A. 6112.3 W/m2B.5684 W/m2
C. 1000 W/m2D.916.8W/m2
5、蒸汽冷凝时的热阻__ _____
A.决定于液膜厚度B.决定于汽膜厚度
C.决定于汽膜和液膜厚度D.主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也有影响
三、问答题（10分，每小题5分）
1．影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些？（过滤介质阻力可忽略）

2．某换热器用工业水冷却热流体，若热流体流量及进口温度不变，在夏季因冷流体进口温度升高，要求热流体出口温度T2不变，应采取何种措施？传热系数K及传热推动力Δtm又有何变化？

四．过滤计算（12分，每小题4分）
以板框压滤机过滤某悬浮液,在恒压条件下进行。已知过滤面积为8.0m2,过滤常数K=8.50×0-5m2/s, 过滤介质阻力可忽略｡求:
(1)取得滤液V1 = 5.0m3所需过滤时间τ1；
(2)若操作条件不变,在上述过滤τ1时间基础上再过滤τ1时间,又可得多少滤液?
(3)若过滤终了时共得滤液3.40m3,以0.42m3洗液洗涤滤饼,操作压力不变,洗液与滤液黏度相同,洗涤时间是多少?

五、 带泵管路计算（18分）
某型号的离心泵,在一定的转速下,在输送范围内,其扬程与流量的关系可用He=18-6×105qv2(He单位为m，qv单位为m3/s)来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽。两槽均为敝口,两水面高度差3m且水面维持恒定。管路系统的总长为20m(包括所有局部阻力的当量长度),管径为φ46×3mm,摩擦系数可取为0.02,试计算:
(1)输水量 m3/h;（10分）
(2)若泵的效率为65%,水的密度为1000Kg/m3,离心泵在运转时的轴功率kW;（4分）
(3)若将该输送系统的高位槽改为密闭容器,其内水面上方的压强为49.05KPa(表压),其它条件均不变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化(不必计算,用公式与特性曲线图示说明)。（4分）

六．沉降计算（12分）
在20m高的升气管中,要求球形颗粒停留10s。粒径10μm,粒子密度2500kg/m3。气体密度1.2kg/m3,黏度0.0186cP,气流量100m3/h。试求：
（1）颗粒沉降速度为多少？（6分）
（2）升气管直径(设粒子加速段可忽略不计)为多少？（6分）

七．传热计算（18分）．
用120℃的饱和水蒸气将流量为36m3/h的某稀溶液在双管程列管换热器中从80℃加热至95℃。若每程有直径为φ25×25mm的管子30根,且以管外表面积为基准的传热系数K=2800W/(m2·℃)。蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计,试求:
(1)换热器所需的管长;（6分）
(2)当操作一年后,由于污垢累积,溶液侧的污垢系数为0.00009(m2·℃)/W,若维持溶液的原流量及进口温度,其出口温度为多少?（8分）
⑶又若必须保证溶液原出口温度,可以采取什么措施?（4分）
注:溶液的密度及比热与水近似:ρ=1000kg/m3 ;cp=4.2kJ/(kg·℃)

化工原理（上册）期末试题参考答案及评分标准
一、填充题(每空1分，共20分)
1、增大；降低 2、τ= μdu/dy； 3、0.5 4、0.5 5、增大；不变
6、改变出口阀开度改变泵的转速改变叶轮直径7、11.8%
8、aB = a(1－ε) 、小9、 1.5710、0.5743
11、核状，核状，膜状 12、循环型蒸发器、单程型蒸发器
二、选择题（10分，每小题2分）
B C C B A
三、问答题（10分，每小题5分）
1．答：当过滤介质阻力可忽略时

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可见，影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。
2．答：可采用增大冷流体用量解决。K增大，Δtm减小。

四、过滤计算（12分/4、4、4）
解：(1) ∵V12 = KA2t1即 5.02 = 8.50×10-5×82t1
∴t1 = 4596s = 1.28h
(2) ∵V22 = KA2t2即V22 = 8.50×0-5×82×4596×2
∴V2 = 7.07 m3
则V2-V1 = 7.07-5.0 = 2.07 m3
(3) 过滤终了时,VE = 3.40 m3
(dV/dt)E = KA2/(2VE) = 8.50×10-5×82/(2×3.40) = 8×10-4 m3/s
∵ (dV/dt)w = (dV/dt)E/4 = 8.0×10-4/4 = 2.0×10-4 m3/s
∴tw = Vw/( dV/dt)w = 0.42/(2.0×0-4) = 2100s = 35 min

五、带泵管路计算（18分/10、4、4）
解：（1）求输水量:在两液面之间列伯努利方程
He/=(ΔZ+ΔP/ρg)+ΣHf
ΔZ=3m,∑Hf=0.02×(20/0.04)(V /(0.785×0.042)) 2/(2×9.81)
=3.23×105V2ΔP/ρg=0
∴He/=3+3.23×105V2
离心泵特性曲线:He=18-6×105V 2
由式(1)、(2)找工作点:
18-6×105V 2=3 + 3.23×105V2
∴V =0.00403m3/s =14.51 m3/h
由式(1)He =8.25m
(2)求轴功率:
Na=He Vρg/(1000η)=0.00403×8.25×1000/(102×0.65)=0.501kW
(3)改A为密闭容器时He ′ =8 + 3.23×105V 2
V′ <V，Na′>Na

六、 沉降计算（12分/6、6）
解：设Rep < 2,
ut= gdp2(ρs-ρ)/(18μ)= 9.81×(10-5)2×(2500-1.2)/(18×0.0186×10-3)
= 7.33×10-3 m/s
校核:
Rep =dputρ/μ = 10-5×7.33×10-3×1.2/(0.0186×10-3) = 4.73×10-3 < 2
原设正确｡
令气流上升速度为u,
(u-7.33×10-3) ×10 = 20
∴u = 2.007 m/s
又V = u(π/4)d2即 100/3600 = 2.007(π/4)d2
∴d = 0.133 m

七、传热计算（18分/6、8、4）
解:(1)Δtm=(Δt1-Δt2)/Ln(Δt1/Δt2)
=((120-80)-(120-95))/Ln(40/25)=31.9℃
Q=(36×1000/3600)×4200×(95-80)=630×103W
A=Q/(KΔtm)=630×103/(2800×31.9)=7.05m2
A=nπd(2L)=30π×0.025×2L=4.71Lm2
L=7.05/4.71≈1.5m
(2) (do/di)R1=1/K污-1/K净
1/K污=0.00009×25/20+1/2800=0.00047
K污=2128W/(m2·℃)

t2=92℃
措施:(1)提高加热蒸汽温度(调节加热蒸汽的压力)
(2)清除污垢。