化工原理2009上(刘)卷参考答案及评分标准.doc

重庆大学试卷 教务处07版 第 4 页 共 4 页
命题人：董立春 组题人： 审题人：谭世语 命题时间： 2008912.28 教务处制
学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
重庆大学 课程试卷juan

2009 ~2010 学年 第 1 学期
开课学院： 化学化工 课程号： 22014025
考试日期： 2009.01.14

考试时间： 120 分钟
题 号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总 分
得 分

注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按A4纸缩小打印
一． 填空题 （20 分）
1. 流体流动阻力的形成是流体具有 粘性 的结果。
2. 边长为a的正方形截面风道，其当量直径为 a 。
3．经内径为50mm的钢管输送运动20℃的水，水的流速为2 m/s，粘度为1.005cP，则该流动的流型为 湍流 。
4．每千克水经过泵后其机械能增加了490J，则该泵的扬程为 50m 。
5．某精馏塔顶操作压强须维持在5.3kPa，若当地气压计的读数为100.6kPa，塔顶真空表读数应为 95.3 kPa。
6．一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将 下降 ，在空气中的沉降速度将
增大 。
8．饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是 滤饼层 而不
是 过滤介质 。
9. 对流传热的热阻主要集中在 滞流内层 ，因此， 加速流动，减薄滞流内层厚度 是强化对流传热的重要途径。
10. 正位移泵不能通过出口阀门来调节流量，它们流量调节的方法有
旁路调节 和 调节转速 。
11.在通常操作条件下，空气、水及水蒸气冷凝的对流传热系数α大小顺序为 水蒸气冷凝>水>空气 。
12. 降尘室一般采用多层结构，是因为其处理能力与 平面面积 成正比，而与 高度 无关。
13. 在多层平壁稳定热传导中，某一层的温度降大，则表示该层热阻 大 ，弱各层壁厚相等则该层的传热系数 小 。
14. 流量qv增加一倍，孔板流量计压差计读数为原来的 1.414 倍，转子流量计的环隙面积A0为原来的 2 倍。。
二．选择题 （18分）
1. 孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时，其值（ B ）。
A．总在增大; B. 先减小，后保持为定值;
C. 总在减小; D. 先增大，后保持为定值;
2. 某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2 = d0/2的管子时，若流体为层流，则压降Dp为原来的 （ C ）。
A. 4倍; B. 8倍; C. 16倍; D. 32倍;
3．恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的（ B ）。
A． 1倍； B 2倍； C 1.414 倍； D 1/2倍；
4. 旋风分离器的总的分离效率是指 （ D ）。
A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率；
B. 颗粒群中最小粒子的分离效率；
C. 不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和；
D. 全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率
5. 在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的（ B ）在工程上可行。
A. 提高蒸气流速;
B. 提高空气流速;
C. 采用过热蒸气以提高蒸气温度;
D. 在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积;
6. 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数l数值（ D ）。
A. 与光滑管一样 B. 只取决于Re
C. 取决于相对粗糙度 D. 与管路的粗细无关。
7. 流体在等管径的管道中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的（ B ）项。
A. 位能 B. 静压能 C. 总机械能 D. 动能
8. 用一气蚀余量为2m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为2m液柱，则此泵的安装位置必须（ C ）。
A.高于塔底液面4m 的上方 B.高于塔底液面2m的上方
C.低于塔底液面4.5m的下方 D.低于塔底液面2.5m的下方
9. 对流传热系数关联式中普兰特准数是表示（ ）的准数。
A 物性影响 B 流动状态
C 对流传热 D 自然对流影响
10. 重力场中，微小颗粒的沉降速度与下列因素（ D ）无关。
A 颗粒几何形状 B 颗粒几何尺寸；
C流体与颗粒密度 D 流体的流速
三. 问答题：（10分）
以研究直管阻力系数为例，简要列出量纲分析法的步骤，并说明其优点。
解：(1). 析因实验， 寻找影响过程的主要因素，找出与直管阻力有关的影响因素有流体密度、黏度、管径、管长、粗糙度、流动的流速。
（2）。规划实验，将变量组合成无量纲数群，从而减少实验个数。
（3）。数据处理，得到实验结果的正确表达。
优点：1，较少实验量。
2．简化实验装置。

四.计算题：
1.(20分) 如图所示，用离心泵从水池将水送至10米高处的水塔，输水流量qv = 0.21m3/min，总管路长L=50m （包括局部阻力的当量长度），管内径约为40mm，摩擦系数λ=0.03，问：
（1）若选用的离心泵的特性方程为(qv单位m3/min),证明该泵适用。
（2）管路情况不变时，此泵正常运转后，管路实际流量为多少？
（3）需用出口阀门进行调节。阀门调节后，整个管道的阻力损失为多少 J/Kg，消耗在该阀门的阻力损失增加多少 J/Kg.

解：（1）将流量qv = 0.21m3/min 代入离心泵的特性方程：
在两储槽液面之间列伯努力方程：

代入qv = 0.21m3/min，He = 24.8 m，30.2>24.8, 所以泵适用。
（2）管路曲线与离心泵的特性方程联立求解，解得

（3）未调节前，
调节后
所以消耗在阀门上的阻力损失，得

2.(10分) 有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3 m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3 m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？
解：已知A=0.093m2 、t1=50s 、V1=2.27×10-3m3 、t2=100s 、V2=3.35×10-3m3 、t3=200s
由于

根据式（2-38a）

联立解之：qe = 4.14×10-3 K = 1.596×10-5
因此
q3=0.0525
所以：V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10-3m3

3．（20分）在某列管换热器中，用120ºC 的饱和水蒸气将管径为f54mm×2mm、流量为4×103kg/h（流速为0.643m/s）的管内某溶液从50ºC加热到80ºC。已知在操作条件下溶液平均密度为880kg/m3, 平均粘度0.39mPa·s, 比热容为1.86 kJ/(kg·ºC ), 导热系数为0.134W/(m·ºC ), 蒸汽在操作压力下的汽化潜热为2205.2 kJ/kg, 冷凝对流传热系数为1.0×104 W/(m2·ºC )。管壁和管内、外蒸汽侧污垢热阻可忽略不计。求：
（1） 加热蒸汽用量、传热平均温度差；
（2） 管内溶液对流传热系数和已外表面计的换热器传热面积。
解：

Re > 10000