2005化工原理(上册)》期末考试题

化工原理（上册）》期末考试题

化工2021～2026班姓名班级学号成绩2005.1

一、选择填空题

1、x01a05155（3分）

①如图所示，若液面恒定，忽略流动阻力损失，则放水管的出口速度u与＿＿有关（ａ）Ｈ（ｂ）Ｈ、ｄ（ｃ）ｄ

（ｄ）Ｐａ（ｅ）Ｈ、ｄ、Ｐａ

②用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图Ａ、Ｂ、Ｃ三种装置，两测压孔距离ｈ相等，其读数分别为Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3。则＿＿＿＿＿＿。（ｄ1＝ｄ2＝ｄ3，流速相等）（ａ）Ｒ2＜Ｒ1＜Ｒ3（ｂ）Ｒ1＜Ｒ2＝Ｒ3（ｃ）Ｒ1＜Ｒ2＜Ｒ3（ｄ）Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3（ｅ）Ｒ1＞Ｒ2＝Ｒ3

2、t02a0500181（3分）

①离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点。②离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。

3、t03a05001124（3分）

①一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由２０℃升至５０℃，则其沉降速度将___________。

②流化床中，当气流速度_________________________时，这个气流速度称为带出速度。③降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关，而与__________无关。

4、w04b05161（2分）

①一杯开水（１００℃）置于２０℃的静止空气中，问杯子两侧流体的传热各属何种类型？哪一侧热阻大？

②若将杯子浸在２０℃的冷水中（两流体不直接接触），能否增强传热？理由？③仍置于空气中，但使杯外的空气流动，问能否增强传热？理由？

④对１的情况，若对杯中流体加以搅动，问是否比２、３两种办法有效些？

5、x01b05175（5分）

有一并联管路，如图所示，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为ｖ1，ｕ1，ｄ1，ｌ1，ｈf1及ｖ2，ｕ2，ｄ2，ｌ2，ｈf2。若

ｄ1＝２ｄ2，ｌ1＝２ｌ2，则：

１ｈf1／ｈf2＝（）

①２；②４；③１／２；④１／４⑤１

２当两段管路中流体均作滞流流动时，ｖ1／ｖ2＝（）

①２；②４；③８；④１／２⑤１

３若两段管路中流体均作滞流流时，ｕ1／ｕ2＝（）

①２；②４；③１／２④１／４⑤１

４当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ1＝λ2，ｖ1／ｖ2＝（）

①２；②４；③８；④１／２；⑤１／４

５当两段管路中流体均作滞流流动，并取λ1＝λ2，ｕ1／ｕ2＝（）

①２；②４；③１／２④１／４；⑤１

6、x02a05092（3分）

①离心泵的性能曲线中的Ｈ－－Ｑ线是在()情况下测定的。

（Ａ）效率一定；

（Ｂ）功率一定；

（Ｃ）转速一定；

（Ｄ）管路（ｌ＋∑ｌe）一定。

②以下不是离心式通风机的性能参数()

（Ａ）风量（Ｂ）扬程（Ｃ）效率（Ｄ）静风压

③因次分析法的目的在于___________。

A)得到各变量间的确切定量关系。

B)得到各无因次数群的确切定时关系。

C)用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。

D)用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

答文

１．（Ｃ）２．（Ｂ）3(c)各２．５分

7、x03a05103（2分）

１．在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指_________.

（Ａ）旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径

（Ｂ）旋风分离器允许的最小直径

（Ｃ）旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径

（Ｄ）能保持滞流流型时的最大颗粒直径

２．旋风分离器的总的分离效率是指__________.

（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

8、x03b05106（3分）

①一旋风分离器分离效果不够满意,有人提出以下建议,你认为哪一个建议较合理____（Ａ）与另一个相同的旋风分离器并联使用

（Ｂ）与另一个相同的旋风分离器串联使用

（Ｃ）与另一个小尺寸的旋风分离器串联使用

（Ｄ）在现有旋风分离器的后面串联１个由一对小尺寸的旋风分离器并联而成的分离器

②．“在离心机中回转半径越大分离因数越大”“在旋风分离器中回转半径越大分离因数越大”____________.

A.只有第一种说法对

B.只有第二种说法对

C．都对

D．都不对

9、x04a05056（6分）

①下列各种情况下的对流传热系数：

空气流速为6m/s时的α1;空气流速为25m/s时的α2;水的流速为1.2m/s时的α3;水的流速为2.5m/s时的α4;蒸汽膜状冷凝时的α5之间的数值按自大而小的顺序为________>________>________>________>________。

x04a05167

②间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻____________。

Ａ成正比Ｂ成反比Ｃ没关系

③在相同温度下，实际物体的吸收率A与黑体的吸收率Ａ0的关系是____________。

ＡＡ＞Ａ0ＢＡ＝Ａ0ＣＡ＜Ａ0Ｄ不一定

④翅片管换热器的翅片应安装在_________________。

Ａα小的一侧Ｂα大的一侧Ｃ管内Ｄ管外

⑤厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3;导热系数λ1<λ2<λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3;各层导热速率Q1______Q2______Q3。

10、（5分）①生蒸气的经济性随蒸发器的热损失增大而，随溶液的进料温度增大而，随效数的增多而。

A.增大；B.减小；C.不变；D.不确定。

②.蒸发器的生产强度随效数的增多而，随传热系数的减小而。

A.增大；B.减小；C.不变；D.不确定。

二、j01b1508470（15分）

精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶，管路系统的部分参数如附图所示。已知管径为φ22×2mm，AB管路总长与所有局部阻力(包括进、出口)的当量长

度之和为25m。操作条件下液体的密度为1000kg/m，粘度为25cP。冷凝器壳方各处压强近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算:层流时,λ=64/Re;湍流时,

0.25λ=0.3164/Re。

三、（20分）用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。

四、j03b1004868（15分）

在一板框过滤机上恒压过滤某种悬浮液。在1atm表压下20分钟在每１m2过滤面积上得到0.197m3的滤液，再过滤２０分钟又得滤液０．０９m3。试求共过滤１小时可得总滤液量为若干m3。

五j05a10011（15分）

某溶液在单效蒸发器中进行蒸浓,用流量为2100kg/h温度为１２０℃,汽化潜热为2100kJ/kg的饱和蒸汽加热。已知蒸发器内二次蒸汽温度为81℃，各项温差损失共为9℃。取饱和蒸汽冷凝的传热系数α1为8000W/m2k，沸腾溶液的传热系数α2为3500W/m2k。求该蒸发器的传热面积。假定该蒸发器是新造的,且管壁较薄,因此垢层热阻和管壁热阻均可

忽略不考虑，且热损失可以忽略不计。

化工原理（上册）》期末考试题

化工2021～2026班姓名班级学号成绩2005.1

一、选择填空题

1、x01a05155（3分）

①如图所示，若液面恒定，忽略流动阻力损失，则放水管的出口速度u与＿＿有关（ａ）Ｈ（ｂ）Ｈ、ｄ（ｃ）ｄ

（ｄ）Ｐａ（ｅ）Ｈ、ｄ、Ｐａ

②用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图Ａ、Ｂ、Ｃ三种装置，两测压孔距离ｈ相等，其读数分别为Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3。则＿＿＿＿＿＿。（ｄ1＝ｄ2＝ｄ3，流速相等）（ａ）Ｒ2＜Ｒ1＜Ｒ3（ｂ）Ｒ1＜Ｒ2＝Ｒ3（ｃ）Ｒ1＜Ｒ2＜Ｒ3（ｄ）Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3（ｅ）Ｒ1＞Ｒ2＝Ｒ3

答文

答①（ａ）ｕ＝√（２ｇＨ）仅与Ｈ有关

②（ｄ）Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3各２．５分

2、t02a0500181（3分）

①离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点。②离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿＿＿现象。答文

①．离心泵特性管路特性各１．５分

②．气蚀２分

3、t03a05001124（3分）

①一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由２０℃升至５０℃，则其沉降速度将___________。

②流化床中，当气流速度_________________________时，这个气流速度称为带出速度。③降尘室的生产能力只与降尘室的__________和__________有关，而与__________无关。

答文

①下降②等于颗粒沉降速度③长度宽度高度各１分

4、w04b05161（2分）

①一杯开水（１００℃）置于２０℃的静止空气中，问杯子两侧流体的传热各属何种类型？哪一侧热阻大？

②若将杯子浸在２０℃的冷水中（两流体不直接接触），能否增强传热？理由？

③仍置于空气中，但使杯外的空气流动，问能否增强传热？理由？

④对１的情况，若对杯中流体加以搅动，问是否比２、３两种办法有效些？

答文

１．均为自然对流，气侧还有辐射，空气侧热阻大；２分２．能增强传热，因为水的对流传热系数比空气大；１分３．能增强传热，因为强制对流的对流传热系数比自然对流大１分４．主要热阻在空气侧，故２，３效果较好，４不及２，３１分

5、x01b05175（5分）

有一并联管路，如图所示，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为ｖ1，ｕ1，ｄ1，ｌ1，ｈf1及ｖ2，ｕ2，ｄ2，ｌ2，ｈf2。若ｄ1＝２ｄ2，ｌ1＝２ｌ2，则：

１ｈf1／ｈf2＝（）

①２；②４；③１／２；④１／４⑤１

２当两段管路中流体均作滞流流动时，ｖ1／ｖ2＝（）

①２；②４；③８；④１／２⑤１

３若两段管路中流体均作滞流流时，ｕ1／ｕ2＝（）

①２；②４；③１／２④１／４⑤１

４当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ1＝λ2，ｖ1／ｖ2＝（）

①２；②４；③８；④１／２；⑤１／４

５当两段管路中流体均作滞流流动，并取λ1＝λ2，ｕ1／ｕ2＝（）

①２；②４；③１／２④１／４；⑤１

答文

答１．（５）２．（３）３．（１）４．（２）

解题说明：

１．ｈf1＝ｈf2

２．两段管路中流体均作滞流流动

24ΔＰ＝３２μｌｕ／ｄ＝１２８μｌＶ／ｄ

44ｌ1Ｖ1／ｄ1＝ｌ2Ｖ2／ｄ2

44∴Ｖ1／Ｖ2＝（ｌ2／ｌ1）（ｄ1／ｄ2）＝１／２×（２）＝８

３．两段管路中流体均作滞流流动

22Ｖ1／Ｖ2＝８，ｕ1ｄ1＝８ｕ2ｄ2

22∴ｕ1／ｕ2＝８（ｄ2／ｄ1）＝８（１／２）＝２５．（5）

４．两段管路中流体均作湍流流动

2ｈf＝λ（ｌ／ｄ）ｕ／２ｇ

252＝８λｌ／（πｇｄ）×Ｖ

55∴Ｖ1／Ｖ2＝√（ｄ1／（λ1ｌ1）·λ2ｌ2／ｄ2）

55＝√（２ｄ2）／（２ｌ2）·ｌ2／ｄ2）＝４

5．Ｖ1＝４Ｖ2

22ｄ1ｕ1＝４ｄ2ｕ2

22∴ｕ1／ｕ2＝４（ｄ2／ｄ1）＝４（１／２）＝１

6、x02a05092（3分）

①离心泵的性能曲线中的Ｈ－－Ｑ线是在()情况下测定的。

（Ａ）效率一定；

（Ｂ）功率一定；

（Ｃ）转速一定；

（Ｄ）管路（ｌ＋∑ｌe）一定。

②以下不是离心式通风机的性能参数()

（Ａ）风量（Ｂ）扬程（Ｃ）效率（Ｄ）静风压

③因次分析法的目的在于___________。

A)得到各变量间的确切定量关系。

B)得到各无因次数群的确切定时关系。

C)用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。

D)用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

答文

１．（Ｃ）２．（Ｂ）③C各２．５分

7、x03a05103（2分）

１．在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指_________.

（Ａ）旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径

（Ｂ）旋风分离器允许的最小直径

（Ｃ）旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径

（Ｄ）能保持滞流流型时的最大颗粒直径

２．旋风分离器的总的分离效率是指__________.

（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

答文

１．（Ｃ）２．（Ｄ）各２．５分

8、x03b05106（3分）

1一旋风分离器分离效果不够满意,有人提出以下建议,你认为哪一个建议较合理____（Ａ）与另一个相同的旋风分离器并联使用

（Ｂ）与另一个相同的旋风分离器串联使用

（Ｃ）与另一个小尺寸的旋风分离器串联使用

（Ｄ）在现有旋风分离器的后面串联１个由一对小尺寸的旋风分离器并联而成的分离器

２．“在离心机中回转半径越大分离因数越大”“在旋风分离器中回转半径越大分离因数越大”____________.

A.只有第一种说法对

B.只有第二种说法对

C．都对

D．都不对

答文

①D)②A)

9、x04a05056（6分）

①下列各种情况下的对流传热系数：

空气流速为6m/s时的α1;空气流速为25m/s时的α2;水的流速为1.2m/s时的α3;水的流速为2.5m/s时的α4;蒸汽膜状冷凝时的α5之间的数值按自大而小的顺序为________>________>________>________>________。

答文①α5>α4>α3>α2>α1

x04a05167

②间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻____________。

Ａ成正比Ｂ成反比Ｃ没关系

③在相同温度下，实际物体的吸收率A与黑体的吸收率Ａ0的关系是____________。

ＡＡ＞Ａ0ＢＡ＝Ａ0ＣＡ＜Ａ0Ｄ不一定

④翅片管换热器的翅片应安装在_________________。

Ａα小的一侧Ｂα大的一侧Ｃ管内Ｄ管外

答文

②．Ａ；２分③．Ｃ．２分④．Ａ１分

⑤厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3;导热系数λ1<λ2<λ3。在稳定传热过程中，各层的热阻R1______R2______R3;各层导热速率Q1______Q2______Q3。（>,<,=）

答文

R1>R2>R3Q1=Q2=Q3

10、（5分）

①生蒸气的经济性随蒸发器的热损失增大而B，随溶液的进料温度增大而A，随效数的增多而。

A.增大；B.减小；C.不变；D.不确定。

②.蒸发器的生产强度随效数的增多而B，随传热温差的增大而A，随传热系数的减小而B。

A.增大；B.减小；C.不变；D.不确定。

二、j01b1508470（15分）

精馏塔塔顶列管式冷凝器壳方的冷凝液体经AB管线流至塔顶，管路系统的部分参数如附图所示。已知管径为φ22×2mm，AB管路总长与所有局部阻力(包括进、出口)的当量长度之和为25m。操作条件下液体的密度为1000kg/m，粘度为25cP。冷凝器壳方各处压强近似相等。求液体每小时的体积流量。摩擦系数可按下式计算:层流时,λ=64/Re;湍流时,

0.25λ=0.3164/Re。

参见附图:j01b084.t

答文

在A、B两截面间列柏方程(以通过B的水平面为基准面)：

22gZA+(uA/2)+(pA/ρ)=gZB+(uB/2)+(pB/ρ)+ΣhfAB

4pA=0.43×13600×9.81=5.737×10N/m

42pB=0.45×13600×9.81=6×10N/m

设流动为层流，,则λ=64/Re=64μ/(duρ)

22ΣhfAB=λ[(l+Σle)/d](u/2)=[64μ/(duρ)][(l+Σle)/d](u/2)=61.73u

将有关数代入柏方程求解：

449.81×6+(5.737×10/1000)=(6×10/1000)+61.73u

23u=0.991m/sVh=0.991×(π/4)×0.018×3600=0.834m/h

验算：Re=0.018×0.911×1000/(25×10-3)=656<2100(层流)

三、（20分）用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。

解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为2―2截面，并以1―1截面为基准水平面，

在两截面间列柏努利方程。

2u12p1u2pgZ1 We gZ2 2 hf2 2

式中Z1=0Z2=15mp1=0（表压）p2=－26670Pa（表压）u1=0

20

3600u2 1.97m/s20.785 0.06

hf=120J/kg

将上述各项数值代入，则

2 1.97 15 9.81 We2 120 26670 246.9J/kg1200

泵的有效功率Ne为：

Ne=We·ws

式中

ws Vs 20 1200 6.67kg/s3600

Ne=246.9×6.67=1647W=1.65kW

实际上泵所作的功并不是全部有效的，故

要考虑泵的效率η，实际上泵所消耗的功率（称

轴功率）N为

N Ne

设本题泵的效率为0.65，则泵的轴功率为：

N 1.65 2.54kW0.65

四、j03b1004868（15分）

2在一板框过滤机上恒压过滤某种悬浮液。在1atm表压下20分钟在每１m过滤面积上得

33到0.197m的滤液，再过滤２０分钟又得滤液０．０９m。试求共过滤１小时可得总滤液量

3为若干m。

答文

对于恒压过滤

2ｑ＋２ｑｑe＝Ｋθ（１）

将两组数据代入方程（１），求ｑe，Ｋ

ｑ1＝０．１９７，ｑ2＝０．１９７＋０．０９＝０．２８６

2０．１９７＋２×０．１９７ｑe＝２０Ｋ

2０．２８７＋２×０．２８７ｑe＝４０Ｋ

32联解之：ｑe＝０．０２２２m/m

-32-52Ｋ＝2.378×10m/min＝3.963×10m/s

将θ＝６０min代入方程（１），求ｑ：

2q+2×0.0222q-0.00237×60=0

q={-0.0444±√￣[0.0444^2-4×(-0.002378×60)]}/2

取正值q=(-0.0444+0.75676)/2=0.3562m3/m2

五j05a10011（15分）

某溶液在单效蒸发器中进行蒸浓,用流量为2100kg/h温度为１２０℃,汽化潜热为2100kJ/kg的饱和蒸汽加热。已知蒸发器内二次蒸汽温度为81℃，各项温差损失共为9℃。取饱和蒸汽冷凝的传热系数α1为8000W/m2k，沸腾溶液的传热系数α2为3500W/m2k。求该蒸发器的传热面积。假定该蒸发器是新造的,且管壁较薄,因此垢层热阻和管壁热阻均可忽略不考虑，且热损失可以忽略不计。

答文

36热负荷Q=2100×2205×10/3600=1.286×10W

溶液温度t=81+9=90℃

蒸汽温度T=120℃

∵1/K=1/α1+1/α2=1/8000+1/3500

2∴K=2435W/mK

∴A=Q/[K(T-t)]=1.286×106/[2435×(120-90)]=17.6m2

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