化工原理试卷（上1-5套）

化工原理（上）试卷一

一. 填空题（每空1分，共20分）

1. 用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量的__________倍。（假定槽内高

度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变）

2. 在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变，管壁处的速度为_________，管中心速度

________。

3. 在流动系统中，若截面上液体压强、密度、流速等仅随_________改变，不随________改变，

称为稳定流动。

4. 离心泵启动步骤为_____________________；常用______________调节流量；往复泵常用

______________调节流量。

5. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_____________。 6. 牛顿冷却定律的表达式为_______，给热系数（或对流传热系数）α的单位是______ _。 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度，总传

热系数K接近_______________流体的对流传热系数。

8. 若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，生产能力 。

9. 当微粒在介质中作自由沉降时，若颗粒沉降的Rep相同，球形度越大的微粒，介质阻力系数

越________ 。球形颗粒的球形度为_________ 。

10. 工业上常用过滤方式有 和滤饼过滤；悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________。 二. 简答题 (每题5分，共20分)

1. 简述流体阻力实验测λ～Re曲线的基本方法和原理。 2. 何谓离心泵的“气蚀”现象，对泵的操作有何危害?应如何防止?

3. 为什么工业上气体的除尘(在沉降室进行, Rep＜2)常放在冷却后进行?而在悬浮液的过滤分离

中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？

4. 在热传导中，管外绝热层材料包的越厚，热损失就越少，对否?为什么? 三. 计算题（共60分）

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1.（20分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U型管压差计，测压点B与管路出口端之间距离为20m。 （1）当闸阀关闭时测得R＝

A

B

C

600mm，h＝1500mm；当闸阀部

计算题1附图

分开启时， 测得R＝400mm，h＝1400mm，管路摩擦系数λ取0.02，问每小时从管中流出水量为多少。

（2）当阀全开时（取闸阀全开局部阻力l/d＝15，管路摩擦系数λ＝0.018），测压点B处的静压强为多少？（表压）

2.（10分）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/m3, 粘度为20×10-3 Pa·s)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4 kgf/cm2(表压) ,有机溶液输送量为6 m3/h，试确定泵提供的压头。

16m

计算题2附图

3.（10分）用降尘室精制含尘气，尘粒的最小粒径10μm，密度为1400 kg/m3，气体温度为25℃，此温度下?=0.018×10-3Pa·s，密度为1.2 kg/m3，含尘气接近常温，处理量为2m3/s，气体进入降尘室保持流速0.2m/s，若降尘室宽2.5m，长5m，计算降尘室的总高度、层数及每层高度？ 4.（20分）一单壳程单管程列管换热器, 由多根φ25×2.5mm 的钢管组成管束,管程走某有机溶液,

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流速为0.5 m·s-1，流量为每小时15吨，比热为1.76kJ·kg-1·K-1,密度为858 kg·m-3，温度由20℃加热至50℃。壳程为130℃的饱和水蒸汽冷凝。管程、壳程的对流传热系数分别为700 W·m-2·K-1和10000W·m-2·K-1。钢导热系数为45 W·m-1·K-1, 求: (1)总传热系数；(2)管子根数及管长。

化工原理（上）试卷二

一. 填空题（共20分，每空1分）

1. 边界层的定义是 。边界层按其中的流型可分为 和 。

2. 流体机械能衡算式如衡算基准以J/kg表示, 则该方程可表示为 ， 若

用N/m2(N?m/m3)表示则可表示为 。（无外加机械能） 3. 毕托管用于测量管道中流体的______，而孔板流量计则用于测量管道中流体的

_________。

4. 离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q = 0.05m3/s时，H= 20m ；管路特性为

Qe= 0.05m3/s时，He = 18m ，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值为 m。 5. 两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程，已知两层温度差△t1>△t2，则

通过两层传热量 。

6. 对于通风机，习惯上将压头表示成 ，其国际制

单位为 ，所以风机的压头称为 。

7. 在滤饼过滤中真正有效的过滤介质是 ，深层过滤中固体颗粒沉积

于 。

8. 压强有绝对压强、表压强和真空度三种表示方式，其中绝对压强是以 基准测得

的压强，表压或真空度则是以 为基准测得的压强。

9. 板框过滤机过滤面积为0.3m2，在表压150 kPa恒压下过滤某种悬浮液。5h后得滤液

100m3，过滤介质阻力可忽略。如过滤面积加倍其它情况不变可得滤液 ；若过滤5h后再用8m3与滤液性质相近的水洗涤滤饼，需洗涤时间 ；当表压加倍，滤饼压缩指数为0.4时，5h后得滤液 。

10. 用常压水蒸气冷凝来加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为_______。 二. 问答题（每题5分，共20分）

1. 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽

向低位槽流动？为什么？

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问答题1附图

2. 什么是汽蚀现象？汽蚀现象对泵有那些危害？

3. 用一板框压滤机恒压过滤某悬浮液,若滤浆的固含量降低(假设比阻不变),则滤饼充满滤

框所需时间将如何变化（滤饼阻力可以忽略）? 试分析之。

4. 传热过程中冷热流体有几种接触方式？分别举一实习见过的或你熟悉的换热设备。 三. 计算题 （60分）

1.（10分）水在下图管道中流动，dA=50mm，dB=100mm，从A流向B的扩大阻力为ζ1uA2/2，从B流向A的缩小阻力为ζ

2 uA

2

/2，可取ζ1=0.56，ζ2=0.42。压差计指示液为汞。当水由A流向B，

已知R1=0.055m，求水流量。若维持此水流量不变，水由B流向A，则R2等于多少？

计算题1附图

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2.（20分）如图的输水系统。已知管内径d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(L+Le)=50m，摩擦系数可取λ=0.03, 泵的特性曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述：H=18.92-0.82Q

0.8

，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量（m3/h），问：⑴如要求流量为10m3/h，单位质量的水

所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少?此泵能否完成任务? ⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之几?(设泵的效率变化忽略不计)

计算题2附图

3.（10分）在底面积A = 40m2的除尘室内回收含尘气体中的球形固体颗粒。含尘气体流量为3600m3/h(操作条件下体积)，气体密度ρ=1.06kg/m3，黏度μ=0.02cP，尘粒密度ρs= 3000kg/m3。试计算理论上能完全除去的最小颗粒直径。

4.（20分） 100℃的水蒸气在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4kJ/kg ，总传热系数为2039W/(m2?℃)，传热面积为12.75m2，15℃的冷却水以2.25×105kg/h 的流量流进管内，水的比热为4.187kJ/(kg?oC)，求冷水的出口温度和水蒸气冷凝量。

化工原理（上）试卷三

一. 填空题（19分）

1. 流体在等径管中作稳定流动，流体流动时产生阻力的根本原因是____________，流体的流速

沿管长 ________。

2. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的____ 倍；如果

只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_____倍。

3. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，

水的流量将________，摩擦系数_______，管道总阻力损失_______。

4. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 ，流量 ，效率 ，轴功

100

率 。

5. 某有机溶液在长为L、直径为?108×10mm的钢管中强制湍流，其?=310W/(m2?K)，若体积流

量不变，改用?152×10mm的钢管代替原钢管，流动仍为湍流(两种情况下L / d均大于60)，此时?= W/(m2?K)。

6. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近________流体的温度，总

传热系数K接近______流体的对流给热系数。

7. 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。 8. 某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面

积约为________m2。

9. 为了提高降尘室的生产能力，可采取 措施。

10. 一降尘室长8m，中间装有14块隔板，板间距为0.1m。最小颗粒沉降速度为0.02 m/s，欲将

最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过 m/s。 二. 选择题（16分）

1. 图中所表示R值的大小反映______。

A. A、B两截面间压差值 B. A－B截面间流动阻力损失 C. A、B两截面间动压头变化 D. 突然扩大或突然缩小流动损失

选择题1附图

2. 流体在管内流动时，层流底层的厚度随流速的增加而（ ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变

3. 水在一等径的垂直管内作稳定连续流动,其流速（ ）。 A. 会越流越快 B. 会越流越慢 C. 不变 4. 离心泵常用（ ）调节流量，往复泵常用（ ）调节流量。

101

A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 5. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。 A. 增加热阻，减少热量损失； B. 节约钢材、增强美观； C. 增加传热面积，提高传热效果

6. 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116 W?m-2?K-1，α2＝11600 W?m-2?K-1，要提高总传

热系数K，最简单有效的途径是（ ）。 A. 设法增大α1； B. 设法增大α2； C. 同时增大α1和α2

7. 旋风分离器的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈（ ）。 A. 差； B. 强； C. 低 三. 问答题（10分）

1. 为什么工业上气体的除尘（在沉降室中进行，Ret<2）常放在冷却之后进行？而在悬浮液的过

滤分离中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？

2. 当间壁两侧流体作稳定变温传热时，工程上为何常采用逆流操作？ 四. 计算题(55分)

1.（20分）如本题附图所示，高位槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路

上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U型管压强计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(汞的密度为13.6?103 kg/m3，高位槽上端和管出口均与大气相通)

（1） 当闸阀关闭时测得R＝600mm，h＝1500mm；当闸阀部分开启时， 测得R＝400mm，h＝

1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。

（2）当闸阀全开时（闸阀全开时，闸阀的le/d＝15，λ＝0.0 18），测压点处的静压强为多少（表

压）。

计算题1附图

102

2.（10分）某液体由一敝口贮槽经泵送至精馏塔A，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m，

泵吸入管路压力损失为1（m液柱），吸入管径为φ114×4 mm。液体流经换热器B的压力损失为29430 Pa，精馏塔压强为1kgf?cm-2（表），排出管路为φ114×4 mm的钢管，管长为120m（包括局部阻力的当量长度），流速为1.5m?s-1，密度为960kg/m3，摩擦系数为0.03，其它物性均与水极为接近。

（1）试通过计算，选择下列较合适的离心泵。

（2）泵与贮槽液面间的最大垂直距离不能超过多少米？(已知Hs/=6.67m)

表1 几种离心泵的特性参数

型号

Q m3.h-1

2B19 3B57A 4B91

22 50 90

H m 16 37.5 91

η ％ 66 64 68

计算题2附图

3.（10分） 一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m，在1.96×105Pa(表压)下作恒压过滤。

共2小时滤框充满共得滤液160L，每次洗涤与装卸时间为1h，若介质阻力可忽略不计，求: （1）过滤常数K和洗涤液流量（m3/h）。

（2）若表压增加一倍，其它条件不变，同样过滤到滤饼刚充满滤框为止，计算此时过滤机的生

产能力?设滤饼不可压缩。

4.（15分） 用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃

的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管程，油走壳程。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h，其比热分别为4.18kJ?kg-1?K-1和2.0kJ?kg-1?K-1；水侧和油侧的对流传热系数分别为2000 W?m-2?K-1和250 W?m-2?K-1，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。

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（1）计算说明该换热器是否合用?

（2）夏天当水的初温达到30℃，而油的流量及冷却程度不变时，该换热器是否合用?(假设传热

系数不变)

化工原理（上）试卷四

一.填空题（共20分，每空1分）

1. 雷诺准数的表达式为 ，根据雷诺数将流动分为三个区 、 、 ，但是流体的流动类型只有两种，即 、 。

2. 流体的黏度是指 。黏度值随温度变化而变化，对液体，温度升高，黏度 ；对气体， 温度升高， 黏度 。

3. 密度?=830kg/m3，黏度?=2cP的某液体，在内径为100mm，以流速2m/s在原管中流动，流动类型为 。

4. 若被输送的流体黏度升高，则离心泵的压头 ，流量 ，效率 ，轴功率 。 5. 在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为____，管中心速度______。 6. 流体在间壁换热器中逆流流动，T1=300℃，T2=200℃，t2=180℃，t1=25℃，△tm=________。 7. 多层平壁热传导中，通过各层的传热速率 。

8. 热传导是由 而产生的，对流传热是由 而产生的。 二． 选择题（共14分，每题2分）

1. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度曲线如右图，则A层导热系数______B层导热系数，将____________层材料放在里层时保温效果最好。

（a）大于、A；（b）小于、A；（c）小于、B。

选择题1附图

2.某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此列管换热器内壁温度应是______________。

（a）接近空气平均温度；（b）接近饱和蒸汽与空气的平均温度；（c）接近饱和蒸汽的温度。 3.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。

（a）增加热阻，减少热量损失;（b）节约钢材、增强美观;(c)增加传热面积，提高传热效果。

104

4. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 （a）与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 （b）与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 （c）与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关

5. 离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（ ）

（a）Qe＝0， N≈0 （b）Qe＞0，N＞0 （c） Qe＜0， N＜0 6. 离心泵最常用的调节方法是 ( )

（a）. 改变吸入管路中阀门开度；（b）. 改变压出管路中阀门的开度； （c） 安置回流支路，改变循环量的大小 ；（d）. 车削离心泵的叶轮 7. 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 三．简答题（共16分，每题4分）

1. 为什么安装离心泵时要控制其安装高度？

2. 提高传热系数时，为什么要着重提高给热系数小的这一侧? 3. 简述恒压过滤常数K、qe、θe如何测定。 4. 解释3B33型泵的含义？ 四．计算题（共50分）

1.（14分）用泵将密度为1100kg/m3的某液体从敞口储槽送至表压为1kgf/cm2的塔中，储槽液面恒定，其与输送管出口端的垂直距离为20m，输送管路采用?108×4mm的钢管，管长30m，管路上有吸滤底阀1个（?阀=7），90o标准弯头2个（?弯=0.75），全开闸阀1个（?闸阀=0.17），管路摩擦系数?=0.02，问当输送量为43m3/h时泵所提供的有效功率为多少kW？

2.（8分）有一台离心泵，允许吸上真空高度Hs=6.5m，将贮液池的液体（液体比重为1.4，其粘度与水相似）抽送至高位槽，要求输送量为29.4吨/小时。已知吸入管路的压头损失为1.5m，吸入管管内径为100mm，问离心泵的安装高度为多少？（外界大气压P=10mH2O）

3.（14分）用降尘室精制含尘气，尘粒的最小粒径10mm，密度为1400 kg/m3，气体温度为25℃，此温度下?=0.018mN·s·m-2，密度为1.2 kg/m3，含尘气接近常温，处理量为2m3/s，气体进入降尘室保持流速0.2m/s，若降尘室宽2.5m，长5m，计算降尘室的总高度、层数及每层高度？ 4.（14分）在一个Φ180×10mm的套管换热器中，热水流量为3500kg/h，需从100℃冷却到60℃，

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冷水入口温度为20℃，出口为30℃，内管外表面总传热系数K=2326W/m2?K，冷却水走内管，忽略热损失。试求：（1）冷却水用量；（2）逆流时管长。Cp水=4.18kJ/kg?K。

化工原理（上）试卷五

一. 填空题(每空1分，共20分)

1. 间壁二侧液体的传热过程α1，α2相差大（α1?α2），K值总是接近_____________那侧的值。 2. 牛顿粘性定律的表达式为__________。

3. 单层园筒壁热阻的表达式为_____________，用SI制表示的单位是__ ___。

4. 如果流体的流量不变,而圆形直管的内径减少二分之一,且管径减少前后流体均保持层流,则因

直管阻力引起的压降损失为原来的 倍。若管径减少前后流体均在阻力平方区流动,则因直管阻力引起的压降损失为原来的 倍。

5. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位_______流体所具有的静压能，称为

_____________。

6. 某换热器，用工业冷却水逆流冷却油。热油进口条件（T1,Wh）不变，而在夏季冷却水入口温

度t1升高，若要保证热油出口温度T2不变，则可采用冷却水流量WC 的方法，结果使K ，△tm ，Q 。(减小、增大、不变)

7. 列管换热器的管程设计成多程是为了________________________；在壳程设置折流挡板是为

了______________________________________。

8. 离心分离因数K指__________________________________________。为了提高旋风分离器的

分离效率，通常使旋风分离器的___________增加，而将它的________减少。

9. 若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，气流速度 ，生产能力 。(减小、

增大、不变)

二. 简答题(每题5分，共25分) 1．层流与湍流的本质区别是什么？ 2．如附图1所示管路，试问：

1) B阀不动（半开着），A阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1-h2)如何变化？说明原因。 2) A阀不动（半开着），B阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1-h2))如何变化？说明原

因。

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简答题2附图

3．影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力，你认

为可以采取什么措施？

4．为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作？ 5．离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？ 三. 计算题(共55分)

1．（17分）两容器中装有相对密度为0.8、粘度10mPa?s的油品，并用管线相连。如图2所示。

已知容器A液面上方压强pA?49kPa (表)，容器B液面上方为常压。位差Z1?2.5m，

Z2?4.5m，Z3?3m，管内径

d?100mm，管长l?100m（包

括全部阻力的当量长度）。试判断：（1）油品能否从A流向B？（2）流量能否达到20m/h（计算说明）？（3）假设A、B两容器的液面不发生变化，油品的实际流量为多少？（设管子的相对粗糙很小，流动阻力可按光滑管计算公式如下：??A Z1 0 计算题1附图 pA A’ A Z2 0’

3B Z3 pa B’ B 0.3164） 0.25Re2．（10分）水流量12m3/h，泵出口处压力表读数1.9atm（表）,泵入口处真空表读数140mmHg，

轴功率1.20kW，电动机转数2900转/分，真空表与压力表垂直距离0.7m，出口管与入口管直径相同。求泵的压头H与效率η？（忽略两侧压点间阻力损失）

3．（10分）有一板框过滤机，恒压下过滤某种悬浮液，过滤1h后，得滤液60m，然后用5m的

清水（物性与滤液相近）进行洗涤，拆装时间为20min，已测得Ve?4m3。试求该机生产能力为若干m滤液/h？

4．（18分）在单程列管换热器内，用120℃饱和蒸汽将流量为8500kg/h的气体从20℃加热到60℃，

气体在管内以10m/s流动，管子为?26?1mm的铜管，蒸汽冷凝膜系数为11630W/m?℃，

2333 107

管壁和污垢热阻可不计，试计算： （1） 基于管内径的传热面积；

（2） 如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？

（气体进口温度和气体物性不变）

气体物性为：Cp?1.005kJ/kg?℃，??1.128kg/m3， ??1.754?10W/m?℃，??1.91?10?5N?s/m2。

?2 108

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