2011-2012第一学期化工09级化工原理（上）试卷A答案

Ａ卷

2011—2012学年第一学期 《化工原理（上）》试卷答案

专业班级 化学工程与工艺09级 班 姓 名 学 号 开课系室 化学工程系 考试日期 2012年1月10日 题 号 一 二 三 四 五 总分 得 分 阅卷人

一、填空选择题（每空1分，共30分）

1、一地区的平均大气压强为750 mmHg，设备上真空表的读数是120 mmHg，设备内的绝对压强为 84 kPa，表压强为 -16 kPa。

2、经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90mm/s的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大流速不能超过__ _1.14 _ _m/s。

3、如图1所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定流动，现将阀门由全开变为半开，则压力表读数PA 增大 ，PB 减小 。

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图1 填空选择题3附图

4、泵的扬程的单位是 米(或J/N) ，其物理意义是 泵对单位重量液体所提供的有效能量 。

5、内径为27mm的自来水管，其设计输水能力宜为_ B ___。

A)0.2m/h； B) 2m/h； C) 20m/h； D) 200m/h 6、推导过滤基本方程式的一个最基本依据是_ C______。

A) 滤液通过滤饼时呈湍流流动； B) 假定滤渣大小均一；

C) 滤液通过滤饼时呈层流流动； D) 假设过滤介质的阻力可忽略不计 7、某降尘室高2m，宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。矿尘密度为4500 kg/m3，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为25000m3/h，气体密度为0.6kg/m3，黏度为3×10-5Pa·s。则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_ _91.3_ _μｍ。

8、用一回转真空过滤机过滤某悬浮液，介质阻力可忽略不计。若因故滤浆的浓度下降，致使滤饼体积与所获滤液体积之比变为原来的80%（设滤饼比阻不变），现若保持其余操作条件不变，则过滤机的生产能力（以每小时的滤液计）为原来的 1.118 倍，滤饼厚度为原来的 0.9 倍。

9、在固体流态化操作中，增大流体的流速，则单位高度流化床层的压降 降低 ，膨胀比 增大 。

10、聚式流化床操作是否正常可以通过床层压降的变化来进行判断。当发生节涌时，床层压降 波动剧烈 ；发生沟流时，床层压降 比正常值偏小 。 11、通过三层平壁的定态热传导，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度分别为120℃

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和80℃，第三层外表面温度为40℃，写出第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的关系为 R1=R2+R3 。

12、对流传热系数? 不属于 （属于，不属于）流体本身的一种物理性质，提高管内?值的有效方法是 增大流体的流速 ；提高管外?值的有效方法是 增大流体的扰动程度 。

13、热油和水在一套管换热器中换热，水由30℃升为48℃，油由90℃降为54℃，则传热效率为 0.6 ，热容量比为 0.5 。

14、有一套管换热器，长为Lm，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度应为原来的 1.15 倍。 15、根据热补偿方式不同，列管式换热器可分为三种，其热补偿方式分别为 波形膨胀节 、 浮头 和 U型管 。

16、边长为a的正方体内部，底面对其余5面的角系数为 1 ，其余5面对底面的角系数为 0.2 。

17、冬天，隔着玻璃晒太阳感觉更暖和的原因是由于 玻璃可以透过太阳光中的可见光而室内物体的热辐射(主要是红外线)大部分会被玻璃挡住 。

18、同样是25°C的房子，夏天可以穿衬衫，而冬天却要穿毛衣，原因在于 墙壁温度夏天高、冬天低，所以冬天辐射多 。

二、简答题（共20分）

1、（7分）实验题：试设计一套装置测定离心泵的标准特性曲线。要求画出装置示意图（标注主要设备或仪表名称）、写出实验原理、实验注意事项和简单数据处理过程。 答：示意图：

实验原理：H??Z出?Z入??Ne?HQ?g1000?P出?P入?g

HQ?102??NeN

注意事项： 数据点分布（0流量点），转速：变频器换算；温度确定物性，对轴功率进行换算。

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2、（3分）若滤饼不可压缩，试绘图定性分析表示恒压过滤操作时的?p~?、K~?和

q~?的关系。

答：恒压过滤时操作压差为常数，故?p~?关系为一水

K?平线。又根据 可知，当滤饼不可压缩、恒压r'?C2?p1?s过滤时，K为常数，故K~?关系为一水平线。 由K、qe为常数及恒压过滤方程可知，q~?关系为抛物线。

3、（5分）简要叙述传热实验中以饱和水蒸汽为热介质，测定管内空气对流传热系数的基本原理。

答：基本原理：Q?miCp?t2?t1??KOAO?tm

分别用温度计测量两流体进出口温度，用流量计测量空气的流量，对于特定的设备AO已知，由上式可求出总传热系数Ko。

饱和水蒸汽和空气进行换热，属于控制性热阻问题，控制性热阻在空气侧，故有

KO??i，Ko数值即为空气的对流传热系数。

4、（5分）采用罗伯-伊万斯方法进行辐射室传热计算时的主要假定有哪些？写出计算所用主要方程的名称。 答：假定内容：

①烟气在炉膛内的有效辐射温度Tg等于烟气离开辐射室温度Tg’(烟气在炉膛内充分混合，各处温度相等，且等于烟气出口温度) ，将炽热的烟气与火焰看作一等温发热面；

②将管排看作一等温吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50℃； ③烟气对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，从辐射的角度将炉墙看成一全反射面；

主要方程：传热速率方程和热平衡方程。

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三、（15分）

如图2所示，用离心泵从贮油罐向一设备输送密度为800kg/m3的油品。油罐上方通大气，设备内液面上方压力为0.2kgf/cm2（表），输送管线均为φ57×3.5mm的钢管，管路总长（包括所有当量长度）为360m，摩擦系数λ=0.03，可视为常数，管路中有一截止阀，阀两侧接一倒装U形管压差计，其读数为R=20mm，泵的特性曲线方程为：H=30-2.202×106Q2（式中：H为扬程，m；Q为流量，m3/s）。 试求：①列出管路特性曲线方程；

②计算管路中油品的流量Q（m3/s）及泵的扬程H（m）； ③计算管路中截止阀的局部阻力系数ζ。

图2 计算题三附图

解：①在储罐液面1与设备液面2间列柏努利方程：

z1?u122g?p1?g?He?z2?u222g?p2?g??hf/g

?8?He?（z2?z1）?p2?g4（l?le)???d3600.05u22gQ(20.2?9.8?109.8?8006?0.03???4?0.05)?2?9.82?10.5?2.86?10Q2②泵的特性曲线：H=30-2.202×10Q

与管路特性曲线联立求解得： Q=1.9625×10-3 m3/s H=21.52m ③流速 u=

0.001962562

?/4?0.052=1.0m/s

gR?2u2?gR???u22????9.8?0.02?212?0.392

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