贵州大学-化工原理试卷答案

贵州大学年第一学期考试试卷及参考答案

《化工原理》（上）

注意事项：

1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。 2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。 3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。 4. 满分100分，考试时间为120分钟。 题 号 得 分 得 分 评分人

一、填空题（每空1分，共15分）

一 二 三 四 五 六 总 分 统分人

1.（1分）当密度ρ＝1000kg/m3，粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm，以流速为1m/s在管中流动时，其流动类型为湍流。

2.（3分）离心泵的工作点是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点。当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生汽蚀现象。

3.（4分）若被输送的流体黏度增大，则离心泵的压头减小，流量减小，效率降低，轴功率增大。

4.（2分）在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。

5.（1分）从某矿石焙烧炉出口的含尘气体，依次经过一个降尘室和一个旋风分离器进行除尘，气体流量为1000m3·h-1，含尘量为10g·m-3，此时总除尘效率为90%，其中50%由降尘室除去。现气体流量增加为1100 m3·h-1，降尘室除尘量减小。 (增加、减小、不变、不确定)。 6.（1分）某过滤机的滤布阻力可以忽略不计，在恒压下过滤τ 秒，得滤液Vm3；若在同一压强下继续过滤τ 秒，共得滤液2Vm3 。

7.（2分）单效蒸发器将F=2000kg/h，ω0=10%(质量分数)的原料液浓缩到35%(质量分数)，料液沸点进料，忽略热损失。蒸发器的传热面积A=20m2，K=1000W/m2·℃，蒸发室压强下水的饱和汽化潜热r=2330kJ/kg，则蒸发水量为1428kg·h1，有效温差为46.2℃。

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8.（1分）板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的1/4。 得 分 评分人

二、选择题（每题2分，共10分）

1. 装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 A kPa。

A．150 B．50 C．75 D．200 2. 离心泵的调节阀开大时，__B___。

A．吸入管路阻力损失不变 B．泵出口的压力减小 C．泵入口的真空度减小 D．泵工作点的扬程升高

3. 一定流量的液体在?25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数?=1000W/m2·℃；若流量与物性都不变，改用?19×2mm的直管，则其?将变为__D___。 A．1259 B．1496 C．1585 D．1678 4. 在重力场中，微小颗粒的沉降速度与 __B__无关。 A．粒子的几何形状 Ｂ．流体的速度 Ｃ．流体与粒子的密度 Ｄ．粒子的尺寸大小

5. 已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度C耐火砖的黑度。

A．大于 B．等于 C．小于 D．不能确定 得 分 评分人

三、判断题（对的打“√”错的打“×”，每题2分，共10分）

1. 流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用孔板流量计测量。（×） 2. 在空床气速u增加时，气体通过流化床的压强降?p不变。（√）

3. 间壁式换热器内冷、热两流体的传热总热阻必定大于每一个分热阻，因此，总传热系数的数值必定小于其中任何一个对流体传热系数的值。（√）

4. 做板框压滤机的过滤实验时，滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的。（×） 5. 计算对流传热速率Q???A??t时，若为圆管，则式中的传热面积应取管内、外表面积的平均值。（×）

得 分 评分人

四、计算题（25分）

每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为?76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075 kg?m-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率为70%，求泵的轴功率。

附：各局部阻力系数 全开闸阀 ζ1 = 0.17；

90℃标准弯头 ζ2 = 0.75

解：如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准面列机械能衡算式：

2p1u12p2u2?z1??He??z2???g2g?g2g?hf,1?2（2分）

p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 ? 0 （1分） p2 = 101.3kPa（绝压）z2 = 15m （1分）

2?104qV???5.168?10?3m3?s?1 （1分）

?1075?3600msqV5.168?10?3??1.42m?s?1 （2分） u2??A?0.06824Re?du???0.068?1.42?1075?1.6?105 （2分） ?46.5?102p2?p1u2? He??z2???g2g?hf,1?2 （2分）

?hf,1?2?hf,直?hf,直?hf,进?2hf,闸?5hf,弯 （2分）

?680.3??0.1(?)0.23?0.1?(?dRe6868)0.23?0.0293 （2分） 51.6?10hf,直26.61.422lu2?0.0293??=1.178m （2分） ???0.0682?9.81d2g1.422?(0.5?2?0.17?5?0.75)?=0.4717m （2分）

2?9.81hf,局(101.3?26.7)?1031.422He??15??1.178?0.4717=23.83m （2分）

1075?9.812?9.81Ne = HeqV?g = 23.83 ? 5.168 ? 10-3 ? 1075 ? 9.81 = 1.30 ? 103W （2分）

1.30?103N = ??1.86?103W?1.86kW （2分）

?0.7Ne 得 分 评分人

五、计算题（20分）

质量流量为7000kg·h-1的常压空气，要求将其由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1×104W·m-2·K-1，空气在平均温度下的物性数据如下：

比热容为1kJ·kg-1·K-1，导热系数为2.85×10 -2W·m-1·K-1，粘度为1.98×10-5Pa·s。 现有一单程列管式换热器，装有?25mm×2.5mm钢管200根，长2m，此换热器能否完成上述传热任务？ 解：

Q?ms?cp??t?7000?1000?(85?20)?126389W （3分） 3600?tm??t1??t2(108?20)?(108?85)?= 48.44oC （2分） ?t1108?20lnln108?85?t2?ms?u???A （1分）

?u??ms7000/3600??30.95kg?m2?s?1 （2分） A??0.022?2004?Re?du???0.02?30.95?31263 （2分）

1.98?10?5?空?0.023?dRe0.8pr0.4 （1分）

2.85?10?20.8?31263?0.70.4 （1分） ?0.023?0.02?112.1W?m?2?K?1 （1分）

d?dd111 （1分） ?2?2??2?K?1d1?dm?2?1d1?2 ?251??0.0113 4112.1?201?10K = 88.5W?m-2?K-1 （1分）

A需??126398??29.48m2 （1分）

K?Tm88.5?48.44A实?n???d外?l?200???0.025?2?31.42m2 （2分） A实A需 得 分 评分人

六、计算题（20分）

?1.066? 1.1 或 A实?A需 （1分）

?能完成上述传热任务。 （1分）

某生产过程每年须生产滤液3800m3，年工作时间5000h，采用恒压间歇式过滤操作，过滤时间为42min，洗涤时间为过滤时间的2倍，洗涤后卸渣、清理等共需24分钟。将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2·s1，qe=2.5×10-2m3·m2。

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试求：⑴需尺寸为800mm×800mm×45mm的滤框几个；

⑵今有过滤面积为9m2的过滤机，需要几台？

解：已知?=42min，?W?2??2?42?84min，?R?24min，

则?c????W??R?42?84?24?150=2.5h， （1） ?Q?V?C?V?Q??C?0.76?2.5?1.9m3

，其中Q?3800?0.76m3/h 5000V A由恒压过滤方程式：q2?2qqe?K?，其中q?VV?()2?2()qe?K?AA

1.921.9()?2?()?2.5?10?2?4?10?6?42?60AAVV()2?2qe()?KtAA1.91.9()2?2?2.5?10?2()?4?10?6?1.5?3600AA2.16?10?2A2?3.61?9.5?10?2A

解得 A=24.2 m2

?A?0.8?0.8?2n又 A24.2?n???18.9?190.8?0.8?20.8?0.8?2即需要该尺寸的滤框19个。

(2) 因为过滤机为9m2/台， 所以需3台过滤机。

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