湖州师范学院2012—2013学年第一学期 《化工原理及实验》期末考试试卷（A卷） 适用班级100925.26 考试时间_j20分钟 学院 生命科学学院 班级 __________ 学号 __________ 姓名 ___________ 成绩
题号 -一- -二二 三 四 五 总分 分数
一、 填空题（20分） 1、在研究流体流动时，常将流体视为无数 _____ 组成的连
续介质。 2、 牛顿粘性定律表达式为 ___________ ，满足牛顿粘性定律的流体称为牛顿 型流体，所有 ________ 和大多数 _____ 都属于这一类。 3、 完全湍流区， 与 _________ 无关， 值随 __________ 的增大而增大，此区 亦称为 ___________ 区。 4、 孔板流量计具有 _________________ 的优点，但其有 ____________ 的缺点。 5、 离心泵的实际安装高度一定要小于 ______________________ ，并尽可能减 小 ___________ 。 6、 在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，传热管的壁面温度接近 ________ 气（或汽）的温度，总传热系数K接近 ________ （或汽）的对流传热系数。 7、 在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 ______________________ ，减
少热阻的最有效的措施是 ______________________________ 。 8如果将 __________________ 和 _____________ 相结合，最终可得到较纯的轻 重组分，此操作称为 ________ 。 9、全回流时无生产实际意义， 但在精懈 ______________ 和 _____________ 时， 多采用全回流，以便过程迅速稳定。 二、 单项选择题（10分，每小题1分） 1、图示所表示的R值大小反映 （ ） （A）A、E两截面间压差值 （B）A — E截面间流动压降损失； （C）A、E两截面间
动压头变化 （D）突然扩大或突然缩小流动损失。 •2、离心泵的安装高度Hg与允许吸上真空度Hs的关系是 (A) Hg> Hs (B) Hg vHs (C) Hg = H
$
3、流体在阻力平方区流动时的摩擦阻力 （A）不变 （B）随流速加大而加大
（C）与u
1.25成比例（D）与u2
成比例
7、 同一物系，总压越低，混合物各组分间的挥发度差异 （ ） （A）越大 （B）越小 （C）不变 （D）不确定 8、 对于双组分液体连续精馏过程，要达到规定的分离要求所需要的理论板数 NT和下列诸因素中无关的因素是 （ ） （A）回流比； （B）塔内操作压强； （C）塔板上的气液接触状况； （D）加料的热状态。 9、 两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系越 （ ） （A）容易 （B）困难 （C）完全 （D）不完全 10、 用精馏塔完成分离任务所需理论板数 NT为8 （包括再沸器），若全塔效率 ET为50%，则塔内实际板数为 （）
（A） 16 层 （B） 12 层 （C） 14 层 （D）无法
（D）皆可 4、流体在管内作连续定态流动时，流速 （A）不可压缩流体的等温过程； （C）不可压缩流体的变温过程； 5、金属材料，液体和气体的导热系数为 为（）
u与管径d之间的关系 岀 尝可适用于 U2 di
（ ） （B）可压缩流体的等温过程； （D）可压缩流体的变温过程。
1， 2和3，通常它们的大小顺序
（A） 2 > 1 > 3
；
（C） i > 2 > 3
；
6、在多层平壁稳定导热中, 的热量 （ ）
（B） 3 > 2> 1
；
（D） 1 > 3 > 2。 通过热阻大的这一层平壁的热量比通过其余平壁
(A )大 （B ）小 （C）相等 （D）不确定 三、简答题（20分） 1、简述流体流动在层流和湍流时，管壁粗糙度对摩擦系数（ 影响？ （ 5分） ）的 2、列管换热器在设计时，如何确定两流体两端温度和温差的？ （ 5分）
3、根据亨利定律导出H話。（5分）
4、什么是理论板，有何作用？ （ 5分）
四、分析题（10分） 1、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果受 何影响？分析原因。（5分）
2、操作中的精馏塔，F、q、XD、Xw、V'不变，V'增大，试分析D和R将 如何变化？ （5分） 五、计算题（40分） 1、用耐腐蚀泵将20°C混酸（以硫酸为主）自常压贮槽输送到表压为
196.2kPa的设备内，出口管（57 3.5mm ）高于贮槽液面的距离为
6m，要求最大输送流量为 10m3/ h 。已知：20C混酸 1600kg /m3 , 2 2.2 10 Pa s ,输送管道长10m ,管道局部当量长度57.5m ,若泵的效率
0.65，试求泵的轴功率。（求 时，层流用 （10 分）
2、有一列管换热器，由60根长I 3m的25mm 2.5mm的钢管组成。在此换 热器中，用饱和水蒸气加热苯。苯在管内流动，由 2C加热8CC，苯的流 量为13kg/s，试求苯在壁内的对流传热系数。苯在 5C下的物性如下：
860kg/m3 0.14W/(m C ) 4.5 10 4 Pa s cp 1.80kj/kgC (10 分)
H 花，湍流时用 0.3164 ■Re0^ 3、在一碳钢制造的套管换热器，其内管直径为 89mm 3.5mm ， 流量为 2000kg/h的苯在管内从80C冷却到50C。冷却水逆流在环隙中从15C升到 35C。苯的对流传热系数为230w/m2C ,水的对流传热系数为290w/m2C。 忽略污垢热阻及热损失，求：传热面积（苯的 Cp 1.86kj/kgC，碳钢的 45w / mC. ）（10分）
4、用某连续精馏塔处理苯 -氯仿混合液，要求馏出液中含有 96% （摩尔百分 数，下同）的苯。进料量为75kmol/h、进料液中含苯45% ,残认中含苯10% , 3、根据亨利定律导出H
EMs
（5 分）
根据亨利定律：P
Ex，p 则
Ex
c
H，又c总 xc，c- M
对于称溶液: Ms 故 Ex
HM HM
回流比为3 ,泡点进料。试求：（1）塔顶的回流液流量及塔釜上升蒸汽的摩尔 流量；（2）写出精馏段、提馏段操作线方程。（10分）
湖州师范学院2012—2013学年第一学期 《化工原理》期末考试试卷（A卷）标准答案 适用班级 100925.26 考试时间120分钟 、填空题（20分）
粗糙度），阻力平方4、制作简单、调换方便，能量损失较大 5、允许安装高 度，吸入管路阻力&蒸汽，空气7、层流内层，减薄层流内层8、多次部分 汽化，多次部分冷凝，精馏9、开机调试，实验研究 二、 单项选择题（10分，每小题1分） 1、A.2、B3、D4、A5、C6、C7、A 8、B9、B10、C 三、 简答题（20分） 1、 简述流体流动在层流和湍流时， 管壁粗糙度对摩擦系数（）的影响？ （ 5 分） 层流时，流体层平行于管道轴线，流速比较缓慢，对管壁凸出部分没有什么 碰撞作用，故此时管壁粗糙度对摩擦系数（ ）无影响； 湍流时，当层流底层的厚度大于绝对粗糙度时，管壁粗糙度对摩擦系数（
） 无影响，当层流底层的厚度小于绝对粗糙度时，管壁粗糙度对摩擦系数（
） 有影响。 2、 列管换热器在设计时，如何确定两流体两端温度和温差的？ （ 5分） 当需选定热源或冷源时，通常进口温度已知，则出口温度应根据经济核算来 确定。一般换热器高温端温差不应小于 20°C，低温端温差不应小于5°C。
1、质点2、F
dy，气体，液体3、Re（雷诺数），d （相对 理论板是指离开该板的气液两相互成平衡，且温度相等的塔板。 理论板仅是衡量实际板分离效率的依据和标准。
四、分析题(10分) 1、 保温效果下降，因为受潮后，石棉泥内渗入了水，水的导热系数要大于空气, 故导热能力增大，而保温效果下降。
2、 V' V (1 q)F L D (1 q)F，F、L、q不变，V'增大，则 D 减小, L DR，D减小，则R增大。 五、计算题 （40 分） 1、解：d 57 2 3.5 50mm 0.05m u
10/3理 1.42m/s
0.052 0.785
Re du 0.05 1.42 1600 2.2 10 2 5147 4000 0.3164 0.25 Re 0.3164 寸 0.0374
hf
u2 0.0374 10 57.5 1.422
Z1
2、
0.05 50.8J / kg 2 u1 P1 2 gz2 2 U2 P
2 h
f
hf
解:
，u1 P
1 Z
2
6m p2 196.2kPa u2 1.42m/s ，
50.8J/kg
0 We 6 9.81 1.422 196.2 103
4d2 13 1600 50.8 We 238.7 J / kg
860 0.785 0.022 60 0.8m/s 0.02 0.8 860 3.06 104 104
（2
分） 4.5 104
Pr Cp 1.8 103 4.5 10 4
0.14 5.8（2
分）