化工原理（上）期末考试试卷一、 选择题： (每题2分，共20分)1.空气以相同的流速分别通过水平放置的等径直管AB 和垂直放置的等径直管CD 。

已知 d AB =d CD ，L AB =L CD ，U 型差压计指示液相同，读数分别为R1、R2。

则________。

A △P AB =△P CD B △P AB >△P CDC hf AB =hf CD D R 1>R 22.为提高U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ指-ρ）的值________。

A. 偏大B. 偏小C. 不确定3.有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则________。

A 两种说法都不对B 两种说法都对C 说法(1)正确,说法(2)不正确D 说法(1)不正确,说法(2)正确 4.以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上________。

A 同一流量Q 处,扬程H 下降,效率η上升 B 同一流量Q 处,扬程H 上升,效率η上升 C 同一流量Q 处,扬程H 上升,效率η下降5.离心泵的扬程是 ________。

A 实际的升扬； B 泵的吸液高度；C 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度；D 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值6.过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则_______A 操作压差增大至原来的2倍B 操作压差增大至原来的2倍C 操作压差增大至原来的4倍D 操作压差保持不变7.当介质阻力忽略不计的恒压过滤时，由τ=0至τ=τ的平均过滤速率反比于过滤时间τ的 _______A 1次方B 2次方C 1.5次方D 1/2次方8.在长为L m ，高为H m的降尘室中，颗粒的沉降速度为utm/s，气体通过降尘室的水平流速为u m/s，则颗粒在降尘室中的分离条件为_______ 。

A L/u<H/ut B L/ut<H/u C L/u≥H/utD L/ut≥H/u9.在一列管式换热器中，用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好______放置；冷却水应走________。

A水平B垂直C管内D管外10.一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数α=1000W/m2. ℃。

如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm的直管，则其α值将变为________W/m2. ℃。

A.1259B.1496C.1585D.1678二、填空题：(每空1分，共20分)11.________、________的流体称为理想流体。

12.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,水流量将_____,摩擦系数________,管道总阻力损失________。

13.离心泵的性能曲线有________、________ 、________ 等，这些曲线是在一定________下输送某种特定的液体时泵的性能。

14.当离心泵出口阀开大时，流量_______，泵出口压力_______。

(变大,变小,不变) 15.离心泵的轴封装置主要有两种：_______ 和_______。

16.密度为S 的球形颗粒在斯托克斯区沉降，已知颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为u1和u2 ，则u1/u2=________。

17.已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m ，气体的切向进口速度为20m/s，那么该分离器的分离因数为K=________ 。

18.最常见的间歇式过滤机有_______和板框式压滤机。

连续式过滤机是_______。

19.在对流传热过程中，Nu表示_______的准数，Re表示_______。

20.沸腾传热可分为三个区域，生产中的沸腾传热过程应维持在________操作三、计算题(每题15分共60分)21.如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用户C点。

管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示=13600kg/m3)，压差计液的U管压差计（ρs测压点与用户C点之间的直管长为25m。

问：（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？（2）当闸阀全开时（ζ阀=0.17 , λ=0.02），每小时从管口流出的水为若干m3/h？22.在附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算：⑴液体流经AB段的压强差；⑵若泵的轴功率为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。

已知:操作条件下液体的密度为870kg/m3,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m3。

21.用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810×810×25mm。

经过小试测得过滤常数，，操作时的滤布，压差及温度与小试时相同。

滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：①每批过滤时间？②若以清水，洗涤压差及水温与过滤时相同，求洗涤时洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的110间？③求每只滤框的最大生产率？24.有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根, 管长为2m。

要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃, 选用108℃饱和蒸汽于=104W/(m2·K), 管壁及两侧污壳程冷凝加热之。

若水蒸气的冷凝给热系数为ao垢的热阻均忽略不计, 而且不计热损失。

已知空气在平均温度下的物性常数为C=1kJ/(kg.K), λ=2.85×10-2W/(m.K),pμ=1.98×10-5(Pa.s), Pr=0.7。

试求:(1)空气在管内的对流给热系数;(2)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准);(3)通过计算说明该换器能否满足需要?(4)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。

化工原理期末试题参考答案和评分标准题号12345678910答案C B C C D B D C AD D11.粘度为零，无流动阻力12.减小增大不变13.H ~ V η~ V Na ~ V 转速14.变大变小15.机械密封填料函密封16.(ρS -ρ水)/μ水]/[(Sρ-airρ)/μair]。

17.81.55。

18.叶滤机回转真空过滤机。

19.对流传热(与相同条件下按导热计的导热系数之比) 流动状态的的准数20.泡核沸腾区三．计算题(每题15分共60分）21.（1）闸阀关闭，系统内处于静止，由U管处等压面得：ρ水g(Z+h)=ρsg R∴Z=ρsR/ρ水-h =13600×0.35/1000-1.5=3.26m（2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为基准面，列柏式：Z1+u12 /（2g)+P1 /(ρg)= Z2+u22 /（2g)+P2 /(ρg)+∑hf又∵∑hf=(λ.L/d+∑ζ). u22/(2g) =(0.02×35/0.1+0.5+0.17)×u22 /(2g)=7.67 u22 /(2g)则3.26+0+0=0+ u22/(2g)+0+7.67 u22/(2g)解得u2=2.72m/sV =π.d2.u2 /4 =π.(0.1)2×2.72×3600/4=76.87m3/h22. uo =Co[2gR(ρ′-ρ)/ρ]=0.63[2×0.69.81(13600-870)/870]=8.27m/su=(do /d)2uo =(16.4/33)2×8.27=2.043m/sWs=2.043×[(π/4)×0.0332]×870 =1.52kg/s⑴流体流经AB段的压强差：在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)Z A g+(p A /ρ)+(u 2A /2)=Z B g+(p B /ρ)+(u 2B /2)+∑W fZA=Z B u A =u B ∑fW=λ(l/d)(u2/2)+(6×10/ρ) =0.022×(30/0.033)×(2.0432/2)+(6×104/870)=111J/kg∴p A -p B =ρ∑W f =870×111=96570Pa ⑵Ne=800×0.62=496wAB 段所消耗的功率N ：N=W s ∑W f =1.52×111=168.7w ∴N/Ne=118.7/496=0.34=34% 23.①每批过滤时间分）（则分）（得滤液量滤饼刚充满滤框时，滤饼对应滤液量1/161.0)81.081.02/(211.0/2211.085.12025.081.081.0,85.12123333m m A V q m V m m =⨯⨯===⨯⨯⨯=过滤终了时：②洗涤时间：分）（16.3231023.81021.2161.02)161.0(332s F F =∴⨯=⨯⨯⨯+--ττ分）（分）（分）（③生产率分）（分）（分）（分）（分）（1/105.2248.52881.02161.0248.528288.2586.3231.088:1255)1028.8/(0211.0)//(10211.081.02161.01.02/1028.84/1031.3)(41)(1/1031.381.021052.2)()(1)/(1052.2)00221.0161.0(21023.8)(2)/(34253235434242345s m VG s s J G s d dV V m V s m d dVd dV s m A d dqd dV m s m q q K d dq D W F W F D F w w W w w E w E Ee E --------⨯=⨯⨯⨯=++==+==⨯⨯===⨯==∴=⨯⨯⨯=⨯=⨯==⨯=⨯⨯⨯=⨯=⋅⨯=+⨯=+=τττττττττττττττ24解:(1) d i =25-2.5×2＝20cm ＝0.02m ，G=W/A G=8000/(3600×0.785×0.022×300)=23.59kg/(s.m2) Re=d i u ρ/μ=d G i /μ=0.02×23.59/(1.98×10-5)=2.38×104 >104Pr=0.7 L/di=2/0.025=80∴αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4=0.023×(2.85×10-2/0.02)×(2.38×104)0.8×0.70.4 =90.1W/(m2·℃)(2)管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计1/Ko =1/iα+do/(iα·di)=1/104+25/(90.1×20) =0.01397(m2·℃)/W∴Ko=71.6W/(m2·℃)(3) Q=Wc cP(t2-t1)=(8000/3600)×103×(85-20)=1.44×105WΔmt=(Δt1- Δt2)/l n(Δt1/Δt2)=[ (108-20)-(108-85)]/Ln[(108-20)/(108-85)]=48.4℃提供Ao =nπdoL=300×3.14×0.025×2=47.1m2Q=Ko Ao/Δmt需要Ao ’=Q/KoΔmt=1.44×105/(71.6×48.4)=41.6 m2Ao ’<Ao满足要求(4) 求壁温Tw∵壁的热阻忽略∴Tm =tm空气平均温度tm=(20+85)/2=52.5℃传热速率＝温差(推动力)/热阻∵(T-Tw )/(1/oα)=(Tw-tm)/[do/(iidα)]即（108-Tw )/(1×10-4)=(Tw-52.5)/[25/(90.1×20)]∴Tw=107.6℃≈108℃即:壁温接近外侧蒸汽温度(或α大的一侧流体的温度)。