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化工原理(上)考试试题及答案

化工原理(上)考试试题A、B卷题型例及思路试题题型---填空10% (5小题);气体的净制按操作原理可分为________________、______________、_______________.旋风分离器属________ ___ _ 。

选择10% (5小题);为使U形压差计的灵敏度较高,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. 越大越好。

判断10% (5小题);若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤未速度。

()问答10% (2~3小题);为什么单缸往复压缩机的压缩比太大,会使压缩机不能正常工作?计算60% (4小题)。

计算题题型:一、流体流动与输送 20分1、已知两截面的压强P1 P2高度差⊿Z 有效功We摩擦系数λ管路总长Σl管直径与壁厚φ密度ρ ,求体积流量 V (m3/h).解题思路:求体积流量,需要知道管内流速。

先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,有效功,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,衡算式中只有速度未知。

求出速度,再乘于管道面积即得体积流量,再进行单位换算。

2、已知高度差⊿Z P1 P2管路总长Σl 体积流量V 摩擦系数λ, 求(1)管径d ;(2)在此管径d下, 摩擦系数λ改变后的体积流量V .解题思路:(1)求管径,先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,无有效功,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,其中速度用已知的体积流量除于管道截面积表示,当中包含了直径,进行体积流量的单位换算,整个衡算只有直径未知。

(2)在确定的直径下,用改变了的摩擦系数求体积流量,方法同题1。

3、已知管直径与壁厚φ密度ρ粘度μ位置高度Z 管路总长Σl (层流λ=64/Re,需判断),两截面的压强P1 P2体积流量V 泵效率η,求轴功率N.解题思路:求轴功率,需要求出有效功率,则先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,摩擦系数未知,先用体积流量除管道截面积计算出管内速度,再计算雷诺数,判断是否属层流,是则用公式λ=64/Re计算摩擦系数,求出有效功,再计算出质量流量,质量流量等于体积流量乘密度,两者乘积即为有效功率,再除于效率即得轴功率。

注意单位。

4、已知ρ V φ⊿Z P1 P2直管长度l 局部阻力当量长度le(以阻力为直管的%表示) λη, 求 N.解题思路:求轴功率,需要求出有效功率,则先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,其中总长为直管加局部,求出有效功,再计算出质量流量,两者乘积即为有效功率,再除于效率即得轴功率。

注意单位。

5、已知 P1 P2⊿Z V Σl λ进出口阻力不计φρμη,求轴功率N.解题思路:求轴功率,需要求出有效功率,则先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,求出有效功,再计算出质量流量,两者乘积即为有效功率,再除于效率即得轴功率。

注意单位。

6、已知φ水平等径管截面间管长lAB 阻力损失⊿Pf孔板λ N η孔板流量计孔板直径d0, 孔流系数C指示液高度R 指示液密度ρA流体密度ρ流量计算公式求PA —PB功率消耗分率。

解题思路:在规定的两截面间列出机械能衡算式,水平等径管两截面上的速度相等,无高度差,无有效功输入,摩擦损失包括管段的摩擦损失和孔板的阻力损失,孔板的阻力损失已知,管段的摩擦损失用计算公式代入,管内速度未知,先用流量计算公式计算出孔板流量计孔中的速度,再用连续性方程计算出管内速度,则可算出两截面间的压差P A —PB;功率消耗分率是指在该两截面间消耗的功率占总功率消耗的百分数,总功率消耗用轴功率乘效率求得,该两截面间消耗的功率用两截面间消耗的功乘质量流量计算得到,对水平等径管,两截面间消耗的压强降与两截面间的压差相等。

注意单位换算。

7、已知 P1 P2⊿Z φ管长l 阀件、弯头等当量长度le/d 管内流速u λρη求有效功率Ne轴功率N.解题思路:先求出有效功率,则先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,求出有效功,再计算出质量流量,两者乘积即为有效功率,再除于效率即得轴功率。

注意单位。

8.已知 P1 P2管长l d 各阻力系数ζ V, 求⊿Z.解题思路:选取截面和基准面,列出机械能衡算式,计算出管中的流速,用阻力计算公式计算阻力损失,然后将已知的压强、流速、阻力损失代入,即可求出所需的⊿Z。

9.已知P1 P2(真空度mmHg) ρ u ⊿Z φ进口管路阻力损失Wf1,出口管阻力hf2(mH2O),求有效功率Ne。

解题思路:选取截面和基准面,列出机械能衡算式,代入已知数据,注意压强与阻力损失的单位换算,求出We ,再求出ms,根据Ne= msWe求出有效功率。

10.已知 P1 P2φρ真空表高度Z1压强表高度Z2V 进口管阻力Wf1出口管阻力Wf2压强表表压η求两液面高度差 N 真空表读数解题思路:关键在截面的选取,要求方程中只包含一个未知数。

先在泵出口压强表截面与高液面间列出机械能衡算式,代入已知的压强,压强表高度,大截面上的速度约为零,管内速度用体积流量除管道面积得到,出口管阻力,无有效功输入,这样就可以求出高液面的高度,求出了两液面高度差;再在低液面与高液面间列出机械能衡算式,代入已知的大截面上的压强,大截面上的速度约为零,进口管阻力,出口管阻力,求出有效功,计算出质量流量,两者乘积即为有效功率,再除于效率即得轴功率;最后在真空表截面与压强表截面间列出机械能衡算式,代入已知的管内速度,真空表高度,压强表高度,有效功,压强表表压,就可以求出真空表读数—真空度,真空度等于负的表压。

注意单位换算。

二、非均相分离 10分1、已知颗粒直径dp 颗粒密度ρp流体密度ρ沉降θ(时间),流体粘度μ ,求沉降高度H.解题思路:沉降高度等于沉降速度乘沉降时间,则可以先假设沉降处在层流区,用斯托克斯公式计算出沉降速度,再进行雷诺数检验,正确就乘于时间即得沉降高度。

2、已知沉降速度ut dpρpρ, 求μ.解题思路:公式变形,先假设沉降处在层流区,用斯托克斯公式计算出流体粘度,再进行雷诺数检验,正确即可。

3、已知(降尘室)处理量V (Nm3)--- N标准操作温度t℃μρρp最小颗粒直径dpmin 求(1)面积A ,(2) 已知宽度b,求长度L,(3)当L实际=1/2L理论时,采取什么措施.解题思路:先进行气体体积换算,温度校正,再用降尘室处理量计算公式(即斯托克斯公式变形,其中沉降速度等于体积量除于降尘室底面积)计算面积,进行雷诺数检验;面积等于长乘宽,已知宽度,就可算出长度;保证底面积,可以通过加一挡板解决。

4、已知操作压力⊿P 过滤时间θ滤液量V 过滤介质当量滤液量Ve不计压缩性指数s=0 过滤常数K, 求(1)过滤面积A,(2)滤框数n (已知长与宽),(3)在一种洗涤方式下,一定洗涤时间θw下的洗涤液量 Vw,(4) ⊿P加倍,一定过滤θ下的Vˊ.解题思路:恒压过滤,先写出过滤方程,过滤介质当量滤液量Ve不计,方程简化为V2=KA2θ,式中滤液量、过滤时间、过滤常数均已知,则可直接求出过滤所需面积;过滤面积等于两倍的n 个框面积,则框数 n=A/2ab;在相同的操作压力和相同的黏度下洗涤速度等于最终过滤速度的δ倍,置换洗涤δ=1,横穿洗涤δ=1/4,而最终的过滤速度用过滤公式求导求得,V2+2VVe=KA2θ,2VdV+2V e dV= KA2dθ, dV/dθ=KA2/(2V+2V e) 则洗涤液量等于洗涤速度乘于洗涤时间;操作压强加倍,过滤常数K受影响,在压缩性指数s=0情况下,K增大一倍,此时代入时间即可得到滤液体积。

5、已知降尘室的长L 宽b 高H, 中间加一挡板, V (Nm3) t℃μρρp 求能否沉降某大小的颗粒。

解题思路:先进行气体体积换算,温度校正,将标准状况下的体积换算成操作状况下的体积,中间加一挡板,降尘室的底面积等于两倍的长乘宽,写出降尘室计算能沉降的最小颗粒临界直径公式dpmin =[ (Vs/A)×18μ/(ρp-ρ)g]1/2注意单位换算,进行雷诺数检验,将临界直径与所需沉降颗粒的直径进行比较,临界直径小则可除去,临界直径大则不能。

6、已知⊿P θ(时间) V Ve不计 s=0 K, 滤框数n ,长、宽、厚,洗水量,洗涤方式,洗涤压力,问(1)是否能用,(2)洗涤时间。

解题思路:恒压过滤,先写出过滤方程,过滤介质当量滤液量Ve不计,方程简化为V2=KA2θ,式中滤液量、过滤时间、过滤常数均已知,则可直接求出过滤所需面积;再根据求出实际提供的过滤设备的面积A =2nab,进行比较,提供的面积大于所需面积,则可以用,小于则不能用;洗涤时间等于洗涤液量除于洗涤速度,洗涤速度等于最终过滤速度的δ倍,置换洗涤δ=1,横穿洗涤δ=1/4,而最终的过滤速度用过滤公式求导求得,V2+2VVe=KA2θ,2VdV+2V e dV= KA2dθ, dV/dθ=KA2/(2V+2V e)。

7、降尘室已知长L 宽b 高H, 加挡板数n ρp ρμ t℃ dpmin求处理量V (Nm3)。

解题思路:先写出降尘室计算处理能力的公式,Vs/A= dpmin 2(ρp-ρ)g/18μ,降尘室的底面积等于(n+1)倍的长乘宽,先计算出Vs,进行雷诺数检验,然后进行气体体积换算,温度校正,将实际的体积换算成标准体积,注意单位换算。

8、已知过滤机板框数n 长与宽与厚过滤时间θF 横穿洗涤 Vw 辅助时间θRKVe不计求生产能力解题思路:恒压过滤,先写出过滤方程,过滤介质当量滤液量Ve不计,方程简化为V2=KA2θ,式中过滤时间、过滤常数、过滤面积A =2nab均已知,则可以计算出已知过滤时间下的滤液量;一个生产过程时间包括过滤时间,洗涤时间和辅助时间,过滤时间、辅助时间已知,洗涤时间等于洗涤液量除于洗涤速度,横穿洗涤时洗涤速度等于最终过滤速度的1/4倍,而最终的过滤速度用过滤公式求导求得,V2+2VVe=KA2θ,2VdV+2V e dV=KA2dθ, dV/dθ=KA2/(2V+2Ve),生产能力即等于滤液量除于三个时间之和,再进行单位换算。

9、已知滤框的长与宽与厚一定θF对应的V 滤渣厚度 K 单位过滤面积的过滤介质当量滤液量qe 横穿洗涤 Vw 辅助时间θR求板框数n θw 24小时的滤液量解题思路:恒压过滤,先写出过滤方程q2+2qqe =KθF,已知qe、K,则可以求出q,而q=V/A,V已知,则可求出A,而A =2nab,则可求出板框数n;洗涤时间等于洗涤液量除于洗涤速度,洗涤液量已知,横穿洗涤时洗涤速度等于最终过滤速度的1/4倍,而最终的过滤速度用过滤公式求导求得;24小时的滤液量=24V/(θF +θR+θw),注意时间单位。

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