（勤奋、求是、创新、奉献）2007 ～2008 学年第一学期期末考试试卷学院化工学院班级姓名__________ 学号___________《化工原理》课程试卷B标准答案（本卷考试时间120 分钟）一、填空题（每空1分，共20分）1、热传导的基本定律是傅立叶定律，热对流的基本定律是牛顿冷却定律。

2、传热的基本方式可分为热传导、热对流、热辐射。

3、总传热系数的倒数1/K表示间壁两侧流体传热的总热阻，欲提高K值关键是提高对流传热系数较小一侧的α值。

4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而增大，随其温度的升高而减小。

（填增大或减小）5、离心泵原向高压容器内输送液体，现将高压改变为常压，其他条件不变，则该泵输送液体的流量将增大，轴功率将增大。

（填增大或减小）6、在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。

7、流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是抛物线形曲线，中心最大速度为平均速度的 2 倍。

8、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。

9、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞离层内（或热边界层内）。

10、对于多层圆筒壁的稳态热传导，通过各层的热传导速率相等，热通量不相等。

（填相等或不相等）二、选择题（每题2分，共20分）1、离心泵的扬程是指（ C ）（A）实际的升扬高度（B）泵的吸上高度（C）单位重量液体通过泵的能量（D）液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高2、对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时⊿t m大小为（ C ）。

（A）⊿t m逆>⊿t m并（B）⊿t m逆<⊿t m并（C）⊿t m逆=⊿t m并（D）无法确定3、球形颗粒的重力沉降速度公式是在小球下落的（ A ）计算得到的。

（A）恒速运动阶段（B）加速运动阶段（C）静止时（D）刚刚落地时4、粒径分别为16μm和8μm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，则两种颗粒的离心沉降速度之比为( B )（沉降在斯托克斯区）。

（A）2（B）4（C）1（D）1/25、通过三层平壁的定态热传导，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的大小为（ D ）（A）R1＞（R2 +R3）（B）R1 ＜（R2 +R3）（C）无法确定（D）R1 =（R2 +R3）6、揭示了物体辐射能力与热力学温度之间关系的定律是（ A ）。

（A）斯蒂芬-波尔兹曼定律；（B）折射（C）克希霍夫（D）普郎克7、对流传热系数关联式中普兰特准数是表示（ C ）的准数。

（A）对流传热（B）流动状态（C）物性影响（D）自然对流影响8、在一般过滤操作中实际起过滤作用的是（ C ）。

（A）助滤剂（B）过滤介质（C）滤饼（D）操作压力m/)，气体的体积流量9、设降尘室的长宽高分别为L、S、H（单位均为m）,颗粒的沉降为u t(s为V S, 则颗粒能在降尘室分离的条件是( B )。

（A ）S t V LbH u H ≥ （B ）S t V LbH u H ≤ （C ）St V HbH u L ≤（D ）S t V HbH u L ≥10、管内介质的流速u 对管内传热膜系数α有何影响？( C )（A ） u 增大，α不变 （B ） u 增大，α减小 （C ） u 减小，α减小 （D ） 无影响三、（8分）在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。

粗管内径d 1=10cm ，细管内径d 2=5cm ，当粗管内流量为4×10－3m 3/s 时，求粗管内和细管内水的流速？解：根据式1-20()m /s 51.01.041042311=⨯⨯==-πA V u S （2分） 根据不可压缩流体的连续性方程u 1A 1=u 2A 2 （2分） 由此倍4510222112=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u （2分） u 2=4u 1=4×0.51=2.04m/s （2分）四、（8分）某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成：（1）耐火砖导热系数21 1.05/()W m K λ=⋅、壁厚10.23b m =（2）绝热砖导热系数220.095/()W m K λ=⋅（3）普通砖导热系数230.71/()W m K λ=⋅、壁厚b 3=0.24m若已知耐火砖内侧温度为860℃，耐火砖与绝热砖接触面温度为800℃，而绝热砖与普通砖接触面温度为135℃。

试求：（1）通过单位面积炉墙损失的热量q ，2/W m ； （2分） （2）绝热砖层厚度，m ；（3分） （3）普通砖外壁面温度，℃。

（3分）解：（1）212118608001.05274/0.23t t q W m b λ--==⨯=；（2分） （2）绝热砖层厚度 23t t q bλ-= （1分） 23228001350.0950.23274t t b m q λ--==⨯= （2分） （3）普通砖外壁温度 34t t q bλ-= （1分） 34332740.2413542.40.71qb t t λ⨯=-=-=℃ （2分）五、（10分）某叶滤机过滤面积为5m 2，恒压下过滤某悬浮液，4h 后获滤液100m 3，过滤介质阻力可忽略。

试计算：（1）同样操作条件下仅过滤面积增大1倍，过滤4h 后可得多少滤液？（6分）（2） 同样操作条件下过滤2h 可获多少滤液？（4分）解：(1) e V =0, 恒压过率方程为 2V =θ2KA ……………(a) （2分）将2100m V = 25m A = h 4=θ 代入(a)得K=m A V 2222210045100=⨯=θ （2分） 将 A 1=22105m =⨯ h 4=θ K=h m 2100代入(a)得22121200410100m KA V =⨯⨯==θ （2分）(2)将h 22=θ 25m A = 代入(a)得 （1分） 222θ⨯=KA V =327.7025100m =⨯⨯ （3分）六、（18分）在一钢制套管式换热器中，用冷却水将1kg/s 的苯由65℃冷却至15℃，冷却水在25 2.5mm mm φ⨯的内管中逆流流动，其进口温度为10℃和45℃。

已知苯和水的对流传热系数分别为0.82×1032/()W m K ⋅和1.7×1032/()W m K ⋅，在定性温度下水和苯的比热容分别为34.1810/()J kg K ⨯⋅和31.8810/()J kg K ⨯⋅，钢材导热系数为45/()W m K ⋅，又两侧的污垢热阻可以忽略不计。

试求：（1）冷却水消耗量，kg/s ；（5分）（2）基于外表面的总传热系数o K , 2/()W m K ⋅；（5分） (3)所需的总管长,m 。

（8分） 解：（1）由热量衡算方程12()h ph Q w C T T =- （1分） ＝341 1.8810(6515)9.410/W s ⨯⨯⨯-=⨯ （1分）21()C pc Q w C t t =- （1分）43219.4100.643/() 4.1810(4510)c pc Q w kg s C t t ⨯===-⨯⨯- （2分）（2）以管外面积为计算基准，忽略污垢热阻，则总传热系数11o o o i i m od bd K d d αλα=++ （2分） 33250.00252511.710204522.50.8210⨯=++⨯⨯⨯⨯ （1分） o K ＝4962/()W m K ⋅ （2分）（3）o m Q K S t =∆ （1分）2121(6545)(1510)10.86545ln ln1510m t t t t t ∆-∆---∆===∆--∆℃ （3分） 429.41017.549610.8o m Q S m K t ⨯===∆⨯ （2分）17.52233.140.025o S L m d π===⨯ （2分）七、（16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，大气压为101.3kPa ，管子为φ76mm ×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：（1）从反应器到输液管出口内侧的能量损失，/J kg ；（7分）（2）泵的压头，m ；（5分） （3）泵的轴功率，kW 。

（4分） 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摩擦系数计算式 λ = 0.1( εd + 68Re)0.23解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面（1）4331210 5.1681010753600S V m s --⨯==⨯⋅⨯k （1分） 123242.1068.0410168.5--⋅=⨯⨯=s m u π（1分）54106.1105.6107542.1068.0⨯=⨯⨯⨯=-e R （1分） 0293.0)106.168683.0(1.023.05=⨯+⨯=λ （1分） ,12,,f f f hh h -=+∑局直g u d l h f 22,⋅=λ直81.9242.1068.06.260293.02⨯⨯⨯==1.178m （1分）81.9242.1)75.0517.025.0(2,⨯⨯⨯+⨯+=局f h =0.4717m （1分）,12,, 1.178f f f hh h -=+∑局直＝＋0.4717=1.6497m （1分）（2） 取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面，列柏努利方程∑-+++=+++21,2222211122f e hgu z g p H g u z g p ρρ （2分）p 1 = 26.7kPa （绝压），z 1 = 0, u 1 ≈ 0p 2 = 101.3kPa （绝压），z 2 = 15m ，12 1.42u m s -=⋅ （1分）32(101.326.7)10 1.4215 1.649710759.8129.81e H -⨯=+++⨯⨯=23.83m （2分）（3）N e = H e Q V ρg = 23.83 ⨯ 5.168 ⨯ 10-3 ⨯ 1075 ⨯ 9.81 = 1.30 ⨯ 103W （2分）N = kW W N e86.11086.17.01030.133=⨯=⨯=η （2分）1. 某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。