化工原理试题
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xx学院2009－2010学年第一学期期末考试应用化工技术专业（专）2008级《化工原理Ⅲ1》试卷（A）（答案一律写在答题纸上，在本试卷上做答无效）一、选择（每空2分，共20分）1．旋风分离器是利用离心力分离_____________。
A．气液混合物的设备；B．液固混合物的设备；C．液液混合物的设备；D．气固混合物的设备。
2．揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是_____________。
A．斯蒂芬-波尔兹曼定律；B．克希霍夫定律；C．折射定律；D．普朗克定律。
3．关于辐射传热，下述几种说法中错误的是_____________。
A．除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B．热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围；C．热射线和可见光一样，都服从折射定律；D．物体的温度不变，其发射的辐射能也不变。
4．定态传热是指传热系统内各点的温度_____________。
A．不仅随时间变，也随位置变；B．只随位置变，但不随时间变；C．只随时间变，但不随位置变；D．不随位置和时间变化。
5．离心泵扬程的意义是____________。
A．实际的升扬高度；B．泵的吸液高度；C．液体出泵和进泵的压差换算成的液柱高度；D．单位重量流体出泵和进泵的的机械能差值。
6．由厚度相同的平壁组成的三层平壁，若λ1>λ2>λ3，则热阻R1、R2、R3之间的关系为___________。
A．R1>R2>R3；B．R1<R2<R3；C．R1>R3> R2；D．R3>R1>R2。
7．毕托管放在管中心测得ρ=1.2kg/m3，μ=2×10-5Pa.s，空气的流速为10m/s，管内径为0.2m(截面积A=0.0314m2)，则流量约为_____________m3/h。
A．565；B．80；C．910；D．11300。
8．实际生产中沸腾传热过程应维持在_____________区操作。
A．自然对流；B．泡（核）状沸腾；C．膜状沸腾；D．强制对流。
9．物质导热系数的顺序是：_____________。
A．金属＞一般固体＞液体＞气体；B．金属＞液体＞一般固体＞气体；C．金属＞气体＞液体＞一般固体；D．金属＞液体＞气体＞一般固体。
10．某液体在内径为d1的直管中作定态流动，平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过某内径为d2(d2=d1/2)的直管时，若流动为完全湍流，h f2为h f1的_____________倍。
A．4 ；B．16 ；C．32 ；D．8。
二、填空（每空1分，共20分）1．工业上的过滤操作分为两大类，分别是___________和___________。
2．边长为a的正方形截面风道，其当量直径为_________________。
3．经内径为50mm的钢管输送运动20℃的水，水的流速为2m/s，粘度为1.005cP。
则水在钢管中的流型为_______________。
4．每千克水经过泵后其机械能增加了490J，则该泵的扬程为_______________。
5．一套管式换热器，用水冷却油，水走内管，油走套管环隙，为强化传热，加翅片，则翅片应加在_______________。
(管内/管外)6．流体流动阻力的形成是流体具有_______________的结果。
7．通常，___________非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，_________________悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。
8．饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是___________；而不是_________________。
9．当进气口气速一定时，旋风分离器的直径越大，其分离因数越_______________；转速一定的离心分离机随着转鼓直径的增大，其分离因数将_______________。
10．某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。
其管中心处流速为3m/s，则该流体的流量为_______________m3/h，管壁处的流速为_______________m/s。
11．离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是_______________和_______________转换能量。
12．流量q v增加一倍，孔板流量计压差计读数为原来的倍；转子流量计的环隙面积A0为原来的倍。
13．离心泵的流量调节阀安装在离心泵的管路上。
三、简答题（每题5分，共20分）1．简述液体在管道中流动时滞流与湍流的区别。
2．简述边界层的分离。
3．工业上常用的过滤介质有那些？4．简述离心泵的气蚀现象及发生原因。
四、计算（第1题13分，第2题13分，第3题14分，共40分）1．一单程列管式换热器，由直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。
苯在换热器的管内流动，流量为1.25kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动，进口水温为20℃，出口不超过50℃。
已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW/(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。
苯的平均比热为1.9kJ/(kg·℃)，管壁材料的导热系数为45W/(m·℃)。
如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面2、4间充满水。
已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m，z2=0.9m，z4=2.0m，z6=0.7m，z7=2.5m。
试求锅炉内水面上的蒸汽压强。
解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器内、同一水平面上的压强相等，故有p1=p2，p3=p4，p5=p6对水平面1-2而言，p2=p1，即p2=p a+ρi g（z0－z1）对水平面3-4而言，p3=p4= p2－ρg（z4－z2）对水平面5-6有p6=p4+ρi g（z4－z5）锅炉蒸汽压强p=p6－ρg（z7－z6）p=p a+ρi g（z0－z1）+ρi g（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）则蒸汽的表压为p－p a=ρi g（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81×(2.0－0.9+2.5－0.7)=3.05×105Pa=305kPa3．用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，输水量40m3/h。
两槽液面恒定。
两槽液面间的垂直距离为12m，管径为Φ102×4mm，管长（包括所有局部阻力的当量长度）为100m，密闭高位槽内表压强为9.81×104Pa，流动在阻力平方区，管路的摩檫系数 为0.015。
已知水的密度ρ=1000kg/m3，试求：1、管路特性方程；2、泵的压头；3、若所用泵的效率η＝0.7，则泵的轴功率为多少千瓦。
4.外径为 426mm 的蒸汽管道，其外包扎一层厚度为 426mm 的保温层，保温材料的导热系数为 0.615 W/(m·℃)。
若蒸汽管道外表面温度为 177 ℃，保温层的外表面温度为 38℃，试求每米管长的热损失以及保温层中的温度分布。
解：已知条件：蒸汽导管外表面的半径 r2＝0.426/2=0.213m 温度 t2=177保温层的外表面的半径 r3＝0.213＋0.426=0.639m温度 t3=38由：λπl r r t t Φ2ln 2332-= 可得每米管道的热损失为：W/m 4890.2130.639ln )38177(615.02ln )(22332=-⨯=-=ππλr r t t l Φ 设保温层内半径 r 处的温度为 t ，代入上式：489ln )(222=-=r r t t l Φπλ 将已知数据代入，整理得温度t 与半径的关系式为：t =-126.6 ln r –18.645.炉壁由以下三种材料组成(各层接触良好）：耐火砖： λ1=1.4W/m.°C, b1=230mm绝热砖： λ2=0.15W/m.°C, b2=115mm普通砖： λ3=0.8W/m.°C, b3=230mm其内壁温度t 1=900 °C外壁温度t 4=80 °C求：单位面积的热损失、各层接触面的温度解：W b b b t t q 67323.0115.023.08090032141=++-=++-=A Qb t t 1121λ=-1112λqb t t -=⇒ C t ︒=⨯-=6.7894.123.06739002 A Qb t t 3343λ=-3343λqb t t +=⇒ C t ︒=⨯+=4.2738.023.0673803λ 材料 温度差 热阻 λ b耐火砖 110.4 0.164 1.4 0.23绝热砖 516.2 0.767 0.15 0.115普通砖 193.4 0.288 0.8 0.232—95 有一降尘室，长6m ，宽3m ，共20层，每层100mm ，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度3/3000m kg s =ρ，炉气密度3/5.0m kg ，粘度0.035m s Pa ⋅，现要除去炉气中10m μ以上的颗粒，试求：（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？（2）每小时最多可送入炉气若干？（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？解：（1）设沉降区为滞流，则 μρρ18)(2g d u s t -= 因为 ρρ>>s 则s mm u t /67.410035.01881.93000)1010(326=⨯⨯⨯⨯⨯=-- 11067.610035.05.01067.41010Re 4336<⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==----μρt t du 假设正确 由降尘室的分离条件，有s m H L u u t /28.01.06106.43=⨯⨯==- （2）36001067.43620203⨯⨯⨯⨯⨯==-t Au V =6052.3h m /3（3） h m Au V t /6.30256001067.43633=⨯⨯⨯⨯==-可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。
