2012年上期化工原理考题(2)

2012年上期《化工原理》上册考试题班级______________ 姓名______________ 学号_________ 成绩[一]１．多项选择题：⑴（2分)如图所示，用U型压差计与管道A、B两点相连。

已知各图中管径、A、B间的管长l及管道中流体流量Vs均相同，管内流体均为20℃水，指示液均为水银，则_____。

A)R1≠R2, R1=R3=R4B) R1=R2=R3=R4C) R1=R2< R3<R4 D) R1≠R2≠R3≠R4（２）（2分）离心泵的工作点（Ａ）由泵铭牌上的流量和扬程所决定（Ｂ）即泵的最大效率所对应的点（Ｃ）由泵的特性曲线所决定（Ｄ）是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点（3）（2分）当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为（Ａ）气体的粘度太小（Ｂ）气体的密度太小（Ｃ）气体比液体更容易起漩涡（Ｄ）气体破坏了液体的连续性(4) （3分）①要除去气体中含有的５μ～５０μ的粒子。

除尘效率>７５％，宜选用___。

A)除尘气道B)旋风分离器C)离心机D)电除尘器②等压过滤的滤液累积量q与过滤时间τ的关系为_____________。

(5)（2分）①判断下面的说法中哪一种是错误的A)在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大;B)在同一温度下, 物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等, 因此A和ε的物理意义相同;C)黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强;D)黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

２．填空题：⑴ （5分）如图所示，水从内径为ｄ1的管段流向内径为ｄ2管段，已知123d d =；ｄ1管段流体流动的动压头为０.８ｍ水柱，ｈ1＝０.７ｍ，１．忽略流经ＡＢ段的能量损失，则ｈ2＝，ｈ3＝。

２．若流经ＡＢ段的能量损失为０.２ｍ水柱，则ｈ2＝，ｈ3＝。

⑵ （5分）①间壁换热器管壁温度 t 接近α___一侧的流体温度；总传热系数Ｋ的数值接近_____ __一侧的α值。

②对于间壁式换热器：等式成立的条件是 、 、_________。

⑶ （2分） 选择（或设计）旋风分离器时要依据 和 。

⑷ （5分） ①在三效并流加料蒸发流程中，从第一效至第三效，溶液浓度将愈来愈＿ ＿，蒸发室的真空度将愈来愈＿＿，溶液的沸点将愈来愈 ＿＿，各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈＿＿。

②蒸发器的生产强度是 。

③黑体表面温度由37℃加热到347K ，则辐射能力增加为原来的 倍。

(5)（2分） 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 倍。

[二] （20分）一敞口高位水槽A 中水流经一喉径为14mm 的文丘里管, 将浓碱液槽B 中的碱液 (密度为1400kg/m 3)抽吸入管内混合成稀碱液送入C 槽，各部分标高如附图所示; 输水管规格为φ57×3mm ， 自A 至文丘里喉部M 处管路总长 (包括所有局部阻力损失的当量长度在内) 为20m ，摩擦系数可取0.025。

⑴当水流量为8m 3/h 时，试计算文丘里喉部M 处的真空度为多少mmHg ；⑵判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内(说明判断依据)。

如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关?tKS t t c W T T c W Q pc c ph h ∆=-=-=)()(1221[三]（15分）某炉墙由厚２５０ｍｍ的耐火砖构成，其导热系数为：λ＝０.８４（１＋０.６９５×１０-3 ｔ）ｗ／ｍ℃。

设炉内气体温度为１２００℃，室温为２５℃。

热气体对炉墙的对流传热系数α1＝３０ｗ／ｍ2·℃，炉墙对周围大气的对流传热系数α2＝１０ｗ／ｍ2.℃。

求每平方米壁面的散热量和壁面温度。

[四]（20分）四]（20分）在一板框过滤机上恒压过滤某种悬浮液。

在1atm 表压下20分钟在每１m2过滤面积上得到0.197m3的滤液，再过滤２０分钟又得滤液０．０９m3。

试求共过滤１小时可得总滤液量为若干m3。

[五] （15分）一平流三效蒸发器，每小时处理浓度为10％(质量百分率, 下同)的水溶液总量为3000ｋｇ。

混合各效流出的浓缩溶液作为产品，其浓度为４０％。

已知该蒸发器的单位蒸汽消耗量为０.４２。

试求该蒸发过程所需要的生蒸汽量。

2012年上期《化工原理》上册考试题答案班级______________ 姓名______________ 学号_________ 成绩[一]１．多项选择题：⑴（2分)如图所示，用U型压差计与管道A、B两点相连。

已知各图中管径、A、B间的管长l及管道中流体流量Vs均相同，管内流体均为20℃水，指示液均为水银，则___B____。

A)R1≠R2, R1=R3=R4B) R1=R2=R3=R4C) R1=R2< R3<R4 D) R1≠R2≠R3≠R4（２）（2分）离心泵的工作点(D )（Ａ）由泵铭牌上的流量和扬程所决定（Ｂ）即泵的最大效率所对应的点（Ｃ）由泵的特性曲线所决定（Ｄ）是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点（3）（2分）当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( B )（Ａ）气体的粘度太小（Ｂ）气体的密度太小（Ｃ）气体比液体更容易起漩涡（Ｄ）气体破坏了液体的连续性(4) （3分）①要除去气体中含有的５μ～５０μ的粒子。

除尘效率>７５％，宜选用____B____。

A)除尘气道B)旋风分离器C)离心机D)电除尘器②等压过滤的滤液累积量q与过滤时间τ的关系为______B__________。

(6)（2分）①判断下面的说法中哪一种是错误的( B)A)在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大;B)在同一温度下, 物体的吸收率A 与黑度ε在数值上相等, 因此A 和ε的物理意义相同;C)黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强;D)黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

２．填空题：⑴ （5分）如图所示，水从内径为ｄ1的管段流向内径为ｄ2管段，已知123d d =；ｄ1管段流体流动的动压头为０.８ｍ水柱，ｈ1＝０.７ｍ，１．忽略流经ＡＢ段的能量损失，则ｈ2＝1.41m ，ｈ3＝1.5m 。

⑵ （5分）①间壁换热器管壁温度 t 接近α_大__一侧的流体温度；总传热系数Ｋ的数值接近_____热阻大__一侧的α值。

②对于间壁式换热器：等式成立的条件是_稳定传热____、__无热损失__、__无相变化_________。

⑶ （2分） 选择（或设计）旋风分离器时要依据_含尘气体流量_ 和___要求的分离效率。

⑷ （5分） ①在三效并流加料蒸发流程中，从第一效至第三效，溶液浓度将愈来愈＿大＿，蒸发室的真空度将愈来愈＿大＿，溶液的沸点将愈来愈小＿＿，各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈＿小＿。

②蒸发器的生产强度是单位时间内单位面积上水份的蒸发量。

③黑体表面温度由37℃加热到347K ，则辐射能力增加为原来的1.57倍。

(T/T ’)4(5)（2分） 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_2 倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的1/4倍。

[二] （20分）一敞口高位水槽A 中水流经一喉径为14mm 的文丘里管, 将浓碱液槽B 中的碱液 (密度为1400kg/m 3)抽吸入管内混合成稀碱液送入C 槽，各部分标高如附图所示; 输水管规格为φ57×3mm ， 自A 至文丘里喉部M 处管路总长 (包括所有局部阻力损失的当量长度在内) 为20m ，摩擦系数可取0.025。

⑴当水流量为8m 3/h 时，试计算文丘里喉部M 处的真空度为多少mmHg ；⑵判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内(说明判断依据)。

如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关?解：主管道u=Vs/A=(8/3600)/[(π/4)×0.0512]=1.09m/stKS t t c W T T c W Q pc c ph h ∆=-=-=)()(1221⑴文丘里喉部M处u2=Vs/A2 =(8/3600)/[(π/4)×0.0142]=14.4m/s在高位槽水面与M处截面间列柏努利方程得：p2/ρg=(Z1-Z2)-(u22/2g)-λ(l/d)(u2/2g)=8-14.42/2g-0.025(20/0.051)×(1.092/2g)=-3.16mH2O=232mmHg(真空度)⑵h碱ρ碱=ρ水h水 h水=1.5×1400/1000=2.1mH2O (<3.16mH2O)故浓碱液能被抽吸入管内。

在B槽液面与M处水平截面间列柏努利方程得:Pa/(ρg)=h'+u'2/(2g)+P2/(ρg)+h f吸 (Pa-P2)/(ρg)=h'+u'2/(2g)+h f吸可见吸入量的大小不仅与M处的真空度、B槽液面与M 处的位差有关, 而且与吸入管的管路情况(管径、管长、粗糙度等)有关。

[三]（15分）某炉墙由厚２５０ｍｍ的耐火砖构成，其导热系数为：λ＝０.８４（１＋０.６９５×１０-3 ｔ）ｗ／ｍ℃。

设炉内气体温度为１２００℃，室温为２５℃。

热气体对炉墙的对流传热系数α1＝３０ｗ／ｍ2·℃，炉墙对周围大气的对流传热系数α2＝１０ｗ／ｍ2.℃。

求每平方米壁面的散热量和壁面温度。

解：根据两α值情况，先假设一平均壁温ｔwm0＝６５０℃则λｍ0＝０.８４(１＋０．６９５×１０-3×６５０）＝１．２２ｗ／ｍ℃得总传热系数Ｋ0＝１／（１／３０＋０.２５／１.２２＋１／１０）＝２.９５６ｗ／ｍ2℃ｑ＝２．９５６（１２００－２５）＝３４７４ｗ／ｍｔw1＝ｔ1－ｑ×１／α1＝１２００－３４７４／３０＝１０８４℃ｔw2＝ｔ2＋ｑ×１／α2＝２５＋３４７４／１０＝３７２．４℃ｔwm1＝（１０８４＋３７２）／２＝７２８℃＞ｔwm0重算λm1＝０.８４（１＋０.６９５×１０-3×７２８）＝１.２６５ｗ／ｍ℃Ｋ1＝１／（１／３０＋０．２５／１.２６５＋１／１０）＝３.０２ｗ／ｍ ℃ｑ1＝３．０２（１２００－２５）＝３５５０ｗ／ｍ2ｔw1＝１２００－３５５０／３０＝１０８２℃ｔw2＝２５＋３５５０／１０＝380℃ twm=(1082+380)/2=731℃λm2＝０．８４（１＋０．６９５×１０-3×７３１）＝１．２６７ｗ／ｍ℃与原设λm1＝１．２６５ｗ／ｍ℃很接近，故ｑ＝３５５０ｗ／ｍ2ｔw1＝１０８２℃ｔw2＝３８０℃[四]（20分）四]（20分）在一板框过滤机上恒压过滤某种悬浮液。

在1atm 表压下20分钟在每１m2过滤面积上得到 0.197m3的滤液，再过滤２０分钟又得滤液０．０９m3。