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 dAB=dCD，LAB=LCD，U型差压计指示液相同，读数分别为R1、R2。则________。
A △PAB=△PCD B △PAB>△PCD C hfAB=hfCD D R1>R2
2.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-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
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指
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 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.1259 B.1496 C.1585 D.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) 1 5.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 化工原理参考答案 第 2 页 共 3 页 液的U管压差计（ρs=13600kg/m3)，压差计 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870 kg/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 ， 1 ，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若以清水洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的 10，洗涤压差及水温与过滤时相同，求洗涤时间？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℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸气的冷凝给热系数为ao =104W/(m2?K), 管壁及两侧污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 p=1kJ/(kg.K), λ=2.85×10-2W/(m.K), μ=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。 化工原理参考答案 第 3 页 共 3 页 化工原理期末试题参考答案和评分标准 一．选择题（每题2分） 题号 1 2 3 4 5 答案 C B C C D 二．填空题： (每空1分，共20分) 11.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.(?S-ρ水)/μ水]/[(?S-?air)/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)=ρsgR ∴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/s V =π.d2.u2 /4 =π.(0.1)2×2.72×3600/4=76.87m3/h 6 B 7 D 8 C 9 AD 10 D 22. uo =Co [2gR(ρ′-ρ)/ρ]=0.63[2×0.69.81(13600-870)/870] =8.27m/s u=(do /d)2uo =(16.4/33)2×8.27=2.043m/s Ws=2.043×[(π/4)×0.0332]×870 =1.52kg/s ⑴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) 化工原理参考答案 第 1 页 共 3 页 2ZAg+(pA/ρ)+(u2A/2)=ZB g+(pB/ρ)+(uB/2)+?Wf Z A=ZB uA =uB =λ(l/d)(u2/2)+(6×10 /ρ) =0.022×(30/0.033)×(2.0432/2)+(6×104/870) ?Wf=111J/kg ∴pA -pB=ρ?Wf=870×111=96570Pa ⑵Ne=800×0.62=496w AB段所消耗的功率N：N=Ws?Wf =1.52×111=168.7w ∴N/Ne=118.7/496=0.34=34% 23.①每批过滤时间 1m3滤饼对应滤液量12.85m3,滤饼刚充满滤框时，3得滤液量V?0.81?0.81?0.025?12.85?0.211m（2分）2则q?V/A?0.211/(2?0.81?0.81)?0.161m3/m（1分）?(0.161)2?2?0.161?2.21?10?3?8.23?10?3?F??F?323.6s（1分）②洗涤时间：过滤终了时： K8.23?10?5(dq/d?)E???2.52?10?4m3/(s?m2（)1分）2(q?qe)2(0.161?0.00221)dVdq)E?()E?A?2.52?10?4?2?0.812?3.31?10?4m3/s（1分）d?d?dV1dV()w?()E?3.31?10?4/4?8.28?10?5m3/s（2分）d?4d?3Vw?0.1?0.161?2?0.812?0.0211m（1分）(??w?VW/(dV/d?)w?0.0211/(8.28?10?5)?255s（1分）③生产率G:?w?8J?F?8?0.1?323.6?258.88s（2分）?D??F??W?528.48s（2分）0.161?2?0.812G???2.5?10?4m3/s（1分）?F??W??D528.48?2V 24解:(1) di=25-2.5×2＝20cm＝0.02m，G=W/A G=8000/(3600×0.785×0.022×300)=23.59kg/(s.m2) Re=diuρ/μ=diG/μ=0.02×23.59/(1.98×10-5) 化工原理参考答案 第 2 页 共 3 页
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