2014年东北大学化工原理真题部分答案
一，概念题
1.传质单元与传质单元高度
2.沉降分离和沉降速度
3.加热蒸汽和二次蒸汽
4.热流量和热通量
5.溶液沸点升高和杜林规则
6.三传类比
7.搅拌目的
8.离心泵压头及其意义
9.浓缩热和自蒸发（闪蒸）
10.给热系数和传质系数
二,简述题
1.1试用瑞利法和π定理（布金汉定理）推导圆柱绕流的阻力FD的表达式，并说明瑞利法和布金汉π定理各适用于何种情况？已知圆柱绕流阻力FD与圆柱的直径为D，流体的流速为V，流体的密度和流体的动力粘滞系数有关。
2.为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？
3.为什么离心泵可用出口阀来调节流量？往复泵可否采用同样方法调节流量？为什么？
由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体。管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。
4.流体的流动形态？判断依据？
5温差损失及其原因？
6.什么是过滤操作？过滤操作的优点？
7. 何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何
防止？
三。计算题
1.如图的输水系统。已知管内径d=50mm,在阀门全开时输送系统的Σ(L+L e)=50m,
摩擦系数可取λ=0.03, 泵的性能曲线, 在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式
描述:
H
=18.92-0.82V 0.8，此处H e为泵的扬程m,V为泵的流量m3/h, 问: e
⑴如要求流量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外
加功为多少?此泵能否完成任务?
⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多
少?(设泵的效率变化忽略不计)
(1)当V1=10m3/h，
所需外加功W s=gz＋h f
=9.81×10+8×0.03×50×(10/3600)2/(20.0505)
=128.1 J/kg
H e’=W s/g=128.1/9.81=13.06 J/N
泵的扬程H e=18.92－0.82(10)0.8=13.75 J/N
∵H e H e’，故此泵能完成任务。
(2)V1=10m3/h时，H e,1=13.75m,
V2=8m3/h时，H e,2=18.92－0.82(8)0.8=14.59m,
∵轴功率N a=H e V g /，其中、g 、均为常量，
(N a,1－N a,2)/N a,1=(H e,1V1－H e,2V2)/(H e,1V1)
=(13.75×10－14.59×8)/(13.75×10) = 0.151
2.在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从
12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸出水分的量；
（2）第一蒸发器送出的溶液浓度。
解：首先画一个流程图表示进行的过程
用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。
划定衡算的范围为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）由于连续操作，以1小时为基准。
确定衡算对象
此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。
对盐作物料衡算：对总物料作衡算：代入已知数据，得：
0022
F x F x
212
5000F W W
3.气体中所含尘粒的密度为2000kg/m3，气体的流量为5500标m3/h，温度为500℃，密度为0.43kg/m3，粘度为3.6×10-5Pa.s，拟采用标准形式的旋风分离器进行除尘，要求分离效率不低于90%，且知相应的临界粒径不大于10μm，要求压降不超过700Pa，试决定旋风分离器的尺寸与个数。（阻力系数8，N取经验值5）
解：根据允许的压强降确定气体在入口的流速u i
4.某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9 W/m.K及0.7 W/m.K。待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃，为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为40mm，导热系数为0.06 W/m.K的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层材料的导热系数不变。试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
解：加保温层前，单位面积炉壁的热损失(Q/A)1；
此为双层平壁的热传导，其导热速率方程为:
(Q/A)1=(t1-t3)/(b1/λ1+b2/λ2)
=(700-130)/(0.1/0.9+0.1/0.7)=2240 W/m2
加保温层后，单位面积炉壁的热损失(Q/A)2：
此为三层平壁的热传导，其导热速率方程式为：
(Q/A)2=(t1-t4)/( b1/λ1+b2/λ2+b3/λ3)
=(740-90)/(0.1/0.9+0.1/0.7+0.04/0.06)=706 W/m2
故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：
[(Q/A)1-(Q/A)2]/ (Q/A)1?100%= (2240-706)/2240?100%=68.5%
5某板框过滤机的过滤面积为0.4m2，在恒压下过滤某种悬浮液，4小时后得滤液量80m3，（过滤介质阻力不计）。
试求：（1）若其它情况不变，过滤面积加倍，可得滤液多少？
（2）若过滤4小时后，用5m3的水洗涤滤饼，需要多长的洗涤时间？（洗水的粘度与滤液的相同）
（3）若以上情况不变，折卸和组装时间为2小时，求生产能力（以m3（滤液）/h）？
6.在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸汽，丙酮初含量为3%（体积%）。今需在该塔中将其吸收掉98%。混合气入塔流率G=0.02kmol/m2s，操作压力P=1atm，温度t=293K。此时平衡关系可用y=1.75x表示，体积总传质系数a=0.016kmol/m3s?y。若出塔水溶液中的丙酮浓度为饱和浓度的70%，求所需K
y
水量及填料层高度。