化工原复习题
一、填空题:
1. 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ=820 kg/m3,粘度μ=3厘泊的某液体,在内径为d=100mm,以流速2m/s在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.
2. 当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为104Pa,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.
3. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg/s,其体积流量为_________.平均流速为______。
4. 当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为2.0m/s时,其雷诺准数Re为______,直管摩擦阻力系数λ为_____.
7. 理想流体是指_________;而实际流体是指____。
8. 牛顿粘性定律表达式为________,其粘性系数(粘度) 的物理意义是____________________。
9. 流体在园直管内流动,当Re≥4000时的流型称为___,其平均速度与最大流速的关系为______,而Re≤2000的流型称为___,其平均速度为______。
10.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力___________。
11. 套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于______,润湿周边等于____,当量直径等于______。
12. 流体的粘度指______________________________________。粘度
值随温度变化而变化,对于液体,温度升高,粘度________;对于气体,温度升高,粘度________。
13. 米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管长不变,管径增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的____倍。
14.米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管径、管长不变,油温升高,粘度为原来的1/2 ,则摩擦阻力损失为原来的_____倍。
15. 当Re 为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与____________、_____________有关。
16. 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。
17. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于:前者是恒______,变_____;后者是恒_________,变_________。
18. 液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。(填增大,减少,不变)
19. 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____________。
20. 流体在一段园形水平直管中流动,测得平均流速0.5m/s,压强降为10Pa,Re为1000,问管中心处点速度为______ m/s,若流速增加为1 m/s,则压强降为______ Pa。
21. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是__________________.
23.苯(密度为880kg/m3,粘度为0.65厘泊)流经内径20㎜的圆形直管时,其平均流速为0.06m/s ,其雷诺准数为______,流动形态为__________,摩擦系数为___________。
24. 静止液体中两处压力相等的条件是_______________。
25. 离心泵的主要参数有:______,______,______,________.
26. 离心泵的特性曲线有:__________,________,________.
27. 调节泵流量的方法有:____________,____________,_______.
28. 泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是__________________________________________________。
29. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵___管路上,关小出口阀门后,真空表的读数____,压力表的读数_____。
30. 离心泵的工作点是___曲线与_____曲线的交点。
31. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生_______现象。
32. 离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是_时的流量和扬程。
33.离心泵起动时,如果泵内没有充满液体而存在气体时,离心泵就不能输送液体。这种现象称为__________现象。
34. 离心泵采用并联操作的目的是_____,串联操作的目的是______。
35.离心泵在启动时应先将出口阀_____,目的是________________。往复泵在启动时,其出口阀必须___________.
36.降尘宝做成多层的目的是_____________________ 。
37.某板框压滤机的框的尺寸为:长×宽×厚=810×810×25㎜,若该机有10块框,其过滤面积约为_________________ m2。
38. 板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣,流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。
39. 转鼓真空过滤机,转鼓每旋转一周,过滤面积的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段。40. 离心分离因数是指_______________________________。
为了提高离心机的分离效率,通常使离心机的___________增高,而将它的________减少。答案* 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当
42.某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃,而环境温度为20℃,采用某隔热材料,其厚度为240㎜,λ=0.57w/(m.K),此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)
43.某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃,而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w,采用某隔热材料,其导热系数λ=1.05w/(m.K),则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁)
42. 某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_________________.当管内水的流速为0.5m/s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw/(m2.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.0 m/s时,此时传热系数α=________________.
43.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差△
49题图
t =_________.
44.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总传热系数K 接近______流体的对流给热系数.
45. 强化传热的方法之一是提高K 值. 而要提高K 值,则应提高对流传热系数___________.
46.平壁总传热系数K 与间壁两侧对流传热系数α1,α2以及间壁导热系数λ的关系为________________.当平壁厚4㎜,导热系数为45w / (m.K )时,两侧给热系数分别为8000 w / (m 2.K ) 和800 w / (m 2.K )时,总传热系数K =_____________________.
47.间壁传热的总传热速率方程为_______.某换热过程中,要求 q=30 kw , K =555 w / (m 2.K ),△t m =25K ,则传热面积为______.
48.由多层等厚平壁构成的导热壁面中, 所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻就愈 ________,其两侧的温度差愈______。
49.(平壁稳定传热过程,通过三层厚度相同的不同
材料,每层间温度变化如图所示,试判断λ1、λ2、λ3
的大小顺序____________,以及每层热阻的大小顺
序________________。 50. 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知 b 1>b 2>b 3;导热系数λ1<λ2<λ3。在稳定传热过程中,各层的热阻R 1______R 2______R 3;各层导热速率Q 1___Q 2___Q 3。
51. 列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于_____________,折流挡板的形状有____________________,____________________等。
52. 在确定列管换热器冷热流体的流径时, 一般来说,蒸汽走管
第1题图
______; 易结垢的流体走管______;高压流体走管______;有腐蚀性流体走管______;粘度大或流量小的流体走管______。
53.列管换热器,在壳程设置折流挡板的目的是__________________。
54.热负荷是指_______________;而传热速率指__________________;
55.有一换热设备,准备在其外面包以两层保温材料。要达到良好的保温效果,应将导热系数较小的保温料包在_______层。
56. 有两种不同的固体材料,它们的导热系数第一种为λ1》第二种为 λ2,若作为换热器材料,应选用_________种;当作为保温材料时,应选用__________种。
57. 用饱和水蒸汽加热空气时,换热管的壁温接近____________的温度,而传热系数K 值接近____________的对流传热系数。
63.进行换热的两流体,若α1》α2时,要提高K 值,应设法提高_______;当α1≈α2时,要提高K 值,应使_________________
二、选择题:
1. 一个被测量体系外柱按上一个U 型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是( ) 关系
A. 体系>大气压
B. 体系<大气压
C. 体系=大气压 2. 流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心的最大流速的关系为( )
A. U m =1/2U max
B. U m =0.8 U max
C. U m =3/2 U max
3. 从流体静力学基本方程了解到U 型管压力计测量其压强差是( )
A. 与指示液密度、液面高度有关,与U 形管粗细无关
B. 与指示液密度、液面高度无关,与U 形管粗细有关
C. 与指示液密度、液面高度无关,与U 形管粗细无关
4. 如图所示,连接A.B 两截面间的压差计的读数R 表示了( )的大小。
A. A.B 间的压头损失H fAB
B. A.B 间的压强差△P
C. A.B 间的压头损失及动压头差之和
D. A.B 间的动压头差()g u u B A 222- 5. 转子流量计的主要特点是( )。
A. 恒截面、恒压差;
B. 变截面、变压差;
C. 恒流速、恒压差;
D. 变流速、恒压差。
6. 层流与湍流的本质区别是:( )。
A. 湍流流速>层流流速;
B. 流道截面大的为湍流,截面小的为层流;
C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数;
D. 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
7. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的( )倍。
A. 2
B. 8
C. 4
8. 流体在管路中作稳态流动时,具有( )特点。
A. 呈平缓的滞流
B. 呈匀速运动
C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等;
第4 题图
D. 任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化
9. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是()。
A. 流动速度大于零
B. 管边不够光滑
C. 流体具有粘性
10. 为使U形压差计的灵敏度较高,选择指示液时,应使指示液和被测流体的密度差(ρi-ρ)的值()。
A. 偏大
B. 偏小
C. 越大越好
11. 设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强()。
A. 愈大
B. 愈小
C. 愈接近大气压、
12. 水在园形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的()。
A. 1/4
B. 1/2
C. 2倍
13. 用皮托管来测量气体流速时,其测出来的流速是指()。
A. 气体的平均流速
B. 气体的最大流速
C. 皮托管头部所处位置上气体的点速度。
14. 在一定流量下,流体在并联管路中作稳定连续流动,当并联管路数目愈多,则()。
A. 流体阻力损失越大
B. 流体阻力损失越小
C. 流体阻力损失与并联管数无关
15. 稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量()。
A. 仅随位置变,不随时间变
B. 仅随时间变、不随位置变
C. 既不随时间变,也不随位置变
16. 离心泵的性能曲线中的H~Q线是在( )情况下测定的。
A. 效率一定;
B. 功率一定;
C. 转速一定;
D. 管路(l+∑le)一定。
17. 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )
A. 气缚现象
B.汽蚀现象
C. 汽化现象
D. 气浮现象.
18. 离心泵最常用的调节方法是( )
A. 改变吸入管路中阀门开度
B. 改变压出管路中阀门的开度
C. 安置回流支路,改变循环量的大小
D. 车削离心泵的叶轮
19. 离心泵效率最高的点称为( )
A. 工作点
B. 操作点
C. 设计点
D. 计算点
20. 离心泵铭牌上标明的扬程是指( )
A. 功率最大时的扬程
B. 最大流量时的扬程
C. 泵的最大扬程
D. 效率最高时的扬程
21. 以下物理量不属于离心泵的性能参数( )
A. 扬程
B. 效率
C. 轴功率
D. 理论功率(有效功率)
22. 离心泵铭牌上标明的流量是指( )
A. 效率最高时的流量
B. 泵的最大流量
C. 扬程最大时的流量
D. 最小扬程时的流量
23. 离心泵的扬程是( )
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液柱高度
D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值
24. 用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离,称为()
A. 扬程
B. 升扬高度
C. 吸液高度
25. 为减少电机的启动功率,离心泵在启动前应将().
A. 出口阀关闭
B. 进口阀关闭
C. 出口阀打开
D.进口阀打开
26. 欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是()。
A. 提高降尘宝的高度;
B. 延长沉降时间;
C. 增大沉降面积
27. 颗粒的重力沉降在层流区域时,尘气的除尘以()为好。
A. 冷却后进行;
B. 加热后进行;
C. 不必换热,马上进行分离。
28. 要使微粒从气流中除去的条件,必须使微粒在降尘室内的停留时间()微粒的沉降时间。
A. ≥;
B. ≤;
C. <;
D. >
29. 过滤操作中滤液流动遇到阻力是()。
A. 过滤介质阻力;
B. 滤饼阻力;
C. 过滤介质和滤饼阻力之和。C
30. 工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管,其目的是()。
A. 增加热阻,减少热量损失;
B. 节约钢材、增强美观;
C. 增加传热面积,提高传热效果。
31. 有一列管换热器,用饱和水蒸汽(温度为120 ℃)将管内一定流量的氢氧化钠溶液由20℃加热到80℃,该换热器的平均传热温度差Δ
t m为()。
A. -60/ln2.5;
B. 60/ln2.5;
C. 120/ln5
32. 在比较多的情况下,尤其是液-液热交换过程中,热阻通常较小可以忽略不计的是()。
A. 热流体的热阻;
B. 冷流体的热阻;
C. 冷热两种流体的热阻;
D. 金属壁的热阻。
33. 湍流体与器壁间的对流传热(即给热过程)其热阻主要存在于()。
A. 流体内;
B. 器壁内;
C. 湍流体滞流内层中;
D. 流体湍流区域内。
34. 强化传热的主要途径是()。
A. 增大传热面积
B. 提高K值
C. 提高Δt m
35.()是一种以电磁波传递热能的方式。
A. 传导
B. 对流
C. 辐射
三、判断题:
1. ()流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。
2. ()流体在园管内流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。
3. ()化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。
4. ()在稳定流动过程中,流体流经各截面处的体积流量相等。
5. ()流体在等直径的导管中作稳态流动时,由于流动有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。
6. ()流体作层流流动时,摩擦系数(λ)只是Re的函数,而与管
壁的粗糙度无关。
7.()实际流体在导管内作稳态流动时,各种形式的能量(或压头)可以互相转,但导管任一截面的位压头、动压头与静压头之和为一常数。
8.()稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。
9. ()流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。
10. ()离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为流量增加而功率增大。
11. ()离心泵的出口阀关闭,其流量为零,则所需的轴功率也为零。
12. ()离心泵的扬程又称压头,即升扬高度。
13. ()选用离心通风机时,如果输送气体的温度、压力与实验状态不同时,则要校正风压后再选用。
14. ( )离心泵的“气缚”与“气蚀”现象,其本质是相同的。
15. ()板框压滤机采用横穿法洗涤时,若洗涤压差=最终过滤压差,洗涤液粘度=滤液粘度,则其洗涤速率=1/4过滤终了速率。
16. ()流体流动时,滞流内层的粘度是对流传热的主要控制因素。
17. ()传导和对流传热的传热速率与温度的一次方之差成正比,而辐射的传热速率与温度的四次方之差成正比。
18. ()导热系数和给热系数都是物质的属性之一。
19. ()多层平面壁稳态热传导时,推动力是内壁面与外壁面间总的温度差;总热阻是各层热阻的倒数之和。
20. ( )在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作,所需传热面积要小。
21. ( )稳定传热是指传热过程中的温度既不随时间而变,又不随位置而变
22. ( )在稳定多层园简壁导热中,通过多层园简壁的传热速率Q 相等,( )而且通过单位抟热面积的传热速率Q /A 也相同.
23. ( )蒸汽冷凝时,膜状冷凝的对流传热系数小于滴状冷凝时的对流体热系数
24. ( )保温层应该选用导热系数小的绝热材料.
25. ( )在稳定的多层平壁导热中,若某层的热阻较大,则这层的导热温度差就较小.
26. ( )在列管换热器中,用水冷却某气体,气体中有稀酸冷凝出来,应将气体安排走管程。
四、问答题:
1. g p z g p z ρρ00+=+(1),
gh p p a ρ+= (2) 这两个静力学方程式说明些什么?
2. 流动类型有几种?是如何判断流型的?
3. 什么叫化工单元操作?常用的化工单元操作有哪些?
4. 如图所示,A.B.C 三点在同一水平面上,d A =d B =d C ,问:
(1)当阀门关闭时,A.B.C 三点处的压强哪个大?哪个小?或相等?
(2)当阀门打开,高位槽液面保持不变,A.B.C 三点处的压强哪个大?
哪个小?或相等?
第 4 题图
5. 当离心泵启动后不吸液,其原因主要有哪些?
6. 如图所示的2B31型离心泵装置中,你认为有哪些错误?并说明原因。
7. 传导传热,对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
8. 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作?
9. 提高传热系数时,为什么要着重提高给热系数小的这一侧?
五、计算题:
五、计算题:
1. 用泵将密度为850kg /m 3,粘度为190cP 的重油从贮油池送至敞口高位槽中,升扬高度为20㎜。输送管路为φ108×4㎜的钢管,总长为1000m (包括直管长度及所有局部阻力的当量长度)。管路上装有孔径为80㎜的孔板以测定流量,其油水压差计的读数R =500㎜。孔流系数Co =0.62,水的密度为1000kg /m 3。试求: ⑴输油量是多少m 3/h ? ⑵若泵的效率为0.55,计算泵的轴功率。
***答案***
⑴ ()s m Rg
c u i o /816.0850
85010005.081.9262.0)(20=-????=-=ρρρ h m u d V h /76.143600816.008.0785.0785.0322=???==
(2)s m u /522.010080815.02
=??
? ???= 200023410190850
522.01.0Re 3 =???==-μρu d ,层流
274.0234
64Re 64===λ kg J u d l h f /3.3732
522.01.01000274.022
2=??=∑=λ kg J h gz W e f /5.5693.37381.920=+?=∑+=
2. 粘度为30cp ,密度为900 kg /m 3的液体,自A 经内径为40㎜的管路进入B ,两容器均为敞口,液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时,阀前后压力表读数分别为0.9at 和0.45at 。现将阀门打至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m ,阀前管长50m ,阀后管长20m (均包括局部阻力的当量长度)。试求: (1)管路的流量m 3/h ?(2)阀前后压力表读数有何变化?
***答案***
解:(1)阀关时 g p z gz p ρρ/1111=?=,
即: m z 1081
.99001081.99.04
1=???= 同理: m z 581
.99001081.945.04
2=???= 阀开时,两槽液面间列机械能衡算式:
∑+++=++f B B a A A a
h u gz p u gz p 2222ρρ ()()kg J g z z h B A f /05.4981.9510=?-=∑-=?
而 22
212502
04.0)302050(2u u u d l h f λλλ=++?=∑= 设流动为层流,则)/64u d ρμλ(
= 代入上式可得: s m u u u
/736.090004.0103064125005.4923=??????=- 校核:20002.8831030736
.090004.0Re =???==μρu
d ,结果有效
∴h m V h /33.33600736.004.0785.032=???=
(2)阀开后,P ↓,P ↑
3. 如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为φ83×3.5㎜,泵的进、
出管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮水池的水面高度为 4.8m , 压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m 。当输水量为36m 3/h 时,进水管道的全部阻力损失为1.96J /kg ,出水管道的全部阻力损失为4.9 J /kg ,压力表的读数为2.5kgf /cm 2,泵的效率为70%。
⑶真空表的读数多少kgf /cm 2?
解: ⑴如图取截面0-0(贮槽液面), 1-1(真空表), 2-2(压
力表), 3-3(高位槽), 在截面2-2和3-3间列柏努利方程,
以2-2为基准面(目的求H 3)
∑+++=++-322333222
222f h u p g H u p g H ρρ ∵224/1/1081.91cm kgf m N at =?=
s m A Q u /21.2076.0785.03600
/36=?== 则:9.481.92
21.210001081.95.232
4+=+??H m H 74.2481
.974.2423==? ∴ m H H 74.2953=+=
⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We ) ∑+++=+++-30233200
022f h u p Hg We u p g H ρρ 则: ∑=++?=+=-kg J h Hg W e f /62.298)9.496.1(81.974.2930
W We V We Ws Ne s 2.298662.29810003600
36=??==?=ρ kW W Ne N 27.4426770.0/2.2986/====η
⑶ 在0-0和1-1间列伯努利方程以0-0为基准面 ∑+++=++-102111200
022f h u p g H u p g H ρρ ]/[49.5196.12
21.281.98.421
kg J p p a =++?=-ρ ∴ ]/[525.01081.91000
49.51241cm kgf p p a =??=
- 4. 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×104N /m 2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为15m ,在某送液量下,泵对水作的功为317.7 J /kg ,管内摩擦系数为0.018,吸入和压出管路总长为110m (包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm 水的密度为1000 kg /m 3。求输水量为多少m 3/h ?
***答案***
∑+++=+++-212222211
122f h u p g z We u p g z ρρ 已知数据:kg J W e u p z /7.31700011
1=≈==;;(表);;)(/1081.9152422表;m N p m z ?== 简化上式:∑+++=-21222
22f h u p g z We ρ 又 ∑==-2222219.92
u u d l h f λ ∴ 45.724.109.92
10001081.91581.97.3172222224=?++?+?=u u u ∴ s m u /64.22=
h m u d V h /64.74360064.21.0785.03600785.0322=???=?=
5. 某化工厂用泵将地面上储池中密度为1100 kg /m 3的碱液送至吸收塔顶经喷咀喷出,输液管与喷咀连接处的压强为0.22at (表压)。泵的吸入管为Φ108×4mm 的钢管,管内流速为0.5m /s ;压出管径为φ56×3mm 的钢管。储槽中碱液深度为1.2m ,池底至塔顶喷咀处的垂直距离为19m ,取λ=0.02,设吸入管路的阻力损失忽略不计,而压出管路直管总长为22m ,各种局部阻力的当量长度之和∑Le =103m ,求此泵的有效功率为多少kw ?
解:定储槽液面为1-1,输液管与喷咀连接处为2-2,地面为基准面,
列机械能衡算式:
∑+++=+++-212222211
122f h u p g z We u p g z ρρ ∵ s m d d u u /205.01.05.022
2=??? ???=???? ???=出进 ∑=+?==+∑=-kg J u d le l h f /1002
205.01032202.02)2222
1(λ ∴ kg J h u p g z z We f /2.2961002211001058.2181.9)2.119(2)(2321222
12=++?+?-=∑+++-=-ρ
kW We V We Ws Ne s 28.12.29611005.01.0785.02=????==?=ρ
6. 欲用离心泵将20℃水以30m 3/h 的流量由水池打到敝口高位槽,两液面均保持不变,液面高差为18m ,泵的吸入口在水池液面上方2m 处。泵的吸入管路全部阻力为1m H 2O 柱,压出管路全部阻力为3m H 2O 柱,泵的效率为0.6,求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m ,问上述安装高度是否合适?(动压头可忽略)。水的密度可取1000 kg /m 3。
***答案***
如图取1-1,2-2截面,并以1-1截面为基准面,列伯
努利方程得:
m H Z H f
22311821=++=∑+?=- ∴ kW QH N 36
.010*******)3600/30(102=???==ηρ m m H g
u Hs Hg f 25162][2
=-=--=吸允允 ∵Hg 实<Hg 允 ∴安装高度合适。
7. 现需用一台离心泵将293K 的河水44m 3/h 送至敞口的贮水池内。已知管路特性曲线方程21400030Qe He +=(式中He 的单位是m ,Qe 的单位是m 3/s )。
(1)管路要求泵的升扬高度为多少?(说明原因)(2)今仓库有四种规格的离心泵(见下表),问能否从中选一台?
型号 3B-33A 40B-35A 3B-33 3B-57A
Q L/s 12.5 25 12.5 13.9
H m 22.5 34.6 32.6 37.5
H s m 5.0 5.8 5.0 6.4
(3)若吸入管路的阻力损失和动压头之和为1m ,试确定所选泵的安装高度,并用图表示出来(当地大气压为10m H 2O )
***答案***
(1)升扬高度ΔZ
∵ 30=?+?=g
p Z K ρ,而ΔP=0(河面、贮水池面均与大气相通)故 ΔZ=K =30m ,即升扬高度为30m (2)选泵
已知:s L h m Qe /2.123600/100044/443=?==
又 m Qe He 1.32)3600/44(1400030140003022=?+=+=
查题表得,3B33型离心泵合适,其Q =12.5L/s ,H =32.6m ,Hs =5m
(3)定安装高度H 安
∵ 吸允允f H g
u s H Hg --'=2][2
又∵ m H g
u f 121021=+- ∴ m Hg 415][=-=允 H 安=H g -1=4-1=3m 即安装高度不超过3m
8. 用内径100mm 的钢管从江中将293K 的水送入蓄水池内,水由池底进入,池中水面高出江面30m ,管路的长度(包括局部阻力的当量长度在内)为60m ,水在管内的流速为1.5m /s 。今仓库存有下列四种规格的离心泵,问可否从中选用一台?已知管路的摩擦系数λ=0.02,若当地大气压为10m H 2O ,吸入管路的总压头损失和动压头之和为1m ,试计算此泵的安装高度。
附:仓库现有四台泵的性能
泵 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
流 量 m 3/h 61.2 57.6 54 43.2
扬 程 m 4.2 38 35 32
允许吸上真空度m 6.2 6.5 5 6
解
(1)选泵
h m u d Qe /4.4236005.11.0785.04322=???==π
g
u d l H g u g p Z He f 23022
2λρ+=+?+?+?= m 4.3181
.925.11.06002.0302
=???+= 由Qe =42.4m 3/h ;He =31.4m 查性能表,选IV 号泵合适,
其Q =43.2m 3/h ; H =32m
(2)求泵安装高度H 安
吸f H g
u s H Hg --'=2][2
,m Hg H )15.0(--=安 ∵ Hs'=Hs =6m (t=20℃,10m H 2O 送水) 已知:m H g u f 122=+吸
∴m m Hg H 45.4)15.0(16)15.0(-=---=--=安 即安装高度不高于4.5m 。
9. 用一降尘室来净制含有煤粉的空气,煤粉粒子的最小直径为10mm ,密度为1400 kg/m 3,气体温度为25℃,在此温度下的粘度为0.018(mN.s)/m 2,密度为1.2 kg/m 3,含尘气体接近常压,处理量为2m 3/s 。气体进入降尘室内保持流速为0.2m/s 。若降尘室的宽为2.5m ,长为5m ,试估算降尘室的总高度,层数及每层的高度?
***答案***
解:(1)求u t 设为层流沉降,则
s m g d u s p t /1024.410
018.01881.92.1-1400101018)(3-3-26-2?=????=-=)()(μρρ 验算: 11083.210018.02
.11024.41010Re 3336 ----?=?????==μρ
t p p u d 假设正确,结果有效。
(2)求每层高度H
H ≤m u L u t 106.02
.051024.43=??=- (3)求层数
层单总381024.45.2523-=???==V V n
(4)求总高H 总 H 总=nH =38×0.106=4m
10. 用一板框压滤机在147.1kN/m 2(表压)下恒压过滤某悬浮液,要求在1.5小时内获得4m 3的滤液,若过滤介质阻力忽略,滤渣为不可压缩,并测得过滤常数K=1.6×10-5m 2/s ,问:(1)需要过滤面积多少m 2?
(2)若选用滤框尺寸:长×宽×厚=635×635×25mm ,需滤框多少块?(3)过滤完毕,用清水在与过滤压力相同的情况下洗涤30分钟,洗水的消耗量为多少m 3?(4)若把压力加倍,其它情况不变过滤1.5小时,可得滤液多少m 3?
解:(1)求过滤面积
∵ 25222
26.1336005.1106.14m K V A KA V =???==?=-ττ (2)求框数
13.6/0.635×0.635×2=17块
(3)求洗水量
h m V V KA d dV W
/33.05.1848832=?===??? ??ττ ∴317.060/3033.0m d dV V W W
W =?=??? ??=ττ (4)求滤液量
212212
2=??=p p V V 31266.5242m V V ===
*在)2(7.202atm kPa 操作压力下用板框过滤机处理某物料,操作周期为h 3,其中过滤h 5.1,滤饼不需洗涤。已知每获31m 滤液得滤饼305.0m ,操作条件下过滤常数s m /103.32
5-?=K ,介质阻力可忽略,滤饼不可压缩。试计算:
(1)若要求每周期获36.0m 的滤饼,需多大过滤面积?
1.(20分)有立式列管式换热器,其规格如下:管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm,为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽,从饱和温度46℃冷却到10℃,CS2 走管外,其流量为250 kg/h,其冷凝潜热为356 kJ/kg,液体CS2的比热为 1.05 kJ /(kg·℃ );水走管内与CS2成总体逆流流动,冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数(以外表面积为基准)分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/(m2·℃),问此换热器是否适用? 1.解:CS2冷凝的热负荷:Q冷凝=250×356=89000kJ/h=24.72 KW CS2冷却的热负荷:Q 冷凝=250×1.05×(46-10)=9450kJ/h =2.6 KW 总热负荷Q 为:Q=24.7+2.63=27.3 KW 冷却水用量q m2 为:q m2=27.3 =0.261kg/s=940kg/h 4.187×(30-5) 设冷却水进入冷却段的温度为t k,则有:0.261×4.187×(t k- 5)=2.6KW 解之得:t k=7.38℃,则:(5 分) 冷凝段对数平均温差:Δ t m=(46-30)-(46-7.38) =25.67℃ ln46 -30 46-7.38 所需传热面积: A 冷凝=24.7/232.6×10-3×25.67= 4.14m2,(5 分) 冷却段对数平均温差:Δ tm=(46-7.38)-(10-5)= 16.45℃ ln 46-7.38 (5 分)10-5 所需传热面积: A 冷却= 2.6/116.8×10-3×16.45= 1.35m2, 冷凝、冷却共需传热面积:Σ A i=4.14+ 1.35=5.49m2, 换热器实际传热面积为:A0=30×3.14×0.025×3=7.065>ΣA i ,所以适宜使用。(5分) 2.(20 分)某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成,将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ,加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝,其汽化潜热为2178kJ/kg ,苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3,粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s,导热系数λ为0.148 W/m·K,热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计,蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求: (1)水蒸汽用量(kg/h );(4分) (2)总传热系数K(以管外表面积为准);(7 分) (3)换热器所需管子根数n及单根管子长度L。(9 分)
中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分,占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ,当地大气压为101kPa,则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为Pa,真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒,分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降,若系统温度升高,则其在水中的沉降速度将,在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于,润湿周边等于,当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中,最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一
7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90o C,出口温度为50o C,冷水进口温度为15o C,出口温度为53o C,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性为相同,则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失,保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑,颜色较浅; B?表面粗糙,颜色较深; C?表面粗糙,颜色较浅; D?表面光滑,颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中,蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大,致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) , A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 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?15?(3分) 在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4 m,切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数K c为?
填空题 I. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零_。滞流沉降时,其阻力系数=_24/ Rep_. 2― 勺、连续的同种流体内,位于同一水平面上各点的压力均相等。 3. 水在内径为? 105mmX25mm 只管内流动,已知水的粘度为1.005mPa*s ,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s ,贝U Re=99502流动类型为湍流。 4. 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而流速不变,则阻力损失为原来的1/4倍. 5. 求取对流传热系数常采用 因次分析法,将众多影响因素组合成若干无因次 数群,再通过实验确定各特征数 数之间的关系,即得到各种条件下的 关联 式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_,间壁换热和蓄热换热. 7. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度,总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况: ⑴(2)若p > pe 或Ce > C 则属于吸收过程 9. 计算吸收塔的填料层高度,必须运丽口下三个方面的知识关联计算:_平衡关系 ,物料衡算,传质速率.. 10. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分。 II. ,当20E 的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm 勺光滑管内流 动时,若流速为1.0m/s 时,其雷诺准数Re 为9.93 x 105;直管摩擦阻力系数入为 0.0178._ 12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13. 计算管道流体局部阻力的方法有:当量长度法;阻力系数法;,其相应的阻力计 14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。 15. 进行换热的两流体,若a 1》a 2时,要提高K 值,应设法提高a 2; 当a 1 "a 2时,要提高K 值,应使 a 1a 2同时提高 。 16. 某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为 0.023 Re 0.8 Pr 0.4.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系 d 数a =2.61(kw/ (nt K ).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s 时,此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K ). 17. 强化传热的方法之一是提高 K 值.而要提高K 值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数. 18. 吸收剂用量增加,操作线斜率增大,吸收推动力增大。 (增大,减小,不变) 19. 双膜理论认为,吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜 之中。 20. 对不饱和湿空气,干球温度大于湿球温度,露点温度小于湿球温度。 算公式为h f 2 l e U d 2g ;,h f 2g
化工原理(上)复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内,摩擦系数λ与(相对粗糙度)有关。 2.转子流量计的主要特点是(恒流速、恒压差)。 3.正常情况下,离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而(减少)。 4.气体在等径圆管内作定态流动时,管内各截面上的(质量流速相等)相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是(在同一种水平面上、同一种连续的流 体) 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为(Q增大,η先增大后减小) 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与(指示液密度、液面高 度)有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生(气缚)现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作,如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变),则 扬程(不变)。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数, 关键是(增大αo)。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa,该处绝对压力为(2×104 Pa )(当时当地大气压为 1×105 Pa)。 12.为防止泵发生汽蚀,则要求装置的汽蚀余量(大于)泵的必需汽蚀余量。(大于、 小于、等于) 13.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(10.60 )m3/h,管壁处的流速为(0 )m/s。 14.在稳态流动系统中,水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍,则细管内水的 流速是粗管内的(4 )倍。 15.离心泵的工作点是指(泵)特性曲线和(管路)特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状,其作用是(汇集液体)和(转换能量)。 17.除阻力平方区外,摩擦系数随流体流速的增加而(减小);阻力损失随流体流速的 增加而(增大)。 18.两流体通过间壁换热,冷流体从20℃被加热到50℃,热流体从100℃被冷却到70℃, 则并流时的Δt m= (43.5 )℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热,A为腐蚀性介质,而B无腐蚀性。(A腐 蚀性介质)流体应走管内。
下册第一章蒸馏 解: 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A +0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --;y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下: t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题,利用各组数据计算 (1)在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α,算出α对i α的最大相对误差。 (2)以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解: (1)对理想物系,有 α=00B A p p 。所以可得出
t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差= %6.0%100)(max =?-α ααi 。 (2)由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据: t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时,A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率? 解: 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K =61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时,算得0 A p =68.81mmHg ;0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A +0 B p (1-x A )=60得 x A =0.56, x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
·流体 流动部分 1.某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油(如附图所示),油面最高时离罐底9.5 m ,油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔,其中心距罐底1000 mm ,孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ,问至少需要几个螺钉(大气压力为101.3×103 Pa )? 解:由流体静力学方程,距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2.如本题附图所示,流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ,R 2=80 mm ,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图
解:(1)A点的压力 (2)B点的压力 3、如本题附图所示,水在管道内流动。为测量流体压力,在管道某截面处连接U管压差计,指示液为水银,读数R=100毫米,h=800mm。为防止水银扩散至空气中,在水银液面上方充入少量水,其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解:设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =(101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1) P=80.132kpa 4、如本题附图所示,高位槽内的水位高于地面7 m,水从φ108 mm×4 mm的管道中流出,管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算,其中u为水在管内的平均流速(m/s)。设流动为稳态,试计算(1)A-A'截面处水的平均流速;(2)水的流量(m3/h)。
化工原理2学习要求 第7章传质与分离过程概论 1、掌握平衡分离与速率分离的概念(基本原理)及各自有哪些主要类型。 平衡分离:借助分离媒介(热能、溶解、吸附剂)使均相混合物变为两相,两相中,各组分达到某种平衡,以各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据实现分离。 主要类型:(1)气液传质过程(2)汽液传质过程(3)液液传质过程(4)液固传质过程(5)气固传质过程 速率分离:借助推动力(压力、温度、点位差)的作用,利用各组扩散速度的差异,实现分离。 主要类型:(1)膜分离:超滤、反渗透、渗析、电渗析(2)场分离:电泳、热扩散、高梯度磁场分离 2、掌握质量传递的两者方式(分子扩散和对流扩散)。 分子扩散:由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象——分子传质。 对流扩散:运动流体与固体表面之间,或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程—对流传质 3、理解双膜理论(双膜模型)的论点(原理)。 (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各存在着一个很薄(等效厚度分别为z G和z L)的流体膜层(气膜和液膜)。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。 (2) 溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。无传质阻力。 (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈,传质速率高,传质阻力可以忽略不计,相际的传质阻力集中在两个膜层内。 4、理解对传质设备的性能要求、掌握典型传质设备类型及各自的主要特点。 性能要求: 单位体积中,两相的接触面积应尽可能大 两相分布均匀,避免或抑制沟流、短路及返混等现象发生 流体的通量大,单位设备体积的处理量大 流动阻力小,运转时动力消耗低 操作弹性大,对物料的适应性强 结构简单,造价低廉,操作调节方便,运行安全可靠 第8章吸收 1、掌握吸收的概念、基本原理、推动力,了解吸收的用途。 吸收概念:使混合气体与适当的液体接触,气体中的一个或几个组分便溶解于液体内而形成溶液,于是原混合气体的组分得以分离。这种利用各组组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。 吸收的基本原理:当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时,溶质便由气相向液相转移,即吸收。利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异,使某些易溶组分进入液相形成溶液,不溶或难溶组分仍留在气相,从而实现混合气体的分离。
化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5(摩尔分率)的苯-甲苯混合液,若外压为99kPa,试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t(℃) 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *,P A *,由 于总压 P = 99kPa,则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成,这样就可以得到一 组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =(99-40)/(101.33-40)= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃ 2.正戊烷(C 5H 12 )和正己烷(C 6 H 14 )的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解:根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 (A)和C 6 H 14 (B)的饱和蒸汽压
以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =(13.3-2.826)/(13.3-2.826)= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据,计算:⑴相对挥发度;⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2 的结果相比较。 解:①计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度α= P A */P B *计算出各温度下的相对挥发度: t(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7
一、名词解释(每题2分) 1. 非均相混合物 物系组成不同,分布不均匀,组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题(每题2分) 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零,没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用,没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的?2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时,如介质阻力不计,滤饼不可压缩,过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍
化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题: 1.(3分)题号1155 第1章知识点400 难度容易 当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊),在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s时,雷诺数Re为_______,流体的流动型态为______。 ***答案*** 168.2 层流 2.(2分)题号2038 第2章知识点100 难度容易 往复压缩机的实际工作循环由_____、_______、______和______四个阶段组成。 ***答案*** 膨胀、吸气、压缩、排气 3.(2分)题号4060 第4章知识点200 难度容易 对流传热膜系数α工程制单位为_____________,SI制单位为_________。 ***答案*** kCal.h.K.m; W/(Km) 二、选择题: 1.(2分)题号1202 第1章知识点400 难度容易 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是()。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 ***答案*** A 2.(2分)题号2121 第2章知识点500 难度容易 通常所说的离心通风机的风压是指() A. 静风压 B. 动风压 C. 全风压 ***答案*** C 3.(2分)题号4147 第4章知识点400 难度中等 为了提高列管换热器管内流体的α值,可在器内设置()。 A. 分程隔板 B. 折流接板 C. 多壳程 ***答案*** A 三、判断题: 1.(2分)题号3058 第3章知识点100 难度容易 要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来,颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。() ***答案*** × 四、问答题: 1.(8分)题号3079 第3章知识点300 难度容易 试分析提高过滤速率的因素? ***答案*** 过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有: (1)提高推动力△P,即增加液柱压力;增大悬浮液上面压力;在过滤介质下面抽真空。
1.某精馏塔的设计任务为:原料为F, X f ,要求塔顶为X D,塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变,加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料,则所需理论板数N T减小,提馏段上升蒸汽量V 增加,提馏段下降液体量L' 增加,精馏段上升蒸汽量V 不变,精馏段下降 液体量L不变。(增加,不变,减少) 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96(摩尔分率).精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时,F,X f ,q,V保持不变,增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_,X w减小,D减小,L/V 增加。(增加,不变,减少) 6.静止、连续、—同种_的流体中,处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动,已知水的黏度为1.005mPa?s, 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ,流动类型为_______ 湍流________ 。 8.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_4_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。 9.两个系统的流体力学相似时,雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法,将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群,再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系,即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度,总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数.
化工原理试题库(上册) 第一章流体流动 一、选择题 1. 连续操作时,物料衡算通式中的过程积累量GA为( A )。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中,物料的焓为相对值,通常规定( A )的焓为零。 A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现,下列阐述错误的是( D )。 A.阻力越大,静压强下降就越大 B.流体的粘度越大,阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa,用基本单位表示是( C )。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 5. 水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速( B )。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体,满足( C )条件时,才能应用柏努力方程求解。 A. )%(20ppp121式中压强采用表压表示 B. )%(01ppp12 1式中压强采用表压表示 C. )%(20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp1 2 1式中压强采用绝压表示 7. 判断流体的流动类型用( C )准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量,则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差( A )。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与( B )有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体( C )速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 12. 在层流流动中,若流体的总流率不变,则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的( C )倍。 A. 2; B. 6; C. 4; D. 1。 13. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为( C )。 A. 1.2m; B. 0.6m; C. 2.4m; D. 4.8m 2 14. 流体在长为2m、高为1m的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为( A )。 A. 1.33m; B. 2.66m; C. 0.33m; D. 0.66m。 15. 流体在内管外径为25mm,外管内径为70mm的环隙流道内流动,则该环隙流道的当量直径为( D )。 A. 25mm; B. 70mm; C. 95mm; D. 45mm。 16. 当流体在园管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( C ) A. u =3/2.umax B. u =0.8 umax C. u =1/2. umax D u =0.75 umax 17. 判断流体流动类型的准数为( A ) A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Fr数 18. 流体在圆形直管内作强制湍流时,其对流传热系数α与雷诺准数Re 的n 次方成正比,其中的n 值为( B ) A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 19. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体应呈( A ) A.层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态 20. 计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时,速度值应取为( C ) A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 21. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变,则当输送管道上的阀门关小后,管路总阻力将( A )。 A. 增大; B. 不变; C. 减小; D. 不确定。 22. 流体的压强有多种表示方式,1标准大气压为 ( C ) A.780mm汞柱 B.1Kgf/cm2 D.10130Pa 23. 流体在圆管中层流流动,若只将管内流体流速提高一倍,管内流体流动型态仍为层流,则阻力损失为原来的( B )倍。 A.4 B.2 C.2 D.不能确定 24. 阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积,管出口入容器的阻力系数为 ( A ) A.1.0 B.0.5 25. 在柏努利方程式中,P/ρg被称为 ( A ) A.静压头 B.动压头 C.位压头 D.无法确定 26. 流体的流动形式可用雷诺准数来判定,若为湍流则Re ( D ) A.<4000 B.<2000 C.>2000 D.>4000 27. 不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为( A )可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为( D ) 3 A.u1A1=u2A2 B.u1A2=u2A1
一、二章复习题 第一章 一、填空题 1.一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2.各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3.常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4.由于在计量各个物理量时采用了不同的__________,因而产生了不同的单位制。 5.一个过程在一定条件下能否进行,以及进行到什么程度,只有通过__________来判断。6.单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7.什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1.单位体积流体的质量称为____密度___,它与__比容_____互为倒数。 2.流体垂直作用于单位面积上的力,称为__流体的压强__________。 3.单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____,其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4.当管中流体形成稳定流动时,管中必定充满流体,即流体必定是__连续流动的_______的。5.产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______;而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外,管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6.流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型,二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7.判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8.流体若由低压头处流向高压头处时,所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头;动压头;静压头以及弥补损失能量______________________________。
1、 在完全湍流时(阻力平方区),粗糙管的摩擦系数 数值 ________ 。 A. 与光滑管一样 B. 只取决于Re C.取决于相对粗糙度 D.与粗糙度无关 2、 某离心泵运行一年后发现有气缚现象,应 _____ 。 A. 停泵,向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度 C.检查进口管路是否有泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大 3、 液体在两截面间的管道内流动时,其流动方向是 ________ 。 A. 从位能大的截面流向位能小的截面; B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面; C. 从动能大的截面流向动能小的截面; D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面; 相差较大时,提高总传热系数 K 值的措施 B. 提高大的值; D.提高大的值,同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用 _____ 方法来提高传热速率最合理。 A. 提高蒸汽速度; B.采用过热蒸汽以提高蒸汽温度; C. 提高空气流速; D.将蒸汽流速和空气流速 都提高。 6沉降室的生产能力与—有关。 \ A. 颗粒沉降速度和沉降室高度; B.沉降面 积; C. 沉降面积和颗粒沉降速度; D. 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、 离心泵的扬程是指泵给予( )液体的有效能量。 A. 1kg B. 1N C. 1m 8、 雷诺数的物理意义表示 __________ 。 A. 粘滞力与重力之比; B.重力与惯性力之比; C.惯性力与粘滞力之比; D.压力与粘滞力之比。 4、冷热两流体的对流给热系数 是 _____ 。 A.提高小的值; C.两个都同等程度提高;
9、为了减少室外设备的热损失,保温层外的一层隔热材料的表面应该 是_________ 。 A. 表面光滑,色泽较浅 B.表面粗糙,色泽较深
化工原理 试题与答案 北村(奥力体育)复印店
化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题: 1.(2分)悬浮液属液态非均相物系,其中分散内相是指_____________;分散外相是指______________________________。 2.(3分)悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时,微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度,称为____________ 。 3.(2分)自由沉降是 ___________________________________ 。 4.(2分)当微粒在介质中作自由沉降时,若粒子沉降的Rep相同时,球形度越大的微粒,介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 5.(2分)沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒,在 _________力或__________力的作用下,沿受力方向发生运动而___________ ,从而与流体分离的过程。 6.(3分)球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时,其阻力系数=____________. 7.(2分)降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 8.(3分)气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 9.(2分)过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 10.(2分)过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 11.(2分)悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 12.(2分)过滤阻力由两方面因素决定:一方面是滤液本身的性质,即其_________;另一方面是滤渣层本身的性质,即_______ 。 13.(2分)板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 14.(4分)板框压滤机主要由____________________________________________,三种板按 ________________的顺序排列组成。 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.(3分)某板框压滤机的框的尺寸为:长×宽×厚=810×810×25 mm,若该机有10块框,其过滤面积约为_________________ m。 16.(4分)板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣,流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。
化工原理(上)考试复习题及答案 (王学安老师提供) 一、选择题(将正确答案字母填入括号内、四选一) 1.遵循流体动力学规律的单元操作是( A )。 A、沉降 B、蒸发 C、冷冻 D、干燥 2.U型管液柱压力计两管的液柱差稳定时,在管中任意一个截面上左右两端所受压力( A )。 A、相等 B、不相等 C、有变化 D、无法确定 3.以下有关全回流的说法正确的是( A )。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时所需理论塔板数量多 C、塔顶产品产出量多 D、此时所用回流比最小4.吸收操作是利用气体混合物中各种组分( B )的不同而进行分离的。 A、相对挥发度 B、溶解度 C、气化速度 D、电离度 5.压力表在刻度盘上有红线是表示( C )。 A、设计压力、 B、公称压力 C、最高工作压力 D、最低工作压力6.某车间测得一精馏塔得真空度为540mmHg,绝对压强为100mm/Hg,则当地大气压为( C )mmHg。 A、440 B、540 C、640 D、760 7. 用水吸收混合气体中的二氧化碳时,( A )下吸收效果最好。A.低温高压 B.高温高压 C.高温低压 D.低温低压
8. 表压值是从压强表上读得的,它表示的是( A )。 A.比大气压强高出的部分 B.设备的真实压力 C.比大气压强低的部分 D.大气压强 9. 离心泵在停泵时,应先关闭出口阀,再停电机,这是为了防止( C )。A.汽蚀现象 B.电流过大 C.高压流体倒流 D.气缚现象 10. 吸收操作的作用是分离( A )。 A.气体混合物 B.液体均相混合物 C.互不溶液体混合物D.气液混合物 11.当液体内部任一点的压强有变化时,将使液体内部其它各点的压强( B )。 A.发生变化 B.发生同样大小的变化 C.不变化 D.发生不同情况的变化 12. 气体压送机械的出口压强与进口压强之比在4以上的是( B )。A.鼓风机 B.压缩机 C.通风机 D.真空泵 13.某气相混合物由甲.乙两组分组成,甲组分占体积70%,乙组分占体积30%,那么( B )。 A.甲组分摩尔分率是0.3 B.乙组分压力分率是0.3 C.乙组分质量分率是0.7 D.甲组分质量分率是0.7 )C(.下列四个定律中哪个是导热的基本定律。14. A.牛顿冷却定律 B.斯蒂芬-波尔茨曼定律 C.傅里叶定律D.克希霍夫定律
化工原理(上)考试试题A、B卷 题型例及思路 试题题型--- 填空10% (5小题); 气体的净制按操作原理可分为________________、______________、 _______________.旋风分离器属________ ___ _ 。 选择10% (5小题); 为使U形压差计的灵敏度较高,选择指示液时,应使指示液和被测流体的密度差 (ρ 指 --ρ)的值()。 A. 偏大; B. 偏小; C. 越大越好。 判断10% (5小题); 若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来 说,洗涤速率=过滤未速度。() 问答10% (2~3小题); 为什么单缸往复压缩机的压缩比太大,会使压缩机不能正常工作? 计算60% (4小题)。 计算题题型: 一、流体流动与输送 20分 1、已知两截面的压强P 1 P 2 高度差⊿Z 有效功W e 摩擦系数λ管路总长Σl 管直径与壁厚φ密度ρ ,求体积流量 V (m3/h). 解题思路:求体积流量,需要知道管内流速。先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,有效功,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,衡算式中只有速度未知。求出速度,再乘于管道面积即得体积流量,再进行单位换算。 2、已知高度差⊿Z P 1 P 2 管路总长Σl 体积流量V 摩擦系数λ, 求(1)管径 d ;(2)在此管径d下, 摩擦系数λ改变后的体积流量V . 解题思路:(1)求管径,先选取截面,列出机械能衡算式,代入已知的压强,高度差,无有效功,大截面上的速度约为零,摩擦损失用计算公式代入,其中速度用已知的体积流量除于管道截面积表示,当中包含了直径,进行体积流量的单位换算,整个衡算只有直径未知。(2)在确定的直径下,用改变了的摩擦系数求体积流量,方法同题1。 3、已知管直径与壁厚φ密度ρ粘度μ位置高度Z 管路总长Σl (层流λ=64/Re, 需判断),两截面的压强P 1 P 2 体积流量V 泵效率η,求轴功率N. 解题思路:求轴功率,需要求出有效功率,则先选取截面,列出机械能衡算式,代入