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化工原理化工原理期末考试试题 姓名 班级 学号 适用专业：应用化学、环境工程、食品工程、生物工程、无机非金属、化学工程与工艺、农产品加工与储藏等与化工应用相关专业。 考试时间120分钟 一、选择与填空 1.热传递的三种形式分别是 、 、 。 2.导热过程的傅里叶定律是 。 3.牛顿粘性定律的表达式为 。 4.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力为 。 A 不变 B 增大 C 减小 D 不确定 5.如图所示，液体在等径斜管中稳定流动， 则阀门的局部阻力系数x与压差计读数R的 关系为 。 6.用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热的阻力迅速加大，可能是由于 和 所引起的。 7.用离心泵将某储槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量 ，轴功率 。 8.往复泵的流量调节方法常采用 与 。 9.在吸收过程中，气体越易溶，其相平衡常数m ；亨利系数E ，溶解度系数H 。 10.在逆流吸收塔钟，用清水吸收混合气体中的溶质。已知液气比L/V为2.7，平衡关系式可表示为Y=1.5X，吸收率为90%，则液气比与最小液气比的比值为 。 A 1.5 B 1.8 C 2.0 D 3.0 。 11.水以1.5m/s的流速在长为3m，直径为F25mm´2.5mm的管内由 20加热至40，水与管壁之间的对流传热系数a为 W/(m2×）。 12.一般情况下,温度升高,液体的粘度；气体的粘度。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 二、简答题 1.试解释在离心泵启动时产生的气缚和气蚀现象，是什么原因产生的？如何排除和避免？ 2.离心泵的流量调节方式有哪些？基本原理什什么？ 3.在颗粒沉降的过程中测定沉降速度ut时，根据雷诺数的大小划分三个区域。是如何划分的？阻力系数x分别为多少？公式如何书写？ 4.流体在管内做强制对流时，低粘度流体可用迪特斯-贝尔特关系式，写出此关系式并说明适用范围。 5.辐射传热时根据物体对辐射吸收和反射强度的不同花分为四类，他们的名称分别是什么？是如何划分的？ 三、计算题 1.储槽内径D=4m，槽底与内径d0=32mm，长为3m的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液面高度h=5m。液体在管子内的摩擦系数为0.003，在槽与管子进口连接处的摩擦阻力系数为0.12，在此温度下液体的粘度为0.1´10-3pa×s，求槽内液面下降1m所需要的时间。 2.用填料塔解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液。已知进、出解吸塔的液相组成分别是0.010和0.002。解吸所用载气为含二氧化碳0.0005的空气，操作条件下的平衡关系为Y=106.03X。操作气液比为最小液气比的1.8倍，试计算载气的出塔组成；液相总传质单元。 3.在连续操作的精馏塔中分离相对挥发度为2.2的两组份溶液。原料液流量为100kmol/h，组成为0.62，要求塔顶溜出液中易挥发组分的回收率为91%。已知回流比为3，且为气液混合进料q=0.82，溜出液为60kmol/h。试求精馏段操作线方程和q线方程；提馏段操作线方程；若为泡点进料，其他条件不变，求最小回流比。 4.一降尘室长5m，宽5m，高4.2m，固体杂质为球形颗粒，密度3为3000k粘度g/m3。气体处理量为3000m/h。在此状况下气体密度为1.06kg/m3。为1.08´10-5pa×s。求理论上能全部除去的最小颗粒直径。若以此除尘的最小颗粒直径的球体颗粒制成悬浮液，做恒压过滤，操作压力差为9.81´103pa。悬浮液中固相体积分数为20%。此操作压力差下过滤，形成空隙率为0.6的滤饼，且滤饼不可压缩。求过滤常数。现测得过滤11min时，可得滤液4.32´10-3m3/m2。求再过滤10min，又可得滤液多少m3/m2？ 试题答案 一、填空与选择题 1.热传递、热对流、热辐射 2.dQ=-lds3.t=m4.C 5.gR¶t ¶ndux dyru=x0 226.内摩擦力、流体的流动状态 7.减小、增大 8.增设旁路装置、改变活塞冲程或往复频率 9.越小、越小、越大 10.B 11.263.8 12.B、A 二简答题 1.在启动离心泵之前没有向泵内灌满被输送的液体，由于空气密度低，叶轮旋转后产生的离心力小，叶轮中心区不足以形成吸入储槽内液体的低压。因而虽启动离心泵也不能输送液体为气缚。在启动离心泵前摇灌满输送液，气缚不会对离心泵造成较大的损害，但可能吸不上来液体。 含气体的液体进入叶轮高压区后，气泡在高压作用下急剧地缩小而破灭，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极高的速度冲向原泡所占的空间，造成冲击和振动，在巨大的冲击力反作用下，使叶片表面材质疲劳，从开始点蚀到形成裂缝，导致叶轮或泵壳破坏此为气蚀。产生的原因，可能是离心泵安装的高度过高；输送液体的温度过高，蒸汽压过大；吸入管路阻力太大或压头损失太高等。 2.离心泵的调节方式有多种，如：控制出口阀的开度；改变泵的转速；切削叶轮；泵的串并联等。 改变离心泵的出口阀开度使管路曲线发生变化，在管路特性方程中He=K+Bqe2，关小阀门，B值变大，流量变小，曲线变陡，开大阀门，情况相反。 改变泵的转速n或叶轮外缘尺寸D2均可改变泵的特性。 离心泵串并联时，并联泵在同一压头下流量为单泵的两倍，两台泵串联操作总压头低于单台泵压头的两倍，流量大于单台泵。 24d2(rs-r)g3.层流区 10<Ret<1 x= ut= Ret18m-4 过渡区 1<Ret<103 x=18.5d(rs-r)g0.6 u=0.27Rett0.6rRet 湍流区 103<Ret<2´105 x=0.44 ut=1.74d(rs-r)gr4.a=0.023(ldiur0.8cprn当流体被冷) 当流体被加热时n=0.4，diml却时，n=0.3；应用范围：Re>104,0.7<Pr<120,L/di>60。 5.四种归类分别是黑体、镜体、透热体和灰体。能全部吸收辐射的物质，即A=1的物质，称为黑体；能全部反射辐射能的物体，即R=1的物体，称为镜体；能透过全部辐射能的物体，即D=1的物体，称为透热体；能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体，称为灰体。 四计算题 1.解：在液体刚开始流出时以A-A1为基准面列贝努利方程： u2'hg=+hf+hf2Lu2hf=ld2u2' hf=x 2u2Lu2u2hg=+l+x2d22解得：u=2.23h储槽的截面积为：A/4D2=12.56m2 管口面积：A'=/4d02=2´10-4m2 水的深度h1=5m h2=4m ； 质量流量qm,1=0(无料液补充) qm,2=A'u=0.445h 任意一时刻，槽内料液质量为： m=Ah=12537.4h 所以： qm,2+dm=0 d代入数据，得： 0.445h+12537.4dh=0 d4dh0.445d=-ò012537.4ò5h 解得：=13302s=3.69h 2.解：载气的出塔组成 进塔载气中二氧化碳的摩尔比是：Yyi=0.0005最小气液比为 (qn,vqn,L)minX2-X1=mX2-Y1 0.010-0.002=0.00755106.03´0.010-0.0005操作液气比为 qn,vqn,L=1.8´0.00755=0.0136 由 qn,L(Y2-Y1)=qn,L(X2-X1) Y2=得 qn,L(X2-X1)qn,v+Y1 0.010-0.002=+0.0005=0.5890.0136载气的出塔摩尔分数为 y2=Y20.589=0.371 1+Y21+0.589液相总传质单元数 吸收因数为 A=qn,Lq=1106.03´0.0136=0.693 n,v液相总传质单元数为 N1éX2-X*1ùoL=1-Alnêë(1-A)X*+Aú1-X1ûéù =1ê0.010-0.00051061-0.693lnê(1-0.693)´0.0.0030+50.69úêú3 ë0.00-2106.03úû=2.6143.解：由溜出液中易挥发组分的回收率为94%，可得：=qn,DxDqn,FxF xqn,FxF0.94´100´0.62D=q=0.97n,D60那么，精馏段操作线方程 yRxn+1=R+1xDn+R+1 代入数据，得： y=4.56x+3.4 .由全塔物料衡算公式 qn,F=qn,D+qn,w 其中：qn,w=(100-60)=40kmol/h 由：R=qn,Lq推导出：qn,L=3´60=180kmol/h n,D由提馏段操作线方程公式 y''qn,Wm+1=qn,L+qn,Fqmn,L+qqn,F-qx-n,Wqn,L+qqn,F-qn,w代入数据，得： y''m+1=1.18xm-0.18 .泡点进料时，xq=xF，则有： 1xD(1-xD)Rmin=-1xF1-xF =10.972(1-0.97)-=1.412-10.621-0.624.解：假设颗粒流动在层流区，利用层流区公式： ut=d(s-) 18在水平方向上的流速为： 3000A5´4.2´3600 =4´10-2m/su=qv,s由1=和2=Luh ut1=2 可得出流体流出时恰好沉降到降尘室底部 即：=Lh= uut18hL×A =2d(s-)gqv,s18´1.8´10-5´4.2´3000、3600=3.675m2 =5´5´4.2´9.8d=1.92´10-5m 验证： dutd3(s-)gRet=1821.923´10-15´(3000-1.06)´9.8´1.06= 18´1.82´10-10=0.038在层流区10-4<Ret<1之间，假设成立。 恒压过滤时，20，操作压力差Dp=9.81´103pa 2Dp rv6423a=6´10m/m -30.1´10k=5a2(1-)25´(6´104)2(1-0.6)2r=3 0.63=1.333´1010m-2根据公式 q2+2qeq=k -30.04322+2´0.0432qe=660´1.472´10 解得： qe=11.2m3/m2 所以恒压过滤方程式为： 3 q2+22.4q=1.472´10-=1260s代入恒压过滤方程式，解得： 将q2+22.4q=1.472´10-3´1260=1.855 q2+22.4q=1.855 -22.4±22.42+4´1.855 q=0.083m3/m2 q=23所以在过滤10min后，又可得滤液Dq=(0.083-0.00432)=0.07868m/m2 试卷由启宜整理并给出答案，欢迎加 QQ：773240130， 关于化工原理课程的讨论。 蚌埠学院 应用化学与环境工程系 应用化学专业