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FD 的表达式，并说明瑞利法FD与圆柱的直径为D,流体的流速1.1试用瑞利法和定理（布金汉定理）推导圆柱绕流的阻力和布金汉定理各适用于何种情况？已知圆柱绕流阻力为V,流体的密度和流体的动力粘滞系数有关砥选L.1.M作基本童纳，襄示各特理量的量纲|~3人LSfTAm二『二二iiiirrj二」.Kp,“即九将胞力石相if. V. p、£ 1的栉敕盏筮邢扎、即Fo = kD<'VhpcAL: 1*a+b-3c-tM: 1?c+eT:-2—b-e因为上西的三个方棋式中有内卜未知皴、所决不能舍部解出我们低昭算中的心待实脸中去唏芯井用它表示算Iff科霸a=2-e,b=2-e,c-l-e二、JT定理求解■■据题总，本烷共肓5牛物理量*即fl-5.这些棘理量丈问再在下述关系式f问罚f 3即 属WD卞%7/(耳刀”卫中)=0如展奢祝”力系曲二总、仍同柱吐 朋的如式 册.册人？＜■』〃-厂-(?ft2,选取34衣本输理症，依次为几何曹童A运动学董竦功力学董攀，三牛基本胸理童的爱娟是井中，^就阻力系获f占黝体的谢状和雷谨教有羌.更后由实聆确老*dimDAL'rtf 11 dimF = i)T~ Afa dim/-- U'T aM其中‘卞X为榕迟指欺*I 0 01 -I 0=-1*0-3 01故说明恚本珂理量的于细逐相互独立的 叮写出辟-3 - 5 - 3 - 2牛无熊绸ar项.4?牛氐捉童蝴族谐性原理，事用顼中的指裁孙嗣藕煽 如下www.docirkcom对于加其量明扎为Lr2M = L* (£ _,r)* r rJwr对于踊.甚量舸或为乩塔出无走蜩釜步释*真中压项相期嚅要取真倒I AL 鞋.但不会茂口既具无童蜩性贿，所以盘L -几眼尸＞ 耳=廊估…=11竺UD足：=「'誓式中：灵誉1称筠斑淀阻力系软.与杓体的附状和雷诜歉有餐「由实r'r lv = i> (LT1/1 (尹 M 户步ET"严虬一迅日勺=}T : -1 = -Aj r --- K = L | >止； 邑----J - RcM \[ = C2 tj =1蠡胸定.曲以士可以盘出，用祈种不同的量酹分析法碍ISI为筑覆也叠 * T”虚利渔直用于itu学 砖FIJii *昱菱阵.而松4有餐n牲曲肓决d2.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浆却不宜在冷却后才进行过滤?1善.由沉降公式u用(p-pM伽)可见.U与*成反比，对千气体温度升卜高其粘度坤大，局度下障’粘度减少。
所以对弋悴的除尘常放狂冷iPGUtATr这样可增大忧jSJSU”而累浮液的过滤，过滤U率为dv/Wdfi)=AF/(r|jL),即粘度为过滤阻力样当悬浮液的沿度降低时，粘度却增丈.为提周过滤速率.所以不宜冷却3?为什么离心泵可用出口阀来调节流往复泵可否采用同样方法调节流M?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M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M基本无关，若关闭出口阀，贝U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？二计算题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工（L+Le）=50m,摩擦系数可取入=0.03,泵的性能曲线，在流M为6nVh至15nVh范围内可用下式描述：Ht=18.92-0.82V0，此处耳为泵的扬程m,V为泵的流Mmi/h,问:⑴如要求流M为10nVh，单位质M的水所需外加功为多少？单位重M的水所需外加功为多少？此泵能否完成任务？⑵如要求输送M减至8nVh（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）⑴当V1=10m3/h,所需外加功Ws=gz+hf=9.81X10+8X0.03X5035000/(20.0505)=128.1J/kgHe'=Wg=128.1/9.81=13.06J/N泵的扬程He=18.92-0.82(10)0.8=13.75J/NTHeHe'故此泵能完成任务(2)Vi=10m3/h时，He,i=13.75m,V2=8m3/h时，He，2=18.92—0.82(8)0.8=14.59m,???轴功率Na=HeVg/，其中、g、均为常(Na,1—Na,2)/Na,1=(HeJV—He,2V2)/(He,M)二(13.75X1014.59X8)/(13.75X10)=0.1512 .在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从5%的水分。
试求12%(质M%)浓缩到30%第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出(1)各蒸发器每小时蒸出水分的M；(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M及送出的以不NaOH溶液MB,因此，我们就同衡算对象列出两个衡算式F0X0F2X2对盐作物料衡算:对总物料作衡算：5000二F2—W-W2代入已知数据，得F2=2000kg!h旺+屿=3000/田/由题意知L05JJ;\Wr=1463Akg/hW=1536.6kg/h求笫-个蒸笈器达出的漕液浓度.选择第一个堇蚩器为南算范圈r「对盐作物料衡算：血？*0口Q对池物料柞衡算‘代■开；+斥代入已知数据，得：5000?0.12耳科5000=1463.4+的解得*Fl=3536.6kg!hx,=0.1697=16.97%3?气体中所含尘粒的密度为2000kg/m3,气体的流M为5500标m3/h,温度为500C,密度为0.43kg/m3,粘度为3.6x10-5Pa.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10ym,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）Ap = g PW = 700解：根据允许的压强降确定气体在入口的流速UiG&0旅风分离暮的田事斟罄"与叫计箜每牛分虑器的处理星，即植据宅低潦呈碑宦属艮分岛邸的瓯目？琛七管截面积 豳■久2.兰・d如2 4 &每2凤分离篇的P体叶痒呈为：Vs = （hBA = 0.076 K 20 L2 =1.535人 fs5X3Q : 273+?00所得醍昌井离越的台数亦二 78w C为前斥媒床 的气侔妙埠愦、压强降投分禺牌聚三或 稍标.帘要直卷不大于刑口的标唯分U黠至少三台，为了井联”四台弃腹时*曾合陵风汁岛常莎摊的处理曲为一■ IT为了保UF汨斤於汕鹑救举..，临程科轻仍取沏口阳?「" g f = 、= 一 =»* 1 膏"c “ I hM /Th-从雉拌描宝的用大允许压降叙恒为前I® ?求祥每合覆凤分海II胭驾的册小宦怦.D -中2哪叶雄?-0.695/ MV加若D冉埴大.商此弓金增大.Jp-TOOPa| 2x700彳乔专顽莎l- = O.O5S5m 2T沁皿井属皱串盎卜瞥■丽然U“z鹫陶腐增九-]■ />??Ai狡栈临界乾待切”=9- "山务=9-伽\ £ p la.Q'x tM5隹井离旻耒*牯界瞠桧不尢于讨耳，Mt脱临弄粒检 玄M呻来计算井甜器的尺寸.由吟与d『i+ JJQ仇.["-_UZ0 J 5-5撤据以上il悴町知，当采用四牛尺寸相同的栖准型^风分商黠芹联榛非来好辉本恶中的甑牛弋加时+只朝分科器在(0.654-G.6ft5m)范4#内+便可同时满足气莹、压强陆眨效宰倘若宜轻[E,69“U则在*S宇的气量下不能这到煤定的臂离效乘储荐直榆mzw.则住规定的H邑下「压降特粗山完许的范窗LR-辟,M心'疔*$*2000:2乩2><0¥>4(]人『9p_“」96m4.莫平壁燃烧炉是由一层耐火石专与一层普通石专砌成，两层的厚度均为100mm,其导热系数分别为0.9W/m.K及0.7W/m.K。
待操作稳定后，测得炉壁的内表面温度为700C,外表面温度为130C,为减少燃烧炉的热损失，在普通石专的外表面增加一层厚度为40mm,导热系数为0.06W/m.K的保温材料操作稳定后，又测得炉内表面温度为740E,外表面温度为90E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)”此为双层平壁的热传导，其导热速率方程为(Q/A)i=(ti_t3)/(b1/入i+b2/入2)=(700-130)/(0.1/0.9+040.7)=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/入1+b2/入2+b3/入3)=(740-90)/(0.1/0.9+040.7+0.040.06)=706W/m故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：莫板框过滤机的过[(Q/A)1-(Q/A)2]/(Q/A)1100%=(2240-706)2/240100%=68.5%5滤面积为0.4m2,在恒压下过滤莫种悬浮液，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=latm,温度t=293K此时平衡关系可用y=1.75x表示，体积总传质系数Kya=0.016kmol/m3sy若出塔水溶液中的丙酮浓度为饱和浓度的70%求所需水M及填料层高度。