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1、卷20112012学年第一学期化工原理（上）试卷答案 专业班级 化学工程与工艺09级 班 姓 名 学 号 开课系室 化学工程系 考试日期 2012年1月10日 题 号一二三四五总分得 分阅卷人一、填空选择题（每空1分，共30分）1、一地区的平均大气压强为750 mmHg，设备上真空表的读数是120 mmHg，设备内的绝对压强为 84 kPa，表压强为 -16 kPa。2、经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90mm2/s的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大流速不能超过_ _1.14 _ _m/s。3、如图1所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定流动，现将阀门由全开变
2、为半开，则压力表读数PA 增大 ，PB 减小 。图1 填空选择题3附图4、泵的扬程的单位是 米(或J/N) ，其物理意义是 泵对单位重量液体所提供的有效能量 。5、内径为27mm的自来水管，其设计输水能力宜为_ B _。A)0.2m3/h； B) 2m3/h； C) 20m3/h； D) 200m3/h6、推导过滤基本方程式的一个最基本依据是_ C_。A) 滤液通过滤饼时呈湍流流动； B) 假定滤渣大小均一； C) 滤液通过滤饼时呈层流流动； D) 假设过滤介质的阻力可忽略不计7、某降尘室高2m，宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。矿尘密度为4500 kg/m3，其形状近于圆球，操作条件
3、下气体流量为25000m3/h，气体密度为0.6kg/m3，黏度为310-5Pas。则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_ _91.3_ _。8、用一回转真空过滤机过滤某悬浮液，介质阻力可忽略不计。若因故滤浆的浓度下降，致使滤饼体积与所获滤液体积之比变为原来的80%（设滤饼比阻不变），现若保持其余操作条件不变，则过滤机的生产能力（以每小时的滤液计）为原来的 1.118 倍，滤饼厚度为原来的 0.9 倍。9、在固体流态化操作中，增大流体的流速，则单位高度流化床层的压降 降低 ，膨胀比 增大 。10、聚式流化床操作是否正常可以通过床层压降的变化来进行判断。当发生节涌时，床层压降 波动剧烈 ；发生沟流
4、时，床层压降 比正常值偏小 。11、通过三层平壁的定态热传导，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度分别为120和80，第三层外表面温度为40，写出第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的关系为 R1=R2+R3 。12、对流传热系数 不属于 （属于，不属于）流体本身的一种物理性质，提高管内值的有效方法是 增大流体的流速 ；提高管外值的有效方法是 增大流体的扰动程度 。13、热油和水在一套管换热器中换热，水由30升为48，油由90降为54，则传热效率为 0.6 ，热容量比为 0.5 。14、有一套管换热器，长为Lm，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定
5、温度。现将空气流量增加一倍，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度应为原来的 1.15 倍。15、根据热补偿方式不同，列管式换热器可分为三种，其热补偿方式分别为 波形膨胀节 、 浮头 和 U型管 。16、边长为a的正方体内部，底面对其余5面的角系数为 1 ，其余5面对底面的角系数为 0.2 。17、冬天，隔着玻璃晒太阳感觉更暖和的原因是由于 玻璃可以透过太阳光中的可见光而室内物体的热辐射(主要是红外线)大部分会被玻璃挡住 。18、同样是25C的房子，夏天可以穿衬衫，而冬天却要穿毛衣，原因在于 墙壁温度夏天高、冬天低，所以冬天辐射多 。二、简答题（共20分）1、（7分）实验题：试设
6、计一套装置测定离心泵的标准特性曲线。要求画出装置示意图（标注主要设备或仪表名称）、写出实验原理、实验注意事项和简单数据处理过程。答：示意图：实验原理：注意事项： 数据点分布（0流量点），转速：变频器换算；温度确定物性，对轴功率进行换算。2、（3分）若滤饼不可压缩，试绘图定性分析表示恒压过滤操作时的、和的关系。答：恒压过滤时操作压差为常数，故关系为一水平线。又根据 可知，当滤饼不可压缩、恒压过滤时，K为常数，故关系为一水平线。 由K、qe为常数及恒压过滤方程可知，关系为抛物线。3、（5分）简要叙述传热实验中以饱和水蒸汽为热介质，测定管内空气对流传热系数的基本原理。答：基本原理： 分别用温度计测量
7、两流体进出口温度，用流量计测量空气的流量，对于特定的设备AO已知，由上式可求出总传热系数Ko。 饱和水蒸汽和空气进行换热，属于控制性热阻问题，控制性热阻在空气侧，故有，Ko数值即为空气的对流传热系数。4、（5分）采用罗伯-伊万斯方法进行辐射室传热计算时的主要假定有哪些？写出计算所用主要方程的名称。答：假定内容：烟气在炉膛内的有效辐射温度Tg等于烟气离开辐射室温度Tg(烟气在炉膛内充分混合，各处温度相等，且等于烟气出口温度) ，将炽热的烟气与火焰看作一等温发热面；将管排看作一等温吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50；烟气对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，从辐射的角度将炉墙看成一全反
8、射面； 主要方程：传热速率方程和热平衡方程。三、（15分）如图2所示，用离心泵从贮油罐向一设备输送密度为800kg/m3的油品。油罐上方通大气，设备内液面上方压力为0.2kgf/cm2（表），输送管线均为573.5mm的钢管，管路总长（包括所有当量长度）为360m，摩擦系数=0.03，可视为常数，管路中有一截止阀，阀两侧接一倒装U形管压差计，其读数为R=20mm，泵的特性曲线方程为：H=30-2.202106Q2（式中：H为扬程，m；Q为流量，m3/s）。试求：列出管路特性曲线方程；计算管路中油品的流量Q（m3/s）及泵的扬程H（m）；计算管路中截止阀的局部阻力系数。图2 计算题三附图解：在储
9、罐液面1与设备液面2间列柏努利方程： 泵的特性曲线：H=30-2.202106Q2 与管路特性曲线联立求解得：Q=1.962510-3 m3/s H=21.52m流速 u=1.0m/s四、（15分）某厂拟用长650mmm宽650mm的板框过滤机在0.1MPa、20下分离某水悬浮液。要求最大生产能力达到10m3/h。已知该悬浮液中含固相3%（质量分率），固相密度为2930kg/m3，每m3滤饼中含固相1503kg。小型实验测得过滤常数K=0.6m2/h，过滤介质阻力可忽略不计。过滤终了用20清水进行横穿洗涤，洗涤水量为滤液量的10%。卸渣、整理、重装等辅助时间为30min。试求：达到最大生产能力
10、时的滤液体积V，m3；完成生产任务至少要配置滤框的数目；饼液比C（建议取1m3滤液体积为基准进行计算）；滤框的厚度应为多少，mm。解：达到最大生产能力时有：由 设框数为n，由于， 达到最大生产能力时有：代入方程： 取n=29，才能完成指定的生产任务。由题意，设饼液比C，取1m3滤液体积为基准，可列方程即：滤饼的体积： 框厚：五、（20分）如图3所示，某车间需将流率为30m3/h、浓度为10的NaOH水溶液由20预热至60，溶液走管程，然后加入压强为19.62kPa（表压）的反应器内。加热介质为127的饱和蒸汽。碱液管全部采用直径为763mm的钢管。当阀门全开时，管路及所有局部阻力的当量长度之和
11、为200m（不包括的换热器阻力）。摩擦阻力系数可取为定值0.02。该车间库存一台两管程列管换热器，其规格为： 列管尺寸：252mm 长度：3m 总管数：72根操作条件下，NaOH水溶液的物性常数为： 密度=1100kg/m3， 导热系数=0.58W/(m)， 比热Cp=3.77kJ/(kg)， 黏度=1.5cP。蒸汽冷凝对流传热系数为1104W/(m2)，该侧污垢热阻为0.0003m2/W，忽略管内污垢热阻、管壁热阻和热损失。试求：管内溶液的对流传热系数i，W/(m2)；以管外表面积为基准的总传热系数Ko，W/(m2)；校核库存换热器能否满足传热任务；若离心泵的特性曲线方程为：H= 41.17-0.007Q2，H的单位为m，Q的单位为m3/h，求达到30m3/h流量时换热器允许的最大压降是多少？此时碱液的出口温度为多少？（流体物性可视为不变） 图3 计算题五附图解：由题意有： 由解得， 故能够满足换热任务。m碱液管内的流速根据，代入数据解得：由即：
