化工原理试卷1(2)

襄樊学院2011-2012学年度上学期化工原理题型

题目 满分 得分

选择 30 15×2

填空 22 22×1

简答 20 5+5+5+5

计算 28 7+11+10

总分 100

【一】、 填空题：

1. 现场真空表的读数为8×104 Pa，该处的绝压为 2×104 Pa （当时当地大气压为

1×105 Pa）。

2. 某牛顿型液体在一段水平圆形直管内流动，已知Re值为1600，若平均流速为0.2m/s，

则管中心点处速度为0.4 m/s，流体在管内流动类型属 层流（滞流）流动。

3. 流量qv增加到原来的2倍，孔板流量计的读数（U型管压差计）为原来的_4__倍，

转子流量计的环隙通道面积为原来的_2_倍。

4. 某型号的离心泵在一定转速下工作时的特性曲线可表示为函数H=30-2qV2， 其中H

为扬程，qV为流量，若转速不变,则两台相同型号的泵并联工作时的特性曲线可表示为 H=_30-0.5qV2 ，串联工作时的特性曲线可表示为 H=__60-4qV2。 5. 传热的基本方式为__传导__. 对流 . 辐射。 6. 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Δtm=__43.28___℃。

7. 用二种厚度相同，导热系数不同的材料保温时，往往把 导热系数小 的材料包在内

层，以达到好的保温效果。 【二】、选择题：

2. 如图示的U型管中，I，II，III为密度不同的三种液体。A—A′、B—B′为等高液

位面。位于同一水平面上的点1、点2处的静压p1与p2的大小为D A p1＞p2 B p1＜

p2 C p1=p2 D 无法比较

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3. 层流与湍流的本质区别是_D_。

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

4. 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。

4. 如图示两台型号相同的离心泵输送同一种液体，离心泵安装高度Hg1＜Hg2＜[Hg]，

两泵的管路条件相同，则 A 。 A. qv1=qv2，Pe1=Pe2 B. qvl=qv2，Pe1＜Pe2

C. qvl>qv2，Pe1＜Pe2 D. qvl>qv2，Pe1>Pe2

5. 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，管道总阻力损失 C 。 Ａ. 增大 Ｂ. 减小 Ｃ. 不变 Ｄ. 不能判断

6. 降尘室的生产能力_____A_____。

A．只与沉降面积Ａ和颗粒沉降速度ut有关 Ｂ．只与沉降面积Ａ有关 Ｃ．与沉降面积Ａ、ut及降尘室高度Ｈ有关 Ｄ．只与ut和Ｈ有关

7. 用转筒真空过滤机处理某悬浮液，滤布阻力可以忽略不计，生产能力为5m3/h（滤

液）。现将转速增大一倍，其它条件不变, 则其生产能力应为_____A_______。 A．7.07m3/h Ｂ．3.54m3/h Ｃ．10m3/h Ｄ． 2.5 m3/h

8. 一台工作着的列管式换热器，已知冷流体一侧的对流传热系数α1为50W/m2.k,热流

体一侧的对流传热系数α2等于8000W/m2.k,要提高总传热系数K,最简单有效的途径是__D 。 A. 设法减小α1 B. 设法增大α2 C. 同时增大α1和α2 D. 设法增大α1

9. 一定流量的液体在一f25×2.5 mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数ai=1000

W/(m2·℃)；如流量与物性都不变，改用一f19×2 mm的直管，则其a将变为___D__W/(m2·℃)。 Ａ. 1259 Ｂ. 1496 Ｃ. 1585 Ｄ. 1678

10. 穿过三层平壁的稳定导热过程，已知各层温差为Δt1=30℃,Δt2=20℃,Δt3=10℃,

则第一层的热阻R1和第二、三两层热阻R2、R3的关系为____B____。 A．R1>(R2+R3) Ｂ．R1=(R2+R3) Ｃ．R1<(R2+R3) Ｄ．R1=R2-R3

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【三】、15分(5×3)简答题

1、图示管路中，流体作稳定流动。问（1）、静压头哪个大？为什么？

（2）、体积流量V哪个大？为什么？（3）、质量流速哪个大？为什么？（不计阻力）（5分）

答：（1）如附图所示，不考虑阻力，以管中心线做为基准水平面，在A、B两截面间列柏努利方

程： （1分） =

其中

ZA=ZB （2分） 又因为已知流体作稳态流动，即遵循连续性方程

uAAA=uBAB； 而从附图中很明显得知流通截面积AA＜AB, 故uA＞uB, 即uA2/2g＞uB2/2g 所

以： （1分） （2）从（1）的分析可知：uAAA=uBAB

因为V=uA 所以体积流量

VA=VB （1分）

2、 因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？原因何在？

答：降尘室出口气体的含尘量将变

大， （1分）

因为（1）气体温度升高，粘度上升，沉降速度下降； （2分） (2) 气体温度升高，质量不变，则体积流量上升，导致停留时间减少。 （2分）

保温瓶（热水瓶）在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？

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答：保温瓶防止热损失所采取的措施：（1）保温瓶胆设计成玻璃夹层结构。夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损

失； （2分）

(2)瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，大幅度降低了辐射散热量； （2分） (3)在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作，而且在灌水时还要在瓶颈处留一段空气柱，因为空气的导热系数比水要小得多，从而有效地降低了瓶口处的热损失。 （1分）

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【一】、 填空题：

8. 某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为201.33 kPa。（当地大气压为101.33

kPa）

9. 经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90m2/s的燃料油，若保持油品作层流流动，

则最大流速不能超过?????????1.14m/s。 10. 边界层的形成是流体具有黏性（粘性）结果。

11. 一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20Pa；

当流量增加到1.5m3/h时，相应的压强降 不变(20Pa)。 12. 离心泵的工作点是管路特性 曲线与 工作特性 曲线的交点。 13. 降沉室内颗粒得以沉降的条件颗粒的停留时间大于沉降时间。 14. 式中两个准数=，Pr=. 若液体被冷却时n=。

15. 一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是热流体以对流传热的方式将热量传给

壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量。

16. 固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走? 管 程。 【二】、选择题：20分 (2×10)

1. 如右图管中充满水，U形差压计的读数为零，则___。 A. 管内流体肯定处于静止状态; B. 管内流体肯定从1流向2; C. 管内流体肯定从2流向1; D. 以上三种答案都不对。

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2. 对于图所示的并联管路，各支管及其总管阻力间的关系应是___。

A.（∑hf）A-1-B>(∑hf)A-2-B B.(∑hf)A-B>(∑hf)A-1-B=(∑hf)A-2-B C.(∑hf)A-B>(∑hf)A-1-B+(∑hf)A-2-B D.(∑hf)A-B=(∑hf)A-1-B=(∑hf)A-2-B

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，管道总阻力损失 。

Ａ. 增大 Ｂ. 减小 Ｃ. 不变 Ｄ. 不能判断

4. 某套管换热器由φ108×8mm和φ55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流

动，其当量直径为_______mm

Ａ. 53 Ｂ. 45 Ｃ. 50 Ｄ. 58

5. 离心泵铭牌上标明的扬程可理解为_______。

A.该泵在规定转速下可以将20℃的水升扬的高度

B.该泵在规定转速及最高效率下可以将20℃的水升扬的高度 C.该泵在规定转速下对20℃的水提供的压头

D.该泵在规定转速及最高效率下对20℃的水提供的压头

6. 以下说法错误的是_____。

A．往复泵流量不均匀，常用旁路调节流量。

B．转子流量计读取流量方便，测量精度高，但不耐高温高压 C．往复泵虽然有自吸能力，但安装位置不合适也会发生汽蚀现象 D．孔板流量计压头损失较文丘里流量计小

7. 在搅拌槽壁上安装垂直挡板的目的在于______。

A. 保护槽壁 B. 抑制打漩，改善搅拌效果 C. 防止结垢 D. 减少搅拌功率

8. 某降尘室（长L、高H、宽B）能将流量qV m3/s 的含尘气流中直径为d μm 的

粒子全部沉降下来，今想将2qV m3/s的相同含尘气流进行同样效果的除尘，在保持其他尺寸不变的情况下，单方面地按如下______方式改选设备。 A. 将高度H增加1倍 B. 将高度H减小到原来的0.5倍。 C. 将长度L增加1倍 D. 将长度L减小到原来的0.5倍

9. 对流传热是由________原因产生的。

A. 流体分子的热振动 B.流体体内电子的移动;

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C. 流体质点的位移、扰动 D.晶格振动

10. 定性温度是指___________________________________。 A. 流体进出口温度平均值 B. 膜温

C. 壁温 D. 传热计算准数式中的物理性质取值温度

【三】、15分(5×3)简答题

1. 离心泵启动或关闭时，为什么要先关闭出口阀门？（5分）

答：关闭泵的出口阀门启动离心泵是为了减小启动电流，以保护电机(3分)。停泵前关闭泵的出口阀门是为了防止高压液体倒流，对泵造成损害(2分)。

何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？

答：沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。（2分）沉降可分为重力沉降和离心沉降。(1

分) 颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速（2分）。

列管换热器在什么情况下要考虑热补偿，热补偿的形式有哪些？（5分） 答：当管束和壳体温度差超过50℃时，换热器内部将出现很大的热应力（管子和壳体热胀冷缩程度不同），可能使管子弯曲、断裂或从管板上松脱，列管换热器要考虑热补偿(2分)，热补偿的形式有带不曾圈的固定管板式换热器、浮头式换热器和U形管式换热器三种(3分)。

【一】、 填空题：

17. 空气在标准状态下的密度为1.29kg/m3,在0.25Mpa下，80℃时的密度为2.5

kg/m3。

18. 雷诺准数Re=; 普兰特准数Pr=。

19. 某溶液在大小管串联的管道内作稳定流动, 大管直径为小管直径的2倍，则小管

内的流速为大管内流速的____4____倍。

20. 离心泵的工作点是_管路特性 曲线与 工作特性 曲线的交点。 21. 一根暴露在外的热管子以自然对流、热辐射散发热量。

22. 若小雨滴在下降过程中与其他雨滴发生合并，雨滴直径增大了30%，则雨滴合并

前后的自由沉降速度比为0.592（假设雨滴在下降过程中始终处于层流区）。 23. 在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在使冷凝表面传热系数 减小 。（不

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变 、增大、减小）

24. 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将变 差（好、差）。 【二】、选择题：20分 (2×10)

1. 水平导管上的两点接一盛有水银的U形管压差计（如下图），压差计读书为26mmHg。

如果导管内流经的是水，在此种情况下压差计所指示的压强差为C Kpa。 A 2.6 B 3.2 C 3.5 D 2.2

液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是 D 。

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。

3. 牛顿型流体在直管中呈层流，摩擦系数λ不可为下列中的 D A 0.055 B 0.045 C 0.035 D 0.015

9. 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。

10. 离心泵的效率η和流量Q的关系为 B 。

A. Q增大，η增大； B. Q增大，η先增大后减小； C. Q增大，η减小； D. Q增大，η先减小后增大。

11. 降尘室的生产能力 A 。

A．只与沉降面积Ａ和颗粒沉降速度ut有关 Ｂ．只与沉降面积Ａ有关 Ｃ．与沉降面积Ａ、ut及降尘室高度Ｈ有关 Ｄ．只与ut和Ｈ有关

7. 用转筒真空过滤机处理某悬浮液，滤布阻力可以忽略不计，生产能力为5m3/h（滤

液）。现将转速增大一倍，其它条件不变, 则其生产能力应为 B 。 A．3.54m3/h B．7.07m3/h C．10m3/h D． 2.5 m3/h

8. 对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为和，其对应的温

差分别为和，若> ，则和的关系为 A 。 A. <； B. =； C. >。 D. 不确定。

9. 冷热两流体的对流给热系数h相差较大时，提高总传热系数K值的措施

是 A 。 A. 提高小的h值； B. 提高大的h值；

C. 两个都同等程度提高； D. 提高大的h值，同时降低小的h值。

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10. 计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择无关的是 B 。 A.运动粘度ν B. 传热单元数NTU C.过滤常数K D. 黑体辐射常数σ0 【三】、20分(5×4)简答题

1. 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为

原来的多少倍？（5分） 答：根据范宁公式： （2分）

其

中

（1分） 又因为流体流型为层流，所以 （1分） 即将管径增加一倍，能量损失变为原来的16倍 （1分）

2. 何谓离心泵的汽蚀现象？如何防止？ （5分）

答：泵内压强最低处的压强等于同温度下输送液体的饱和蒸汽压时，此时液体将急剧汽化，并产生大量汽泡，使得叶轮表面或泵内壳表面产生裂缝，泵体振动，产生噪声，其流量和扬程明显下降。这一现象称为汽蚀现

象。 （3分）

确定合适的安装高度以确保不发生汽蚀现

象。 （2分）

何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？（5分）

答：沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过

程。 （2分）

沉降可分为重力沉降和离心沉

降。 （1分） 颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。 （2分）

强化传热的途径有哪些？ （5分）

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答：强化传热的途径有：增加传热面积；（增加有效传热面积） （2分）

增加温度差；（采用逆流流

动） （1分） 增加传热系数K（增加流体的湍流流动，防止垢层热阻的形成及及时地消除垢层热阻） （2分）

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化工原理试卷 一. 计算

1． 每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示）， 管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Ø76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075 kg×m-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数 全开闸阀 ζ1 = 0.17 90℃标准弯头 ζ2 = 0.75 摩擦系数计算式 λ = 0.1( + )0.23

2. 质量流量为7000kg·h-1的常压空气，要求将其由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热介质。若水蒸气的对流传热系数为1×10 4W·(m2·K)-1，空气在平均温度下的物性数据如下：

比热容为1kJ·(kg·K)-1，导热系数为2.85×10 -2W(m·K)-1 粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7 。

现有一单程列管式换热器，装有Ø25mm×2.5mm钢管200根，长2m，此换热器能否完成上述传热任务？

二. 选择题

1. 水以2m·s-1的流速在Ø35mm×2.5mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000kg·m-3,其流动类型为（ ）。 A. 层流 B. 湍流 C. 无法确定

2. 离心泵原来输送水时的流量为qV，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它物理性质可视为与水相同，管路状况不变，流量（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定

3. 装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为100kPa, 此设备进出口之间的绝对压强差为( )kPa。 A. 150 B. 50 C. 75

4. 某套管换热器由Ø108×4mm和Ø55×2.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（ ）mm。

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A. 53 B. 45 C. 50 D. 58

5. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时，压差 计中的汞面将（ ）。

A. 左低右高 B. 等高 C. 左高右低 D. 无法确定

6. 设颗粒在stokes区沉降，当含尘气体温度升高后，降尘室的生产能力（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变

三. 填空题

1. 某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A和B，温度分布线如右上图（b）中所示，则λA______λB (填“﹥”或 “﹤”)，将______层材料放在里层时保温效果更好。 2. 化工生产中最常用的载热体（加热剂）为 ，常用的冷却剂为 ____ 。

3. 采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T1/、加热蒸汽压力P不变，现冷体流量增加，则冷流体出口温度T2/_______，传热速率F______，总传热系数K_______ ,传热平均温度差△Tm________。 答案 一、计算题：

1. 解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面 （2分）

p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 » 0 （1分） p2 = 101.3kPa（绝压）z2 = 15m （1分） （1分）

（1分） （1分） \\ （1分）

（2分）

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（1分） =1.178m （1分） =0.4717m （2分） =23.83m （1分）

Ne = HeqVrg = 23.83 ´ 5.168 ´ 10-3 ´ 1075 ´ 9.81 = 1.30 ´ 103W （2分） Na = （2分） 2.解：

（2分）

= 48.44ºC （2分） （1分）

（1分）

（1分） （1分）

（1分） （1分）

K = 88.5W×m-2×K-1 （1分）

A实 = npd外l = 200 ´ p ´ 0.025 ´ 2 = 31.42m2 » 1.1 \\能完成上述传热任务。 （2分） 二、选择题（每小题各一分）

1. (B) 2. (C) 3.(A) 4.(B) 5.(B) 6.(B)

三、填空题（每个空各一分）

1. < ，A ； 2. 0 2. 饱和蒸汽，水 3. 降低，增大，增大，增大；

（1分） 2分） （