化工原理试卷2008B答案

重庆大学 化工原理 课程试卷

名 A卷B卷

5. 含尘气体通过长为4米，宽为3米，高为1米的降尘室，已知颗粒的沉降速

200 8 ~2009 学年 第 学期

开课学院： 化学化工 课程号： 22014025 考 试日期：

命题度为0.03m/s,则降尘室的生产能力为 0.36 m3/s. 人：董6. 间壁式换热器中冷热流体定态传热，该传热是由 壳程对流给热 立春 、 管壁传热 和 管内对流给热 三个串联传热组成，如开卷闭卷 其他姓 密 弊号学作 绝 拒 、 纪 考 肃 严 级、年信 守 实封 诚 、 争 竞 平班、公业专 线 院学考试方式： 考试时间： 120 分题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得 分 注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按A4纸缩小打印 一． 填空题 （22 分）

1. 流体的粘度值和传导率随温度变化而变化，对于水，温度升高，粘度

降低 ，传导率 增大 ；对于空气，温度升高，粘度 增大 ，传导率 增大 。（增大，减小，不变）。

2. 流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变 小 ，

直管阻力变 大 ，计算局部阻力的当量长度变 不变 。（大，小）。

3. 水在管内作湍流流动，若流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约

为原来的＿20.8＿倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的＿21.8＿倍。（设条件改变后仍在湍流范围）

4. 离心泵的工作点是＿＿离心泵工作＿＿＿曲线与＿＿管路特性＿＿＿曲线的交点。调节泵流量的方法有 调节阀门开度 、 改变转速 和 泵组合 。

在壳程用饱和蒸汽加热，总传热系数接近于 管内 侧的对流传

热系数，因此若强化该传热过程，应从 管内 侧着手 8. 厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1＞b2＞b3，导热系数λ1﹤λ2﹤λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻b1/λ1>b2/λ2>b3/λ3＿,各层导热速率＿＿相等＿＿＿＿。

二．选择题 （20分）

1. 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值＿D＿＿＿。 A 只取决于Re B 与光滑管一样 C 取决于相对粗糙度 D 与粗糙度无关 2.过滤基本方程式是基于＿B＿＿＿推导出来的。

A 滤液在介质中呈湍流流动 B 滤液在滤渣中呈层流流动 C 滤液在滤渣中呈湍流流动 D 滤液在介质中呈层流流动

3. 用一气蚀余量为2m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管 路的全部流动阻力为1.5m液柱，则此泵的安装位置必须＿B＿。 A 高于塔底液面3.5没的上方 B. 低于塔底液面4m的下方 C 高于塔底液面1.5m的上方 D 低于塔底液面2 m的下方 4、在设计沉降室时，所依据的基本关系是停留时间VbSu，其中ut是指（B ） t组题人： 审题人： 命题时间： 2008.12.30 教务处制

A 颗粒的平均沉降速度 B 要求被除去的最小颗粒的沉降速度 C 平均粒径大小的颗粒的沉降速度

5. 实际生产中沸腾传热过程应维持在＿D＿＿区操作。

A 自然对流 B 强制对流 C 膜状沸腾 D 核状沸腾 6．往复泵适用于 C 。

A．流量要求特别均匀的场合；B.介质腐蚀性特别强的场合； C．流量较小、扬程较高的场合；D.投资较小的场合； 7.对流传热系数关联式中普兰特准数是表示＿D＿的准数。

A 物性影响 B 流动状态 C 对流传热 D 自然对流影响

8. 三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为＿B＿。

A 1:1:1, B 1:2:3, C 1:8:27 D 1:4:9

9.离心泵的扬程是指泵给予（ B ）液体的有效能量。

A 1 kg B 1N C 1m

重庆大学试卷 教务处07版 第 2 页 共 4 页

10.重力场中，微小颗粒的沉降速度与下列因素（D ）无关。

A 颗粒几何形状 B 颗粒几何尺寸；

C流体与颗粒密度 D 流体的流速

三.计算题：

1.(15分) 如图所示，用离心泵从水池将水送至10米高处的水塔，输水流量qv = 0.21m3/min，总管路长L=50m （包括局部阻力的当量长度），管内径约为40mm，摩擦系数λ=0.03，问：若选用的离心泵的特性方程为

H40222q2v(qv单位m3/min),证明该泵适用。

流量qv = 0.21m3/min 代入离心泵的特性方程：

H40222q2v402220.21230.2,

在两储槽液面之间列伯努力方程：

ppgZu2211p2u212gHepgZ22gHf 2qv得H50600.022e100.030429.8310335.8q20.v

代入qv = 0.21m3/min，He=24.8 m

30.2>24.8, 所以泵适用。

10m

2.(15分)一板框过滤机用于恒温恒压（25℃\\1atm）条件下一悬浮液过滤。已知滤框容积 450mm * 450mm * 25mm,共30个框。每立方米滤液可形成0.02m3滤饼，qe = 0.02m3/m2, K=6.89*10-5 m2/s。过滤至滤饼满框后用1/10滤

液体积的清水洗涤，洗涤压差与温度同过滤过程。试求：

（1）过滤时间 (s)。

重庆大学试卷 教务处07版 第 3 页 共 4 页

（2）洗涤时间 (s)。

（3）过滤器生产能力 （辅助时间为过滤时间与洗涤时间之和的80%）。

解：(1):框内滤饼总体积 VS300.450.450.0250.152m3 滤液总体积 V0.152/0.027.6m3 过滤面积 A300.452212.156m2

qV0.626m3/m2Aq=V/A = 0.626 m3/m2. T12Kq22qq0.62620.6260.023e6.89105101.8min (2): 洗涤面积 AW300.4526.06m2

qWVwA0.17.60.125m3/m2 w6.06 dqKd2.65105m3/(m2s) W4qqe Wqwdq4717s

dW(3): 生产能力Q

辅助时间 D0.8(47176107)8659s

QV3.9104m3/s

PWP重庆大学试卷 教务处07版 第 4 页 共 4 页

3.(14分)某厂循环气经管壳式换热器管内自98℃冷却至68℃，给热系数120W/(m2·℃);管外逆流通入冷却水，温度自25℃升至83℃，给热系数2200W/(m2·℃)。当冷却水流量增加一倍时，不计管壁和污垢热阻，试求35℃.苯的对流传热系数α1＝230W/(m2.K),水的对流传热系数α2＝290W/(m2.K)。忽略污垢热阻。试求：（1）冷却水的消耗量；（2）并流和逆流操作时所需传热面积；假设总传热系数随温度的变化忽略不计（苯的冷、热流体出口温度各位多少？ 解：（1）原工况：K111111113.8W/m2C

121202200

qm1Cp1t2t18325qm2Cp2TT1.933

129868 lnT1t2qm1Cp1KAT12t1 qm2Cp2qm1Cp1 新工况：

K'1111116.4W/m2C

120.81120.821202200lnT1t2Kqm1Cp11 T2t1qm2Cp2nT1t'2q mTK1Cp1'2t112qm2Cp2解得：T''258.7C,t263.0C, 4.（14 分）有一碳钢制造的套管换热器，其管径为φ96mm x 3.5mm,流量为2000kg/h的苯在管内中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙中从15℃升到

比热1.86kJ/(kg.℃，碳钢的导热系数45W/(m.k))。

4解 （1）冷却水消耗量计算 苯平均温度65℃，水的平均温度25℃ 热负荷：Q＝31kw

冷却水消耗量qm2＝1336kg/h （2）并流与逆流时所需传热面积计算

以那表面积A1为基准的总传热系数K1，碳钢的导热系数45W/(m.K)

1/K1=1/α1＋bd1/(λdm)+d1/(α2d2)=7.6×10-3m2.K/W K1=131.6W/(m2.k) 并流操作，△tm＝34.1℃ 传热面积A1并＝6.91m2 逆流操作△tm＝40℃ 传热面积A1逆＝5.89 m2

λ＝