考研化工原理试题.docx
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1、一、填空题(共22分):1. (3分)当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压 力 O2. (3分)实验证明,流体在管内稳定流动时,当ReW 时,流动类型为滞流,滞流时的摩 擦系数入与 成反比;湍流时,当Re一定,则人随/d的增加而 o3. (3分)离心泵的主要部件有、和 o4. .(4分)离心泵输送的液体密度变大,则其扬程,流量,效率, 轴功率 o5. (3分)蒸发器的生产能力是指 o6. (3分)下列各种情况下的对流传热系数的大小:空气流速为6m/s时的a 1和空气流速为 25m./s时的a 2之间的数值大小顺序为。7. (3分)蒸汽中不凝性气体的存在,会使
2、大大降低,因此冷凝器都应有的装置。二、选择题(每题4分,共20分):1 .在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数人数值。A)与光滑管一样;B)只取决于雷诺准树Re;C)只取决于相对粗糙度;D)与粗糙度无关。2 .恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断()。A、加快; B、减慢; C、不变3 .离心泵并联操作的主要目的是()A、增大位能 B、增大扬程C、增大流量4 .要使微粒从气流中除去的条件,必须使微粒在降尘室内的停留时间()微粒的沉降时间。A. 2; B. W; C. 5 .()是一种以电磁波传递热能的方式。A、传导 B、对流 C、辐射三、简答题(8分):1 .流体在管路中流动时,有哪两
3、种流动形态?写出判断流型的具体根据。四、计算题(共50分,答案要求写在答题纸上):1. (18分)某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m,吸入管直径为50mm的 水煤气管,摩擦系数人=0.029,管下端装有一带滤水网的底阀ClIO,泵吸入口附 近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m,其间有一个90度的标准弯头,局部 阻力系数C 2=0.75。试估计当泵的吸水量为20 m3/h、操作温度为20时真空表的读数为多少?(2)又当泵的吸水流量增加时,该真空表的读数是增大还是减小?考试过程中不得将试卷拆开第1页(共4页)八、填空题(共24分)1 . (4分)流体在管内作层流流动,若仅增大管径,则摩擦
4、系数变,直管阻力 变一。2 .(4分)流体在圆管内流动时,由于流体具有粘性,使得管 处速度为零,管的处速度最大。3 .(4分)由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻就 愈,其两侧的温度差愈。4 . (3分)离心泵的主要部件有、和 o5 .(3分)泵起动时,先关闭泵的出口开关的原因是6 . (3分) 板框压滤机洗涤速率是过滤终了过滤速率的 倍。7 .(3分)在相同的操作条件和相同的蒸发任务下,同单效蒸发相比,多效蒸发的优点是九、选择题(每题3分,共18分)1 .滞流底层越薄,则 Oa)近壁面速度梯度越小;b)流动阻力越小;c)流动阻力越大;d)流体湍动程度越小。2
5、 .欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是( )oA、提高降尘宝的高度;B、延长沉降时间;C、增大沉降面积3 .当离心泵内充满空气时,将发生气缚现象,这是因为()A.气体的粘度太小B.气体的密度太小C.气体比液体更容易起漩涡D.气体破坏了液体的连续性4 .蒸汽冷凝时,膜状冷凝的a ()滴状冷凝的a。A、等于B、大于C、小于5 .对一台正在工作的列管式换热器,已知Q i = 116w.m-2.KL a2=H600w.m-2.K1,要提 高传热系数K,最简单有效的途径是( )oA.设法增大a 1;B.设法增大a 2;C.同时增大a 1和02。6. 蒸发器的有效温度差是指( )oA.加热蒸汽温度与溶液
6、的沸点之差;B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差;C.温度差损失十、简答题(8分)为什么调节流量的阀门一般都不装在离心泵的吸入管路上?十一、 计算题(共50分)1. (18分)粘度为0. 03Pa. s,密度为900kg/n)3的液体,自A槽经内径为40mm的管路进入B槽,两容器均为敞口,液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时, 阀前后压力表读数分别为88. 3kPa和44.lkPa。现将阀门打至1/4开度,阀门阻 力的当量长度为30m,阀前管长50m,阀后管长20m (均包括局部阻力的当量长 度),试求:(1)管路的流量(nf7h) ?(2)阀前后压力表读数有何变化?2. (15分)欲将某减压精
7、储塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽,釜 中真空度为67kPa (其中液体处于沸腾状态,即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压 强)。泵位于地面上,吸入管总阻力为0.87J/它 液体的密度为986kg/m3,已知 该泵的必需汽蚀余量(NPSH)r为3.7m,试问该泵的安装位置是否适宜?如不适宜 应如何重新安排?3. (17分)某厂一单管程单壳程列管换热器,列管规格为巾25*2.5mm,管长6m, 管数501根,管程走热气体,流量为5000kg/h,平均比热3.04kJ/kg.K,进口温度 500;壳程走冷气体,流量为4000kg/h,平均比热3.14kJ/kg.K,进口温度30。(1)逆流操作时,测
8、得热气体的出口温度为200,求总传热系数K为多少(W/m2K);如采用并流操作,热气体的出口温度有无可能降为200?为什么?十二、 填空题(共22分)1 . (4分)牛顿粘性定律表达式为,其中粘性系数(粘度)的物理意义是O2 .(3分)在蒸发操作中,降低单位蒸气消耗量的主要方法有:3 . (3分)流体体积流量一定时,流通截面扩大,则流速,动压头, 静压头 o (填增加,减少,不变)4 . (3分)某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是 型曲线,其管中心最大流速为平均流速的 倍。5 .(3分)离心泵起动时,如果泵内没有充满液体而存在气体时,离心泵就不能输送液体, 这种现象称为 现象。6 .
9、(3分)有两种不同的固体材料,它们的导热系数第一种为人大于第二种的人2,若作为 换器材料,应选用 种;当作为保温材料时,应选用 种。7 .(3分)在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近 流体的温度,总传热系数K接近 流体的对流给热系数。十三、 选择题(每题3分,共18分)1.在稳态流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗 管的()倍。A. 2 B. 8 C. 42.当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以()的大小对沉降速度的影响最为显著。A、颗粒密度;B、空气粘度;C、颗粒直径3 .为避免发生气蚀现象,应使离心泵内的最低压力()输送温度下液
10、体的饱和蒸汽压。A.大于;B.小于;C.等于4 .为减少电机的启动功率,离心泵在启动前应将().A.出口阀关闭 B.进口阀关闭 C.出口阀打开D.进口阀打开5 .用-10C的冷冻盐水冷却某溶液,使用列管式换热器应将冷冻盐水安排走()oA.壳程 B.管程 C.壳、管程均可6 .()是一种以电磁波传递热能的方式。A.传导 B.对流 C辐射十四、 简答题(10分)简要指出换热器强化有那些途径?十五、 计算题(共50分)1. (18分)粘度为0.03Pa.s,密度为900kg/m3的液体,自A槽经内径为40mm 的管路进入B槽,两容器均为敞口,液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时, 阀前后压力表读
11、数分别为88. 3kPa和44.1kPa。现将阀门打至1/4开度,阀门阻 力的当量长度为30m,阀前管长50m,阀后管长20m (均包括局部阻力的当量长 度),试求:(3)管路的流量(nf7h) ?(4)阀前后压力表读数有何变化?2. (14分)某离心泵的必需汽蚀余量为3. 5m,今在海拔1000m的高原上使用。 已知吸入管路的全部阻力损失为3J/N。今拟将该泵装在水源之上3m处,试问此 泵能否正常操作?该地大气压为90kPa,夏季的水温为20,饱和蒸汽压为 2338.43Pao3. (18分)90C的正丁醇,在逆流换热器中被冷却到50C,换热器的换热面积 为6m2,传热系数K=23OW/m2
12、.,正丁醇的流量为1930kg/h。冷却介质为18 水,热损失可以忽略。求:A)冷却水出口温度;B)冷却水消耗量。70正丁醇 Cp=2.98kJ/kg.,水 Cp=4.187 kJ/kg.o一、填空题(共24分):1. ( 3 分)产生流体流动阻力的根本原因是:2. (3分)液体在园管内作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管内径的次方成反比。3. (4分)某离心泵的输水系统,经管路计算得知需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为28.44m3/h,则泵的有效功率为 o4. (3分)离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。5. (3分)离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生 现象。6
13、. (3分)悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到 三个力的作用。当此三个力时,微粒即作匀速沉降运动。7. (3分)在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近 流体的温度,总传热系数K接近 流体的对流给热系数。8. (2分)蒸发器的主体由 和 组成。二、选择题(每题3分,共21分):1 .相同管径的园形管道中,分别流动着粘油和清水,若雷诺数Re相等,二者的密度相差 不大,而粘度相差很大,则油速()水速。A、大于B、小于C、等于2 .离心泵的扬程是指泵给予()液体的有效能量。A、1kg B、IN C、Im3 .用离心泵输送液体,当要求扬程变化较大时
14、,可采用两泵()操作,当流量变化较大时,可采用两泵()操作。A、串联 B并联4 .球形粒子的球形度();非球形粒子的球形度()。A.等于1; B.小于1; C.大于15 .在列管式换热器中用水冷却某气体,气体中有稀酸冷凝出来,应将气体安排走()oA、壳程 B、管程 C、壳、管程均可6 .对于沸腾传热,工业生产一般应设法控制在()沸腾下操作。A、核状 B、稳定的膜状 C、不稳定的膜状7 .中央循环管式蒸发器属于()蒸发器。A、自然循环;B、强制循环;C、膜式三、问答题(6分):说明流速、体积流量、质量流量的单位,以及这三个物理量之间的相互转换关系。四、计算题(49分):1. (16分)用离心泵将
15、水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807X 104 N.m (17分)用离心泵经657X3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m3, 粘度为0.02Pa.s)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度Z保持16m,见附 图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为100m,反应器内的压力恒定为400kPa (表压),,水槽 液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为15m,在某送液量下,泵对 水作的功为317.7 J/kg,管内摩擦系数为0.018,管路总长为110m (包括管件及入口的当量长 度,但不包括出口的当量长度),输送管尺寸为6
16、108X4mm,水的密度为1000kg/m有机溶液输送量为6m3/h,泵的效率为60%,试确定泵提供的轴功率。,求输 水量为多少m3/ho3.(16分)拟采用“89X4.5和57X3.5mm的钢管套管冷却器将甲醇液体5000kg/h,从65 冷却至35,已知甲醇在定性温度下的物性如下:P =770kg/m3; Cp=2.64kJ/kg.K; Pr=5.48; X =0.207 w.m LK1; u =0.43Cp;现安排甲醇走内管,忽略热损失,求:(1)甲醇的对流传热系数;(2 )若冷却水初温为20 ,终温为45 ,冷却水耗用量为多少kg/h?Cp(水)=4.187kJ/(kg.K)(3)若K
17、=430w.m-2.KL两流体呈逆向流动,需套管的长度为多少m?十六、 填空题(共21分)1 . (3分)某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时 管内的平均流速为.2 .(3分)进行换热的两流体,若aQ 时,要提高K值,应设法提高;当(1仁。2时,要提高K值,应使 o3 . (3分)A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热,A为腐蚀性介质,而B无腐蚀性, 流体应走管程。4 .(3分)蒸发操作中,造成温度差损失的原因有:(1)(2)o5 . (3分)离心泵采用并联操作的目的主要是提高(填流量或扬程),串联操作 的目的是提高(填流量或扬程)o6 .(4分)离心泵主要
18、性能参数为 o7 .(2分)重力沉降速度随着颗粒直径的增加而 o十七、 选择题(每题3分,共21分)1. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是( )oA.流动速度大于零B.管边不够光滑 C.流体具有粘性2. 转子流量计的主要特点是()oA.恒截面、恒压差;B.变截面、变压差;C.恒流速、恒压差;D.变流速、恒压差。3. 离心泵的调节阀开大时,则()A.吸入管路的阻力损失不变B.泵出口的压力减小C.泵入口处真空度减小D.泵工作点的扬程升高4 .用离心泵从河中抽水,当河面水位下降时,泵提供的流量减少了,其原因是( )。A、发生了气缚现象 B、泵特性曲线变了C、管路特性曲线变了5 .旋风分离器的临界粒
19、径是指能完全分离出来的()粒径。A.最小; B.最大; C.平均;6 .恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断( )oA.加快; B.减慢;C.不变7 .在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气,此过程的总传热系数K值接近于()oA. Q蒸汽 B. Q空气 C. Q蒸汽与Q空气的平均值十八、 简答题(8分)1.什么叫化工单元操作?常用的化工单元操作有哪些?十九、 计算题(共50分)1 . (18 分)如本题附图所示,槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连,管路上装有 一个闸阀,阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计,测压点与管路出 口端之间距离为20moL当闸阀关闭0寸测
20、得R=600mm, h= 1500mm;当闸阀部分开启时,测得R=400mm, h= 1400mm,管路摩擦系数取0.02,入口处局部阻力系数取0.5,问每小时从管中流出水量 为多少m3o2当阀全开时(取闸阀全开le/d=15, X =0.0 18),管路上测压点B处的静压强为 若干帕(表压)。2 .(16分)欲用离心泵将20C水以30m3/h的流量由敞口水池打到敞口高位槽,两液面均保持不变, 两液面高度差为18m,泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为ImHzO柱, 压出管路全部阻力为3mH2。柱,泵的效率为06求(1)泵的轴功率;(2)若已知泵的必须汽蚀余量为2.5m, 2
21、0水的饱和蒸汽压为2338.43Pa,问上述 安装高度是否合适?水的密度可取lOOOkg.m3,外界大气压为10mH2Oo3 .(16分)有一台套管换热器,内管为中38X2.5mm钢管,外管为中57X3mm钢管,换热管 总长36m,逆流操作,管内走水,将管间4200kg/h的苯液从65冷却到35,水温从25 升到35,现已知苯侧对流传热系数为2030w/nAk,水侧对流传热系数为6610w/m2.k,苯 侧污垢层热阻为0.18心k/kw,苯液比热CpL 80kJ/kg.k,钢导热系数入二45w/m. k。试计算:(1) 该换热器传热系数K;(2) 水侧污垢层热阻。(3)填空题(共18分)1.
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