中南大学化工原理上册模拟试题试题及答案

实用文档.上册一题号[一][二][三][四][五]%4020201010[一]1．多项选择题：（1）X01a05034①某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2＝d0/2）的管子时，则其流速为原来的2。A．2倍B.4倍C.8倍D.16倍②若流动为完全湍流（阻力平方区），则压降∆P是原来的4。A．4倍B.8倍C.16倍D.32倍（2）X03a05100①“I在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”、“滤渣就是滤饼”则：3。A．这两种说法都对B.两种说法都不对C．只有第一中说法对D.只有第二中说法正确②助滤剂应具有以下性质3。颗粒均匀，柔软，可压缩颗粒均匀，坚硬，不可压缩颗粒分布广，坚硬，不可压缩颗粒均匀，可压缩，易变形（3）X02a05106①离心泵停车时要1。先关出口阀后断电B.先断电后关出口阀C.先关出口阀先断电均可D.单级式的先断电，多级式的先关出口阀②离心泵的工作点4。A．由泵铭牌上的流量和扬程所决定B.即泵的最大效率所对应的点C.由泵的特性曲线所决定D.是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点（4）X04b05038①用常压水蒸汽冷凝来加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为。A．20℃B.100℃C.60℃D.49.7℃②高翅片管加热器一般用于。A．两侧均为液体B.两侧流体均有相变化C．一侧为气体，一侧为蒸汽冷凝D.一侧为液体沸腾，一侧为高温液体③因此法的目的在于。A．得到各变量间的确切定量关系B.得到各无因次数群的确切定量关系C．用无因次数群代替变量，使实验数与关联工作简化D．用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠2．填空题（1）t01a05149对如图所示的测压装置，分别写出∆P＝P1-P2的计算式。（a）图∆P，（b）图∆P，（c）图∆P，（d）图∆P。（2）t02a05009①离心泵的扬程含义是离心泵为单位重量提供的有效能量。②离心泵常采用调节阀调节流量，往复泵常采用旁路调节流量。（3）t02a05234通过一换热器，用饱和水蒸汽加热水，可使水的温度由20℃升高至80℃，现发现水的出口温度降低了，经检查水的初温与流量均无变化，引起问题可能的原因是污垢。（4）t03b05014①板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的4。②计算颗粒沉降速度Ut的斯托克斯式，此式适用于,《1的情况。[二]j01c20192如图所示，水以3.78L/s的流量流经一扩大管段，已知d1＝40mm，d2＝80mm，倒U形压差计中水位差R＝170mm，试求：①水流经扩大管段的摩擦损失hf。②如将粗管一端抬高，使管段成倾斜放置，而流量不变，问此时R读数有何变化？[三]j04c20132在单程列管换热器内，用120℃饱和蒸汽将流量为850Kg/h的气体从20℃加热到60℃，气体在管内以10m/s流动，管子为Ф26×1的铜管，蒸汽冷凝膜系数为11630W/m2·℃，管壁和污垢热阻可不计，试计算：传热内面积；如将气体流量增加一倍，气体出口温度为多少？（气体进口温度和气体物性不变）气体物性为：Cp＝1.005KJ/Kg·℃，ρ＝1.128Kg/m3，λ＝1.754×10-2W/m2·℃，μ＝1.91×10-5Pa·s。[四]j03b10066某板框过滤机的过滤面积为0.4m2，在恒压下过滤某悬浮液，4hr后得滤液80m3，过滤介质阻力可略去不计。试求：①若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？②若其它情况不变，但操作时间缩短为2hr，可得多少滤液？③若在原表压下过滤4hr后，再用5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液与水性质相近。[五]j05b10045通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg.℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800W/m2·℃。试求：溶液的沸点为73.9℃，计算温度差损失加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。已知数据如下：压强MPa0.1010.050.03溶液沸点℃10887.2纯水沸点℃10080.968.7上册试题一多项选择题：（1）X01a05034①B；②D（2）X03a05100①C；②B（3）X02a05106①A②D（4）X04b05038①B②C③C2．填空题（1）t01a05149（a）∆P＝Rg（ρm－ρ）（b）∆P＝Rgρ（c）∆P＝Rg（ρA－ρB）（d）∆P＝P1－P2＝Rgρm－hgρ（2）t02a05009①离心泵给单位质量的液体所提供的能量。2分②出口阀门支路阀门各1.5分（3）t02a05234传热速率下降引起。根据Q＝KA∆tm分析，可能有几种情况：1.蒸汽压力下降，∆tm减小；2.蒸汽侧有不凝气，使冷凝传热系数αo大幅度地下降，K减小；3.水侧污垢积累，污垢热阻增大，K减小；4.冷凝水排除器不通畅，有积水现象，使K减小。（4）t03b05014①四分之一2分②Ut＝d2（ρg－ρ）g/（18μ）1.5分层流区或10-4②>③B.阀门打开时①＝②>③C．阀门打开时①＝②＝③D.阀门打开时①>②＝③③如图2，U形管压差计测得：。A．A、B间的阻力损失B.A、B间的压强差C．A、B间的位头差加阻力损失D.A、B间位头差2．填空题：（1）t01b05019①在流体阻力实验中，以水作工质所测得的至管摩擦系数与雷诺数的关系适用于流体。②当流体在管内流动时，如要测取管截面上流体的速度分布，应选用测量。③并联管路的特点是：A）并联各管段压强将；B）主管流量等于并联的各管段；C）并联各管段中是管子长、直径小的管段通过的流量。（2）t02b05088①离心泵用出口阀调节流量实质上是改变曲线，用改变转速来调节流量实质上是改变曲线，漩涡泵常采用方法来调节流量。②往复泵、泵等一切泵在回路阀关闭时，不能全关。（3）t03a05002①在出去某粒径的颗粒时，若将尘室的高度增加一倍，则沉降时间，气流速度，生产能力。②在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。（4）t03a05166①在多层平壁稳定热传导中，通过各层的热通量。②列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近的温度，总传热系数接近的对流传热系数。③饱和蒸汽冷凝时，∆t越大，α越；液体核状沸腾时，∆t越大，α越。[二]j01c20089用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg（真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数α＝0.7，U形水银压差计读数R＝170mm。已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：出口管路中水的流速。泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）[三]j04c20126有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。内管中苯自50℃被加热至80℃，流量为4000Kg/h。环隙中为2at（绝）的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2·℃。已知：苯在50℃～80℃之间的物性数据平均值为：ρ＝880Kg/m3，Cp＝1.86KJ/Kg·℃，λ＝0.134W/m2·℃，μ＝0.39cP，管内侧污垢热阻R1＝0.0004m2·℃/W，管壁及管外侧污垢热阻不计。蒸汽温度与压强关系如下表所示：压强at（绝）1.02.03.0温度℃99.1120133试求：A）管壁对苯的对流传热系数；B）套管的有效长度；C）若加热蒸汽压力为1at（绝），问苯出口温度有何变化？应为多少？[四]j03b10075用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m2，操作压力为0.2MPa(表压)。过滤15分钟后，共得滤液2.91m3（介质阻力不计，滤饼不可压缩）。试问：（1）若已知该过滤机得生产能力为4.8m3/h，计算洗涤、卸料等辅助时间。（2）若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至0.1MPa（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？[五]j05b10048用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。试求不计热损失时的蒸发水量。化工原理上册试题二答案[一]1.多项选择题：（1）x03a05103①C②D（2）x02a05022①A②C③A（3）x04b05039①A②D③D（4）x01a05041①D②B③A2．填空题：（1）t01b05019①牛顿型②比托管（测速管）③相等；流量之和；小（2）t02b05088①管路性能，泵的性能，回流支路3分②旋转，正位移式，出口阀2分（3）t03a05002①增加一倍减小一倍不变②2各1分（4）t03a05166①相等②水蒸汽空气侧③小；大[二]j01c20089（1）因为V＝αA（2ρΔP/ρ2）0.5＝αA（2ΔP/ρ）0.5ΔP＝Rg（ρo－ρ）＝0.17×9.81×（13600-1000）＝2.1×104V＝0.7（Л/4）×（0.07）2（2.1×104）×2/1000）0.5＝0.7×0.785×（0.07）2（4.2×10）0.5＝0.0174m3/s所以U＝V/（0.785d2）＝0.0174/（0.785×0.12）＝2.22m/s（2）选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努力方程：Z1＋（P1/ρg）+(U12/2g)＋H＝Z2＋（P2/ρg）＋（u22/2g）＋∑hf′u1＝u2＝0Z1＝0P2/ρg≈0所以H＝Z2+∑hf′-（P1/ρg）=10+(44/9.81)+0.6×13.6＝22.7mmH2O再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努力方程：Z3＋（P3/ρg）＋(U32/2g)＋H＝Z4＋（P4/ρg）＋(U42/2g)＝H－h0－（u42－U32）/2g＋H真（u42－U32）/2g≈0P4＝ρg（H－ho）＋H真）＝1000×9.8（22.7－0.1－0.294×13.6）＝1.8×105Pa＝1.8大气压（表）P3＝1.8kg/cm2（表）泵出口处的指示值为1.8kg/cm2参见附图：j01c089.d[三]j04c20126解：（1）Re＝dlG/μ＝[0.05×4000/3600×Л/4×0.052）/（0.39×10-3）＝7.2586×104Pr＝Cpμ/λ＝1.86×103×0.39×10-3/0.134＝5.4α1＝0.023λ/d（Re）0.8（Pr）0.4＝（0.023×0.134/0.05）×（7.2586×104）0.8×5.40.4＝936.4W/m2.℃（2）Q＝4000/3600×1.86×103（80-50）＝6.2×104W1/K1＝1/936.4＋1/10000＋0.0004所以K1＝637.8W/m2.℃Δtm＝（（120-50）－（120－80））/ln（120-50）/（120-80）＝53.6℃A1＝Q/（K1Δtm）＝6.2×104/（637.8×53.6）＝1.814m2L＝A1/（Лd内）＝1.814/（Л×0.05）＝11.55m（3）K不变，A不变，T变为99.1℃，苯的流量及比热均不变。设出口温度为t2′，在新条件下，传热速率方程变为4000/3600×1.86×103（t2′-50）＝637.8×1.814（（99.1-50）－（99.1－t2′））/ln（99.1-50）/（99.1－t2′）解得ln（99.1-50）/（99.1-t2′）＝0.5598所以t2′＝71℃[四]j03b10075（1）已知V＝2.91m3，г＝15min＝900sQ＝4.8m3/h＝0.00133m3/s生产能力Q＝V/（г＋гD）0.00133＝2.91/（900＋гD）所以гD＝1288s＝21.47min（2）若Q、V、г不变V2＝2（ΔP/μrc）A2θ（1）V2＝2（ΔP′/μrc）A′2θ（2）因为（1）＝（2）得A′2＝ΔPA2/ΔP′＝2×102/1＝200所以A′＝14.14m2增加面积Δ＝14.14-10＝4.14m2[五]j05b10048解：第一效蒸发量：已知：D1＝800kg/h，r1＝r1′＝2280KJ/kg，W1＝D1＝800kg/h第二效蒸发水量：已知：D2＝W1＝800kg/h，F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/hX02＝X1＝FX0/（F－W1）＝2000×0.05/（2000-800）＝0.0833t02＝95℃t2＝70℃r2＝r2′＝2280KJ/kgCp02＝Cpw(1-X02)=4.187×(1-0.0833)=3.84KJ/（kg·℃）D2r2＝（F2Cp02（t2－t02））/r2′＋W2r2′W2＝（800×2280－1200×3.84×（75－95））/2280＝840kg/h蒸发水量W＝W1＋W2＝800＋840＝1640kg/h化工原理上册试题三题号一二三四五六七八％[一]1．多项选择题：（1）x01a05161①图示为一异径管段，从A段流向B段，测得U形压差计的读数为R＝R1；从B段流向A段测得U形压差计读数为R＝R2，若两种情况下的水流量相同，则。A．R1>R2；B.R1＝R2；C.R1104Pr＝Cp·μ/λ＝3.3×103×0.95×10-3/0.56＝5.6Αi＝0.023（λ/di）Re0.8Pr0.4＝0.023×（0.56/0.033）×43340.85.60.4＝3983W/㎡·℃Ko＝1/[(1/5000+38/(33×3983)＋1/3846＋38/（33×3788）)＝950W/㎡·℃所以264700＝950×Л×0.038L×21.6解得：L＝108m108/6＝18段[四]j03b10060（1）V＝0.41/0.04＝10.25m3V2＝KA2г所以A＝V/（Kг）1/2＝10.25/（2.73×10-5×3600）1/2＝32.7㎡（2）n，δA＝n×2×0.81×0.81n＝25VS＝n×0.81×0.81×δδ＝0.025m（3）（г′）＝гD则VA为最大所以V′2/V2＝（K′A2г′）/（（KA2г）＝12ΔPk＝KΔP′＝（г/г′）ΔP＝（60/45）×1.5＝2.0at[五]j05b10049解：W＝F（1－X0/X1）＝2000（1-5/20）＝1500Kg/h由于沸点进料，故传热速率为：Q＝Wr′＝（1500/3600）×2350×103＝98×104WΔt＝Q/（KA）＝98×104/（800×600）＝20.4℃