昆 明 理 工 大 学 试 卷（A）
考试科目：化工原理A1 考试日期：2011.01 命题教师：顾丽莉
学院：化学工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号：
任课教师：杨玲、杨劲 上课班级： 考试座位号：
题 号 评 分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分
一、填空（每空1分，共计20分）
1.图1为某塔设备的液封装置，进塔气体压力为80mmHg表压，为保证正常操作，水封高度h=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；图2为某蒸发装置的混合冷凝器（大气腿），操作真空度为600mmHg，则水封高度h?=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；图3贮罐安置有Ｕ形管液面指示器，指示液密度为ρA，设备上方均与大气相通，U形管右侧指示液液面上流体与罐内流体密度相同，均为ρ则罐内液面高度H=＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
图1
图2
图3
H
h
R
2.离心泵的性能曲线通常包括 、 和 曲线。这些曲线表示在一定 下，输送某种特定的液体时泵的性能。
3.分离因数Ｋc 表示_______________________ ，它是反映离心机分离性能的重要指标。 4.过滤的两种方式是： 和 。自来水处理采用的是： 。 5.最常见的间歇式过滤机有 和 。
6.在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种计算方法可以是 或 。
7.物体的辐射传热速率与绝对温度的____________成正比。
8.在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于_______侧的对流传热系数，而壁温接近于_____________侧流体的温度。
9.多效蒸发与单效蒸发相比，其优点是提高了 的利用率。但采用多效蒸发流程所提高的经济效益是以 为代价的。
二、单项选择（每一选项2分，共计20分）
1.某液体在内径为d1的水平管路中稳定流动，其平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d1/2)的管子时，若流动为完全湍流(阻力平方区)，则压降△P是原来的（ ）。
A)4倍 B)8倍 C)16倍 D)32倍 2. 离心泵的工作点决定于（ ）。
A）管路特性曲线 B）离心泵特性曲线 C)管路特性曲线和离心泵特性曲线 D)最高效率点 3.离心泵的轴功率 ( )
Ａ）在流量Ｑ＝０时最大 Ｂ）在扬程Ｈ最大时最大 Ｃ）在流量Ｑ＝０时最小 Ｄ）在设计点处最小
4.过滤基本方程是基于（ ）推导出来的。
A)滤液在介质中呈湍流流动 B)滤液在介质中呈湍流流动 C)滤液在滤渣中呈湍流流动 D)滤液在滤渣中呈层流流动
5.在长为L米，高为H米的降尘室中，颗粒的沉降速度为uT ，气体通过降尘室的水平流速为u ，则颗粒能在降尘室内分离的条件是（ ）。 A)L/u＜H/uL B)L/uT＜H/u C)L/uT≥H/u D)L/u≥H/uT 6.板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的（ ）。
Ａ）一倍 Ｂ）一半 Ｃ）四倍 Ｄ）四分之一 7.关于传热系数K下述说法中错误的是（ ）。 A）传热过程中总传热系数K实际是个平均值 B）总传热系数K随着所取的传热面不同而异
C）总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关 D）要提高K值，应从降低最大热阻着手
8.对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。
冷流体 热流体 ① 气 体 气 体 ② 水沸腾 水蒸气冷凝 ③ 水 水 ④ 水 气 体 A）②>④>③>① B）③>④>②>① C）③>②>①>④ D）②>③>④>① 9.关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（ ）。 A）除真空和大多数固体外，热射线可完全透过
B）热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围 C）热射线和可见光一样，都服从折射定律 D）物体的温度不变，其发射的辐射能也不变 10.真空蒸发的缺点是（ ）。 A)降低了溶液沸点 B)减少或防止热敏性物料分解 C)增大了传热推动力 D)增大了溶液的黏度
三、简答题（每题5分，共计10分）
1.简述离心泵“气缚”、“汽蚀”现象产生的原因？如何防止？往复泵也会出现这些不正常操作现象吗？为什么？
2.蒸发操作中，引起溶液沸点升高的因素是什么？如何确定传热有效温度差？
四、流体流动与输送计算题（20分） 如图所示输水系统。已知: 管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，压力表至高位槽液面为80m, 管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m,泵的效率为0.8, 输水量为10m/h，求: ⑴泵轴功率N轴
⑵压力表的读数为多少kgf/cm2
五、过滤与沉降计算题（10分）
某悬浮液在一台过滤面积为0.4m的板框过滤机中进行恒压过滤，2小时后得滤液35m，若过滤介质阻力忽略不计，求：
⑴ 其它情况不变，过滤1.5小时所得的滤液量。
⑵ 其它情况不变，过滤２小时后用４m2与滤液物性相似的水对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤所需时间。
六、传热计算题（20分）
有一套管换热器，内管为Φ38×2 mm的钢管，其中有流速为1.5m/s的水从25 ℃加热到55 ℃；
2
环隙中有压力为140kPa的饱和水蒸气冷凝，其给热系数α2 ＝10000W/m K。管内、外壁的污垢热阻均为0.0001 m2.℃/W，管壁热阻忽略不计。已知：140kPa的饱和水蒸气温度为109.2℃, 汽化热2234kJ/kg。40℃时水：ρ＝992kg/m, μ=0.656mPa.s,λ=0.634W/m.K, Cp=4.174kJ/kg .K。
试求：（1）水蒸气消耗量
（2）水侧的对流传热系数α1及总传热系数K
（3）传热平均温差△tm （4）所需的传热面积A
3
2
3
3
3
2-218mP3-32mE-21-1答案及评分标准：
一、填空（每空1分，共计20分）
1. ｈ＝1.088mH2O ｈ?＝8.16m Ｈ=Ｒ(ρA-ρ)/ρ 2.流量～扬程，流量～轴功率，流量～效率，转速 3.离心力与重力之比 4.滤饼，深层，深层 5.板框过滤机，叶滤机
6.??0.5(λ1+λ2)；??f(0.5(t1+t2)) 或：导热系数的平均值或平均温度下的导热系数值 7.四次方
8.空气，饱和水蒸汽
9.加热蒸汽 降低生产强度
二、单项选择（每一选项2分，共计20分）
1. D 2. C 3.Ｃ 4. D 5. D 6.Ｃ 7. C 8. D 9. A 10.D 三、简答题（每题5分，共计10分）
1.“气缚”：漏气，灌泵排气。“汽蚀”：由于泵的安装高度过高，吸入口压力过低，致使液体汽化，导致效率大幅度下降或无法工作。往复泵有自吸能力，不需灌泵，无“气缚”现象，但有“汽蚀”现象，吸入压力过低，同样致使液体汽化，导致效率大幅度下降或无法工作。 2.溶液沸点升高，液柱静压头，管道阻力。⊿tm=Ts-t-∑△ 四、流体流动与输送计算题（20分）
2-218mP3-32mE-21-1⑴N轴=Ne/η Ne=Ms·We Ms=2.778kg/s
为此：选取1-1与2-2截面，并以 1-1截面的基准面。在两截面间做能量衡算： gZ1+(p1/ρ)+(u12/2)+We=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+Σhf ∵Z1=0 Z2=2+18=20m p1=p2=0 u1=u2=0 We=g·Z2+Σhf
Σhf=λ(ΣL/d)(u2/2)
2
u=(V/3600)/[(π/4)d]=1.42m/s
Σhf=0.025×(100/0.05)(1.422/2)=50.41J/kg We=9.81×20+50.41=246.61J/kg Ne=Ms·We=685.08/s N轴=Ne/0.8=856.35W 13 ⑵在3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面 gZ3+(p3/ρ)+(u32/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+hf3-2
∵Z3=0 Z2=18 p2=0 u2=0 ∴p3/ρ=gZ2+hf3-2-(u3/2) =215.90J/kg
p3=ρ×215.90=215900N/m
42
p3=215900/(9.81×10)=2.201kgf/cm (表) 7 五、过滤与沉降计算题（10分） （１） Ｖ＝ＫＡτ
Ｋ＝Ｖ2/(Ａ2τ）＝1.06m2/s
Ｖ＝Ａ√（Ｋτ）＝30.3m 5 3
2
22
（２） τw ＝Ｖw /(dV/dτ)w ＝４Ｖw /(dV/dτ)F (dV/dτ)2F＝ＫＡ/（２ＶF)＝2.42×10-3m/s
τ-3W ＝4/((1/4)×2.42×10)＝1.84hr 六、传热计算题（20分） （1）水蒸气消耗量
Q＝qm1 r ＝qm2Cp2(55-25)
qm2＝0.785×0.0342×1.5×992=1.35kg/s Q=1.35×4174(55-25)＝1.69x105W
qm5
1=Q/r= 1.69×10/2234000=0.0756kg/s=272kg/h （2）水侧的对流传热系数α1及总传热系数K
Re
=0.034×1.5×992/0.000656=7.71x10
4
Pr=0.000656×4174/0.634=4.31
α0.8
0.4
1 =0.023(λ/d)RePr α0.81=0.023(0.634/0.034) (7.71×104)4.310.4=6246 W/m2.℃ 以内表面计算：1/K1=(1/α1)+(1/α2)(d1/d2) + Ra(d1/d2)＋Ra＝0.000439
K1=2277 W/m2.℃
(若以外表面计算1/K2=(1/α2)+(1/α1)(d2/d1) + Ra(d2/d1)＋Ra＝0.0004907
K22=2037.9 W/m.℃ ) （3）传热平均温差△tm
T2=109.20C -------T1=109.20C
t1=250C ---------- t02=55C
△t00
1=84.2C △t2=54.2C
△tm=(84.2-54.2)/ln(84.2/54.2)=68.1 0C （4）所需的传热面积A
以内表面计算：A1=Q/(K1△tm )= 1.69×105 /(2277×68.1)＝1.09m2
若以外表面计算A2=Q/(K2△tm )= 1.69×105 /(2037.9×68.1) ＝1.218m2
5 5分） 5分）
4分） 3分） （3分） （（ （ （
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