石大030150化工原理1期末复习题.docx

化工原理1课程综合复习资料一、单选题1.流体在直管中流动，当ReWO时，流体的流动类型属于层流。A.100OB.2000C.3000D.4000答案：B2.流体在直管中流动，当Re2O时，流体的流动类型属于湍流。A.1000B.2000C.3000D.4000答案：D3.在滞流区颗粒的沉降速度正比于O。A.(PS-P)的1/2次方B.U的零次方C.粒子直径的0.5次方D.粒子直径的平方答案：D4.流化床的压降随流体速度变化的大致规律是O.A.起始随气速增大而直线地增大B.基本上不随气速变化C.AP=UD.APocu2答案：B5.凡能以相同的吸收率且部分地吸收由零到8所有波长范围的辐射能的物体，定义为()0A.白体B.灰体C.透热体D.不透热体答案：B6.有一套管换热器，环隙中有119.6C的蒸气冷凝，管内的空气从20C被加热到50C,管壁温度应接近（）OA.20'CB.50C.77.3七D.119.6答案：D7.判断下面的说法哪一种是错误的O.A.在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大B.在同一温度下，物体吸收率与黑度在数值上相等，因此a与C的物理意义相同C.黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强D.黑度反映了实际物体接近黑体的程度答案：B8.当换热器中冷、热流体的进出口温度-定时，判断下面的说法哪一个是错误的O«A.逆流时，tm一定大于并流、错流或折流时的AtmB.采用逆流操作时可能会节约热流体（或冷流体）的用量C.采用逆流操作可能会减少所需的传热面积D.温度差校正系数4>At的大小反映了流体流向接近逆流的程度答案：A9.两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100C。若将两灰体的温度各升高100C,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（）。A.增大B.减小C.不变D.不一定10.某设备内的真空度为0.3kgf/cr112,当地大气压为745mmHg,则设备内的绝对压强为()kPaA.235.4B.128.7C.71.9D.69.9答案：DIL如图所示，流体从大管流向小管，以下表述正确的是O。A.动能上升，静压能下降，位能不变B.动能下降，静压能上升，位能不变C.动能上升，静压能上升，位能不变D.动能不变，静压能不变，位能不变答案：A则角系数2212.一物包一物，如图所示，表面1的面积为0.01m2,表面2的面积为0.035m2,=OoA.0.256B.0.397C.0.711D.0.665答案：C13如图所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定流动，现将阀门由全开变为半开，则压力表读数PA(),PB()oA.增大，增大B.减小，减小C.减小，增大D.增大，减小答案：D14.如图，开口容器中上层为油，下层为水，容器右侧有一根玻璃管与容器下部相通，图中B-B'处于同一水平面，则二者之间压强大小的关系为：OoA.PB>PB,B.PB<PB,C.PB=PB'D.无法比较15.如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了O的大小。A.A、B间的压头损失HfB.A、B间的压强差PC.A、B间的压头损失及动压头差之和D.A、B间的动压头差8答案：C16.有连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（m3滤液/h）表示，每转-周所得滤液量以V（m3）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时（）A.V增加，Q下降B.V增加，Q增加C.V下降，Q下降D.V下降，Q增加答案：D17.欲用降尘室净化温度为20C、流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kgm3,要求净化后的空气不含有直径大于IOUm的尘粒，若降尘室的底面宽2m,长5m,则该降尘室内需要设O块隔板。9B.15C.20D.1.2答案：D18.粒径分别为16Um和8IInI的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为O.A.2B.4C.1D.0.519.液一固散式流化床的流化介质及固体颗粒的密度、床层藏量一定，若颗粒直径增大，则起始流化速度Urnf和带出速度Ut将OoAUmf不变,Ut增大B.umf增大，Ut增大Cumf减小，Ut减小D.umf减小，Ut增大答案：B20.两个无限接近的平行大表面1,2,己知表面1的温度为227C,黑度为0.6,表面2的温度为127C,黑度为0.4,则表面1的有效辐射热为OWm2A.2103.3B.2503.3C.3503.3D.3103.3答案：D2L两块无限接近平行放置的平板,温度分别保持Tl=800K和T2=300K,板的黑度为0.8,板间距离远小于板的宽度和高度，板1和板2之间的辐射换热量约为OW/m2A.19430B.4253C.15177D.16735答案：C22.用光学仪器测得太阳光谱辐射能力最大时的波长为=0.5m,则由此推断太阳表面的温度近似为：OkA.5700B.5800C.5900D.600023某换热器用冷却介质冷凝有机物蒸汽，蒸汽温度为120C,冷凝为同温度下的液体，冷却介质进出口温度分别为50和100C,则换热器的平均温差为()。C。A.50B.45C.40D.30答案：C24.某-列管式换热器由300根直径为25mm,管长为6米的换热管组成，其换热面积为Om2。A.141.3B.0.471C.0.856D.0.147答案：A25.已知某液体的密度为995kgm3,比热为4.174kJ(kgK),导热系数为0618W(mK),粘度为0801mPas,其Pr(普朗特)准数为多少()。A.5.4B.8.9C.7.8D.0.76答案：A26某工厂用一170X5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0065W/(11lK)；第二层为厚30m的石棉灰，其导热系数为021W/(m.K)o钢管与矿渣棉交界温度为300C,矿渣棉与石棉灰交界温度为89.8。管道长50r11o求该管道的散热量OkWaA.7.6B.76C.141.9D.14.1927.恒压过滤悬浮液，操作压差46kPa下测得过滤常数K为4X10-5m2/s,当压差为100kPa时,过滤常数K为Om2/s。（滤饼不可压缩）A.0.8×10"-5B.1.8×10"-5C.8.7X10'-5D.2.l×10"-5答案：C28某燃烧炉平壁，内壁为导热系数63W/（nK）,厚105mm厚的耐火砖，外层为导热系数093W/（m.K）,厚215mm的普通砖导热系数，内、外壁温度分别为760,C和155C。则每平方米炉壁的热损失为OkW/m2oA.2.35B.2598C.2.598D.2350答案：C29.板框恒压过滤，已知过滤终了时过滤速率为0.04m3/s,洗涤液的粘度与滤液相同，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤速率为（）。A.0.08B.0.02C.0.01D.0.04答案：C30.气固流化床中气流的不均匀分布可能导致的不正常现象有O«腾涌或节涌沟流液泛泄露A.B.C.<2）D.®31.单位体积流体所具有的O称为流体的密度。A.质量B粘度C.位能D.动能答案：A32.气体是O的流体A.可移动B.可压缩C.可流动D.可测量答案：B33.在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的O.A.绝对压强B.表压强C.静压强D.真空度答案：A34.以绝对零压作起点计算的压强，称为（）。A.绝对压强B.表压强C.静压强D.真空度答案：A35.当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（）。A.压强表B.真空表C.高度表D.速度表答案：A36.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为O.A真空度B.表压强C.相对压强D.附加压强答案：B37.被测流体的绝对压强O外界大气乐强时，所用测压仪表称为真空表A.大于B.小于C.等于D.近似于答案：B38.真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于O的读数。A.大气压强B.表压强C.相对压强D.绝对压强答案：A39.()等于大气压强与表压强之和。A.大气压强B.表压强C.相对压强D.绝对压强答案：D40.()等于绝对压强减去大气压强。A.表压强良真空度C.相对压强D.流体压强答案：A二、名词解释1.绝对黑体（黑体）和白体答案：黑体，是一种理想化的物体，是指能够吸收外来的全部电磁辐射，没有任何的反射与透射，即对投入的辐射吸收率为1的物体。白体，也是一种理想化的物体，即能全部反射辐射能（即反射率P=D的物体，也称为镜体。2.物体的辐射能力（半球辐射能力或自身辐射）E答案：物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长（A=O-8）的总辐射能，称为物体的辐射能力或半球辐射能力、或自身辐射。E只与物体表面性质和温度有关，温度越高，物体的辐射能力越大。3.稳定流动和不稳定流动答案：在流动系统中，如果与流动有关的各参数（u、p、P等）只随位置变化，不随时间变化，为稳定流动。在流动系统中，如果与流动有关的各参数（u、p、P等）不仅随位置变化，而且还随时间变化，为不稳定流动。4.单色辐射能力答案：物体在X至+A人的波段内的辐射能力，称为物体的单色辐射能力，反映了物体的的辐射能力随（0-）的分布情况。5.灰体答案：如果某-物体的单色吸收率与投射到该物体的辐射能的波长无关，即A=常数，则这样的物体称为灰体。6.控制性热阻答案：冷、热两流体在换热器内进行换热时，如果忽略热阻很小的固体间壁热阻，当两种流体的对流传热系数相差很大时，总热阻绝大部分都集中的对流传热系数小的-侧，即小的-侧热阻对总热阻起控制性作用，这部分热阻就称为控制性热阻。7.透明体答案：能够全部透过福射能（即透过率=1）的物体称为透明体。8.离心泵汽蚀现象答案：离心泵工作时，在离心泵叶轮中心(叶片入口)附近形成低压区，当叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压时，液体就在该处发生气化并产生气泡，随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压的作用下，迅速凝结或破裂，瞬间内周围的液体即以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处形成很高的压强和很高的冲击频率，引起泵体震动、产生噪音、叶轮表面形成点蚀到形成裂缝，严重时会使叶轮或泵壳受到破坏，这种现象称为离心泵的气蚀现象。9.温度场、等温面和温度梯度答案：物质系统内各个点上温度的集合称为温度场，是时间和空间坐标的函数，反映温度在空间和时间上的分布。在温度场内，同一时刻具有相同温度各点连接成的面称为等温面，也就是将温度场中温度相同的点连结起来所形成的面。等温面法线方向上的温度变化率称为温度梯度。温度梯度是向量，其方向垂直于等温面，并以温度增加的方向为正方向10.理想流体答案：完全没有粘性的流体，即u=0,称为理想流体。它是为了便于处理某些流动问题所作的假设而己.三、问答题1.如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下水由高位槽向低位槽流动？为什么？答案：根据pap+Zg=p2p+Ehf；当(Pap+Zg)>p2p时，由1流向2；当(Pap+Zg)<p2p,由2流向1。2.流体中组分A的含量为CAO,与平壁面接触，壁面上组分A的含量为CAi,且CA0>CAi。试绘制当流体分别为静止、沿壁面层流流动和湍流流动时，组分A在壁面法向上的浓度分布示意图。a.静止时b.层流流动c.湍流流动3.已知欲全部除去的尘粒在降尘室内的沉降速度为UJ试从理论上推导降尘室的处理能力和降尘室结构尺寸（降尘式的长、宽、高分别为JB、H）间的关系。答案：当欲除去的尘粒直径为d时，尘粒的沉降速度%一定，则沉降时间力="/",，设处理量为Vs,尘粒在降尘室内的停留时间为7=L"8/%,rr4r,%MLSu4.试述Lobo-Evans法假定的内容。答案：烟气在炉膛内的有效辐射温度Tg等于烟气离开辐射室温度Tg'（烟气在炉膛内充分混合，各处温度相等，且等于烟气出口温度）；将炽热的烟气与火焰看作一发热面，将管排看作一吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50C：对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，从辐射的角度将炉墙看成一全反射面；以上假定把实际过程筒化为：在有反射面的情况下，一个发热面与一个吸热面之间的传热。5.分别变更下列操作条件，试分析转筒真空过滤机的生产能力、灌饼厚度将如何变化？转筒浸没分数增大；转速增大；操作真空度增大（设滤饼不可压缩）。答案：转筒真空过滤机的生产能力：Q=Vr=n（V:+（g）KA2-匕）V'H滤饼厚度L=qc=（Jr+（?）K-勿C转筒浸没分数增大，qe、K、n、c、A不变，生产能力、游饼厚度均增加。转速增大，qe、K、6、c、A不变，生产能力增加，滤饼厚度减薄。操作真空度增大，K增大，qe、6、n、c、A不变，生产能力、滤饼厚度均增加。四、计算题1.某厂用板框过滤机在l5kgf/c112压差下恒压过滤某种胶状悬浮液，已知过滤面积为30m过滤常数为K=2.7X10Tm17s,介质阻力可以忽略，过滤2小时后再用1/8倍滤液体积的洗涤液洗涤，若卸饼、清洗、重装等辅助时间为1.2小时。试求：可得滤液多少(m3)?此时生产能力为多大(m7h)?如果辅助时间不变，洗涤液用量仍为所得滤液量的1/8倍，则此机的最大生产能力为多少(mVh)?答案：®V2=C42r,得V=A疝=30,2.7l'X3600x2=41.8/8VwV84xvL_=F=11E=俞幼Q=-=8.(4唱则*+%+%2+2÷1.2/卜若7+O=Q,时，有最大生产能力。bj2=d=1.2,=0.6,此时，V=302.7×104×O.6×36OO=22.9，/Qg=离=92%2.IlOC饱和水蒸汽于套管换热器环隙中冷凝以将内管中的空气由20C加热到80C。已知内管为4)25X2.5mm的紫铜管(=380W/(mC),空气处理量为19kg/h,空气的平均物理性质如下：P=1.060kgm3,=0.029W(t*C),U=2.Ol×10-5Pas,Cp=I.050kJ(kg)。忽略换热器的热损失。试求：(1)内管中空气的对流传热系数ai,*"成，七)；(2)若水蒸汽在环隙中的对流传热系数取104W/(m2C),不计污垢热阻，求套管换热器的管长1.(m)；(3)内管壁平均温度tw(C)。答案：(1)空气在管内的流速4z24×19/3600夕就2L060%0.022=15.843/S_dup0.02×1.060×15.849,_Re=1.672X10"2.01XIO-人汕=1050上里x2史史J7278A0.029。吟Tnf=0.023××(1.672×1O4)o,×O.7278°4=7Q2犷/(/.)(2)Q=IH2Cp2t2-Z)-X1.050XIO3x(80-20)=332.5/360。K0%&力恋a070.222038022.5IO4解得:K。=55.84%/(/)Aq历也&290-30,90历30=54.61oC由公式计算管长:。=Ko幺0加,=KodoLtjllrQ332.5/Ko7idoAtm55.84X万X0.025X54.61=1.388w(3)由牛顿冷却定律并代入数据得:。=aiAi(tw-t)=aidiL(tw-r)(Io+80、6=103.9°C3.由水库将水打入一水池，水池水面比水库水面高50m,两水面上的压力均为常压，要求输送的流量为90m3/h,输送管内径为156mm。在阀门全开时，管长及各种局部阻力的当量长度的总和为1000m,所用离心泵在Q=65135m3/h范围内属于高效区，在高效区中泵的性能曲线可用H=124.5-5.645X104Q2表示，此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3/s,管子摩擦系数可取为X=O.025,水的密度P=100Okg/m3。试求：（1）管路特性曲线方程（要求流量单位为3/s）；（2）核算此泵能否满足要求：（3）泵的实际流量和扬程。答案：（1）在水库水面IT和水池水面2-2间列柏努利方程式，以IT面为基准面，则：Pl。2“2V4+-+丁+儿=Z2+HfPg2gpg2g又£8, =丸( + e) » " d 2gZ=OZj=50mPl=P2=O(表)1勺=2=Ol(+e)1gId勿色黯U).0.025xx-x(0.156 2×9.819q2=2,238×104O0.785×0.1562.管路特性方程：=Z2+H=5O+2238xK)4q2(Q-n3s)(2)当Q=90m3h=0.025m3s时,He=64.Om又由泵的特性方程可得H=124.5-5.645×104×0.0252=89.22m显然H>He,故此泵可用(3)联立泵的特性方程和管路特性方程可得：H=He,即50+2.238×104Q2=124.5-5.645×104Q2Q=O.0307m3s=110.5m3h,He=71.Im即泵的实际流量为HO.5m3/h,扬程为71.Imo4.在一单程列管换热器内用冷水将管内的高温气体从150冷却至80,两流体逆流流动且为湍流，气体的流量为2000kg/h,冬季冷却水的入口温度为15。&流量为68妹g/h。整个过程属于气体侧热阻控制传热过程，换热器散热损失可以忽略。己知水的定压比热Cp2=4.18kJ/（kgK）,气体的比热Cpl=l.02kJ（kgK）。试求：（1）冬季时换热器的热负荷Q（kW）、冷却水的出口温度t2、对数平均温差Atm和KiAi(W/D；（2）当夏季的冷却水入口温度为25。C时，若要求气体的流量和冷却程度不变，求冷却水的用量（假设总传热系数K和冬季相同，平均温差可近似用算数平均温差代替）。答案：（1）对于气体侧热阻控制传热过程，总传热系数可简化为Kii换热器的热负荷为：Q=G产m5-右）=g2。眼内-g=-l×4.18×101(r,-15)=×1.02×103(150-80)=39.7jtW3623600解得冬季冷却水的出口温度为2=65。CMr£150-65)-(80-15)1150-65In80-15Q 39.7 X IO3 蓝-74.55= 532,5WoC（2）在夏季操作时若要求传热速率Q不变，而KiAi也近似与冬季相同，故此时必须维持夏季的Atnl与冬季相同时才能完成任务。关键在于计算水的出口温度t2'。如果平均温差用算术平均值计算，即: +rMih'=-lWKS = 74.552解得：6=55.9。C/ -Q39.7 × 103 X 3600%2“2'F) 4.18×103(55.9-25)= 1107Jtg/?5.如图所示，用一台离心泵将密度为P=960kg/m3的某种液体由敞口贮槽A送至表压PD=IoI.3kPa的容器D,要求输送流量V=29.3m3/h<>已知输送管路的管子规格均为中80X4mm,吸入管路AB段的总长度为Ion1；排出管路CD段的总长MOm（以上管长均为包括局部阻力当量长度在内的总管长），其它数据见图。已知管路的摩擦阻力系数为0.018。试求：液体在管内的流速为多少11s?离心泵的有效扬程为多少m?离心泵的有效功率为多少kW?现由于液体输送流量增加，在离心泵排出管路下游并联一条长度为IOonl（包括局部阻力当量长度）、与原管路规格和敷设方式均相同的管路（如图中虚线所示，CO管段长为40m）。并联该管路后发现离心泵的有效扬程降低了5%,请计算此时流体的输送量可以增加到多少m3/h?（各段管路的摩擦阻力系数仍为0.018）答案：液体在管内的流速:4x29.3%x0.07223600在敞口储槽液面A和容器D液面间列柏努力方程:PHiH=z+EHr.fPg2gpnOt8610+1402窑儿q_CD=0.018XX_7.64s(ffl)d2g0.0722g区1.013x105IOh960x9.81+0+7.645(小)离心泵的有效功率:Ne=Q",0g=x28.4x96Ox9.81xlT=218(AW)并联管路后，由于泵的扬程降低5%、敞口储槽A和容器D的端点条件不变，则总管路的摩擦阻力损失降低5%。由于并联管路与原管路规格相同，则总管路中流体的流速等于并联管路中流体的流速2倍，u=2u'oJf"，6+以Nd2g1,“/2)(l-0.OSMf,代入已知数据脩0°18x北Uxi°°18x黑“喘=°%x7645W)解得总管路流速：u=2.757m/sV=-J2m=-x0.0722X2.757x3600=40.4(加/万)44