中南大學化工原理考試試卷及答案

中南大學考試試卷（A）及參考答案2006--2006學年2學期時間110分鐘化工原理課程48學時3學分考試形式：閉卷專業(yè)年級：化工0401-0406總分100分，占總評成績70%一、選擇填空題（共30分）1、x01b05043（3分，各1.5分）（1）如圖所示，連接A、B兩截面間的壓差計的讀數(shù)R表示了C的大小。A） A、B間的壓頭損失斗B） A、B間的壓強差C） A、B間的壓頭損失及動壓頭差之和D） A、B間的動壓頭差uA2-uB2/（2g）（2）轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是C。A）恒截面、恒壓差 B）變截面、變壓差C）恒流速、恒壓差 D）變流速、恒壓差2、x02b05112（2分，各1分）（1） 離心泵的允許吸上真空高度與以下因素無關(guān)D。A）當?shù)卮髿鈮毫?B）輸送液體的溫度C）流量 D）泵的吸入管路的長度（2）當兩個同規(guī)格的離心泵串聯(lián)使用時，只能 —。A） 串聯(lián)泵較單臺泵實際的揚程增大一倍B） 串聯(lián)泵的工作點處較單臺泵的工作點處揚程增大一倍C） 當流量相同時，串聯(lián)泵特性曲線上的揚程是單臺泵特性曲線上的揚程的兩倍D） 在管路中操作的串聯(lián)泵，流量與單臺泵操作時相同，但揚程增大兩倍3、X04b05038（5分）（1）用常壓水蒸汽冷凝來加熱空氣，空氣平均溫度為20°C，則壁溫約為」A)20CB)100C C)60CD)49.7C（2） 高翅片管加熱器一般用于（2） 高翅片管加熱器一般用于C。A）兩側(cè)均為液體C）一側(cè)為氣體，一側(cè)為蒸汽冷凝（3） 因次分析法的目的在于C。A） 得到各變量間的確切定量關(guān)系B） 得到各無因次數(shù)群的確切定量關(guān)系B）兩側(cè)流體均有相變化D） —側(cè)為液體沸騰，一側(cè)為高溫液體C） 用無因次數(shù)群代替變量，使實驗與關(guān)聯(lián)工作簡化D） 用無因次數(shù)群代替變量，使實驗結(jié)果更可靠4、t05b05035 (4分)一連續(xù)操作的蒸發(fā)NH4NO3溶液的單效蒸發(fā)器，加熱蒸汽壓力為lOOkPa(表壓)，蒸發(fā)室壓力為20kPa(絕對)，正常操作條件下，完成液濃度為40％，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)完成液濃度變稀，經(jīng)檢查加料量、加料液濃度與溫度均無變化，試舉出四種可能引起問題的原因：加熱蒸汽壓力降低或冷凝器真空度減小，使傳熱溫差降低：加熱蒸汽中混有不凝性氣體，冷凝側(cè)a下降，傳熱系數(shù)K下降：加熱室中料液側(cè)污垢積累，熱阻增大，K降低：冷凝水排除器不暢通，有積水現(xiàn)象，使K降低。5、(5分)碳鋼的導熱系數(shù)為C:不銹鋼的導熱系數(shù)為A:銅的導熱系數(shù)為B常壓常溫空氣的導熱系數(shù)為F:常溫水的導熱系數(shù)為E。A)151W/m°C B)370W/m°C C)45W/m°CD)16W/m°C E)0.62W/m°C F)0.025W/m°C6、(3分)利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度t、T2及流量W1不變。今因冷卻水進口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務，提高冷卻水的流量量w2,其結(jié)果B。A)K增大，不變 B)Q不變，下降，K增大Q不變，K增大，Atm不確定 D)Q增大，下降沸騰傳熱的過熱度增大，，，其傳熱系數(shù)C。 mA)增大 B)減小C)只在某范圍變大 D)沸騰傳熱系數(shù)與過熱度無關(guān)7、x01a05034 (3分)某液體在內(nèi)徑為d0的水平管路中穩(wěn)定流動，其平均流速為u0,當它以相同的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2(d2=d0/2)的管子時，則其流速為原來的B。A)2倍 B)4倍 C)8倍 D)16倍若流動為完全湍流(阻力平方區(qū))，則壓降A(chǔ)P是原來的D。A)4倍 B)8倍 C)16倍 D)32倍8、 x02a05099 (2分)離心泵的調(diào)節(jié)閥BA)只能安在進口管路上 B)只能安在出口管路上C)安裝在進口管路和出口管路上均可 D)只能安在旁路上離心泵調(diào)節(jié)閥的開度改變時，則CA)不會改變管路性能曲線 B)不會改變工作點C)不會改變泵的特性曲線 D)不會改變管路所需的壓頭9、x04a05171 (3分)兩灰體間進行輻射換熱，兩者間溫度差為100C，如兩灰體的溫度各升高100C，則此時的輻射傳熱量與原來的傳熱量對比，將A。A)增大B)減小C)不變D)不一定一定流量的液體在25X2.5mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)ai=1000w/m2°C。如流量與物性都不變，改用19X2mm的直管，則其a值將變?yōu)?Dw/m2°C。A)1259B)1496C)1585D)1678

二、j02al0056(20分)某液體由一敝口貯槽經(jīng)泵送至精餾塔，管道入塔處與貯槽液面間的垂直距離為12m，液體流經(jīng)換熱器的壓力損失為0.3Kg/cm2,精餾塔壓強為1Kgf/cm2(表)，排出管路為?114X4mm的鋼管，管長為120m(包括局部阻力的當量長度)，流速為1.5m/s,比重為0.96，摩擦系數(shù)入=0.03，其它物性均與水極為接近。泵吸入管路壓力損失為1[m液柱],吸入管徑為?114X4mm。(1)試通過計算，選擇下列較合適的離心泵；型號Q(m3/h)型號Q(m3/h)H(m)n(%)HS(m)2B192216666.03B57A5037.5646.44B919091686.2(2)泵與貯槽液面間的最大垂直距離不能超過多少米?答案:(1)選泵：ZP+——1—+1Pgu2

-1-2gZ1Z1=0P1=0(表)U]=0Z2=12P2=1Kgf/cm2=104Kgf/m2u2=0(外)(5分)刀hf=刀hf=hf ■f f吸入管hf=1(m)f吸入管hf=入(加)(u2/2g)=0.03X(120/0.106)X[f排出管hf=0.3X10=3(m)f換熱器H=12+104X9.81/(0.96X1000X9.81)+0+1+3.9+3+hf排出管+hf換熱器(1.5)2/19.6]=3.9(m)(5分)=12+10.42+7.9=30.3(m)Q=0.785X(0.106)2X1.5=0.01323(m3/s)=47.6(m3/h)(5分)(5分(5分)(5分)⑵H H-左-hf吸入管=6.4/0?96-(1?5)2/19?6-1=5?55(m)三、j03a10063(15分)某板框壓濾機共有10個框，框空長、寬各為500mm,在一定壓力下恒壓過濾30min后，獲得濾液5m3，假設(shè)濾布阻力可以忽略不計。試求：求過濾常數(shù)K；如果再過濾30min，還能獲得多少m3濾液？答案：(1)過濾面積A=0.5X0.5X10X2=5(m2) (5分)K=(V/A)2X(1/0)=(5/5)2X[1/(30X60)]=5.56X10-4(m2/s) (5分)(5分)(2)V'=V(KA20')=V(5.56X10-4X52X(30+30)X60)=7.07(m3)過濾獲得的濾液量AV=7.07—5=2.07(m(5分)四、(15分)在一單效蒸發(fā)裝置中將某原料液進行濃縮，完成液的濃度為28%(質(zhì)量％),操作條件下沸點為98°C。為了減少生蒸汽的消耗量，用二次蒸汽四分之一的冷凝潛熱把原料液從20C預熱至70Co原料液的流量為1000kg/h,原料液的比熱為3.8kJ/kgC,二次蒸汽的溫度為90C，相應的冷凝潛熱為2283kJ/kg，忽略熱損失。試求：(1)溶液的沸點升高 (2)原料液的濃度x0答案：TOC\o"1-5"\h\z溶液沸點升高△=98-90=8C (5分)W由熱量衡算求得(1/4)Wr'=FCp0(t0-ti) 即2283W=4X1000X3.8X(70-20) W=333(Kg/h) (5分)x0=(F-W)x1/Fx0=(1000-333)X0.28/1000=0.1868=18.68(%) (5分)五、j04b20101(20分)16C的鹽水以3840kg/h的流速通過套管換熱器的內(nèi)管而被加熱。內(nèi)管為38X2.5mm的鋼管，每段長6m。105C的熱水以4m3/h的流速在環(huán)隙內(nèi)流過,而被冷卻至48C，兩流體作逆流流動。熱水對管壁的對流傳熱系數(shù)a°為5000W/m2C，已知鹽水物性(平均溫度下)P=1200Kg/m3,Cp=3.3KJ/KgC,卩=0.95X10-3Pa.s,入=0.56W/mC,管內(nèi)外污垢熱阻分別為RS]=1/3788m2°C/w,Rs0=1/3846m2°C/w。求鹽水出口溫度和所需套管的段數(shù)。忽略熱損失。(熱水在平均溫度下的Cp=4.18kJ/kgC,P=1000kg/m3)答案：由兩流體的熱衡算得：4X1000X4.18(105-48)=3840X3.3(t2-16) 解得鹽水出口溫度t2=91.2C (5分)傳熱速率方程式為：Q=K0.n.d0.L.Atm其中：△tm=[(48-16)-(105-91.2)]/ln[(48-16)/(105-91.2)]=21.6C (5分)Q=3840/3600X3.3X103X(91.2-16)=264700(W)K0=1/(1/ao+d0/di/ai+R0+Rid0/di)(忽略管壁熱阻)Re=di.G/卩=[0.033X3840/(3600Xn/4X0.0332)]/(0.95X10-3)=43340>104Pr=Cp.卩/入=3.3X103X0.95X10-3