化工原理(Ⅰ)习题库-.pdf

化工原理（）课程学习题库适用对象：化学工程与工艺本科学生武夷学院环境与建筑工程系2011年编制武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库1 一、填空题1.比较下列对流给热系数的大小：空气流速为6m/s 的 1，空气流速为 25m/s的 2，水流速为 1.2m/s的 3，水流速为 2.5m/s的 4，蒸汽膜状冷凝的5，则自大到小的顺序为：5 4 3 2 1 2.离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生汽蚀现象。3.压力表测得的读数是表压，在大气压强为101.3kPa地区，某设备压力表的读数为 25.7kPa，则设备内的绝对压强为127.0 kPa 4.在恒定的操作压差下，过滤某一水悬浮液。10min 后获得滤液 5m3，若过滤介质阻力忽略不计，则 40min 后获得滤液10m3。5.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知厚度123，导热系数123，在稳定传热过程中，各层的热阻R1R2R3，各层导热速率Q1=Q2=Q3。6.在离心泵的运转过程中，叶轮是将原动机的能量传递给液体的部件，而泵壳则是将动能转变为静压能的部件。7.在间壁式换热器的设计计算中，用算术平均法求冷热两流体平均温度差的必要条件是 t1（大）/t2（小）2。8.某液体在 25 2.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数为2000W/(m2)。如果管径与物性都不变，流量加倍，其对流传热系数为W/(m2)。9.旋风分离器的临界粒径愈小，则其分离效果越好。10.某石化厂用 108 4mm的钢管以 10.6 kg/s的速度输送密度为 900 kg/m3的原油，已知原油=0.072 Pa.s，则 Re=13250，管中流体的流动型态为湍流。11.由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数越大，则该壁面的热阻愈小，其两侧的温差愈小。（大或小）12.多层圆筒壁定态热传导中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差最大；若某层的平均导热面积最大，则通过该层的热流密度最小。(最小或最大)13.水在直径为252.5mm的直管中以1.5/um s的速度做稳态流动，已知水的密度331000/,1 10.kg mPas，则水的流动型态为湍流。14.在大气压强为 100 kPa地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为 90 kPa。若在大气压强为87 kPa地区，仍要求塔顶绝压维持在相同数值上操作，此时真空表读数为77 kPa。武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库2 15.在长为 L，高为 H 的降尘室中，颗粒的沉降速度为ut，含尘气体通过降尘室的水平速度为 u，则颗粒在降尘室内分离的条件是H/utL/u。16.在管壳式换热器中，用 100的饱和水蒸气加热空气，空气的进出口温度分别为20和50，则管壁温度约等于100，总传热系数 K 接近于空气的对流传热系数。17.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增大，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。（增大、减小、不变）18.在操作压力相同的条件下，当滤液粘度与洗液粘度相同时，板框过滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为0.25。19.离心分离设备在层流区操作，颗粒的旋转速度为20m/s，旋转半径为 0.3 m，则该设备的离心分离因数等于135.9。20.在离心泵工作时，调节流量的最方便方法是调节出口管路中的阀门开度。21.在离心泵的运转过程中，是将原动机的能量传递给液体的部件，而则是将动能转变为静压能的部件。22.旋风分离器的临界粒径愈小，则其分离效果。23.某石化厂用 108 4mm 的钢管以 10.6 kg/s的速度输送密度为900 kg/m3的原油，已知 原 油=0.072 Pa.s，则Re=，管 中 流 体 的 流 动 型 态为。24 在恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的 _0.5_ 次方成正比，当滤液量一定时，需要的过滤时间与过滤面积的_2 _次方成反比。25.离心泵的工作点是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点。二、选择题1.一转子流量计，当流量为50m3/h 时，测定流量计转子上下压差为250Pa，现流量变为100m3/h，则流量计转子上下压差为B Pa。A 500 B 250C 125 D 条件不足，无法确定2.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，其流速为原来的_D_ 倍。A 2 B 4 C 8 D 16 武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库3 3.离心泵流量调节最常用的方法是B。A 改变吸入管路中阀门开度B 改变出口管路中阀门开度C 安装回流支路,改变循环量的大小D 车削离心泵的叶轮4.若洗涤压差与最终过滤压差相同，洗涤水粘度与滤液粘度相同，则板框过滤机的洗涤速率是最终过滤速率的C 倍。A 1 B 0.5 C 0.25 D 0.1 5.对流传热是由C 原因产生的。A 流体分子的热振动B 流体体内电子的移动;C 流体质点的位移、扰动D 晶格振动6.由离心泵和某一管路组成的输送系统，其工作点C 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 泵的特性曲线与管路特性曲线的交点D 泵的特性曲线所决定7.傅立叶定律是 _ B 的基本定律。A 对流传热B 热传导C 总传热D 冷凝8.降尘室生产能力增加1 倍，则应将C A 高度增加 1 倍B 高度增加 2 倍C 长度增加 1 倍D 长度增加 2 倍。9.一台工作着的列管式换热器，已知冷流体一侧的对流传热系数1为 50W/m2.k，热流体一侧的对流传热系数2等于 8000W/m2.k，要提高总传热系数K，最简单有效的途径是D。A 设法减小 1B 设法增大 2C 同时增大 1和 2D 设法增大 110.用常压水蒸气冷凝来加热空气，空气平均温度为20，则壁温约为B。A 20B 100C 60D 49.711.在多层平壁定态导热中，通过最大热阻的一层平壁的热量C 通过其余平壁的热量。A 大于B 小于C 等于D 不确定12.在滤饼过滤操作中，实际上起到主要拦截固体颗粒作用的是_A _。A 滤饼层B 滤饼层与过滤介质C 过滤介质D 滤浆、滤饼层与过滤介质13.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与A 无关。A 粒子的几何形状B 粒子的尺寸大小武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库4 C 流体与粒子的密度D 流体的速度14.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数 数值C。A 只取决于 Re B 与光滑管一样C 取决于相对粗糙度D 与粗糙度无关15.离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生 C 。A 汽化现象 B 汽蚀现象 C 气缚现象 D 气浮现象16.关于过滤速率dtdv说法正确的是 C A 与滤液体积成正比 B 与过滤面积 A成正比 C 与 A2成正比 D 与滤布阻力成反比17.流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 A 流量计测量。A 皮托管 B 孔板流量计 C 文丘里流量计 D 转子流量计18.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中稳定连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力C。A 不变B 增大C 减小D 不确定19.离心泵的轴功率N 与流量 Q 的关系为A A Q 增大，N 增大B Q 增大，N 减小C Q 增大，N 先增大后减小；D Q 增大，N 先减小后增大20.定态传热是指传热系统内各点的温度B。A 不仅随时间变，也随位置变B 只随位置变，但不随时间变C 只随时间变，但不随位置变D 不随位置和时间变化21.在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在_C，减少热阻的有效措施是_。A 层流底层，使流体处于层流状态B 流体湍动区域，使层流底层减薄C 层流底层，提高流体湍动程度D 流体过渡区域，提高流体湍动程度22.在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在对对流传热系数 的影响是 _A_。A 不凝性气体的存在会使 值大大降低B 不凝性气体的存在会使 值升高C 不凝性气体的存在与否，对数据无影响D 不一定23.离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其本质是B。A 改变泵的工作特性曲线B 改变管路的特性曲线；C 改变泵的扬程D 调节泵的功率。武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库5 24.离心通风机的风压是指 _D_。A 静压头与升举高度之和B 动风压C 静风压D 动风压与静风压之和25.8.离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生C。A 汽化现象B 汽蚀现象C 气缚现象D 气浮现象三、综合应用题（计算与分析）1.用离心泵将 20的清水由水池送到水洗塔塔顶经喷头喷出，喷头入口处的压力为127 kPa（表压），已知大气压强为 101.33 kPa，管径 108 4mm，管路全长为 300m（包括所有局部阻力当量长度），清水密度 1000kg/m3，取摩擦系数为 0.025，若要求输水量40 m3/h，试求：（1）泵所需的有效功率Ne；（2）若泵的效率为 65，求泵的轴功率N；（3）若吸入管的阻力损失为1.5m，求离心泵的允许安装高度Hg,r。20清水的饱和蒸汽压2.335 kPa，离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r3.0m2 一单管程列管换热器，共有25 2.5 mm 的传热管 86 根，传热面积为 40m2，现用该换热器以循环水冷却流量为28000 kg/h的石油产品，石油产品走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热。实际测得石油产品的进、出口温度分别为90和 50；冷却水的进、出口温度分别是25和 40，已知石油产品的比热容为Cp=2.8 kJ/(kgK)，水的有关物性分别为：密度 995 kg/m3，比热容 Cp=4.17 kJ/(kgK)，=0.8 10-3 Pa s，=0.618 W/(m K)。试求：（1）冷却水用量，kg/h（2）该换热器总传热系数K；武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库6（3）管程和壳程的给热系数（可忽略两侧的污垢热阻和管壁热阻）。3 拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液。已知过滤常数K=0.02m2/h，操作压力为 196kPa(表压)。过滤 2 小时后停止过滤，共得滤液6 m3（滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计）。求：（1）若滤框尺寸为 1000 mm 1000 mm 30mm，则需要滤框几块？（2）过滤终了用水进行洗涤，洗涤水粘度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，若洗涤水量为获得滤液量的10%，卸渣等辅助时间为1 小时，试求该过滤机的生产能力，m3/h？（3）若洗涤时间与辅助时间均不变，操作压力降至98kPa(表压)，需多大过滤面积才能维持生产能力不变？4 用 108 4 的热轧无缝钢管将经沉淀处理后的河水引入一贮水池，最大输水量为60m3/h，池中最高水位高于河水面15m，泵中心（吸入口处）高出河面2.0m，管路总长 140m，其中吸入管总长 30m（均包括局部阻力的当量长度），钢管的磨擦系数 0.028，水温 20，密度 1000kg/m3，黏度 1 105Pa.s，水的饱和蒸汽压Pv2.335kPa，当地大气压强为 98kPa；(1)试选一台合适的离心泵；(2)校核泵的安装高度。泵的性能参数如下：型 号流量 Q m3/h 扬程 H m 允许汽蚀余量(NPSH)r，m 效率%轴功率 N kW 电机功率kW IS8065160 60 29 3.0 72 6.59 7.5 IS10080125 60 24 4.0 67 5.86 11.0 5 采用长 4.5m、宽 2m、高 2m 降尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000 m3/h，密度为 0.6 kg/m3，粘度为 2 10-5 Pa s，其中氧化铁粉尘可看作球形颗粒，密度为4500 kg/m3。求：(1)临界粒径 dpc（能够完全分离下来的最小颗粒直径）；(2)要求全部除掉直径大于80m 的粉尘，炉气的最大处理量为多少？6 有一列管式换热器，装有20 2.5 mm 的钢管 400 根，管长为 2 m。要将质量流量为 7000 kg/h 的常压空气由 20加热到 90，选用 108的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。若水蒸汽的冷凝给热系数为1.0 104 W/(m2 K)，管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计，武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库7 且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性参数：Cp=1.0 kJ/(kg K)，=2.8210-2W/(m K)，=2.010-5Pa s。试求：(1)空气在管内的对流给热系数；(2)换热器的总传热系数；(3)通过计算说明该换热器是否满足需要。7.MS20/635-25 型板框压滤机于200kPa 的压强差下过滤某悬浮液，已知滤框尺寸是 63563525mm，滤框数共 26 个，过滤时测得滤饼与滤液的体积比v=0.0722，过滤常数 qe=0.01m3/m2，k=3.9410-5m2/s，试求：(1)滤饼充满滤框所需时间t；(2)过滤毕，用滤液体积10%的清水以横穿洗涤法洗涤滤饼，操作压强与洗水黏度和过滤终了均相同，求洗涤时间tw；(3)若每个操作周期中辅助时间为 20 min，则过滤机的生产能力为若干 m3滤液/h。8.用水洗塔除去气体中所含的微量有害气体A，流程如本题附图所示。操作参数为温度 27，当地的大气压为101.33kPa，U 形管水银压差计读数分别为R1=426mm、R2=328mm。气体在标况（0，101.33kPa）下的密度为 1.29kg/m3。（1）若气体可当作不可压缩流体处理，求其平均密度；（2）求气体通过水洗塔的能量损失（以阻力压降表示）。9 采用降尘室除去矿石焙烧炉出口炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为16000 m3/h，在降尘室内的流速为2 m/s，密度为 0.6 kg/m3，粘度为 2 10-5 Pa s，其中氧化铁粉尘的密度为4500 kg/m3。要求全部除掉直径大于80m 的粉尘。试求：（1）所需降尘室的底面积A 和高 H（其宽 B=2m）；（2）用上述计算确定的降尘室，要将炉气中直径为70m 的尘粒完全除掉，求炉气的最大允许处理量Vmax。武夷学院环境与建筑工程系化工原理学习题库8 10.每小时将 2 104kg 的溶液用泵从反应器输送到高位槽，反应器液面上方保持26.7kPa的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为76 4mm 的钢管，总长 50m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计，五个标准弯头。已知溶液密度 1073kg/m3，黏度 6.3 104Pa.s，反应器内液面与管路出口的距离为15m，摩擦系数 取 0.028；全开闸阀、孔板流量计、标准弯头的局部阻力系数分别取10.17，24，30.75。求：(1)溶液在管道中的流速，m/s(2)输送管路的总阻力，J/kg(3)若泵的效率为 0.7，求泵的轴功率。