中国石油大学化工原理试卷.docx

一、填空选择题每空分，共 30 分某设备的表压强为 50kPa，则它确实定压强为kgf/cm2；另一设备的真空度为 360mmHg，则它确实定压强为Pa当地大气压为 750mmHg。对于如以下图的并联管路，各支管及其总管阻力之间的关系为：(h )(h )(h )填“”“”或“”。f A-Bf A-1-Bf A-2-B第 2 题图第 4 题图测速管用来测量管道中流体的速度，而孔板流量计则用来测量管道中流体的速度。如以以下图所示的输水系统，当阀门A 关小时， QA， PC，PB。填“变大”、“变小”、“不变”或“无法推断”离心泵的扬程是指，除扬程以外，离心泵的性能参数还包括、和。有两种说法：往复泵启动不需要灌泵；往复泵的流量随压头增大而减小； 则。A、两种说法都对；B、两种说法都不对；C、说法对，说法不对；D、说法对，说法不对多级压缩机工作时，要在每一级压缩机后设置和，以利于气体在下一级被连续压缩。将降尘室用隔板分层后，假设能完全被分别下来的颗粒最小直径不变，则生产力气将，沉降时间。填“变大”、“变小”或“不变”聚式流化床的不正常操作现象有和。液固散式流化床，流化介质和固体颗粒的密度及床层藏量确定，假设颗粒直径增大， 则带出速度，床层压降。填“变大”、“变小”或“不变”在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器中，传热壁面的温度接近于的温度，总传热系数 K 接近于的对流传热系数，传热过程的热阻主要集中在 侧。 依据热补偿方式的不同， 列管式换热器可分为三类， 其热补偿方式分别为、。在一套管式换热器中，用水冷却空气，空气走管外，水走管内。为了强化传热，加翅片在管上，翅片应加在管侧，缘由是。二、分析简答题共 15 分5 分如图示的阻力试验简图，同一流体在规格一样的两个钢管内径为d内流淌，两测压点的长度 L 一样。流体在两种状况下的流量一样，试推导U 型管压差计 R 的数值表达式，并比较两种状况下 R 的大小。5 分指出离心泵的气蚀与气缚现象有什么区分。5 分简述强化换热器传热的途径，举出假设干具体措施。三、20 分用离心泵将 40的水从储水池打入一高位槽，水的物性参数如下：密度=992.7kg/m3 ，粘度 =0.624cP，水的饱和蒸气压为55.32mmHg。泵入口真空表读数为 400mmHg，铭牌上泵的允许吸上真空度为7.2m，输送管路为 108×4mm 的钢管， 总长度包括全部的局部阻力的当量长度在内，下同为40m，其中吸入管路为 6m， 储水池与高位槽液面高度差为 20m，管路摩擦系数 为 0.02，流量为 65m3/h，无视泵进、出口之间的高差和阻力损失。试求：泵最大可能的安装高度 Hg ，m当地气压为 1atm；(8 分)泵的扬程 H ，m；(8 分)泵出口处压力表的读数。(4 分) 四、15 分拟承受降尘室回收常压炉烟气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为 10m2，宽和高均为 2m。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为 2.6×105Pa·s；固体的密度为 3000 kg/m3；降尘室的生产力气为 3 m3/s。试求：理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；8 分如欲完全回收直径为 10 m 的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？： 10 m 尘粒沉降位于层流区7 分五、20 分用一内管尺寸为 25×2.5mm 的套管换热器作为精馏塔塔顶全凝器，冷却水走管程， 塔顶蒸汽走壳程。塔顶蒸汽流量为 500kg/h，汽化潜热为 270kJ/kg，饱和蒸汽温度为 80；冷却水入口温度为 15，出口温度为 45。蒸汽侧的对流传热系数o=104 W /(m 2 × K) ； 水的物性参数： C =4.174 kJ /(kg × K ) ， =995.7kg/m3 ， P=0.618W /(m × K ) ， =0.801cP。无视管壁及两侧的污垢热阻，无视换热器的热损失。试求：换热器的热负荷 Q ，kW；2 分冷却水的用量 m2，kg/h；2 分换热过程的对数平均温差 t，；3 分m换热过程的总传热系数 K，W /(m 2 × K ) ；(以内管的外外表积为基准)10 分O假设到达要求，换热器长度 L 不短于几米？3 分一、填空选择题每空分，共 30 分1.529kgf/cm2； 5.20×104Pa (h )f A-B=(h )fA-1-B=(h )f A-2-B点速度，平均速度Q变小 ，P变大 ，P变大CAB 离心泵对单位重量流体所作的功， 流量 、 功率 和 效率 C中间冷却器和 油水分别器变大，变小 沟流 和节涌_变大_， _不变_水蒸汽_，空气，空气_ 补偿圈 、浮头、U 型管管 外 侧， 增大热阻大的一侧流体的扰动及增大传热面积，强化传热二、分析简答题共 15 分DP = DP= (r- r )gR5 分答：可推导出：水平放置时：f0DP - rgDz = DP= (r- r )gR斜置时：f0由于管路规格一样，测压点长度一样，故两个管路的阻力损失相等，因此有：R=R 。5 分答：气蚀是指由于泵的安装高度太高而使泵吸入口的压力小于液体的饱和蒸气压而引起的不正常操作；气缚是由于启动时未灌泵或由于泵体密封不严而导致液体不上量。5 分答：增大总传热系数K：承受多管程或多壳程；在壳程设置折流挡板； 提高流体流速；准时去除污垢等；承受相变、 较大的流体等;增大传热面积A：增大换热器单位体积的传热面积，如承受波浪管、翅片管等；增大传热温差t ：m尽可能逆流操作，或使温差校正系数 0.8。三、20 分解：Hs ” = Hs - (10.33 - H a ”)- (HV ”-0.24)= 6.75m2 分u = Q = 2.30m / s A2 分å H= lål u2= 0.324m2 分Hg2 分= Hs¢ - åH- u 2f 12g= 6.16mf 1d2gE1E+ He =2 + åH 在 两 贮 槽 液 面 间 列 柏 努 利 方 程 式 ：ggf2 分Eu 2PEu 2P1 = z+1+= 02 = z+2 += 20其 中 ：g2 分12gr g，g22gr gu = Q = 2.30m / sEA，å H= lfål u 2 d2g= 2.15m2 分2 分He =2EgE+ åHfE-1 = 22.15m g3在泵的入口至出口间列柏努利方程式：g+ He =4 + åH gf其 中 ： u3 = u2 分4 ， z3 » zå4 ， He = 22.15 ，H= 0f，3= -5.44Pr gP4= 16.71m Þ P= 1.64 ´105 Par g42 分四、15 分解：在降尘室中能够完全被分别出来的最小颗粒的沉降速度为：u = Vs3= 0.3tbl10m/s2 分承受试差法：假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即18mu18 ´ 2.6 ´10-5 ´02.3d=min(r - rt)= 6.91´10-5 m = 69.1 ms3 分核算沉降流型：g3000 ´ 9.81mdu r6.91 ´ 10-5 ´ 0.3 ´ 0.75Ret3 分=min t= 0.5982.6 ´ 10-5原设在滞流区沉降正确，求得的最小粒径有效。需设置的水平隔板层数： 10 m 颗粒的沉降在滞流区，用斯托克斯公式计算沉降速度，即d 2 (ru =s- r g10 ´ 10-6´ 3000 ´ 9.81)()2»= 6.29 ´ 10-3t3 分18m18 ´ 2.6 ´ 10-5m/sVn =s-1 =3-1 = 46.69所 以：4 分五、20 分blut10 ´ 6.29 ´10 -3， 取47层 隔 板解 ： 热 负 荷 ： Q=W r =500× 270=1.35× 105kJ/h=37.5kW1 12 分 冷 却 水 用 量 ：2 分m=Q=1.35 ´105= 1078.1kg / h2C× (t- t )4.174 ´ (45 - 15)P 2211 分Dt= T - t= 80 -15 = 65；Dt= T - t= 80 - 45 = 351122Dt=mDt- Dt12Dt= 65 - 35 = 48.4665所以：2 分总传热系数K ：oln(1 )Dt2ln() 35WV=22r=1078.13600 ´ 995.7= 3.008 ´10-4 m3 / s1分V4 ´ 3.008 ´10-4u=2 = 0.9574m / s2Ap ´ 0.0221分Re= dur = 0.02 ´ 0.9574 ´ 995.7 = 2.380 ´104m0.801´10-3> 104 为湍流1 分P C× m 4174 ´ 0.801´103 5.410 Î0.7,160Prl0.6181分N a × di 0.023R 0.8 P0.40.023´2.380 ´1040.8 ´ 5.4100.4143.31uler2 分a Nu × l143.31´ 0.6184428.4W /(m 2 × K)id0.02i1 分1KO=doa d+ 10.025iia=1o4428.4 ´ 0.02104+= 3.823´10-4 m2 × K / W2 分K= 2615.97W /(m 2 × K)O1分换热器长度L：A=OQK× DtO=37.5 ´1032615.97 ´ 48.46= 0.2958m2= pd Lom2分L = AO= 0.2958 = 3.766mpdo0.025p1分