07化工原理(1)期中试题及答案.docx

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1、*级年业专：院学wnrrl北/多2课程名称：化工原理（1）考试方式： （闭卷）学 院：化学化工学院专业年级：2022化学工程与工艺期中试卷印刷份数： 10R任课教师：杨世芳题 号-*四五六七八总分阅卷 教师得 分得 分一、填空（每空1分共20分）*1 . 满足方程式z_P =常数,则处于静止状态。兀g2 . 离心泵的部件包括叶轮、 泵壳、轴封装置。3 .流动边界层的含义是指在壁面附近存在较大速度梯度的流体层。4 . 圆形直管内，d 一定，操作时若V增加一倍，则层流时h是原值的2倍；高度 Sf_ _湍流时h是原值的4倍（忽略粗糙度的影响）。 t5 .测量流体流量时，随着流体流量增大，转子流量计两

2、端压差值_恒定_；孔板流量 计两端压差值变化。6 .颗粒在静止流体中的沉降过程可分为两个阶段，第一阶段为加速，第二阶段为上o7 . 依靠离心力实现颗粒沉降的过程称为离心沉降；离心沉降分离悬浮物系比重力沉降 有效的多，这是因为离心力场强度不是常数，它随 转速和位置 而变化8 .过滤操作中，滤液是先浑浊而后变清，这是因为刚开始有小颗粒穿过介质小孔 后来浮现颗粒架桥”现象。9 . 工业上沉降室大部份采用扁平或者多层式设计，这是因为降尘室的生产能力只取决 于降尘室的面积与高度无关。10.旋风分离器可分离粒径在石Um以上的尘粒；如果气流中含有2凡11 m以上的 固体颗粒，最好先用重力沉降除去以减少颗粒

3、对器壁的磨损。得 分二、选择题(每小题2分，共10分)(D)假设过滤介质的阻力可忽略得 分1 . 内径为27mm的自来水管其设计输水能力宜为_B。(A) 0.2ma/h(B)2 ms/h(C)20 ma/h(D)200 ma/h2. 同一离心泵分别输送密度为兀及兀的两种流体，已知两者体积流量相等,12兀尸.2兀2,则A ,(A)扬程 H1=H2,轴功率 N1=1.2N2(B)扬程 H1=1.2H2,轴功率 N2=N1(C)扬程乩=%，轴功率N2=N1(D)扬程也=1.2乩，轴功率N2=1.2N3. .推导过滤基本方程式的一个最基本的依据。(A)滤液通过滤饼时呈湍流流动(B)假定滤渣大小均一(C

4、)滤液通过滤饼时呈层流流动4. 如图流体在倾斜变径管中流动，则U型压差计 的读数R的大小反映情况B 。(A) A、B两截面间的动能变化和位能变化之和(B) A、B两截面间的流动阻力损失和动能变化之和(C) A、B两截面间的压差值(D) (A B两截面间的流动阻力损失u25.局部阻力损失计算式h =一中的u是指标 Af 2(A)小管中的流速u1(B)大管中的流速u2(C)小管中的流速内与大管中的流速外的平均值(ul+u2) /2(D)与流向有关三、简答题(10分)什么是过滤操作？过滤操作有何优点?过滤是以多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，固 体颗粒被截留在介质上，从而

5、实现固液分离的操作。其突出优点是使悬浮液分离更迅速 更彻底(于沉降相比)，耗能较低(与干燥、蒸发相比)。得四、计算题（48分）分1 .（10分）将含有石英微粒的水溶液置于间歇沉陷槽中，0.5h后用吸管在水面下10cm处吸取少量试样。试问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少微米？石英密度为 2650 kg/m。水的密度为1000kg/m3粘度为1cpo解: u = I /9 = 1 * = 5.55 x10-5ITI / s t30x60d 2 （tc - 7c ）g假设为滞流沉降：u =St 181i,.8pu ,8x10-3x5.55x10-5则 d = 1t = I = 7.86 x10-

6、6 m = 7.86）,im、（兀-兀）g （2650 -1000） x 9.807sc du k 7.86 x10-6 x5.55 x10-5 x1000 71yl .n验算： R =J =4.4 x10-41,假设正确。et N0.001所以：可能存在于试样中的最大微粒直径是7.86微米2.（10分）已知含尘气体中尘粒的密度为兀=2300 kg/m3气体温度为377K,粘度为 S0.036cp,流量为1000 rrP/h,密度p =0.36 kg/mo现采用标准旋风分离器分离其中的尘粒，取D=400mm。试计算理论上能分离出来的最小颗粒直径6和压强降。解：对于标准型旋风分离器，有关参数为：

7、进口管宽度：B = D/4 = 0.4/4 = 0.1m ；进口管高度：h = D/2 = 0.4/2 = 0.2m ,气流旋转的有效圈数：N =5 , r =8.0 e进口气速为：u = V /Bh = 1000/（0. 1 x 0.2 x 3600） = 13.89m /st/ e 9卜旧 I 9 x 3.6 x10-5x0. 1 o 4 c临界粒径d = 8.04 x10-6mc、几N Till 3. 14 x5 x2300 x13.89 e s iwcrd格式TTT编蛆.感谢下栽支持TTl J2压强降AP =_i_=8.0x20.36 x13.892二 278Pa3 . (16分)如图

8、所示贮水槽水位恒定，槽底放水管直径为6107X3. 5mm,距管子入口 15m处接一 U形管水银压差计，其左壁上方充满水右壁通大气，测压点距管子出水口20m。 此间装一闸阀控制流量。(1)当闸阀关闭时测得h=1510mm, R=620mm；当闸阀部份开启时，h=1410mni, R=400mmo 设管路磨擦系数入= 0.02 ,管入口阻力系数为0.5,则每小时从管中流出的水量及此时 闸阀的当量长度为若干？(2)当闸阀全开时5/15,入= 0.018 ), U形管压差计的度数为若干mm?解：(1)水的流量及闸阀的当量长度首先根据闸阀全关时的h、R值，用静力学方程求H。在11与22两截面之间列柏努

9、利方程式求流速，然后再用连续性方程求流量、用阻力方程求I。 e闸阀全关时，对U形管等压面列静力学方程得;(H + h)7ig = Rti g Rk u 0.62x136004J 八H = -0- h 1.51 = 6.92m兀1000当闸阀部份开启时，以管中心线为基准面，在11与22两截面之间列柏努利方pU 2 pU 2程 J + gz +t=三 + gz +-e- +S h兀 12 兀 22 f 12式中：Z=6.92mR(表压)=0, z2=0, u1二0则：P (表)=(Rp - hp )g = (0.42 x 13600 -1.41 x1000) x 9.807 = 42203P 0a

10、I 215、 II 2带)1-、数据你Au 二gz -P2 =1 p2 +2h=(1 + 0.5+0.02 X 2) u22 fi2o. 1 2得 u2=3.38m/s 0.12 x3.38 = 0.0265m3/ s = 95.4m3/ hs 2 4在22与33截面之间列柏努利方程并化简得：P , I +l u 2 日“42203 nno20+ I 3.3822 =入 2 e 即 =0.02 X e Xp d 210000. 12解得 I =16.9m (2)阀门全开时的压差剂读数以管中心线为基准面，在11与33两截面之间列柏努利方程求得管内速度，再在22与33截面之间列柏努利方程求P2o在

11、11与33之间列柏努利方程得pu 2p IT2p 2 p 产 2 fi3式中：Z=6.92m，P(表压)=P3(表压)=0, z3=0, U=0gz = 3 +E h = 1 +0.5 +0.018 x(15 +) 212fl30. 12解得:u3=4. 1 m/s在22与33之间列柏努利方程并化简得：P )1if11?2 =人 2+15P Id ) 2即 P =0.018 20 + 15 x 4, 12x 1000 = 32530P20. 1)2aP2+pgh*=Rpg h=1.51 - (0.62 - R*) / 232530 +1000x 9.81 x1.51 - (0.62 - R)

12、/ 2 = R x 13600 x 9.81则 R = 0.345m = 345mm4. （12分）用离心泵将20c的清水送到某设备中，泵的先后分别装有真空表和压强表。 已知泵吸入管路的压头损失为2.4m,动压头为0.2m,水面与泵吸入口中心线之间的垂直 距离为2.2m,操作条件下泵的允许气蚀余量为3.7m0试求： 真空表的读数为若干KPa?当水温由20 C升到60 C （此时饱和蒸汽压为19.42KPa）时，发现真空计与压强表 的读数跳动，流量蓦地下降，试问浮现了什么故障并提出排除措施。当地大气压为98.1 KPao解：（1）真空表地读数在水面0 0与泵入口 1 1之间列柏努利方程得：Bo_

13、=z + ll+B-H- Hng 1 2g Tig fo一1整理上式得：P pU 2o 1 = Z + -+ HTig 1 2g fo-i由题给数据知：Z厂2.2mu 2/2g = 0.2m H = 2.4m11to1I I 2p p = (Z +一 + H )7ig产oT 12g to-?”=(2.2 + 0.2 + 2.4) x1000 x 9.81 = 47074P此即为真空表得读数。a2)判断故障及排除措施 当水温由20升到60 。时由于水的饱和蒸汽压增大，泵吸入口压强若低于操作温度下 水的饱和蒸汽压强，则可能浮现气蚀现象，下面通过核算安装高度来验证：20 清水时，泵的允许安装高度为：

14、H 二 Uhg 兀g2.2 = 3.87m(98.1 2.238) x10Lfo-P= 1000 781Hg实际安装高度，故可安全运行。当输送60水时，水的密度为983. 2kg/m3,饱和蒸汽压19. 92KPa则：（98. 1 19.92） x103H =3.7 2.2 = 2.07mg 1000x9.81得五、应用题（工程案例分析）：（12分）分事情发生在1912年秋天，一艘当时世界上最大的远洋巨轮“奥林匹克”号，正在茫 茫的大海上航行。距它100米摆布的海面上，一艘比它小得多的铁甲巡洋船“豪客”号 与它几乎是平行地行驶着。蓦地，“豪客”号像着了魔似的，扭转船头径直向“奥林匹克 号冲去。

15、情急之中，两船的水手们赶紧打舵，但无论他们怎样控制也没用，只能眼睁睁 地看着“豪客”号的船头向“奥林匹克”号的船舷撞去，结果撞出了一个大洞。在法庭 审理这桩奇案时，“豪客”号被判有过失的一方。问：这个判决是否正确？试用所学流体流动原理分析此次事故的原因。答：这个判决是错误的。由伯努利方程可知，流体流动时，其动能与静压能可以相互转换，速度大的一侧压力低， 而速度小的一侧压力大。根据这一原理，两条船并排行驶时，由于内侧船舷中间的流道 较窄，水流比两船的外侧快，因此水对内侧的压力比外侧压力要小。于是，船内外的压 力差像一双无形的巨手，把两船推在一起，造成碰撞事故。由于豪客”号吨位小，所 以被推得快，看起来是小船撞了大船。word格式可编辑感谢下载支持