化工原理

試題一

：填空題（18分）

1、某設備匕真空度的讀數為80mmHg,其絕壓=8?7〃田真.,8,53X104Pa.該地區的大氣

壓為720mmHg。

2、常溫下水的密度為1000%3，粘度為Icp，在d內=100〃〃〃的管內以3%速度流動，其

流動類型為R=皿=°心呼xl05。湍流

e〃1-0-3___=_3_____

3、流體在管內作湍流流動時，從中心到壁可以一層流、過渡流和湍流_

4、氣體的粘度隨溫度的升高而—埴氐水的粘度隨溫度的升高—減少

5、水在管路中流動時，常月流速范圍為如i外,低壓氣體在管路中流動時，常用流速范圍為

8?15嗎。

6、離心泵與往復泵的啟動與調整的不一樣之處是：離心泵啟動前應灌滿液體，關出口閥

門、用調整閥調整流量.?往復往.啟動前不需灌液，開旁路閥、用旁路閥來調整流量的一

7、在非均相物系中，處在一分散一狀態的物質,稱為分散物質，處在一持續.狀態的物質,稱為分散介質。

8、間竭過濾操作包括一過濾、洗滌、卸渣、清洗濾布、重整

9、傳熱的基本方式為—熱傳導、對流傳熱、熱輻射.

10.工業上的換熱措施有一間壁式、混合式、蓄熱式、熱管—

11、a稱為其物理意義為，提高管內。值的有效措施提高管外a值的有效措施

—（稱為對流傳熱膜系數。當流體與壁面溫度差為1K時，通過單位面積單位時間內所傳遞

熱量的多少。增長流程、加拆流擋板）

]2、蒸汽冷凝有二種方式，即一滴狀冷凝和膜狀冷凝_,由于一滴狀冷凝成小液滴沿壁面直接落

工，其傳熱效果好。

二：問答題（36分）

1.一定量的流體在圓形直管內作層流流動，若將其管徑增長一倍，問能量損失變為本來的多少

倍？

/】/“Jv1】小小。”

^1=^1---―^〃2=24，?2=-；7-----7=>42=8/--------=241?

di2g%Nd24A

,；/?221,

“」d22g161

2.何謂氣縛現象？怎樣防止？

離心泵只能空轉而不能輸送液體的現象。離心泵啟動前應灌滿液體。

3.何謂沉降？沉降可分為哪幾類？何謂重力沉降速度？

沉降是指依托外力的作用，運用分散物質與分散介質的密度差異，使之發生相對運動而分離

的過程。沉降可分為重力沉降和離心沉降。顆粒以加速運動的末速度這一不變的速度作勻速沉

降運動，這一速度稱為重力沉降速度。

4.在列管式換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，問：

（1）傳熱管的壁溫靠近于哪一種流體的溫度？

傳熱管的壁溫靠近于蒸汽的溫度

（2）傳熱系數K靠近于哪一種流體的對流傳熱膜系數？

傳熱系數K靠近于空氣的對流傳熱膜系數

（3）那一種流體走管程？那一種流體走管外？為何？

空氣走管內，飽和蒸汽走管外。（蒸汽散熱快）。

5.換熱器的設計中為何常常采用逆流操作？

由于逆流操作推進力大，所需的傳熱面積小；減少載熱體的用量

6.單效減壓蒸發操作有何長處？

可以減少溶液的沸點，可以運用低壓蒸汽或廢氣作為加熱劑，可以濃縮不耐高溫的溶

液，可以減少蒸發器的熱損失

三：計算題（46分）

1、如圖所示，水在管內作穩定流動，設管路中所有直管管路的阻力系數為幾=0.03,現發

現壓力表上的讀數為5〃田2。，若管徑為100mm,求流體的流量及閥的局部阻力系數？

2、在一列管式換熱器中，用冷卻將100°C的熱水冷卻到50°。，熱水流量為60相冷卻

水在管內流動，溫度從20°C升到45°。。己知傳熱系數K為2000%2c，換熱管為

025x2.5〃制的鋼管，長為3m.。求冷卻水量和換熱管數（逆流）。

已知："熱水=960"°熱水冷水=4187%gK

試題一答案:

1、圖示，在1-1,2-2面間列板努利方程

97

P\U2-P2,,

Zi+----+—=z2+-----+—+/?

2gpg~2gpg

u2/w2u1

10+0+0=0+5+-------+/t.——.—+G:蚱.—

2x9.81d2g2g

']+0.03￡—L-

+0.5.

<2x9.810.12x9.81

u=2.44%

V==0.019"?7=68.9〃z/

圖1-1

在2-2,3-3面間列板努利方程

?2,?92

0+5=0+1.—.——+G出.——+r——

d2gs力2gs2g

2/

G25

5=2.444-0.03.—.+-UG=8。

12x9.810.12x9.812x9.81；

即流體的流量為0.019，〃Z，68.9〃z/局部阻力系數為8o

2222

2、(1)>V=K.A.r2.4=AT.3O.30x60K=3.56x10加

V29=3.2x10-3,r

(2)、Vz=K.Az.-r=-VzV=\Jm

22

(3)、V2=2K.A2.T,V2=2/C.A2.r=2x3.56xIO-6x3()2.2x3600

V=6.8/H3O

3、GiC[(TrT2)=,G2=32%

2=42.5°C4=G2c2(，2f)/K.&=39.4次。

〃=167.即冷卻水的流量為32人%和管子根數為167根。

試題二

一：填充題（20分）

1、牛頓粘性定律T=〃.當，粘度在SI制中的單位是N%,

2、常用測定流量的流量計.孔板流量計、文丘里流量計、轉子流量計

3、在流動系統中，若截面上流體的流速、壓強、密度等僅隨一位置一而變,不隨一時間一而

變，稱為穩定流動。若以上各量既隨一位置一而變，又隨一時間_而變,稱為不穩定流動。

4、等邊三角形的邊長為a,其當量直徑為%。

5、流體在圓形直管內滯流流動時，其速度分布是—拋物線一型曲線,其管中心的最大流

速為平均流速的縻擦系數4與&的關系為縹，

6、泵是指.為液體提供能量的輸送機械一，按其工作原理來分可分為

一離心式、往復式、旋轉式和流體作用式一

7、氣體按壓縮比來分，可分為_通風機、鼓風機、壓縮機.

8、降沉室內顆粒得以沉降的條件.顆粒的停留時間不小于沉降時間.

9、過濾操作實際上是濾液通過一介質和濾渣層的流動—過程,過濾速率是指_單位時間內所

獲到的濾液量.

10、傳熱一般采用逆流操作，但為控制溫度、減少粘度、減少阻力時采用并流操作。

11、用二種厚度相似的材料保溫時，往往把.導熱系數小的—的材料包在內層,以到達好的

保溫效果。

12、蒸發是運用溶液中溶質的.不揮發性一,用加熱的措施使部分溶劑汽化井除去.提高溶

液的濃度或析出溶質。

13、金屬的導熱系數大都隨其純度的增長而堡及，隨其溫度的升高睦

M、對流傳熱的熱阻重要集中在一層流內層.，因減薄層流內層的厚度況化對流傳熱的重要

途徑。

15、工程上流體流經換熱涔的壓降一般限定在Kpao（10.13-1013.）

二：問答題（30分）

1、流體的流動形態有哪幾種？怎樣判斷？

流體的流動形態有兩種：層流和湍流；用雷諾準數來判斷，當ReY2000,為層流，

當R-4000為湍流

2、何謂層流內層？其厚度受哪些原因影響？

在湍流主體內靠近管壁處一直存在著一層作層流流動的流體薄層，此薄層稱為層流內

層。受管徑、流速、粘度和密度影響

3、采用多級壓縮的長處有哪些？

防止壓縮后氣體溫度過高，提高氣缸容積系數，減小功率，使壓縮機構造更為合理

4、列管式換熱器為何要進行熱賠償？

列管式換熱器中，由于兩流體的溫度不一樣，使管束和殼體的溫度也不相似，因此它

們的熱膨脹程度也有區別。若兩流體的溫度差較大（50°。以上）時，由于熱應力會引

起設備的變形，甚至彎曲和破裂。因此要熱賠償

5、單層圓筒壁的內、外半徑分別為口和，壁表面溫度分別為/和,，若/〈丁‘，試寫

出圓筒任意半徑r處的溫度體現式？

c21.L/L.'T'）2乃2.九卜即）7，.[Jb，]

Q=--------i-----1=-------------1t=T--------------L

心In二In空

三：計算題（50分）

1、流量為5000〃。，的水通過一根20Km長的水平管，總壓降為0.5Mpa。目前中央接一完

全相似的平行管到中點。問總流量變為多少小%’?（設總壓降一直不變，流動一直為

高度湍流，局部阻力忽視）。

2、泵將20°。的水由一貯槽打到另一貯槽，其中吸入管和排出管的管徑為。98x4〃?〃〃〃的無

縫鋼管。吸入管長為50m,排出管長為16（）m。且泵到

管出口的距離為10m,其中流量為35機%。（已知：po=，

義=0.02,〃$=3.01口汽電二2心叭〃電=0.94）.（20°。時水，p=1000^/3,

2a

//=1.24x10-'，p°=2.4x10、）

/m/m~

求：忽視動壓頭，求泵的安裝高度？

泵的軸功率和效率？

3、一列式換熱器規格如下：管長3m,管數30根，管徑為。25x25〃“，管程為1,現擬

選用此換熱器冷凝、冷卻CS2飽和蒸汽，使之從飽和溫度46°。降至10°C。CS2走管

外，其流量為6[=0.07%,其冷凝潛熱為356%且，比熱為1.05，九七。水走管

內，且與OS2成逆流流動。冷卻水的進出口溫度分別為5°C和30°C。已知冷凝和冷卻

段基于外表面的總傳熱系數分別為K]=2000%?Op和心=1°0%20C。問此換熱器

與否造合用？

4、用一傳熱面積為IO，〉的蒸發器將某溶液由15%濃縮到40%,沸點進料，規定每小時蒸

得375Kg濃縮液，已知加熱蒸汽壓強為20（）Kpa,蒸發室的操作壓強為20Kpa,此操作條

件下的溫度差損失可取8°C,熱損失可忽視不計。試求：（1）開始設入使用時，此蒸

發器的傳熱系數為多少？

（2）操作一段時間后，因物料在傳熱面上結垢，為完畢同樣蒸發任務，需將加熱蒸汽

的壓力提高到350Kpa,問此時蒸發器的傳熱系數為多少？

查得20Kpa水蒸汽的飽和溫度為60.1°C,汽化潛熱為2354.9%。

查得200Kpa水蒸汽的飽和溫度為120.2°C

查得350Kpa水蒸汽的飽和溫度為138.8°C

試題二的答案

三：計算題

1、設接平行管道后，總流量為

二平行管流量為匕加%和%。

板努利方程：

■2自2列]

——

22

"3?〃3_42.P2,

+——=——+—+工hf2圖2-1

2P2P?'

總壓降相似得：

Ziwi2_Iu2

/VI.-.----------4?------------------

d2d2

______________=153/?/o

I"。/.3600l,

22,21.532…501.532

Z=Hs----hf'=Hs----2.-.—=3.0------------u.uz.--------=---1-.-5-5-57u

2g2gd2g2.9.810.092.9.81

考慮0.5m的安裝安全系數。則泵的安裝高度為1m.

N軸=汽電〃電=2.0.94=1.88Kw.

22

H=Z+/?=Z+A.—.—+（1講+[”1）——.

d2g,坦山

2

160+501.53

H=11+0.02+1+0.5H=16.75/n.

0.092.9.81

N=HQpg=16.75.35.1000.9.81/3600=1.6Kw.

3、換熱器已經有的傳熱面積：A=〃.》*/=30.3.14.0.025.3=7.07〃，。

求所需的傳熱面積：

冷凝段的熱量：0二卬/=0.07.356=24.9/8，

冷卻段的熱量：。2=也。。「右）=0.07.1.05.36=2.65K卬。

總熱量為：Q=0+Q2=27.55KW

冷卻水的用量：G水二，、二—罕~；=0263修，

小C.（r2-n）4.187.（30-5）八

冷卻水離開冷卻段的溫度：130=5+一^—=7.4°C

G水。比0.263.4.187

A/=(46-7.4)-(46-30)=257pc

冷凝段的溫度差：

.46-7.4

In--------

46-30

(46-74)-(10-5)Q

冷卻段的溫度差：A/==16/1C

,46-7.4

In

10-5

AQ24.9.1000，。彳

冷凝段所需傳熱面積:Ai=-^―=-----------=4.84后2

1KAt200.25.7

冷卻段所需傳熱面積：42=2=2.651（）（）°=[61〃?2

2KAt100.16.4

所需的總的傳熱面積：A=6.45/M2.

/\

4、水分蒸發量：W=F.1-^-=0.625尸，F-W=375.

F=l()()()Kg,W=625Kg

溶液的沸點為r=60.1+8=68.10Co

""二斯叱a.〃Q625.2354.9.KXX)卬/

傳熱系數3犬二篇Ra20.2.68.廣85%2°。

3600

6255491000

變化壓力后的傳熱系數：K=-^-=^=578/90o

AAr1().3600.(138.8-68.1)//w2.°C

可見結垢后來的傳熱系數減少。

試題三

一：填充題（18分）

1、空氣在原則狀態下密度為1.29%3，在0.25Mpa下（絕壓）80°C時的密度2.5%3

2、產生流體阻力的原因有一內縻擦力和流體的流動狀態.

3、轉子流量計在安裝時應一保持垂直

4、持續性方程〃冏=國門是—質量守恒定律.指導出來的,它合用夕產72流體。

.2

5、直管阻力的表達式為九;二，管中流出一由=1流入管中彳入=0式

a2

6、離心泵的安裝高度超過容許安裝高度時,離心泵會發生.氣蝕現象.

7、往復式壓縮機的工作循環為_吸氣、壓縮、排氣、膨脹.四個階段。

8、一熱流體將熱量通過壁面傳給冷流體的過程是一熱流體以對流傳熱的方式將熱量傳給壁

面、壁面間的熱傳導、冷流體以對流傳熱的方式獲得熱量一

9、固定管板式列管式換熱器中，壓力高、腐蝕性以及不清潔的物料應走一管程.

10、一根暴露在外的熱管子以.自然對流、熱輻射.散發熱量。

11、a=0.023./-(Ae)().8.(Pr)〃式中兩個準數Re=Re=4吆，Pr二產產絲上.若液體被冷卻

“內〃4

時n=03

12、多效蒸發重要有一并流、逆流和平流.三種經典流程。

二：判斷題(18分)

XI、在并聯管路中，它們的阻力相等，同理在串聯管路中，它們的流速也是相等的(穩定流

動)

X2、轉子流量計可以讀出任何流體的流量。

X3、用雷諾準數來判斷流體的流動形態時，在SI制中屬層流范圍，在cgs制中屬湍流范圍

X4、粘度是流體的物理性質之一，則雷諾準數也是流體的物理性質之一。離心泵銘牌上的性

能參數是指泵揚程最高點下的性能參數。

X5、往復式壓縮機的工作循環是由吸氣、排氣、膨脹、壓縮四個階段構成。

J6、沉降器的生產能力與沉降速度及沉降面積有關，與沉降高度無關。

X7、氣相與液相所構成的物系稱為氣相非均相物系。

X8、用板框式過濾機進行恒壓過濾操作，伴隨過濾時間的增長，濾液量不停增長，生產能力

也不停增長c

X9、多層導熱時，其推進力為各層推進力之和，阻力也為各層阻力之和。

V10、流體對流傳熱膜系數一般來說有相變時的要比無相變時為大。

XII、多層平壁穩定導熱時，假如某層壁面導熱系數小，則該層的導熱熱阻大，推進力小。

X12、若以飽和蒸汽加熱空氣，傳熱的壁面溫度一般取空氣和蒸汽的平均溫度。

X13、所謂黑體就是人們所講的黑顏色的物體。

X14、在同一種流體中，不也許同步發生自然對流和強制對流。

X15、多效蒸發可以提高蒸汽的運用率，二次蒸汽運用一次稱為單效蒸發，運用二次稱為雙效

蒸發，依次類推。

X16、對流傳熱系數是物質的一種物理性質。

。17、黑體、鏡體、和灰體都是理想化的物體，在自然界中并不存在。

X18、總傳熱系數K可用來表達傳熱過程的強弱，與冷、熱流體的物性無關。

三：計算題(64分)

1、圖示，“U”管壓差計甲的上部管內充斥了水，下部為汞，汞的液面落差為35?，求

△P12?若再接一“U”管壓差計乙，其上部仍為水，下部放置不著名的液體，且測得

/?乙=63.5cm,求。乙？

2^一降層室長為5m,寬為3m,高為4m。

內部用隔板提成20層，用來回收含塵

氣體中的球形固體顆粒，操作條件下含

塵氣體的流量為36000〃2%,氣體密度

p=0.9/臺，粘度為〃=O^mPas。

塵粒密度夕=4300X5/試求理論上能

100%除去的最小顆粒直徑？

3、外行為200mm的蒸汽管道,管外壁溫度為

160°Co管外包以導熱系數為圖3-1

4=0.08+1.1x10-4,的保溫材料規定保溫層外壁面溫度不超過60°。，

每米管長的熱損失不超過150%,。問保溫層的厚度應為多少？

4、欲將濃度為25%,沸點為131.5°。，流量為3600,%的NaOH水溶液經蒸發濃縮到

50%o料液的進口溫度為20°C,加熱蒸汽的壓強為392.4Kpa（絕壓），冷凝器的壓強為

53.32Kpa.據經驗蒸發器的傳熱系數可取MOO%2K，溶液的密度為匕。。O若忽

視蒸發器的熱損失。求加熱蒸汽的消耗量及蒸發器所需的傳熱面積？C=4.93

「

已知：p=53.32Kpa,r=83°C,2000%g

p=392.4Kpa,T=142.9°C/?=2143

試題三答案

三：計算題

1、Ap=（夕示一夕測）Kg邸=(13.6-l)0.03.9.81.1()3=3.708/Q?。。

(夕示一

△p=40.635.9.81.103=3.708即a,

2、降沉室的總面積：A=20.5.3=300"J。

V36000

沉降速度:=0.033%o

-300.3600

設沉降區為層流，則有：〃="?（%-⑹8

18〃

0.033=j2(43QQ-Q-9)^-81,J=2.06x10'

18.0.03.10—3

嶼留dup2.06xlO-5.0.033.0.9

〃0.03.10-3

3、保溫材料的導熱系數：2=0.0921^/^0

2=”包二）二空駕等叫嘰]5。,5=47所

/吟/°°+%o

4、水分蒸發量：W=F,l-^-l=3600.p-—l=1800^o

、X]J\50J

加熱蒸汽消耗量：。二上匕J幽皿匹嘰（）.736%。

R2143/§

山壬.沙曲KfrtiuAD.R0.736.2143..2

所需的傳熱面積為：A=----=-----7-----------\=1259〃~o

KAt11（X）.（142.5-131.5）

即所需的加熱蒸汽消疑量為0.736%。所需的傳熱面積為1259〃2

試題四

一：填充題（20分）

1、邊界層的形成是流體具有一黏性.成果。

2、用阻力系數法來計算忽然擴大和忽然縮小的損失時，按_細_管內的流速來計算動能項。

3、長方形的長為2a,寬為a,其當量直徑為%。

4、粘度的物理意義是促使流體產生單位速度晟鹿的里應力一

5、經內徑為158mm的鋼管輸送運動粘度為90〃。（的燃料油，若保持油品作層流流動，則

最大流速不能超過1.14%

6、用離心泵在兩個敞開容器間輸液,若維持兩容器的液面高度不變，當關小輸送管道的閥

門后，管道的總阻力將」

3、離心泵的工作點是—管路特性曲線—曲線與—離心泵特性曲線一曲線的交點。

8、往復式壓縮機的余隙系數￡=丫力v,1小一,則4容增大，生產能力±

9、沉降操作是指在某種一力場一中運用分散相和持續相之間的一密度使之發生相對運動而實

現分離的操作。沉降過程有重力.和一離心.沉降兩種方式。

10.工業上常用的過濾介質重要有一織物介質、粒狀介質、多孔性固體介質.

11、在過濾操作中，真正發揮攔截顆粒作用的重要是一濾餅層—而不是一過濾介質一

12、在平壁穩定熱傳導過程中，通過三層厚度相似的材料，三層間的溫度差變化是依次減

少，則三層材料的導熱系數的大小次序.依次增長一

13.沸騰傳熱可分為.自然對流、膜狀對流、核狀對流〉應維持在一核狀對流一區內操作。

14、用飽和蒸汽加熱水，通過一段時間后，發現傳熱阻力迅速加大，這也許是由于一冷凝水

未排出、不凝性氣體未排一所引起的O

15.溫度差損失包括一溶液沸點升高、靜壓力、流體阻力所引起的溫度差損失.

二：選擇題

1、層流和湍流的本質區別是（）

A、流速不一樣；B、流通截面積不一樣；

C、雷諾數不一樣；D、層流無徑向流動，湍流有徑向流動；

2、選擇下述流體在管路中常用的流速

（1）、過熱水蒸汽（D）,（2）、水及一般流體（A）；

（3）、壓強較高的氣體（C）,（4）、粘度較大的液體（B）；

A、1-3%,B、0.5-1%,C、15-20，%,D、3（卜5（吆

3、離心泵銘牌上標明的是泵在（）時的重要性能參數。

A、流量最大；B、壓頭最大；

C、效率最高；D、軸功率最小；

4、下列結論對的的是（）。

A、液體的粘度隨溫度的升高而減小；

B、氣體的粘度隨溫度的升高而增大；

C、液體的粘度基本上不隨壓強變化；

D、氣體的粘度隨壓強增大而減小。

5、離心泵吸入管路底閥的作用是（）。

A、阻攔液體中的固體顆粒；B、防止出現氣蝕現象；

C、維持最低的容許吸上高度；D、防止啟動前充入的液體從泵內漏出;

6、在一種過濾周期中，為了到達最大生產能力應（）

A、過濾時間應不小于輔助時間；B、過濾時間應不不小于輔助時間；

C、過濾時間應等于輔助時間；D、過濾加洗滌所需時間等于1/2周期；

7、下述說法中對的的是（）。

A、過濾速率與過濾面積成正比；B、過濾速率與過濾面積的平方成正比；

C、過濾速率與濾布阻力成反比；D、過濾速率與操作壓差的平方成正比；

8、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列原因無關的是（）。

A、顆粒的幾何尺寸；B、顆粒與流體的密度；

C、流體的水平流速；D、顆粒的形狀；

9、旋液分離器是運用離心力分離（）。

A、離心機可分離液液混合物；B、離心機可分離液固混合物：

C、離心機可分離氣固混合物；

D、圖心機所分離的不均勻混合物中至少有一相是液相；

10、傳熱過程中當兩側流體的對流傳熱系數都較大時，影響傳熱過程的將是（）。

A、管壁熱阻；B、管內對流傳熱熱阻；

C、污垢熱阻；D、管外對流傳熱熱阻；

11、下述措施中對提高換熱器殼程對流傳熱系數有效的是（）。

A、設置折流擋板：R、增大板間距：

C、增長管程數；D、增長管內流體的流速；

12、在確定換熱介質的流程時，一般走管程的有（ACD）,走殼程的有（BEF）o

A、身壓流體；B、蒸汽；C、易結垢的流體；

D、腐蝕性流體；E、粘度大的流體；F、被冷卻的流體；

13、采用多管程換熱器，雖然能提高管內流體的流速，增大其對流傳熱系數，但同步地導

致（）。

A、管內易結垢；B、殼程流體流速過低；

C、平均溫差下降；D、管內流動阻力增大；

14、增大換熱器傳熱面積的措施有（）。

A、選用粗管排列;B、選用翅片管;

C、增長管程數；D、增長殼程數;

15、有關傳熱系數K下述說法中錯誤的是()c

A、傳熱過程中總傳熱系數K實際上是個平均值；

B、總傳熱系數K伴隨所取的傳熱面不一樣而異；

C、總傳熱系數K可用來表達傳熱過程的強弱，與冷熱流體的物性無關;

D、要提高K值，應從減少最大熱阻著手；

三：計算題

1、圖示為一輸油管路，未裝流量計，但在A、

B分別測得壓強為尸尸150即P『140即a,0—

試估算管道中油的流量？己知：管為。89x4加〃，Y

A^B間距為10m,

其中管道的當量長度為9.3m,

夕=820專//=121cpo門

2、試證明球形顆粒在重力場中作自由沉降時,

層流區域內的沉降速度公式為：

3、用一板框壓濾機在30()Kpa壓強差下過濾圖4-2

某懸浮液。已知過濾常數K為7.5x10機工,

%為0.012機；/2。規定每一操作周期得8,尸濾液，過濾時間為0.5h。設濾餅不可壓

縮，且濾餅與濾液體積之比為0.025。

試求：過濾時間；若操作壓強差提高至600Kpa,既有一臺板框過濾機，每框的尺寸為

635x635x25〃?〃？，若規定每個過濾周期仍得8,/濾液，則至少需要多少個框能滿足規定？過

濾時間又為多少？

4、一臥式列管換熱器，鋼質換熱管長為3m,直徑為@25x2〃〃〃。水以0.7%的

流速在管內流動，并從17°。被加熱到37°C。流量為1.25%、溫度為72°C

燃的飽和蒸汽在管外冷凝成同溫度的液體。燃蒸汽的冷凝潛熱為315%&o

已測得：蒸汽冷凝傳熱系數為,管內側熱阻為個側熱阻的40%,

污垢熱阻又為管內側熱阻的70%,試核算換熱管的總根數及換熱器的管程數。

計算時可忽視管壁熱阻及熱損失。

試題四答案

三：計算題

1、在A-B兩點間列板努利方程：

P-gP.gzgazg

150x103140x1()319.3〃2

0+---------=1+---------+A-----.-----4.〃2=0.02.

820.9.81820.9.810.0812.9.81

設流體在管路中作層流流動，則：丸=竺0.117

0X=-----

Reu

九〃2=0.02=囚衛/=0.02ou=1.7Vo

u/s

核算雷諾準數：R產必2=933y2000。

則:油品的流量為V=-jr.d2.u=31.52^yo

4/h

受力：F=^.7T.d3.pgI3

2、顆粒作自由沉降,[sF=-^.d.pg

62o

22

口1/

7

maoF1-F2-73=0

1

4.d.(ps-p).gtl_d[ps-p).g

u=層流:G%U-

3.用18.〃

3、過濾面積：(g+冊產=Ki,(%+0.01252

7.5.10~.05.3600,A=22.5mo

0.2

濾餅體積：V=8.0.025=0.2/w3,框數〃二20o

0.635.0.635.0.025

過濾總面積：A=0.6352.2.20=16.⑶/。

24

S+%)2=K.r,13+0.012)=1.5.10-r,7=0.47涉。

5、傳熱量為：Q=394Kw。所需水量：W=4.7134%。Ar=44.25°C0

單管水量：W=0.243%,每程所需管子數為：〃=2()。

每程傳熱面積：A=4.7bn2,傳熱系數：K=476.2，/20c

所需傳熱面積：A=18.7〃/管程數為：n=4.總管數為80根。

試題五

-：簡答題(60分)(:

1、圖示管路中，流體作穩定流動。問：jI

⑴、靜壓頭￡哪個大？為何？A

pgipA-'J一

(2)、體積流量V哪個大？為何？一i------

(3)、質量流速哪個大？為何?

圖5-1

(不計阻力)

2、圖示，測出A、B兩端點的壓力差？

3、管子的類型有哪兒種？表達措施有哪幾種？家

里的自來水管是什么管？

4、何謂離心泵的汽蝕現象？怎樣防止？

5、何謂過濾介質？對過濾介質有何規定？

6、闡明熱負荷與傳熱速率的概念及兩者之間的關

系？

7、何謂加熱劑和冷卻劑？舉例闡明之？

8、論述導熱系數、對流傳熱膜系數、圖5-2

傳熱系數的單位及物理意義？

9、強化傳熱的途徑有哪些？

10、蒸發操作有何特點？

二：計算題

1、容器A、B分別盛有水和密度為

800/3的灑精，中間接一水銀壓差計。

(1)當容器A中的壓強PA=2.943xl()4〃a

(表壓)時,測得R=0.3〃z,/?|=0.5m

〃2=0.2"7,求容器B內的壓強為多少？

(2)當容器A中的壓強減小至

4

PA=I.962xl()ptz,容器B內的壓強不變，圖5-3

則水銀壓差計內的讀數為多少？

2、用油泵從貯罐向反應器輸送液態異丁烷，貯罐內異丁烷液面恒定，其上方壓強為

652.365Kpao泵位于貯罐液面如下1.5m處，吸入管路的所有壓頭損失為1.6m。異丁烷在

輸送條件下的密度為530世飽和蒸汽壓為637.65Kpa。在泵的性能表上查得，輸送

流量下泵的容許汽蝕余量為3.5m。試問該泵能否正常操作？

3、在一板框過濾機上過濾某種懸浮液，在O.IMpa(表壓)下20分鐘可在每平方米過濾面積

上得到0.197/的濾液，再過渡20分鐘又得到濾液0.09病,試求共過濾1小時可得總濾

液量為多少？

4、某溶液在單效蒸發器中蒸濃，用飽和蒸汽加熱，需加熱蒸汽量2100%,加熱蒸汽的溫

度為120°C,其汽化潛熱為2205%。已知蒸發器內二次蒸汽的冷凝溫度為81°C,各

項溫度差損失共為9°C。取飽和蒸汽冷凝的傳熱膜系數％為8000%/K，沸騰溶液的

傳熱膜系數勺為350()H,2K，求該換熱器的傳熱面積？(管壁熱阻、垢層熱阻及熱損失

忽視不計)

試題五答案

一：問答題

22

i、2-=zi+2-,a-

Pg2g網2gp.gpg

VA=VfioVV=up,WA=W^o

2、〃=〃4+0則8（冗+力），〃=〃B+0測.g.（Z+〃）+夕示.g.R

△p=〃人一〃B=P測?g?Z+（夕示一夕測）g?RZ=P測?g?Z+（。示一。測［gR。

3、管子的類型有：鋼管、鑄鐵管、有色金屬管和非金屬管。

表達措施有：英寸表達法、公寸直徑表達法、外徑乘壁厚。

4、泵內壓強最低處的壓強等于同溫度下輸送液體的飽和蒸汽壓時，此時液體將急劇

汽化，并產生大量汽泡，使得葉輪表面或泵內殼表面產生裂縫，泵體振動，產生噪聲，其流

量和揚程明顯下降。這一現象稱為汽蝕現象。確定合適的安裝高度以保證不發生汽蝕現象。

5^過濾介質：一種多孔性物質。

規定：多孔性、阻力小；有一定的機械強度；有一定的化學穩定性。

6、傳熱速率：單位時間內通過傳熱面的傳熱量。

熱負荷：當生產上需要加熱（或冷卻）某物料時，便規定換熱器在單位時間內向該物料輸入

或輸出一定的熱量，這是生產對換熱器換熱能力的規定，稱為該換熱器的熱負荷。

一種滿足生產的換熱器應當是：傳熱速率等于（略不小于）熱負荷。7、

加熱劑：給出熱量對物料起加熱作用的載熱體稱為加熱劑。例蒸汽。

冷卻劑：取走熱量對物料起冷卻作用的載熱體稱為冷卻劑。例水。

8、導熱系數：在壁厚為1m時，在單位面積單位時間內以熱傳導的方式所傳遞熱量的

多少。單位思%K。

傳熱系數：當冷熱流體的溫度差為1K時，通過單位面積單位時間內所傳遞熱量的

多少。單位是：y2o

/n.K

對流傳熱膜系數：當流體與壁面溫度差為1K時，通過單位面積單位時間內以對流

傳熱的方式所傳遞熱量的多少。單位是：%。

9、強化傳熱的途徑有：增長傳熱面積；（增長有效傳熱面積）

增長溫度差；（采用逆流流動）增長傳熱系數K（增長流體的湍流流動，防止垢層熱阻的形

成及及時地消除垢層熱阻）

10、蒸發操作的特點：溶液沸點的升高；節省能源；物料自身的工藝特性。

二：計算題：

1、P=PA+Plgh，P=PB+P2gh2+pHg,gR。

PB=-p2gh2"HggR+?陽，〃B=-7.26X1()3〃4。

/，、/?X

iR—R.R—R口

P=PA+P[8h1----，〃=〃B+02?g?力2+—+PHg,gR

/1\/*\

,R—R,R—R二

〃A+0&H\----=/〃+夕2862+^—"Hg8R。

R=0.221m?

2、工二修…,,Z=652365-637650_35_L6=-2.27*

530.9.81

即泵不能正常工作。

3、(q+q)=K.r，(0.197+^)2=AT.20.60,(0.206+/產=K.2.20.60。

3/_8

n

.+g/2=K2.2.2060。qe=0.022y2。K=3.96xl(f/。

q=0.356^79o過濾1小時所得到的總濾液量為().356

4、傳熱量：。=。/=210%x2205=1290Kw.

/3oUU

溶液的沸點：=81+9=90°。。

溫差：加=120-90=30°。。

傳熱系數：K=1=—~!——=2.435

+

%.%2紜00+」80004*

傳熱面積：A=129。=17.66一2。

K.\t2.435.30

故所需的傳熱面積為17.66加2。

試題六

一：填充題（20分）

I、精微分離的根據是一各組分的揮發度一的差異,要使混合物中的組分得到完全分離，

必須進行多次地一部分汽化和部分冷凝.

2、相對揮發度的表達式。二0%.對于二組分溶液的蒸譙，當時，能否分離不能

/aB

3、U的定義式是一進料的液化分率.一？？，飽和液體進料q二二一飽和蒸汽進料

q=_2—.蒸汽是液體的3倍的混合進料時a=0.25。

4、二組分的持續精儲操作，精循段操作線方程為），=0.75x+0.245,提儲段操作線方程

為y=1.25x—0.02,當q=llbh則xw=0.0&h）=0.98

5、在持續精儲中，其他條件均不變時，僅加大回流，可以使塔頂產品入小一提高_，若此時

加熱蒸汽量V不變，產品量D將下降。若在變化R的同步，保持塔頂采出量不變，必需增

長蒸汽用量，那么冷卻水用量將增長

6、壓力增長.溫度—下降.將有助于吸取的進行。

7、完畢下列方程，并指出吸取系數的單位。

N=k（cr）Z的單位N八=k.（C「C）,Z的單位是么

N=KG（P-）KG的單位NA=KG.（P-P^）fKG的單位〃z%2t

8、吸取過程中的傳質速率等于分子散速率的條件是_層流或靜止_

9、飽和空氣在恒壓下冷卻，溫度由八降至上，其相對濕度①一不變_，絕對濕濕度H下降.

露點一下降一，濕球溫度—下降—

1（）、萃取操作的根據是一組分在萃取劑中的溶解度的差異萃取操作選擇溶劑的重要原

則是一_對被萃取組分有很好的選擇性、與稀釋劑互溶度愈小愈好、易回收廉價無毒性，

一：簡答題（36分）

1、論述恒縻爾流假設的內容？

2、板式塔塔板上導致液面落差的原因有哪些？怎樣防止？

3、試推導并流吸取塔的操作線方程？并在y-x的相圖上表達出來?

4、論述雙膜理論的論點？

5、畫出單級萃取操作相圖？

6、論述濕空氣的性能參數？F

三：計算題（44分）,T’

1、雙股進料的二元持續進料，2:--------

均為泡點液相進料，進料液為尸］/2，