化工与环境学院2023年第一学期考试试卷化工原理(上)试卷A

1北京理工大学化工与环境学院2023-2023年第一学期考试试卷 A〔上〕留意事项：请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。请认真阅读各种题目的答复要求，在规定的位置填写答案。不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。100120分钟。题号一二三四五六总分统分人得分得分评分人一、填空题〔116得分评分人11分〕用离心泵在两个敞口容器间输液。假设维持两容器的液面高度不变，当关小输送道的阀门后，管道的总阻力将 〔增大、不变、减小〕21分〕边长分别为b的长方形载面风道，其当量直径为 。31分〕某精馏塔顶操作绝压须维持在5.3kP，假设当地气压计的读数为775mmH，塔顶空表读数应为 kPa。42分在传热试验中用饱和水蒸汽加热空气总传热系数K接近于 侧的流传热系数，而壁温接近于 侧流体的温度值。51分〕某过滤机的滤布阻力可以无视不计，在恒压下过t秒，得滤液V3；假设在同压强下连续过滤t秒，共得滤液 m3。62分〕单效蒸发器将F=2023kg/，ω=10%的原料液浓缩到35%，0料液沸点进料，无视热损失。蒸发器的传热面积A=20m2，K=1000W/m2·℃，蒸发室压强下水的饱和汽化潜热r=2330kJ/k则蒸发水量为 kg1传热有效温差为 ℃73分与一般的传热过程相比蒸发操作具有那三个主要特点： 、与 。83分〕换热器按其传热特征可分为 、 和 三种类型。92分〕流化床的不正常现象有 和 。得分评分人二、选择题〔210得分评分人当流体通过〔 〕时，随着流量的增大，其压差不便。A．孔板流量计 B．涡轮番量计 C．文丘里流量计 D．转子流量计2．离心泵的效率随流量的变化状况是〔 。A．Q增大，η增大 B．Q增大，η减小C．Q增大，η先增大后减小 D．Q增大，η先减小后增大确定流量的液体2×2.5mm的直管内作湍流流淌其对流传热系假设流量与物性都不变，改用19×2mm的直管，则其将变为〔 。A．1259 B．1496 C．1585 D．16781.2×105Pa表压下操作时，过滤常数K=2×10-5m2/s2.4×105Pa表压，此时的过滤常数K为〔 〕m2/s。假设滤饼不行压缩。A．2×10-5 B．4×10-5 C．1.2×10-5 D．2.4×10-5下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是〔 。A．增大板间距 B．选用粗管排列C．设置折流挡板 D．增加管程数得分评分人三、思考题〔88得分评分人保温瓶在设计和使用过程中实行了哪些防止热损失的措施？得分评分人四、计算题〔24得分评分人如附图所示，用效率为70%的离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，管路为φ57mm×3.5mm的光滑钢管，直管长度与全部局部阻力〔包括孔板〕当量长度之和为80m。承受孔板流量计测量水的流量。从水池到孔板前测压点截面A的管长〔包含全部局部阻力当量长度35mU20998kg/m3,黏度为1.0103Pas。摩擦系数0.02。当水的流量为10m3/h〕〔2A截面U管压差计的读数R。得分评分人五、计算题〔20得分评分人3600m3/h0.6kg/m30.03mPas，4300kg/m36m以上的尘粒。试求：所需的沉降面积；15m2，则需多少层。得分评分人六、计算题〔22得分评分人7000kg·h-12085108℃的饱和蒸汽作加热介质。假设水蒸气的对流传热系数为1×104W·m-2·K-1，空气在平均温度下的物性数据如1kJ·kg-1·K-1，导热系数为2.85×10-2W·m-1·K-1，黏度为1.98×10-5Pa·s，密度为1.08kg/m3。现有一单程列管式换热器，装有Ø25mm×2.5mm2002m，此换热器能否完成上述传热任务？〔管壁及两侧污垢热阻均可无视，热损失亦无视〕北京理工大学化工与环境学院2023-2023年第一学期考试试卷 A〔上〕参考答案一、填空题〔116分〕11分〕不变2ab21分〕(ab)31分9842分〔内侧〕〔外侧〕蒸汽51分〕V62分1428.、46.273分〕沸点上升、节约能源、物料的工艺特性83分〕直接接触式、蓄热式、间壁式92分〕腾涌、沟流二、选择题〔210分〕1．D、2．C 、3．A、4．B、5．C三、思考题〔88分〕〔3〕〔举例说，如夹层内壁温度为98C，外壁温度为28C，黑度为0.950.02550Wm2

6.15Wm2

〔3〕出一段空气的导热系数比水在小得多，从而有效地降低了瓶口的导热热损失〔2〕四、计算题〔24分〕〕取蓄水池和敞口高位槽分别为上、下游截面，且以蓄水池为基准水平面。列伯努利方程：u2gz 1

u2 p2

〔1〕〔2〕p1 2 e 2 2 fpz 0、u u1 1

0、p p1

0(表压)，

3.140.052d(5723.5103

0.05mA

0.00196m2〔24 4分〕103600103600管内流速为us

1.42m/s、(l

)80m 〔2〕A 0.00196 e ll

u2 80 1.422 ( e)f d 2

0.02(

)0.05

32.3J/kg 〔2〕整理〔1〕式得：gze

f

9.811532.3179.5J/kg 〔2〕NN

meeses

Vess

998(103600)179.50.7

711W0.711kW 〔2〕〔2〕取蓄水池和A截面分别为上、下游截面且以蓄水池为基准水平面。列伯努利方程：u2gz 1

u2 pA

(2) 〔2〕p1 2 p

A 2

z 0、u1

0、uA

u1.42m/s、p1

0(表压(lle

)”35m ll u ＝〔 e”

0.02(351.42214.1J/kg 〔2〕

d 2 0.05 2整理〔2〕式得：u2

1.422p [A

gz AA 2

179.59.8114 14.19982.70104Pa〔4〕2｛另解：取A截面和敞口高位槽分别为上、下游截面且以A截面为基准水平面。列伯努利方程：pAA2gz u2ppAA2

gz

u2 2

(3)A 2

2 2

f(A2)z 0、u u1.42m/s、u 0、p 0、(ll)””45A A 2 2 e ll u ＝〔 e””

0.02(45)1.42218.1J/kgf(A2)

d 2 0.05 2整理〔3〕式得：

u2 1.422p [gz A 2

f(A2)

][9.81118.1 ]9982.70104Pa｝2 2在U管压差计两端列流体静力学方程：p RA 1

) gRHg

〔2〕R

pA

1.5g2.701041.59989.810.337m 〔2〕1 g(Hg

) 五、计算题〔20分〕用降尘室净化烟气，烟气流量为 3600m3/h，密度为0.6kg/m3，粘度为mPas4300kg/m36m以上的尘粒。试求：所需的沉降面积；15m2，则需多少层。1〕设沉降区为层流d6106ms

4300kg/m30.6kg/m30.03103Pasd2()g (6106)2(43000.6)9.81u s 2.81103m/st 18 180.03103〔5〕验算

dut610 2.8110 0.63.37106 3

42；属层流t 0.03103〔5〕所需总沉降面积可由生产力气计算公式得：V S tV

3600/3600Aut

356m22.81103〔5〕(2)所需层数n A 35623.7取24层A 15底〔5〕六、计算题〔22分〕已知：ms27000kg/h1.94kg/s 、t1=20℃、t2=85℃、T＝108℃、1104W/m2K、c 1000J/kgK、2.8510-2W/mK1 p21.98105Pas、1.08kg/m3、d 0.02m、d 0.025m、n200根、l2m1 2解：现有换热器的传热面积为：A”200dl2003.140.025231.4m2 〔2〕2由传热速率方程可知，要到达题目工艺要求所需面积为：A QKtm其中：Qm c (t t)1.941000(8520)1.26105W126kW 〔2分〕s2 p2 2 1lntlntt

t

＝T－t

＝108－85＝23℃、t

＝T－t

＝108－20＝88℃m 2 1故：t m1(1(dd2

48.4℃ 〔4〕888823ln8823)msms214u

41.94

28.6m/s(4分)2000.0221.08du 0.0228.61.08Re1 31212〔2分〕 1.98105Pr

cp10001.98105

2分〕 2.85102

2.851020.023Re0.8Pr0.4(