化工原理期末考卷及答案

湖州师范学院2012—2013学年第一学期

《化工原理及实验》期末考试试卷（A卷）

适用班级100925.26 考试时间_j20分钟

学院生命科学学院班级 __________ 学号__________ 姓名___________ 成绩题号-一- -二二三四五总分

分数

一、填空题（20分）

1、在研究流体流动时，常将流体视为无数_____ 组成的连

续介质。

2、牛顿粘性定律表达式为___________ ，满足牛顿粘性定律的流体称为牛顿

型流体，所有________ 和大多数_____ 都属于这一类。

3、完全湍流区，与_________ 无关，值随__________ 的增大而增大，此区

亦称为___________ 区。

4、孔板流量计具有_________________ 的优点，但其有____________ 的缺点。

5、离心泵的实际安装高度一定要小于______________________ ，并尽可能减

小___________ 。

6、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，传热管的壁面温度接近________

气（或汽）的温度，总传热系数K接近________ （或汽）的对流传热系数。7、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在______________________ ，减少热阻的最有效的措施是______________________________ 。

8如果将__________________ 和 _____________ 相结合，最终可得到较纯的轻

重组分，此操作称为________ 。

9、全回流时无生产实际意义，但在精懈______________ 和_____________ 时，多采用全回流，以便过程迅速稳定。

二、单项选择题（10分，每小题1分）

1、图示所表示的R值大小反映（）

（A）A、E两截面间压差值（B）A —

E截面间流动压降损失；（C）A、E两截面间

动压头变化（D）突然扩大或突然缩小流动损失。

?2、离心泵的安装高度H g 与允许吸上真空度H s 的关系是

(A) H g > H s (B) H g v H s (C) H g = H $

3、流体在阻力平方区流动时的摩擦阻力 （A ）不变

（B ）随流速加大而加大

（C ）与u 1.25成比例（D ）与u 2成比例

7、 同一物系，总压越低，混合物各组分间的挥发度差异

（

）

（A ）越大 （B ）越小

（C ）不变 （D ）不确定 8、 对于双组分液体连续精馏过程，要达到规定的分离要求所需要的理论板数

NT 和下列诸因素中无关的因素是 （ ）

（A ）回流比；

（B ）塔内操作压强； （C ）塔板上的气液接触状况； （D ）加料的热状态。

9、 两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系越

（

）

（A ）容易 （B ）困难

（C ）完全

（D ）不完全

10、 用精馏塔完成分离任务所需理论板数 N T 为8 （包括再沸器），若全塔效率

E T 为50%，则塔内实际板数为

（）

（A ） 16 层 （B ） 12 层

（C ） 14 层 （D ）无法

（D ）皆可

4、流体在管内作连续定态流动时，流速 （A ）不可压缩流体的等温过程； （C ）不可压缩流体的变温过程；

5、金属材料，液体和气体的导热系数为 为（） u 与管径d 之间的关系 岀 尝可适用于

U 2 d i

（ ）

（B ）可压缩流体的等温过程； （D ）可压缩流体的变温过程。

1

， 2和3，通常它们的大小顺序

（A ） 2 > 1 > 3 ； （C ） i > 2 > 3 ；

6、在多层平壁稳定导热中, 的热量 （ ） （B ） 3 > 2> 1 ；

（D ） 1 > 3 > 2。

通过热阻大的这一层平壁的热量比通过其余平壁 (A )大

（B ）小 （C ）相等 （D ）不确定

三、简答题（20分）

1、简述流体流动在层流和湍流时，管壁粗糙度对摩擦系数（影

）的响？（5分）

2、列管换热器在设计时，如何确定两流体两端温度和温差的？（5分）

3、根据亨利定律导出H話。（5分）

4、什么是理论板，有何作用？（5分）

四、分析题（10分）

1、一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果受何

影响？分析原因。（5分）

2、操作中的精馏塔，F、q、X D、X w、V'不变，V'增大，试分析D和R将

如何变化？

（5分）

五、计算题（40分） 1、用耐腐蚀泵将20°C 混酸（以硫酸为主）自常压贮槽输送到表压为 196.2kPa 的设备内，出口管（57 3.5mm ）高于贮槽液面的距离为

6m ，要求最大输送流量为

10m 3/ h 。已知：20C 混酸

1600kg /m 3 ,

2

2.2 10 Pa s ,输送管道长10m ,管道局部当量长度57.5m ,若泵的效率 0.65，试求泵的轴功率。（求 时，层流用

（10 分）

2、有一列管换热器，由60根长I 3m 的25mm 2.5mm 的钢管组成。在此换 热器中，用饱和水蒸气加热苯。苯在管内流动，由 2C 加热8C C ，苯的流 量为

13kg/s ，试求苯在壁内的对流传热系数。苯在 5C 下的物性如下：

860kg/m 3

0.14W/(m C )

4.5 10 4 Pa s c p 1.80kj/kg C

(10 分)

H

花，湍流时用

0.3164

■Re 0^

3、在一碳钢制造的套管换热器，其内管直径为89mm 3.5mm ，流量为2000kg/h的苯在管内从80C冷却到50C。冷却水逆流在环隙中从15C升到

35C。苯的对流传热系数为230w/m2C ,水的对流传热系数为290w/m2C。忽略污垢热阻及热损失，求：传热面积（苯的C p 1.86kj/kg C，碳钢的

45w / m C. ）（10分）

4、用某连续精馏塔处理苯-氯仿混合液，要求馏出液中含有96% （摩尔百分

数，下同）的苯。进料量为75kmol/h、进料液中含苯45% ,残认中含苯10% ,

3、根据亨利定律导出H

EM s

（5 分）

根据亨利定律：P Ex

，p

则Ex c

H ，又c 总 xc ，c - M

对于称溶液:

M s 故 Ex

HM HM

回流比为3 ,泡点进料。试求：（1）塔顶的回流液流量及塔釜上升蒸汽的摩尔 流量；（2）写出精馏段、提馏段操作线方程。（10分）

湖州师范学院2012—2013学年第一学期 《化工原理》期末考试试卷（A 卷）标准答案

适用班级 100925.26

考试时间120分钟

、填空题（20分） 粗糙度），阻力平方4、制作简单、调换方便，能量损失较大 5、允许安装高 度，吸入管路阻力&蒸汽，空气7、层流内层，减薄层流内层8、多次部分 汽化，多次部分冷凝，精馏9、开机调试，实验研究 二、 单项选择题（10分，每小题1分）

1、A .

2、B

3、D

4、A

5、C

6、C

7、A

8、B

9、B10、C 三、 简答题（20分）

1、 简述流体流动在层流和湍流时， 管壁粗糙度对摩擦系数（）的影响？ （ 5 分）

层流时，流体层平行于管道轴线，流速比较缓慢，对管壁凸出部分没有什么 碰撞作用，故此时管壁粗糙度对摩擦系数（ ）无影响；

湍流时，当层流底层的厚度大于绝对粗糙度时，管壁粗糙度对摩擦系数（ ）

无影响，当层流底层的厚度小于绝对粗糙度时，管壁粗糙度对摩擦系数（ ）

有影响。 2、 列管换热器在设计时，如何确定两流体两端温度和温差的？ （ 5分） 当需选定热源或冷源时，通常进口温度已知，则出口温度应根据经济核算来 确定。一般换热器高温端温差不应小于 20°C ，低温端温差不应小于5°C 。

1、质点

2、F

dy ，气体，液体3、Re （

雷诺数），d （相对

理论板是指离开该板的气液两相互成平衡，且温度相等的塔板。理论板仅是衡量实际板分离效率的依据和标准。

四、分析题(10分)

1、保温效果下降，因为受潮后，石棉泥内渗入了水，水的导热系数要大于空气, 故导热能力增大，而保温效果下降。

2、V' V (1 q)F L D (1 q)F，F、L、q不变，V'增大，则D 减小, L DR，D减小，则R增大。

五、计算题（40

分）

1、解：d57 2 3.5 50mm 0.05m u 10/3理 1.42m/s

0.052

0.785

Re du 0.05 1.42 1600

2.2 10 2

5147 4000

0.3164

0.25

Re

0.3164

寸0.0374

h f u2

0.0374

10 57.5 1.422

Z 1 2、

0.05

50.8J / kg

2

u1 P1

2

gz2

2

U2 P2

h f

h f

解:

，u1 P

1

Z2 6m p2196.2kPa u2 1.42m/s ，

50.8J/kg

0 W e 6 9.81

1.422196.2 103

4d2

13

1600

50.8 W e 238.7 J / kg

860 0.785 0.022 60

0.8m/s

0.02 0.8 860 3.06 104104（2

分）

4.5 104

Pr C

p

1.8 103 4.5 10 4

0.14

5.8（2

分）

—150 60 (1

0.02

3、 。.叫猜计

解: Q W m.h C h (T 2

t m

(80 35) (50 ,80 35 In

50 15

K 。

b_d o

d m

K 。

2

121.2 W/m S o K o Q t m

4、 解: (1)

0.

023

需(3-05 1 04)08 册

T i )

15)

d o

i d

i

12566W/m 2 c (2

型 1.86

3600

39.8 C (2 分) c (2 分) 31000 121.2 F X F 1000 (80 50)

31000W (2 分)

K 0 1

290 0.008248

K o S o 2

6.4m 。(2 分)

39.8

D X D W X W

0.0035 89 89

45 85.5 230 82

t m