河北理工大学2006~2007学年第一学期
化工原理A-1试卷A 题号 得分 一 二 三 四 五 总分 得分 一、 评卷人 填空题（每题2分，共20分）
1、用U形管压差计测量管路上两点间的压强差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数为12mm。为放大读数，改用微差压差计（如下图所示），指示液A的密度为920 kg/m3，指示液C的度为850 kg/m3，则读数R可扩大到原来的 倍。
2、圆形直管内，Vs一定，若将d减少一半，则层流时hf是原值的 倍，
高度湍流时，hf是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。 3、并联管路A和B，管长相同，管径分别为dA＝50mm，dB＝25mm。已知流体在管道A中呈滞流流动，则可确定通过A、B管道的流量之比VA/VB为 。 4、流体在 区流动时，相对粗糙度?/d对摩擦系数λ的影响最大。 5、离心泵与往复泵在流量调节方面的不同之处在于：离心泵用 调节流量；往复泵用 调节流量。
6、在列管换热器中用饱和蒸汽加热空气，换热管的壁温将接近 ，换热器的总传热系数K将接近 。
7、用饱和蒸汽加热水，经过一定时间后，发现传热的阻力迅速增大，这可能是
由 或 引起的。
8、有一φ25mm×2mm的蒸汽管道，管内饱和蒸汽温度为130℃，管外包有一层
??0.8W/(m.℃)的保温层，保温层外面是30℃的大气，若给热系数为
?0?10W/(m2.℃)，则保温层的临界直径为 mm。
9、设置隔热挡板是 辐射散热的有效方法，挡板的黑度越 ，辐射散热量越小。
10、在降尘室内，粒径为60微米的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42微米的颗粒能被除去的百分率为 。（沉降在滞流区） 得分 评卷人 二、选择题（每题2分，共24分）
1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 1、如下图所示的开口容器内盛有高度为h1的油和高度为h2的水，右侧管中水面高度为h，则处于同一水平面上的B与B’点之间的压强大小之间的关系为（ ）。
'' A. pB?pB B. pB?pB
' C. pB?pB D. 无法比较
2、定态流体在圆管内作层流流动时，下列各式中不正确的是（ ）。
A. C.
????12dudru?umax B.
2??r???1?????R?????
u?umax D. u?0.8umax
3、流体在圆形直管内流动时，若流动已进入完全湍流区，则摩擦系数λ与Re的关系为（ ）。
A. 随Re增加，λ增加 B. 随Re增加，λ减小
C. 随Re增加，λ基本不变 D. 随Re增加，λ先增加后减小 4、如下图所示，用管子从液面恒定的高位槽中放水，水管有两个出口，各管段的直径相同，两支管的出口与贮槽液面之间的垂直距离相等。设两支管中的摩擦系数相等，即?A??B。则两阀全开时，A、B两管中的流量之间的关系为（ ）。 A. VA?VB B. VA?VB C.
VA?VB
D. 两者之间关系无法确定
5、当流量一定而且流动进入阻力平方区时，离心泵的最小汽蚀余量决定于（ ）。
A. 泵的结构尺寸 B. 泵的结构尺寸和供液处压强的大小 C. 泵的结构尺寸，被输送液体的性质 D. 供液处压强的大小和被输送液体的性质
6、假定在滤浆和滤渣中，液相与固相各自所占的体积分别与其单独存在时的体积相同，且滤液中不含固相，则获得1m3滤液所生成的滤渣体积v与固相在滤浆及滤渣中所占的体积分率e、es之间的关系式为（ ）。
v?eses?e B.
v?ees?ev?ee?es A. C.
D. v?es?es?e?
7、某板框过滤机，在一恒定的操作压差下过滤某水悬浮液。经2h后，滤渣刚好
充满滤框，并得滤液15m3。它第一个小时滤出滤液（ ）m3。（过滤介质阻力略而不计）
A. 7.5 B. 10 C. 15/2 D. 无法计算
8、某长、宽、高分别为L、b和H的降尘室，可将流量Vm3/s的含尘气流中直径为d的粒子全部沉降下来。今欲将2Vm3/s的相同含尘气流进行同样效果的除尘，在保持其他尺寸不变的情况下，可按如下（ ）方式来改造设备。 A. 将H增加1倍 B. 将H增加1/2倍 C. 将L增加1倍 D. 将L增加1/2倍
9、若含尘气流的温度升高，其他操作条件不变，则旋风分离器的临界粒径（ ）。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 不确定
10、在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该（ ）。 A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定
11、一红砖平面墙厚度为500mm，一面温度为200℃，另一面温度为30℃，红砖的导热系数0.57W/(m.℃)，则距离高温面墙内350mm处的温度为（ ）℃。 A. 101 B. 81 C. 83 D. 87
12、在蒸汽－空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是（ ）。
A. 提高空气流速 B. 提高蒸汽流速 C. 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速
D. 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时倒走冷凝液 得分 评卷人 采如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H?40?7.0?10Q42三、计算题（共22分）
（H的单位为m，Q的
单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。求：（1）管路的特性方程。（10分）
若管路和阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，再求：
（2）管路的特性方程；（3分）
（3）输水体积流量；（4分） （4）离心泵的有效功率。（5分）
得分 评卷人 四、计算题（共13分）
拟用810mm×810mm的板框压滤机过滤某种水悬浮液，在147.2kPa的恒压
?52差下，过滤常数K?2.73?10m/s，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不
计。每m3滤液可得滤饼体积0.04 m3，试求：
（1）欲在1h时得滤饼0.4 m3，所需的滤框数和框的厚度；（8分） （2）欲使过滤机在生产能力最大（即过滤时间为45min），操作压强需提高
至多少kPa？已知每批操作的洗涤时间和辅助时间约45min。（5分）
得分 评卷人 五、计算题（共21分）
有一单程列管换热器，传热面积为4m2，由?25?2.5mm的管子组成。用初温为25℃的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1200 kg/h和1400 kg/h，其比热容分别为4.2 kJ/(kg.℃)和2.0 kJ/(kg.℃)；水侧和油侧的对流传热系数分别为1800 W/(m2.℃)和200 W/(m2.℃)。两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻，忽略热损失。
（1）校核该换热器是否合用？（12分）
（2）如不合用，采用什么措施可在原换热器上完成上述传热任务？计算之。
（假设传热系数及水的比热容不变。）（9分）
河北理工大学2006~2007学年第一学期
化工原理A-1试卷B 题号 得分 一 二 三 四 五 总分 得分 评卷人 一、填空题（每题2分，共20分）
1、如下图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速u= 。
2、流体流动时，管径和管长都不变，而流体的流量增加一倍（摩擦阻力系数可以认为不变，流动为湍流），则阻力增加的倍数为 倍；若流动为层流，则阻力增加的倍数为 倍。
3、产生离心泵气缚现象的原因是 ；避免产生气缚的方法有 。
4、三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变 ，第二层与第三层的界面温度变 。
5、某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1, 在空气中为u2，则u1 u2；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则
u3 u4。(填＞，＜，＝)
6、某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm，测得其对流传热系数为?，现将管内径改为27mm，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。⑴若液体的流速保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的 倍；⑵若液体的质量流量保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的 倍。
7、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间____________，生产能力_____________。
8、黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高 倍。
9、有一根φ219×6mm的无缝钢管，内外表面温度分别为300℃和295℃，导热系数为45 W/(m.℃)，则每米裸管的热损失为 W。
10、离心泵的流量调节阀安装在离心泵出口管路上，关小出口阀门后，真空表读数 ，压力表读数 。 得分 评卷人 二、选择题（每题2分，共24分，答案必须写在下表内，否则不得分）
1 7 1、在一水平变径管路中，在小截面A和大截面B间连接一U形压差计，当流体流过该管段时，压差计读数R值反映（ ）。 A. 两截面间的压强差 B. 两截面间的流动阻力 C. 两截面间的动压头变化 D. 突然扩大或缩小的局部阻力
2、如图所示，若甲管路总长（包括阀门当量长度）为乙管路的4倍，甲管内径为乙管内径的2倍。流体在两管中均呈层流，则甲、乙管内平均流速的关系为 。
2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 A. u甲=u乙 B. u甲=2u乙 C. u甲=u乙/2 D. u甲=u乙/4
3、离心泵调节阀的开度改变时，则( )。
A．不会改变管路性能曲线 B. 不会改变工作点
C．不会改变泵的特性曲线 D. 不会改变管路所需的扬程 4、如下图所示，一敞口容器底部连接等径的进水管和出水管，容器内水面维持恒定1.5m，管内水的动压头均为0.5m，则进水管的点A和出水管的点B的静压头之比为（ ）。
1.5 A C
B
A. 1 B. 2 C. 3 D. 两者之间关系无法确定
5、离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是（ ）。
A. Z2?Z1?0 B.
?hf?0u22 C. 2?u122?0 D. p2?p1?0
6、某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此套管换热器内壁温度应是（ ）。
A．接近空气平均温度 B. 接近饱和蒸汽和空气的平均温度 C．接近饱和蒸汽温度 D. 无法确定 7、在一个过滤周期中 ________。 A．过滤时间越长生产能力越大 B．过滤时间越短生产能力越大
C．辅助时间越长生产能力越大
D．为了达到最大生产能力，辅助时间越长相应地过滤时间也越长
8、设降尘室的长、宽、高分别为L、b、H（单位均为m），颗粒的沉降速度为u（，气体的体积流量为V（sm3/s），则颗粒能在降尘室分离的条件是 。 tm/s）
A. H/ut≥LbH/Vs； B. H/ut≤LbH/Vs； C. L/ut≤LbH/Vs；D L/ut≥LbH/Vs 9、旋风分离器的分离效率随器身直径的增大而（ ）。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 不确定
10、用板框式过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤20min可得滤
液8m，若再过滤20min可再得滤液 。 A. 8m； B. 4m；
333m3； D. 11.3m
311、一红砖平面墙厚度为500mm，一面温度为200℃，另一面温度为30℃，红砖的导热系数0.57W/(m.℃)，则距离高温面墙内350mm处的温度为（ ）℃。 A. 81 B. 83 C. 87 D. 101
12、有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却用，在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低，宜采取（ ）流程。 A. 气体走管内，气体串联逆流操作
B. 气体走管内，气体并联逆流操作 C. 气体走管外，气体并联逆流操作 D. 气体走管外，气体串联逆流操作 得分 评卷人 三、计算题（本题22分）
用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图所示。在特定转速下，泵的特性方程
342H?42?7.56?10Q（Q的单位为m3/s）为：，当水在管内的流量Q?0.01m/s3时，流动进入阻力平方区。现改送密度??1200kg/m的水溶液（其它性质和
水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变，试求： （1）输送清水时管路的特性方程。（10分）
（2）输送水溶液时管路的特性方程。（3分）
（3）输送水溶液时的体积流量。（4分）
（4）离心泵的有效功率。（5分）
得分 评卷人 四、计算题（本题14分）
用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为： V2+V=5×10-5A2θ，试求：
（1） 欲在30min内获得5m3滤液，需要边框尺寸为635mm×635mm×25mm
的滤框若干个；（6分）
（2） 过滤常数K、qe、θe。（8分） 得分 评卷人 五、计算题（本题20分）
在一列管换热器中，管内的氢氧化钠溶液与管外的冷却水进行逆流传热，两流体均为湍流流动。氢氧化钠溶液的流量为1.2 kg/s，比热容为3770 J/(kg.℃)，从70℃冷却到35℃，对流传热系数为900 W/(m2.℃)。冷却水的流量为1.8 kg/s，比热容为4180 J/(kg.℃)，入口温度15℃，对流传热系数为1000 W/(m2.℃)。按平壁处理，忽略管壁和污垢热阻，忽略热损失。试求： （1）换热器的传热面积。（10分）
（2）操作中，若冷、热流体初温不变，两流体流量都增大一倍，则冷、
热流体的出口温度分别为多少？（10分）