第 1 页 共 9 页 《化工原理》考试试题 一、选择与填空 1. 在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2. 流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数?与 和 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则?仅与 有关。 3. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为 。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。 4. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将 。 A. 增加； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 5. 离心泵的效率η和流量Q的关系为 。 A. Q增大，η增大； B. Q增大，η先增大后减小； C. Q增大，η减小； D. Q增大，η先减小后增大。 6. 若沉降室高度降低，则沉降时间 ；生产能力 。 A. 不变； B. 增加； C. 下降； D. 不确定。 7. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为q2?0.02q?4?10?5?（θ的单位为s），则K为 m2/s，qe为 m3/ m2，?e为 s。 8. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 二、解释下列概念或术语 1. 质量流速 2. 汽蚀余量 3. 过滤速率 答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html 第 2 页 共 9 页 三、用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位槽中。已知液体的流量为4 m3/h，密度为1200 kg/m3、粘度为0.96?10?3Pa·s ；输送管路（可按光滑管考虑）的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m。试计算该离心泵的效率。 四、恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min得滤液1L，若又过滤5min后，试求： 1. 得到滤液量（L）； 2. 过滤速率（L/min）。 设：过滤介质阻力可忽略。 一、填空 1. 离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前 _ 、 启动后通过__ 调节流量；住复泵 启动前_ _、 启动后通过_____ 调节流量。
2.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍时，则水的流量为原来流量的_______倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。
3.流体在管路中典型流动形态有________和________两种，一般以________来区分，前者值为___ ____，后者值为___ ____；而两者的本质区别在于流体流动时 。
4.研究流体在管中流动的沿程阻力系数λ与Re的关系，可用 图表示，根据两者关系及流动状态，可将图分为四个区，其中，滞流区λ与Re ，完全湍流区λ与Re 。
5.有相变时的对流传数系数比无相变时________，粘度值大，对流传热系数________；热壁面在冷空气之下比热壁面在冷空气之上时对流传热系数________。
6. 离心泵的工作点是__ _____曲线与___ ____曲线的交点，生产中离心泵工作点的变化意味着 会发生变化。
7．对于旋风分离器，其尺寸增大，分离效率将 ；若颗粒直径增大，则分离效率将 。
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8．旋风分离器当切向进口速度相同时，随着旋风分离器的直径增大．其离心分离因数越______；而同样转速下离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越______。
9.降尘室气固两相分离设备，它们的生产能力Vs与该设备的 、 _ ___和 __有关，与______无关。单层降尘室Vs≤ ；具有n层水平隔板的多层单层降尘室Vs≤ 。
10．一套管式换热器，用水冷却油，水走管内，油走管外，为强化传热，加翅片，问翅片加在管 侧。
11. 流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数?与 和 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则?仅与 有关。
12. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为q2?0.02q?4?10?5?（θ的单位为s），则K为 m2/s，qe为 m3/ m2，?e为 s。
13. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。
14. 流体在流动过程中，由于速度的大小和方向发生变化而引起的阻力，称为____________阻力。
15. 流体流动机械能包括 、 及 ，流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的____ ______。
16. 某容器内的绝对压强为200 kPa，当地大气压为101.3 kPa，则表压为___________。 17．颗粒在沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响，称为_________沉降。
18．离心泵组合操作的选定原则为：高阻管路选___ ___，低阻管路选____________。 19．过滤操作的推动力是___ ______。
20. 蒸发过程中引起温度差损失的原因有 ， 和 1 。
21. 蒸发器的生产强度是指 ，欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高 和 。
22. 某设备的表压强为100 kPa，则它的绝对压强为 kPa；另一设备的真空度为400 mmHg，则它的绝对压强为 kPa（当地大气压为101.33 kPa）。 23. 离心泵的特性曲线是在一定 下，用常温 为介质，通过实验测定得到的。离心泵的主要特性曲线包括 、__ _和 三条曲线。 24. 离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将会发生_ _现象；而当泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生__ 现象。
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25. 离心泵通常采用_ _调节流量；往复泵采用 调节流量。
7．理论上降尘室的生产能力与 和 有关，而与 无关。设计除尘设备时，降尘室做成多层的目的是 。
26. 大容器里饱和液体沸腾分为 ， 和 1 阶段。工业上总是设法在 下操作。
27．蒸发过程中引起温度差损失的原因有 ， 和 1 。
28. 某粘性液体在一定管路系统中流动，在流量不变条件下将液体加热，则液体的黏度将_ __，雷诺准数Re 将_ __，流动阻力将_ _。 29. 旋风分离器的分离效率随器身 的增大而减小。
30．物体黑度是指在 温度下，灰体的 与 之比，在数值上它与同一温度下物体的 相等。
31．热量传递的基本方式有 、 和 。 32. 多效蒸发与单效蒸发相比，其优点是 。 二、选择题
1．离心泵的特性曲线是在 的情况下测定的。
A)效率一定； B)功率一定； C)转数一定； D)管路（l+∑le）一定。 2．在蒸汽冷凝传热中，不凝性气体的存在对α的影响是 。 A) 会使α大大降低； B) 会使α增大； C) 对α无影响； D）会使α大大升高。
3．在蒸气—空气间壁传热过程中，为强化传热，在下列方案中， 是可行的。 A)提高空气流速； B)提高蒸汽流速； C)采用过热蒸汽来提高蒸气温度； D)降低空气的流速。
4．在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理： 。
甲：传热器的壁温接近加热蒸汽的温度。
乙：换热器总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数。 A)甲乙均合理； B)甲乙均不合理； C)甲合理，乙不合理； D)甲不合理，乙合理。
5．在一维稳态多层平壁热传导时，各层的温度差正比于各层的 。
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A)导热系数； B)密度； C)热阻； D)传热面积。
6. 在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。
A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。
7. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为 。
A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。
8. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将 。
A. 增加； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 9. 离心泵的效率η和流量Q的关系为 。
A. Q增大，η增大； B. Q增大，η先增大后减小； C. Q增大，η减小； D. Q增大，η先减小后增大。 10. 若沉降室高度降低，则沉降时间 ；生产能力 。
A. 不变； B. 增加； C. 下降； D. 不确定。
11． 拟采用一个降尘室和一个旋风分离器来除去某含尘气体中的灰尘，则较适合的安排是 。
A） 降尘室放在旋风分离器之前 B） 降尘室放在旋风分离器之后 C） 降尘室与旋风分离器并联 D） 方案A、B均可
12．用管子从高位槽放水，当管径缩小一半时，则水的流量为原来流量的__ __倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。
A) 4； B) 1； C) 0.5； D) 0.25
13．已知直圆管内流动阻力损失与流速的平方成正比，则其流动形态为________。 A） 层流； B） 湍流； C） 完全湍流； D) 过渡流
14．对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m-2?K-1 ，α2＝116 W?m-2?K-1， 要提高总传热系数（K），最简单有效的途径是 。
A. 设法增大α1 B. 设法增大α2 C. 同时增大α1和α2 D. 不确定
15．温度相差100℃的两灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10℃，则此时的辐射传热量与原来的相比将 _ __。
A. 不变 B. 变大 C. 变小 D. 不确定
16．在完全湍流区，流动摩擦阻力损失与 成正比；在层流区，流动摩擦阻力损失与
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成正比。
A. 流速的一次方； B. 流速的平方； C. 流速的三次方； D. 流速的五次方。
17. 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导走冷凝液
18. 在设计固定管板式列管换热器时，危险性大（有毒、易燃易爆、强腐蚀性等）的流体应走 。
A. 壳程； B. 管程； C. 壳程和管程均可 三、判断题
1．液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。（ ） 2. 流体作滞流流动时，摩擦系数与管壁粗糙度与雷诺数有关。（ ） 3. 转子流量计的刻度与被测流体的密度无关。（ ）
4. 离心泵的压头又称扬程，它是指离心泵对单位质量的液体所能提供的有效能量。（ ） 5. 离心泵的轴功率随液体密度而改变。（ ）
6. 一般情况下，离心沉降设备的分离效果比重力沉降设备的分离效果好。（ ） 7. 板框压滤机的洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率。（ ） 8. 凡稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。（ ）
9. 换热器的总传热系数主要决定于流体的特性、传热过程的操作条件及换热器的类型。
（ ）
10. 多效蒸发虽然提高了加热蒸汽的利用率，但降低了生产强度，二者是相互矛盾的。（ ） 四、名词解释题 1. 牛顿粘性定律 2. 质量流速 3. 汽蚀余量 4．过滤速率 5. 傅立叶定律 6. 蒸发强度 三、分析题
1．一定流量的20℃常压含尘气体在进入反应器之前需要尽可能除尽尘粒并升温至400℃。
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可能的工艺安排为：
（1） 先除尘后升温； （2）先升温后除尘； 试分析那种安排更合理？
2．通过三层平壁稳定热传导中，若测得各面的温度t1、t2、t3和t4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试分析各平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。 3．如何强化换热器中传热过程。
4. 过滤的基本方程式为： d V A 2 ? p 1 ? s ，试根据该式分析强化过滤操作的途径。
d???r?v(V?Ve) 5. 某套管传热实验装置，传热管为薄壁紫铜管，现采用Ts=120 ℃的饱和水蒸气冷凝来加热管内呈湍流流动的空气，空气的进出口温度为t1=25.0 ℃和t2=55.0 ℃。有三位实验者测得的传热铜管的平均壁温tw分别为119.0 ℃、98.0 ℃、50.0 ℃。（忽略管壁热阻、可能的污垢热阻及物性参数随温度的变化）
（1）试计算说明三位实验者测得平均壁温的合理性；
（2）若增大空气流量，其他操作条件不变，试分析：空气出口温度应如何变化；传热管平均壁温应如何变化。
本题参考资料：气体强制对流传热系数的大致范围：20 ~ 100 W/(m2·℃)； 水蒸气冷凝传热膜系数的大致范围：5000 ~ 15000 W/(m2·℃)。
四、计算题
1. 用离心泵将水以12m3/h的流量由水池打到敞开的高位槽，两液面保持不变，液面高差为20m，管路总长度（包括所有当量长度）为100m，管路摩擦系数为0.025，管子内径为0.05m，水的密度为1000kg/m，泵的效率为80%。
（1） 计算泵的有用功； （2） 计算泵的轴功率；
（3） 分析如将泵的转速提高8%，则泵
的流量Q、压头H、以及功率N将如何变化？
2. 恒压下用板框压滤机过滤某悬浮液，已知正常生产时过滤面积为2.6m2 ，2小时后得滤液100 m3 。由于某种原因生产进度临时发生变化，要求2小时完成200 m3滤液的生产，请计算说明可以采取那些措施在2小时完成临时生产任务。（假设滤饼不可压缩，且过滤介质阻力忽略不计）。
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水池3
高位槽18m压强表20m真空表第 8 页 共 9 页
3. 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
4. 某单程列管式换热器，其换热管为?25?2 mm的不锈钢管，管长为3 m，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为8.2?103 W/(m2·℃)。水的流量为15000 kg/h，平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)；管壁与水的对流传热系数为1000 W/(m2·℃)；不锈钢的导热系数为17 W/(m·℃)。试求：
1．总传热系数Ko； 2．水的出口温度。
5. 恒压下用板框压滤机过滤某悬浮液，已知过滤面积为0.6m2 ，3小时后得滤液60 m3 ，若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力忽略不计，试求：
1．若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少m3滤液？
2．若其他条件不变，过滤时间缩短至原来的1/4，可得多少m3滤液？
6. 质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性参数如下：比热容Cp=1kJ/(kg·℃)，导热系数λ＝2.85×102 W/(m2·℃)，粘度μ＝
－
－5
1.98×10
Pa·s，ρ＝ 1.20kg/m3，普兰特准数Pr = 0.7
现有一单程列管式换热器，装有φ25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？
计算中可忽略污垢热阻，不计热损失。低粘流体圆管强制对流时传热系数关联式可参考：
?n? ＝ 0.023R0.8ePr
di7. 用轴功率为0.55 kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位槽中。已知液体的流量为4 m3/h，密度为1200 kg/m3、粘度为0.96?10?3Pa·s ；输送管路的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门的当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m。试计算该离心泵的效率。（若为湍流，摩擦系数可按柏拉修斯经验公式??来计算）
8、恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min得滤液1L，若又过滤5min后，试求：
1. 得到滤液量（L）； 2. 过滤速率（L/min）。 设：过滤介质阻力可忽略。
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0.3164Re0.25第 9 页 共 9 页
9. 在一传热面积为50m2的单程列管换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷却水的流量为36000 kg/h，其温度由20℃升高到38℃。溶液温度由110℃降到60℃。若换热器清洗后．在两流体流量和进口温度不变的情况下，冷却水的出口温度升到45℃。试估算换热器在清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设：
(1)两种情况下，流体物性可视为不变。水的平均比热容可取为4．187 kJ/(kg·℃)； (2)可按平壁处理，两种工况下αi、αo分别相同； (3)忽略管壁热阻和换热器的热损失。
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