本文格式為Word版，下載可任意編輯——中南大學化工原理考試試卷及答案中南大學考試試卷（A）及參考答案

2023--2023學年2學期時間110分鐘

化工原理課程48學時3學分考試形式：閉卷

專業(yè)年級：化工0401-0406總分100分，占總評成績70%

一、選擇填空題（共30分）

1、x01b05043（3分，各1.5分）

（1）如下圖，連接A、B兩截面間的壓差計的讀數(shù)R表示了C的大小。A）A、B間的壓頭損失HfB）A、B間的壓強差△P

C）A、B間的壓頭損失及動壓頭差之和D）A、B間的動壓頭差uA2-uB2/（2g）（2）轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是C。

A）恒截面、恒壓差B）變截面、變壓差

C）恒流速、恒壓差D）變流速、恒壓差

2、x02b05112（2分，各1分）

（1）離心泵的允許吸上真空高度與以下因素無關(guān)D。A）當?shù)卮髿鈮毫）輸送液體的溫度C）流量D）泵的吸入管路的長度

（2）當兩個同規(guī)格的離心泵串聯(lián)使用時，只能說C。A）串聯(lián)泵較單臺泵實際的揚程增大一倍

B）串聯(lián)泵的工作點處較單臺泵的工作點處揚程增大一倍

C）當流量一致時，串聯(lián)泵特性曲線上的揚程是單臺泵特性曲線上的揚程的兩倍D）在管路中操作的串聯(lián)泵，流量與單臺泵操作時一致，但揚程增大兩倍

3、X04b05038（5分）

（1）用常壓水蒸汽冷凝來加熱空氣，空氣平均溫度為20℃，則壁溫約為B。A）20℃B）100℃C）60℃D）49.7℃（2）高翅片管加熱器一般用于C。

A）兩側(cè)均為液體B）兩側(cè)流體均有相變化

C）一側(cè)為氣體,一側(cè)為蒸汽冷凝D）一側(cè)為液體沸騰,一側(cè)為高溫液體（3）因次分析法的目的在于C。

A）得到各變量間的確鑿定量關(guān)系B）得到各無因次數(shù)群的確鑿定量關(guān)系

C）用無因次數(shù)群代替變量，使試驗與關(guān)聯(lián)工作簡化D）用無因次數(shù)群代替變量，使試驗結(jié)果更可靠

4、t05b05035（4分）

一連續(xù)操作的蒸發(fā)NH4NO3溶液的單效蒸發(fā)器，加熱蒸汽壓力為100kPa（表壓），蒸發(fā)室壓力為20kPa（絕對），正常操作條件下，完成液濃度為40％，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)完成液濃度變稀，經(jīng)檢查加料量、加料液濃度與溫度均無變化，試舉出四種可能引起問題的原因：

1）加熱蒸汽壓力降低或冷凝器真空度減小，使傳熱溫差降低；2）加熱蒸汽中混有不凝性氣體，冷凝側(cè)α下降，傳熱系數(shù)Ｋ下降；3）加熱室中料液側(cè)污垢積累，熱阻增大，Ｋ降低；4）冷凝水排除器不暢通，有積水現(xiàn)象，使Ｋ降低。5、（5分）碳鋼的導熱系數(shù)為C；不銹鋼的導熱系數(shù)為A；銅的導熱系數(shù)為B，常壓常溫空氣的導熱系數(shù)為F；常溫水的導熱系數(shù)為E。

A）151W/m℃B）370W/m℃C）45W/m℃D）16W/m℃E）0.62W/m℃F）0.025W/m℃6、（3分）

（1）利用水在逆流操作的套管換熱器中冷卻某物料。要求熱流體的溫度Ｔ1、Ｔ2及流量W1不變。今因冷卻水進口溫度t1增高，為保證完成生產(chǎn)任務，提高冷卻水的流量量W2，其結(jié)果B。

A）K增大，△tm不變B）Q不變，Δtm下降，K增大C）Q不變，K增大，△tm不確定D）Q增大，Δtm下降（2）沸騰傳熱的過熱度增大，其傳熱系數(shù)C。

A）增大B）減小C）只在某范圍變大D）沸騰傳熱系數(shù)與過熱度無關(guān)

7、x01a05034（3分）

（1）某液體在內(nèi)徑為d0的水平管路中穩(wěn)定滾動，其平均流速為u0，當它以一致的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2（d2=d0/2）的管子時，則其流速為原來的B。A）2倍B）4倍C）8倍D）16倍（2）若滾動為完全湍流（阻力平方區(qū)），則壓降△P是原來的D。A）4倍B）8倍C）16倍D）32倍

8、x02a05099（2分）（1）離心泵的調(diào)理閥B

A）只能安在進口管路上B）只能安在出口管路上C）安裝在進口管路和出口管路上均可D）只能安在旁路上（2）離心泵調(diào)理閥的開度改變時，則C

A）不會改變管路性能曲線B）不會改變工作點

C）不會改變泵的特性曲線D）不會改變管路所需的壓頭

9、x04a05171（3分）

（1）兩灰體間進行輻射換熱，兩者間溫度差為100℃，如兩灰體的溫度各升高100℃，則此時的輻射傳熱量與原來的傳熱量對比，將A。

A）增大B）減小C）不變D）不一定

（2）一定流量的液體在φ25×2.5mm的直管內(nèi)作湍流滾動，其對流傳熱系數(shù)αi＝1000w/m2℃。如流量與物性都不變，改用φ19×2mm的直管，則其α值將變?yōu)镈w/m2℃。

A）1259B）1496C）1585D）1678

二、j02a10056（20分）某液體由一敝口貯槽經(jīng)泵送至精餾塔，管道入塔處與貯槽液面間

2

的垂直距離為12m，液體流經(jīng)換熱器的壓力損失為0.3Kg/cm2，精餾塔壓強為1Kgf/cm（表），排出管路為φ114×4mm的鋼管，管長為120m（包括局部阻力的當量長度），流速為1.5m/s，比重為0.96，摩擦系數(shù)λ＝0.03，其它物性均與水極為接近。泵吸入管路壓力損失為1[m液柱]，吸入管徑為φ114×4mm。

（1）試通過計算，選擇以下較適合的離心泵；

（2）泵與貯槽液面間的最大垂直距離不能超過多少米?

型號Q（m3/h）H（m）η（%）HS（m）2B192216666.03B57A5037.5646.44B919091686.2

答案：

2Pu12P2u21(1)選泵：Z1???H?Z2????hf

?g2g?g2g

Z1＝0Z2＝12

P1＝0（表）P2＝1Kgf/cm2＝104Kgf/m2

u1＝0u2＝0（外）(5分)

∑hf＝hf吸入管＋hf排出管＋hf換熱器hf吸入管=1（m）hf排出管＝λ（l/d）（u2/2g）＝0.03×（120/0.106）×[（1.5）2/19.6]=3.9（m）

hf換熱器=0.3×10=3（m）(5分)∴H＝12+104×9.81／(0.96×1000×9.81)+0+1+3.9+3＝12+10.42+7.9＝30.3（m）

Q＝0.785×（0.106）2×1.5＝0.01323（m3/s）＝47.6（m3/h）

選3B57A泵(5分)

u12（2）Hg?HS??hf吸入管＝6.4/0.96-（1.5）2/19.6-1＝5.55（m）(5分)

2g

三、j03a10063（15分）某板框壓濾機共有10個框，框空長、寬各為500mm，在一

定壓力下恒壓過濾30min后，獲得濾液5m3，假設(shè)濾布阻力可以忽略不計。試求：（1）求過濾常數(shù)Ｋ；

（2）假使再過濾30min，還能獲得多少m3濾液?

答案：（1）過濾面積A＝0.5×0.5×10×2＝5(m2)(5分)K＝（V/A）2×（1/θ）＝（5/5）2×[1/(30×60)]＝5.56×10-4(m2/s)(5分)

（2）V'＝√（KA2θ'）＝√（5.56×10-4×52×(30＋30)×60）＝7.07(m3)過濾獲得的濾液量ΔV＝7.07－5＝2.07(m3)(5分)

四、（15分）在一單效蒸發(fā)裝置中將某原料液進行濃縮，完成液的濃度為28%(質(zhì)量%)，操作條件下沸點為98℃。為了減少生蒸汽的消耗量，用二次蒸汽四分之一的冷凝潛熱把原料液從20℃預熱至70℃。原料液的流量為1000kg/h，原料液的比熱為3.8kJ/kg℃，二次蒸汽的溫度為90℃，相應的冷凝潛熱為2283kJ/kg，忽略熱損失。試求：（1）溶液的沸點升高（2）原料液的濃度x0

答案：（1）溶液沸點升高△=98-90=8℃(5分)（2）W由熱量衡算求得

(1/4)Wr'=FCp0(t0-ti)即2283W=4×1000×3.8×(70-20)W=333（Kg/h）(5分)x0=(F-W)x1/F

x0=(1000-333)×0.28/1000=0.1868=18.68（%）(5分)

五、j04b20231（20分）16℃的鹽水以3840kg/h的流速通過套管換熱器的內(nèi)管而被加熱。內(nèi)管為φ38×2.5mm的鋼管，每段長6m。105℃的熱水以4m3/h的流速在環(huán)隙內(nèi)流過，而被冷卻至48℃，兩流體作逆流滾動。熱水對管壁的對流傳熱系數(shù)α0為5000W/m2℃，已知鹽水物性(平均溫度下)ρ=1200Kg/m3，Cp=3.3KJ/Kg℃，μ=0.95×10-3Pa.s,λ=0.56W/m℃,管內(nèi)外污垢熱阻分別為Rs1=1/3788m2℃/w,Rs0=1/3846m2℃/w。求鹽水出口溫度和所需套管的段數(shù)。忽略熱損失。（熱水在平均溫度下的Cp=4.18kJ/kg℃,ρ=1000kg/m3）

答案：

由兩流體的熱衡算得：

4×1000×4.18(105-48)=3840×3.3(t2-16)解得鹽水出口溫度t2=91.2℃(5分)

傳熱速率方程式為:Q=K0.π.d0.L.△tm其中:△tm=[(48-16)-(105-91.2)]/ln[(48-16)/(105-91.2)]=21.6℃(5分)

Q=3840/3600×3.3×103×(91.2-16)=264700（W）K0=1/(1/αo+d0/di/αi+R0+Rid0/di)(忽略管壁熱阻)Re=di.G/μ=[0.033×3840/(3600×π/4×0.0332)]/(0.95×10-3)=43340>104Pr=Cp.μ/λ＝3.3×103×0.95×10-3/0.56=5.6