2025化學(xué)工程考研工藝原理專項訓(xùn)練試卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.對于不可壓縮流體在圓形管道中的穩(wěn)定層流流動，以下說法正確的是（）。A.管中心處流速最大，管壁處流速為零B.管中心處流速為零，管壁處流速最大C.管內(nèi)各處流速相同D.流速分布與管徑無關(guān)2.伯努利方程中，表示單位重量流體所具有的總能量，其物理意義是（）。A.流體的動能B.流體的勢能C.流體在泵或風(fēng)機(jī)中獲得的能量D.流體所具有的總機(jī)械能3.在管路計算中，若管路系統(tǒng)需要克服的總阻力損失為50kPa，流量為100m3/h，若流量增加一倍，假設(shè)流動處于完全湍流狀態(tài)，總阻力損失約為（）。A.50kPaB.100kPaC.200kPaD.250kPa4.某流體的密度為1200kg/m3，運(yùn)動粘度為2.5×10??m2/s，其雷諾數(shù)Re為2000，該流體流過內(nèi)徑為10mm的圓管，流動類型為（）。A.層流B.過渡流C.湍流D.無法確定5.在傳熱過程中，若流體被加熱，則該流體與壁面之間的對流傳熱系數(shù)（h）通常（）。A.隨溫差增大而增大B.隨溫差減小而增大C.與溫差無關(guān)D.隨流體粘度增大而增大6.以下傳熱方式中，傳遞熱量不需要介質(zhì)，可在真空中進(jìn)行的是（）。A.導(dǎo)熱B.對流C.擴(kuò)散傳質(zhì)D.輻射傳熱7.在一套管式換熱器中，內(nèi)管為甲流體，外管為乙流體，甲流體從T1℃加熱至T2℃，乙流體從T3℃冷卻至T4℃。若不計熱損失，則（）。A.T1>T3,T2<T4B.T1<T3,T2>T4C.T1+T2=T3+T4D.T1+T4=T2+T38.對于平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，若維持壁面兩側(cè)的溫度差不變，將壁厚減小一半，則導(dǎo)熱熱流密度（q）將（）。A.不變B.減小一半C.增加一倍D.增加到原來的四倍9.在雙膜理論中，氣膜阻力通常（）液膜阻力。（假設(shè)氣相濃度變化較大，液相濃度變化較?。〢.大于B.小于C.等于D.無法比較10.傳質(zhì)系數(shù)（k）的大小主要取決于（）。A.溫度B.濃度C.流體的物性（如粘度、擴(kuò)散系數(shù)）和流動狀況D.設(shè)備尺寸二、填空題1.流體流動阻力的表示方法通常有________和________兩種。2.伯努利方程是________定律在流體流動中的具體體現(xiàn)。3.對于圓形管內(nèi)完全湍流流動，摩擦系數(shù)（λ）僅與流體的________和管徑________有關(guān)，與雷諾數(shù)________無關(guān)。4.傳熱的三種基本方式是________、________和________。5.總傳熱系數(shù)（K）的物理意義是單位________、單位________下的傳熱量。6.在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，通過某一截面的導(dǎo)熱熱流量（Q）為常數(shù)，則沿?zé)崃鞣较?，?dǎo)熱熱流密度（q）________。7.分子擴(kuò)散主要發(fā)生在________狀態(tài)下，其驅(qū)動力是________差。8.在填料塔中，氣液兩相接觸的基本單元是________。9.進(jìn)行管路水力計算時，常需確定管徑和________。10.雷諾數(shù)（Re）是表征流體流動狀態(tài)的無因次數(shù)群，其表達(dá)式為________（以平均流速為基礎(chǔ)）。三、簡答題1.簡述流體在管內(nèi)流動時，管壁處速度為零的原因。2.簡述強(qiáng)化傳熱的途徑有哪些。3.簡述氣相總傳質(zhì)系數(shù)（kG）與氣膜傳質(zhì)系數(shù)（kG）及液膜傳質(zhì)系數(shù)（kL）之間的關(guān)系（用公式表示）。四、計算題1.(10分)某不可壓縮流體在水平圓管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)層流流動。管內(nèi)徑d=0.05m，管長L=5m，流體密度ρ=1000kg/m3，運(yùn)動粘度μ=1×10?3Pa·s。在管出口處測得壓力降為50kPa。假設(shè)流動充分發(fā)展，試計算：(1)管中心的最大流速；(2)距管中心r=0.02m處的流速。2.(10分)一套管式換熱器，內(nèi)管為φ25×2.5mm鋼管，外管為φ38×3.5mm鋼管。冷卻水在內(nèi)管中流動，從20℃被加熱到50℃。冷卻水流量為50kg/h。假設(shè)管壁熱阻和換熱器熱損失均可忽略，冷卻水的比熱容為4.18kJ/(kg·K)。試估算該換熱器的對流傳熱系數(shù)（以內(nèi)管內(nèi)表面積為準(zhǔn)）。3.(15分)某平壁厚度δ=0.1m，壁面兩側(cè)溫度分別為T1=200℃和T2=100℃。已知該材料的熱導(dǎo)率λ=0.5W/(m·K)。試計算：(1)通過該平壁的導(dǎo)熱熱流密度（q）；(2)若將壁厚減至0.05m，其他條件不變，導(dǎo)熱熱流密度變?yōu)槎嗌伲?3)若維持T1=200℃和T2=100℃不變，將壁厚增至0.2m，導(dǎo)熱熱流密度變?yōu)槎嗌伲?.(10分)在一填料塔中進(jìn)行氣液傳質(zhì)，氣相組分為A，液相組分為A。塔頂氣相組成為y1=0.1，塔底氣相組成為y2=0.3。塔頂液相組成為x1=0.05，塔底液相組成為x2=0.2。假設(shè)氣液平衡關(guān)系符合y=mx（m為平衡線斜率，且m=2）。試計算：(1)以氣相組成表示的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)（NOG）；(2)若塔高為5m，則氣相總傳質(zhì)單元高度（HOG）為多少？試卷答案一、選擇題1.A2.D3.C4.C5.A6.D7.A8.C9.A10.C二、填空題1.長度因次，壓強(qiáng)因次2.理想流體，穩(wěn)定流動，沿流線，無粘性，無熱交換，無內(nèi)能變化3.物性，雷諾數(shù)4.導(dǎo)熱，對流，輻射5.溫度差，時間6.不變7.靜止，濃度8.浸潤表面9.流速或流量10.Re=(ρud)/μ三、簡答題1.答：由于流體與管壁存在附著力，流體分子會吸附在管壁上，其速度為零。遠(yuǎn)離管壁的流體不受管壁粘附力影響，速度最大。2.答：強(qiáng)化傳熱的途徑有：(1)增大傳熱溫差；(2)增大總傳熱系數(shù)K（如加大流體的流速、增加粗糙度、選用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料、采用逆流布置等）；(3)增大傳熱面積（如采用肋片、折流板等）。3.答：kG=(1/kL)+(1/kG)或kG=kL/(1+(kL/m))四、計算題1.解：(1)管內(nèi)層流流動，最大流速位于管中心。根據(jù)泊肅葉公式，管中心最大流速umax=(Q)/(πr?μ)=(ρgd?)/(128μL)。Q=(ΔPπr?)/(8μL)=[(50×103)×π(0.05/2)?]/[8×(1000/3600)×1×10?3×5]=0.01178m3/sumax=(1000×9.81×0.05?)/(128×1×10?3×5)=0.293m/s(2)距管中心r處流速u=umax(1-(r/R)2)=0.293[1-(0.02/0.025)2]=0.27m/s2.解：(1)水流量G=50kg/h=0.0139kg/s，比熱容Cp=4.18kJ/(kg·K)=4180J/(kg·K)。熱流量Q=G×Cp×ΔT=0.0139×4180×(50-20)=1915.48W內(nèi)管外徑do=25+2.5=27.5mm=0.0275m，內(nèi)表面積A=πdoL=π×0.0275×5=0.432m2。對流傳熱系數(shù)h=Q/(A×ΔT)=1915.48/[0.432×(50-20)]=109.3W/(m2·K)3.解：(1)導(dǎo)熱熱流密度q=λ(T1-T2)/δ=0.5×(200-100)/0.1=500W/m2(2)δ'=0.05m，q'=λ(T1-T2)/δ'=0.5×100/0.05=1000W/m2(3)δ''=0.2m，q''=λ(T1-T2)/δ''=0.5×100/0.2=250W/m24.解：(1)理論板數(shù)N_theo=(y1-y2)/(y_eq-y2)=(0.1-0.3)/(0.05-0.3)=0.25/(-0.25)=1y_eq=mx=2x。N_theo=(x1-x2)/(x_eq-x2)=(0.05-0.2)/(0.1-0.2)=-0.15/-0.1=1.5NOG=(y1-