化工原理上测试题答案.docx
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化工原理上测试题答案
上册试题一答案
1.多项选择题:
(1)X01a05034
①B;②D
(2)X03a05100
①C;②B
(3)X02a05106
①A②D
(4)X04b05038
①B②C③C
2.填空题
(1)t01a05149
(a)∆P=Rg(ρm-ρ)(b)∆P=Rgρ
(c)∆P=Rg(ρA-ρB)(d)∆P=P1-P2=Rgρm-hgρ
(2)t02a05009
①离心泵给单位质量的液体所提供的能量。
2分
②出口阀门支路阀门各1.5分
(3)t02a05234
传热速率下降引起。
根据Q=KA∆tm分析,可能有几种情况:
1.蒸汽压力下降,∆tm减小;2.蒸汽侧有不凝气,使冷凝传热系数αo大幅度地下降,K减小;3.水侧污垢积累,污垢热阻增大,K减小;4.冷凝水排除器不通畅,有积水现象,使K减小。
(4)t03b05014
①四分之一2分
②Ut=d2(ρg-ρ)g/(18μ)1.5分
层流区或10-4 [二]j01c20192 解 (1)u1=3.78×10-3/(0.785×0.042)=3m/s u2=(1/4)u1=0.75m/s 在1-1、2-2截面是列柏式: gZ1+P1/ρ+u12/2=gZ2+P2/ρ+u22/2+hf Z1=Z2=0(以过管轴线的水平面为基准面) (P2-P1)/ρ=(u12/2-u22/2)-hf=(32-0.752)/2-hf 由静力学方程: P1-Rρ气g-Rρ水g (P2-P1)/ρ水=Rg=0.17×9.81=1.668 即4.22-hf=1.668 hf=2.552J/Kg (2)若将粗管一端抬高∆Z,管段成斜放置,而流量仍保持不变 静力学方程式得: (P2-P1)/ρ水-∆Zg=Rg 由1-1与2-2截面间列柏式得 P2-P1)/ρ水-∆Zg=u12/2-u22/2-hf=4.22-hf 管线倾斜后,流经扩大管的摩擦损失hf不变 故管线倾斜后R读数不发生变化 [三]j04c20132 (1)Re=0.024×10×1.128/(1.91×10-5)=14170 Pr=1.91×10-5×1.005×103/(1.754×10-2)=1.094 αi=0.023×1.754×10-2/0.024×141700.8×1.0940.4 =36.3W/m2·℃ Ki=1/(36.3+24/(11630×26))=36.2W/m2·℃ Q=8500×1.005×103×(60-20)=3.417×105KJ/h ≈94.92KW (∆tm=[(120-20)-(120-60)]/ln[(120-20)/(120-60)]=78.3℃ Αi=94.92×103/(36.2×78.3)=33.5m2 (2)αi′=αi×20.8=63.2W/m2·K K′=1/(1/63.2+24/(26×11630))=62.9W/m2·K Ki′Αi∆tm=m′Cp(t2-t1) 62.9×39.5(t2′-20)/ln(120-20)/(120-t2′)=2×8500×1.005(t2′-20) 解得t2=55.84℃ 或令KiUαiKi/Ki′=(1/2)0.8=0.575 KiΑi∆tm/(Ki′Αi∆tm′) =mc(t2-t1)/(2mc(t2′-t1) 展开解得: t2′=55.85℃ [四]j03b10066 (1)V2=KS2г3分 V2/802=0.82/0.42 所以V=80×2=160m3 (2)V2/802=2/43分 所以V=80/(21/2)=55.6m3 (3)KS2=V2/θ=802/4=1600m6/h4分 因为(V+Ve)2=KS2(θ+θe) 2(V+Ve)dv=KS2dθ Dv/dθ=KS2/(2(V+Ve))=KS2/2V Θw=Vw/(1/4)(dv/dθ)E)=Vw/((1/4)KS2/(2V)) =5/((1/4)×1000(2×80)) =2h 或a=5/80θw=8aг=8×5/80×4=2h [五]j05b10045 (1)根据所给数据,杜林曲线的斜率为 K=(108-87.2)/(100-80.9)=1.089 溶液的沸点 (87.2-t1)/(80.9-68.7)=1.089 t1=73.9℃ 沸点升高∆′=73.9-68.7=5.2℃ (2)蒸发水量W=F(1-X0/X1) =1200(1-0.2/0.4)=600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q=FCo(t1-t0)+Wr′ =(1200/3600)×3.86(73.9-40)+600/3600×2335 =432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q=KA(T-t1) T=Q/(KA)+t1 =432.8×103/(800×12)+73.9 =119℃ 化工原理上册试题二答案 [一] 1.多项选择题: (1)x03a05103 ①C②D (2)x02a05022 ①A②C③A (3)x04b05039 ①A②D③D (4)x01a05041 ①D②B③A 2.填空题: (1)t01b05019 ①牛顿型②比托管(测速管)③相等;流量之和;小 (2)t02b05088 ①管路性能,泵的性能,回流支路3分 ②旋转,正位移式,出口阀2分 (3)t03a05002 ①增加一倍减小一倍不变②2各1分 (4)t03a05166 ①相等②水蒸汽空气侧③小;大 [二]j01c20089 (1)因为V=αA(2ρΔP/ρ2)0.5=αA(2ΔP/ρ)0.5 ΔP=Rg(ρo-ρ)=0.17×9.81×(13600-1000)=2.1×104 V=0.7(Л/4)×(0.07)2(2.1×104)×2/1000)0.5 =0.7×0.785×(0.07)2(4.2×10)0.5=0.0174m3/s 所以U=V/(0.785d2)=0.0174/(0.785×0.12)=2.22m/s (2)选低位水池的水平为基准面,取1-1、2-2两截面建立柏努力方程: Z1+(P1/ρg)+(U12/2g)+H=Z2+(P2/ρg)+(u22/2g)+∑hf′ u1=u2=0Z1=0P2/ρg≈0 所以H=Z2+∑hf′-(P1/ρg)=10+(44/9.81)+0.6×13.6=22.7mmH2O 再选泵入口管所在面为基面,取3-3、4-4两截面建立柏努力方程: Z3+(P3/ρg)+(U32/2g)+H=Z4+(P4/ρg)+(U42/2g)=H-h0-(u42-U32)/2g +H真(u42-U32)/2g≈0P4=ρg(H-ho)+H真)=1000×9.8(22.7-0.1-0.294×13.6)=1.8×105Pa=1.8大气压(表) P3=1.8kg/cm2(表)泵出口处的指示值为1.8kg/cm2 参见附图: j01c089.d [三]j04c20126 解: (1)Re=dlG/μ=[0.05×4000/3600×Л/4×0.052)/(0.39×10-3) =7.2586×104 Pr=Cpμ/λ=1.86×103×0.39×10-3/0.134=5.4 α1=0.023λ/d(Re)0.8(Pr)0.4 =(0.023×0.134/0.05)×(7.2586×104)0.8×5.40.4=936.4W/m2.℃ (2)Q=4000/3600×1.86×103(80-50)=6.2×104W 1/K1=1/936.4+1/10000+0.0004所以K1=637.8W/m2.℃ Δtm=((120-50)-(120-80))/ln(120-50)/(120-80)=53.6℃ A1=Q/(K1Δtm)=6.2×104/(637.8×53.6)=1.814m2 L=A1/(Лd内)=1.814/(Л×0.05)=11.55m (3)K不变,A不变,T变为99.1℃,苯的流量及比热均不变。 设出口温度为t2′,在新条件下,传热速率方程变为 4000/3600×1.86×103(t2′-50) =637.8×1.814((99.1-50)-(99.1-t2′))/ln(99.1-50)/(99.1-t2′) 解得ln(99.1-50)/(99.1-t2′)=0.5598 所以t2′=71℃ [四]j03b10075 (1)已知V=2.91m3,г=15min=900s Q=4.8m3/h=0.00133m3/s 生产能力Q=V/(г+гD) 0.00133=2.91/(900+гD) 所以гD=1288s=21.47min (2)若Q、V、г不变 V2=2(ΔP/μrc)A2θ (1) V2=2(ΔP′/μrc)A′2θ (2) 因为 (1)= (2) 得A′2=ΔPA2/ΔP′ =2×102/1=200 所以A′=14.14m2 增加面积Δ=14.14-10=4.14m2 [五]j05b10048 解: 第一效蒸发量: 已知: D1=800kg/h,r1=r1′=2280KJ/kg, W1=D1=800kg/h 第二效蒸发水量: 已知: D2=W1=800kg/h, F2=F1-W1=2000-800=1200kg/h X02=X1=FX0/(F-W1)=2000×0.05/(2000-800)=0.0833 t02=95℃t2=70℃r2=r2′=2280KJ/kg Cp02=Cpw(1-X02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/(kg·℃) D2r2=(F2Cp02(t2-t02))/r2′+W2r2′ W2=(800×2280-1200×3.84×(75-95))/2280 =840kg/h 蒸发水量W=W1+W2 =800+840=1640kg/h 化工原理上册试题三答案 [一] 1.多项选择题: (1)x01a05161 ①C;R1 ②AB两截面间压差ΔP/ρg=R(ρ1-ρ)/ρ各2.5分 (2)x02a05093 ①B②B各2.5分 (3)x03b05112 ①D②D各2.5分 (4)x04b05039 ①A②D③D 2.填空题: (1)t01b05024 ①1m/s;20Pa②不变 (2)t02a05008 ①Q-H;Q-N;Q-η ②增大;不变各1分 (3)t03b05006 ①重力沉降;离心沉降;过滤 ②临界直径的大小;临界直径各1分 (4)t04b05059 ①固定管板式浮头式U形管式②0.333 [二]j01c20111 如图取3-3′面有P3=P3′ (1)P3=PA+ρgH①P3′=PB+ρg(H+h-R)+Rρ′g② ①=①有: PA+ρgH=PB+ρg(H+h-R)+Rρ′g PA-PB=ρgh+R(ρ′-ρ)g =0.3×1000×9.81+20×10-3×(13.6-1)×1000×9.81 =5415.12PA (2)在1-1、2-2间列柏努力方程: 以3-3′为基准面 Z1g+(PA/ρ)+(uA2/2)=Z2g+(PB/ρ)+(uB2/2)+∑hf 所以∑hf=(Z1-Z2)/g+(PA-PB)/g+(uA2-uB2)/2 因为Z1-Z2=-hPA-PB=ρgh+R(ρ′-ρ)g uA=V/AA=2/[60×3.14/4]×0.12≈4.25[m/s] uB=V/AB=2/[60×3.14/4]×0.242≈0.737[m/s] 所以∑hf=(Z1-Z2)/g+(PA-PB)/ρ+(uA2-uB2)/2 =-hg+ρgh+R(ρ′-ρ)g+(4.252+0.7372)/2 =[20×10-3×(13.6-1)/1]×9.81+(4.252+0.7372)/2 ≈11.23(J/Kg) 所以换算成mmHgHf=(∑hf/g)×(1000/13.6)=(11.23/9.81)×(1000/13.6) =81.92 (3)若管路水平放置由P3=P3′ P3=PA′+ρgL①P3′=PB′+ρg(L-R)+R′ρ′g② PA′+ρgL=PB′+ρg(L-R)+R′ρ′g PA′-PB′=R′(ρ′-ρ)g 由柏努力方程式得: Z1′g+(PA′/ρ)+(uA2/2)=Z2′g+(PB′/ρ)+(uB2/2)+∑hf′ ∑hf′=(Z1′-Z2′)/g+(PA′-PB′)/ρ+(uA2-uB2)/2 阻力损失不变 所以有∑hf′=∑hf (PA′-PB′)/ρ+(uA2-uB2)/2=(PA-PB)/ρ+(uA2-uB2)/2 所以PA′-PB′=(Z1-Z2)/gρ+(PA-PB)=(PA-PB)-hgρ =5415.12-0.3×1000×9.81=2472.12(Pa) 所以代入PA′-PB′=R′(ρ′-ρ)g 所以R′=(PA′-PB′)/(ρ′-ρ)g=2472.12/[9.81×(13.6-1)×1000]=0.02m=20㎜ 结论: R=R′不变,(PA′-PB′)变小 参见附图: j01c111.t [三]j04c20113 (1)蒸汽用量Q放=Wt=2205×WKJ/hr Q吸=W′Cp(t出-t入) =7200×2.2×(80-30)=7.92×105KJ/hr Q放=Q吸 所以W=7.92×105/2205≈359.2Kg/hr (2)传热系数得计算由Q=KAΔtm Δtm=((120-30)-(120-80))/ln((120-30)/(120-80)) =50/ln(90/40)=61.66℃ 所以Ki=Q/AiΔtm =7.92×105/[60×Л×(50/1000)×61.66]≈1363KJ/hr·㎡·℃ =378.8(W/㎡·℃) (3)1/Ki=Ai/(α0A0)+1/αi) 1/αi=1/Ki-Ai/=1/378.8-50/(12000×57) Αi=389.6W/㎡·℃ 速度增加: 原速度U=4V/(Л×0.052)管径变化后U′=4V/(Л×0.042) 所以U′/U=0.052/0.042=1.563 原管径d=0.05m变化后管径d′=0.04d′/d=0.04/0.05=0.8 所以αi′=389.38×(U′/U)0.8/(d′/d)0.2 =389.38×(1.563)0.8/(40/50)0.2 =582.1W/㎡·℃ 1/Ki=1/αi+di/(α0d0)=40/(12000×47)+1/582.1 所以Ki=558.8W/㎡·℃ 由于Q=KAΔtm 所以Ai=Q/KΔtm=7.92×105×1000/3600/(558.8×61.66) =6.385㎡ 又Ai=ЛdiL 所以L=Ai/Лdi=6.385/(3.14×0.04)=50.8 [四]j03b10074 (1)Q=V/(г+г辅+洗)所以Q=2.5/(15/60+г辅+洗) г辅+洗=0.375hr=22.5min (2)V2=KA2г所以2.52=K×102×0.25 所以K=0.25m2/h K′/K=ΔP′/ΔP所以K′=1.5/2.5×0.25=0.15m2/hr (V′)2=K′A2г′所以(V′)2=0.15×102×0.25 V′=1.936m3 Q′=1.936/(0.25+0.375)=3.90m3/hr [五]j05a10014 与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3=10KPa 与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3=8KPa 将绝压为10KPa的饱和水送至绝压为8KPa的空间,水温由46.3℃ 急速下降至41.3℃,这时要放出显热,使一部分饱和水汽化(即闪蒸)。 因闪蒸而放出的显热=12000×4.18(45.3-41.3)=2006×102KJ 闪蒸出水汽的流量=2006×102/2398=837Kg蒸汽 水汽的体积=837/0.05514=1518m3蒸汽 化工原理上册试题四答案 [一] 1.多项选择题: (1)x01a05033 ①B②C (2)x02b05114 ①B②B (3)x03b05108 ①B②B (4)x04b05015 ①C②B 2.填空题: (1)t01a05148 PA-PB=H(ρ1-ρ)g+hρg PA-PB=R(ρ1-ρ)g+hρg R=H (2)t02a05004 ①减小减小下降增大 ②Q=ASn (3)t03b05007 ①[(ρs-ρ水)/μ水]×[μ空气/(ρs-ρ空气)]②81.55 (4)t04a05043 ①提高壳程流体的流速,使壳程对流传热系数提高;圆缺形(弓形),圆盘和环形②最大,最小 [二]j01c20089 (1)因为V=αA(2ρΔP/ρ2)0.5=αA(2ΔP/ρ)0.5 ΔP=Rg(ρ0-ρ)=0.17×9.81×(13600-1000)=2.1×104 V=0.7(Л/4)×(0.07)2(2.1×104×2/1000)0.5=0.7×0.785×(0.07)2(4.2×10)0.5=0.0174m3/s 所以u=V/(0.785d2)=0.0174/(0.785×0.12)=2.22m/s (2)选低位水池的水平为基准面,取1-1、1-2两截面建立柏努力方程: Z1+(P1/ρg)+(u12/2g)+H=Z2+(P2/ρg)+(u22/2g)+∑hf′ U1=u2=0Z1=0P2/ρg≈0 所以H=Z2+∑hf′-(P1/ρg)=10+(44/9.81)+0.6×13.6=22.7mH2O 再选泵入口管所在面为基面,取3-3、4-4两截面建立柏努力方程: Z3+(P3/ρg)+(u32/2g)+H=Z4+(P4/ρg)+(u42/2g) P4/ρg=H-h0-[(u42-u32)/2g]+H真 (u42-u32)/2g≈0P4=ρg(H-h0+H真)=1000×9.8(22.7-0.1-0.294×13.6)=1.8×105Pa=1.8大气压P3=1.8Kg/cm2(表)泵出口处指示值为1.8Kg/cm2 [三]j04b20101 由两流体的热衡算得: 4×1000×4.18(105-48)=3840×3.3(t2-6)解得t2=91.2℃ 传热速率方程为: Q=Ko·Л·do·L·Δtm 其中: Δtm=[(48-16)-(105-91.2)]/ln[(48-16)/(105-91.2)]=21.6℃ Q=3840/3600×3.3×103×(91.2-16)=264700W Ko=1/(1/αo+do/di/αi+Ro+Rido/di)(忽略管壁热阻) Re=di·G/μ=[0.033×3840/(3600×Л/4×00332)]/(0.95×10-3)=43340>104 Pr=Cp·μ/λ=3.3×103×0.95×10-3/0.56=5.6 Αi=0.023(λ/di)Re0.8Pr0.4=0.023×(0.56/0.033)×43340.85.60.4 =3983W/㎡·℃ Ko=1/[(1/5000+38/(33×3983)+1/3846+38/(33×3788))=950W/㎡·℃ 所以264700=950×Л×0.038L×21.6 解得: L=108m108/6=18段 [四]j03b10060 (1)V=0.41/0.04=10.25m3 V2=KA2г 所以A=V/(Kг)1/2=10.25/(2.73×10-5×3600)1/2=32.7㎡ (2)n,δ A=n×2×0.81×0.81n=25 VS=n×0.81×0.81×δδ=0.025m (3)(г′)=гD则VA为最大 所以V′2/V2=(K′A2г′)/((KA2г)=12ΔPk=K ΔP′=(г/г′)ΔP=(60/45)×1.5=2.0at [五]j05b10049 解: W=F(1-X0/X1)=2000(1-5/20)=1500Kg/h 由于沸点进料,故传热速率为: Q=Wr′=(1500/3600)×2350×103=98×104W Δt=Q/(KA)=98×104/(800×600)=20.4℃ 因为T-Tk-∑Δ=∑Δt 或110-70-∑Δ=20.4 所以∑Δ=19.6℃ 化工原理(上)试题九(答案) [一]单选择题 (1) x01a02093 (题分: 2) B (2) x01a03098 (题分: 3) A;B;C (3) x01b02107 (题分: 2) B (4) x02b02120 (题分: 2) C (5) x02b02125 (题分: 2) B (6) x03b02101 (题分: 2) (1)D (2)A (3)B (7) x03b02105 (题分: 2) D (8) x05b05039 (题分: 5) ①A) ②D) ③D) [二]填空题 (1) t01a02010 (题分: 2) 图略。 (2) t01a03029 (题分: 3) 196.2Pa;小 (3) t02a02026 (题分: 2) 效率最高 转速 20℃的水(或答: 水) (4) t02b02036 (题分: 2) N/m2 风机提供给每m3气体的能量 (5) t02b02044 (题分: 2) 水环真空泵 喷射泵(或其它种类均可) (6) t03a02029 (题分: 2) (2πn)2r/g u2/rg (7) t05a03223 (题分: 3) 固定管板式, 浮头式, U形管式 (8) t05b04203 (题分: 4) 传热速率下降引起。 根据Q=KA∆tm 分析,可能有几种情况: 1、 蒸汽压力下降,∆tm减小; 2、 蒸汽侧有不凝气,使冷凝给热系数α大幅度地下降,K减小; 3、 水侧污垢积累,污垢热阻增大,K减小; 4、冷凝水排除器不通畅,有积水现象,使K减小。 [三]计算题 j01b20093 (题分: 20) ⑴Na=Ne/η Ne=W·We W=10×1000/3600=2.778kg/s We--泵对单位质量流体所做的有效功。 为此: 选取1-1与2-2截面,并以1-1截面为基准面。 在两截面间作机械能衡算: gZ1+(p1/ρ)+(u12/2)+We=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+Σhf
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