《化工原理一》期末复习题

一、判断题

1. 相对粗糙度愈小的管道，达到阻力平方区的雷诺数值愈低。 A. 对 B. 错

2. 在定态流动中，各截面上流体的流速、压强、密度等有关物理量不随时间和位置而变。

A. 对 B. 错

3. 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 A. 对 B. 错

4. 质量流量一定的气体在管内流动时，其密度和流速可能随温度变化，但质量流速不变。

A. 对 B. 错

5. 位能大小是个相对值，若不设基准面，只讲位能的绝对值是毫无意义的。 A. 对 B. 错

6. 截面积相同时，正方形截面的当量直径大于圆管直径。 A. 对 B. 错 7. 降尘室的处理能力与其高度无关。 A. 对 B. 错

8. 评价旋风分离器性能的两个主要指标为分离效率和处理量。 A. 对 B. 错

9. 在固体流态化的操作过程中，增大流体的流速，则流化床的总压降p将增大。

A. 对 B. 错

10. 散式流化现象一般发生于气—固系统。 A. 对 B. 错

11. 流化床阶段床层内流体的表观速度与空隙率成正比。 A. 对 B. 错

12. 聚式流化现象一般发生于气—固系统。 A. 对 B. 错

13. 反射能力强的物体其吸收能力也强。

A. 对 B. 错

14. 多层圆筒壁稳定导热时，通过各层的热通量相等。 A. 对 B. 错 15. 辐射能力强的物体其吸收能力也强。 A. 对 B. 错

二、单选题

1. 在完全湍流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。

A. 8 B. 4 C. 2 D. 1

2. 某精馏塔顶操作压强须维持在5.3kPa，若当地气压计的读数为100.6kPa，塔顶真空表读数应为 kPa。

A. 105.9 B. 5.3 C. 95.3 D. 100.6 3. 流体在阻力平方区流动，若其他条件不变，其压降随着管子的相对粗糙度增加而 。

A. 减小 B. 增加 C. 不变 D. 不确定 4. 流体通过转子流量计的压强差 。

A. 与流量成正比 B. 与流通面积成正比 C. 与流速成正比 D. 是恒定的 5. 滞流与湍流的本质区别是 。 A. 流速不同 B. 流通截面积不同

C. 雷诺数不同 D. 滞流无径向运动，湍流有径向运动

6. 不可压缩流体在均匀直管内作定态流动，平均速度沿流动方向 。 Ａ. 增大 Ｂ. 减小 Ｃ. 不变 Ｄ. 无法确定 7. 在下面几种叶轮中， 的效率最高。

A. 敞式 B. 半蔽式 C. 蔽式 8. 开大离心泵出口阀门，提高泵的排液量，则 。 A. 泵的效率必将随流量的增大而提高 B. 泵的效率一定随流量的增大而降低 C. 泵的效率可能提高也可能降低

D. 泵的效率只决定于泵的结构及泵的转速，与流量变化无关 9. 离心泵吸入管路底阀的作用是 。 A. 阻拦液体中的固体颗粒 B. 防止启动前灌入的液体从泵内漏出 C. 避免出现气蚀现象 D. 维持最低的允许吸上高度 10. 离心泵的扬程是指 。 A. 实际的升扬高度 B. 泵的吸上高度

C. 单位重量液体通过泵获得的能量

D. 液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高度

11. 由离心泵和某一管路组成的输送系统，其工作点 。 A. 由泵铭牌上的流量和扬程所决定 B. 即泵的最大效率所对应的点 C. 由泵的特性曲线所决定

D. 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 12. 往复泵适用于 。

A. 大流量且流量要求特别均匀的场合 B. 流量较小，扬程较高的场合 C. 介质腐蚀性特别强的场合 D. 投资较小的场合

13. 过滤介质阻力忽略不计，最佳等压过滤循环是 。 Ａ. W Ｂ. WD

C. WD Ｄ. WD （此处表示时间）

14. 非球形颗粒的一种当量直径为等体积球径，它的表达式为 。

A. dp6VA B. dp36VC. dp4V

 D. dp3kV

（此处V、A为非球形颗粒的体积及表面积，k为与非球形颗粒的形状有关的系数）

15. 旋风分离器的总的分离效率是指 。

A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率 B. 颗粒群中最小粒子的分离效率

C. 全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 D. 不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和 16. 过滤基本方程是基于 推导到出来的。 A. 滤液在滤渣中呈层流流动 B. 滤液在过滤介质中呈层流流动 C. 滤液在滤渣中呈湍流流动 D. 滤液在过滤介质中呈湍流流动

17. 含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子（沉降在斯托克斯区），正常情况下能100%除去50μm的粒子。现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小粒径为 μm。

A. 2×50 B. （1/2）×50 C. 50 D.

2×50

18. 流化床的操作气速应大于 。

A. 固定床的最大表观速度 B. 颗粒的沉降速度 C. 沉积速度 D. 噎塞速度

19. E和a为灰体在某一温度下的辐射能力和吸收率，Eb和ab为同一温度下黑体的辐射能力和吸收率。则 。

A. EEb C. EEb

EEbEEb B. EEb aabaabEEbEEb D. EEb aabaab20. 在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，则下列判断正确的是 。

A. 空气的对流传热系数大于饱和蒸汽的对流传热系数 B. 换热器总传热系数K将接近饱和蒸汽的对流传热系数。 C. 空气一侧的对流热阻很小，可以忽略 D. 传热管的壁温将接近饱和蒸汽的温度

21. 从传热角度来看，工业锅炉与工业冷凝器是依据 来设计的。

A. 核状沸腾与膜状冷凝 B. 膜状沸腾与膜状冷凝 C. 核状沸腾与滴状冷凝 D. 膜状沸腾与滴状冷凝

22. 有一套管换热器，在内管中空气从20℃被加热到50℃，环隙内有119.6℃的水蒸汽冷凝，内管管壁温度接近 ℃。

A. 35 B. 119.6 C. 84.8 D. 60.8

23 传热面积相同、材料不同的三层平壁稳定热传导过程，其中厚度

b3b1b2，热阻R1R2R3， 则三层的温度差为 。

A. t2t1t3 B. t2t1t3 C. t1t2t3 D. t1t2t3

24. 对间壁两侧流体一侧恒温、另一侧变温的传热过程，逆流和并流时tm大小为 。

A. tm,逆tm,并 B. tm,逆tm,并 C. tm,逆tm,并 D. 无法确定

三、多选题

1. 下列关于因次分析法的说法中正确的是 。

A. 只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法 B. 因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性

C. 因次分析法证明：无论多么复杂的过程，都可以通过理论分析的方法来

解决

D. 因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决 2. 下列关于转子流量计的议论，正确的是 。

A. 无论转子悬浮在量程范围以内的什么位置，转子上下的压差是不变的 B. 无论转子悬浮在什么位置，流体经过转子时的阻力损失相等 C. 转子流量计只用来测量气体的流量

D. 转子流量计测量的流量值可以直接从玻管上的刻度读出

3. 某设备内的绝对压强为100mmHg，当地大气压强为750mmHg，则该设备的 。

A. 真空度为100mmHg B. 真空度为650mmHg C. 表压为—650mmHg D. 表压为650mmHg 4. 在一输送系统中,改变离心泵出口阀门开度，将影响 。 A. 管路特性曲线 B. 管路所需压头

C. 泵的特性曲线 D. 泵的工作点

5. 用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，设水池和水塔水面维持恒定，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致 。

A. 泵的压头增大 B. 送水量增加

C. 泵的压头下降 Ｄ. 泵的轴功率下降 6. 离心泵产生汽蚀的原因可能是 。

A. 启动前没有灌泵 B. 安装高度过大

C. 被输送液体温度较高 D. 安装地区的大气压较低 7. 下列说法中正确的是 。

A. 降尘室是分离气固混合物的设备 B. 叶滤机是分离液固混合物的设备

C. 离心机是分离气固混合物的设备 D. 增稠器是分离液固混合物的设备 8. 降尘室的生产能力取决于 。 A. 降尘室的高度 B. 降尘室的沉降面积

C. 能100%除去的最小颗粒的沉降速度 D. 能50%除去的最小颗粒的沉降速度 9. 回转真空过滤机的特点是 。

A. 面积大 B. 处理量大 C. 压差小 Ｄ. 操作连续 10. 颗粒的沉降速度是指 。 A. 等速运动段的颗粒降落的速度 B. 加速运动段任一时刻颗粒的降落速度

C. 加速运动段结束时颗粒的降落速度

D. 净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的沉降速度 11. 过滤常数K与 有关。

A. 滤液的粘度 B. 过滤面积 C. 滤浆的浓度 D. 滤饼的压缩性

12. 气固流化床中气流的不均匀分布可能导致 现象发生。 A. 腾涌 B. 节涌 C. 沟流 D. 带出 13. 物质的导热系数与其 有关。

A. 组成 B. 颜色 C. 温度 D. 密度

14. 采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时也导致 。

A. 管内易结垢 B. 壳程流体流速过低 C. 平均温差下降 D. 管内流动阻力增大 15. 对提高换热器壳程对流传热系数有效的措施是 。

A. 设置折流挡板 B. 增大挡板间距

C. 换热管采用三角形排列 D. 增加管程数

四、计算题

1. 一丙烯精馏塔的回流系统如图所示。塔顶操作压强为14×105 Pa（表压，下同），回流液贮罐内丙烯的密度为600 kg/m3，其液面上方压强为21×105 Pa。塔的回流液入口距贮罐液面高度为30 m。输送管路为159×4.5

贮罐 塔 30m mm。回流液的流量为10吨/h。设全部管路的压头损失为15 m液柱。试核算将丙烯由贮罐送至精馏塔顶是否需要泵。

2. 用离心泵经Φ57×3.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶剂（密度为800kg/m3、粘度为20cP）输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。 已知钢管总长度（包括局部阻力当量长度）为25m，反应器内的压力恒定为392kPa（表压），有机溶剂输送量为6m3/h，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。

3. 一高位水槽向用水处输水。上游用管径为60mm的钢管，管长100m，途中所设弯

z 16m 头等管件的局部阻力17.0；下游收缩成管径为50mm的钢管，管长30m，所设阀门等管件的局部阻力24.8（不包括出口阻力）；摩擦系数均为0.03。输水量达3×10-3m3/s，求高位槽的液位高度z。

4. 有一板框过滤机，恒压下过滤某种悬浮液，过滤1h后，得滤液60m3，然后用5m3的清水（物性与滤液相近）进行洗涤，拆装时间为20min，已测得Ve4m3。试求该机生产能力为若干m3滤液/h？

5. 在恒压下对某种悬浮液进行过滤，过滤20min得滤液8L。再过滤20min又得滤液5L。如果继续过滤10min，可再得滤液多少升？

6. 某生产过程每年欲得滤液3800m3，年工作时间5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h，其中过滤时间为1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数K4×10-6m2/s；qe2.5×10-2m3/ m2。滤饼不洗涤，试求：（1）所需过滤面积，m2；（2）今有过滤面积为8 m2的过滤机，需要几台？

7. 某列管式加热器有多根25mm×2.5mm的钢管所组成，将苯由20℃加热到55℃，苯在管中流动，其流量为15t/h，流速为0.5m/s。加热剂为130℃的饱和水蒸气，在管外冷凝。苯的比热容cp1.76kJ/(kg•℃),密度为858 kg/m3。已知加热器的传热系数为700W/( m2•℃)，试求：此加热器所需管数n及单管长度l。

8. 在一管壳式换热器中，要求用初温为80℃的原油来冷却重油，使重油从180℃冷却到120℃。重油的流量为12000 kg/h，比热容为2200 J/kg·℃；原油的流量为14000 kg/h，比热容为1900 J/kg·℃。若换热时的总传热系数Ko115 W/m2·℃，

试问当原油和重油为逆流操作时：

（1）原油的出口温度为多少？ （2）所需换热器的换热面积为多少？

9. 今欲设计一台管壳式换热器，将流量为每小时80吨、温度为25℃的水，用2.025 kg/cm2的饱和水蒸汽加热到60℃。已知水一侧的对流传热系数为0.46 kW/m2·℃，蒸汽一侧的对流传热系数为116 kW/m2·℃。管子为壁厚仅1 mm的薄壁管。若忽略管壁及污垢热阻，问： （1）所需换热面积为多少m2? （2）单位时间的蒸汽耗量为多少kg/h?

2.025 kg/cm2的饱和水蒸汽的温度为120℃ ，冷凝潜热为2205 kJ/kg，水的比热取4.18 kJ/kg·℃ 。

参

一、判断题

1. B 2. B 3. A 4. A 5. A 6. B 7. A 8. B 9. B 10. B 11. A 12. A 13. B 14. B 15. A

二、单选题

1. A 2. C 3. B 4. D 5. D 6. C 7. C 8. C 9. B 10. C 11. D 12. B 13. B 14. B 15. D 16. A 17. D 18. A 19. C 20. D 21. A 22. B 23. C 24. A

三、多选题

1. AB 2. AB 3. BC 4. ABD 5. BC 6. BCD 7. ABD 8. BC 9. BCD 10. ACD 11. ACD 12. ABC 13. ACD 14. CD 15. AC

四、计算题

1. 解：取回流液贮罐液面为1-1’截面，塔的回流液入口管内侧为2-2’截面，并以1-1’截面作为基准水平面。在1-1’截面与2-2’截面之间列Ｂ.eq:

2u12p2u2 gz1Wegz2hf,1222

p1式中：u10 u2u

p12110 Pa（表压） p21410 Pa（表压） z10 z230 m u55qVd2(101000/600)/36000.262m/s

0.7850.1524 hf,12159.81147.15 J/kg

将以上各量代入B.eq，可求得：

Wegz2

p2p1u2hf,122529.8130(1421)100.262147.15725.2 J/kg6002

求得的所需外加功小于零，故将丙烯由贮罐送至精馏塔顶不需要泵。

2. 解：取敞口槽液面为1-1’截面，反应器为2-2’截面。则

2u12p2u2gz1Wegz2hf,12

22p1式中：u10 u20

p10（表压） p2392 Pa（表压） 130 z10 z216 m uV4d2du6/36000.849 m/s 20.7850.050.050.84980016982000 32010 ∵ Re ∴ 0.0377 Re1698lleu26.79 J/kg hf,12d2 ∴ We653.7 5J/kg

NeWews653.756/36008000.87 kW NNe/1.45 kW

3. 解：取高位槽液面为上游截面A-A，管路出口内侧为下游截面B-B，并以过B-B截面中心的水平面为基准水平面。在两截面间列Bernoulli方程：

22uApBuB gzAgzBhf,AB

22pA式中： pApB0（表） zB0 zAz（待求） uA0

qV3103uBu21.53m/s 220.785d20.7850.05qV3103u11.06m/s

0.785d120.7850.062hf,AB2l1u12l2u212 d12d2222l1u12l2u2u212所以： z 2gd12gd22g21.5321001.060.037.029.810.0629.812301.530.034.80.0529.816.10m

4. 解：恒压过滤时 V22VVeKA2

KA2V22VVe26026044080m6/h

11dV1KA24080dV7.97m3/h dW4dE42(VVe)8(604)WVW50.627h 7.97dVdW所以 Q

VWD26030.6m3/h

10.627206025. 解：恒压过滤时 V2VVeKA

22828VeKA20将题给已知条件代入：  22(85)2(85)VeKA(2020)联解上述两方程，得：Ve6.833L KA8.667L2/min ∵ 21210202050min

∴ V222V2VeKA22 即 V222V26.8338.66750 解得： V215.0L 8∴ V2V2VV115.08852.08L

6. 解：（1）每一周期滤液量 V恒压过滤 q22qqeK

238001.9m3

5000/2.5qKqe2qe41061.53600(2.5102)22.51020.124m3/m2

过滤面积： AV1.915.3m2 q0.124（2）

A15.31.91 A单8故需2台过滤机。

7. 解：由题意 qm215t/h4.17kg/s t120℃ t255℃

TT1T2130℃

3J/kg·℃ u20.5m/s 2858kg/m3 cp21.7610℃ K700W/m2·

∵ qm2n42du2 2∴ 管数 nqm24.1731 220.785du220.7850.020.5858∵ Qqm2cp2(t2t)1KAtmKndl0tm

其中 tmt2t1552091.4℃ Tt113020lnln13055Tt2∴ l

qm2cp2(t2t)1Knd0tm4.171.76103(5520)1.65m 700313.140.02591.48. 解：（1）由热量衡算式：

Qq(T)q2pc(2tm1cp11T2m2 )t得： t2t1qm1cp1qm2cp2(T1T2)80120002200(180120)139.55℃

140001900（2）逆流操作，对数平均传热温差为：

180139.50.45120 tm804040.454040.22℃

40.45ln40∵ Qqm1cp1(T1T2)KoAotm ∴ Ao

9. 解：（1）Qqm2cp2(t2t1) Koqm1cp1(T1T)2(12000/3600)2200(180120)95.13m2

Kotm11540.228010004.18(6025)3251.11kW

36001112 tm11110.461160.4582kW/m2·℃

(Tt1)(Tt2)602576.16℃

Tt112025lnln12060Tt2则： AoQ3251.1193.16m2

Kotm0.458276.16 （2） ∵ qm2cp2(t2t)1qm1 ∴ qm1

8010004.18(6025)5308kg/h

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