A卷
2012—2013学年第一学期 《化工原理（2-1）》试卷
专业班级 化学工程与工艺专业 级 班 姓 名 学 号 开课系室 化学工程学院化学工程系 考试日期 2013年 1 月 7 日
题 号
一
二
三
四
五
总分
得 分
阅卷人
一、填空选择题（每空1分，共 30 分）
1. 某设备入口真空表上读数为140mmHg，当地大气压为0.9972atm，则入口处绝压应为 kPa。
2. 右图为一异径管段，在截面A至截面B间连接一U型管压差计，则压差计读数R反映的是 数值。
3. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生__ __ _现象；往复泵、齿轮泵等一切容积泵在回路阀关闭时，不能全关 阀。
4. 如下图所示，某管路中的离心泵在额定点处运转，两水池的液位恒定。现关小泵的出口阀门开度，则离心泵的轴功率N ，扬程H ，真空压力表的读数PA ，压力表的读数PB 。（填“增大”、“减小”或“不变”）
5. 在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的宽度增加一倍，则沉降时间 ，生产能力 。
6. 一板框过滤机在一个操作周期内滤饼充满滤框，滤饼不洗涤，如过滤压力增加，其余条件不变，则此过滤机过滤常数 ，一周期所得滤液量 ，生产能力 。（填“增大”、“减小”或“不变”） 7. 旋风分离器的分离能力取决于 。
A.气体流速和分离器直径 B.气体流速和分离器的高度
C.气体流速和颗粒密度 D.气体流速、颗粒密度、分离器直径和分离器高度 8. 液-固散式流化床的流化介质及固体颗粒的密度、床层藏量一定，若颗粒直径增大，
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则起始流化速度 ，带出速度 ，床层压降 。（填“增大”、“减小”或“不变”）
9. 如下图所示三层平壁导热，三层厚度分别为δ1，δ2与δ3，三层导热系数分别为λ1、λ2，与λ3，且λ1>λ2>λ3，三层的热阻分别为R1、R2与R3，则R1、R2与R3的大小为： 。
10. 在饱和水蒸汽冷凝加热空气的套管换热器的实验中，如加热蒸汽温度升高，则空气出口温度 ，总传热系数K 。（填“升高”、“降低”或“不变”）
11. 某两流体在套管换热器中逆流换热（无相变），今使热流体进口温度下降，而其他条件不变，则热流体出口温度 ，平均推动力△tm 。（填“升高”、“降低”或“不变”）
12. 列管式换热器中，能够实现单管程操作的为 式换热器，管程最不易清洗的是 式换热器，壳程加装折流挡板的目的是 。 13. 如右图所示，1为无限长圆柱表面，2为无限大平面，则1对2的角系数为 。
14. 减少保温瓶的散热，将瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，主要可以减少 。
A. 辐射换热散热 B. 导热散热 C. 对流换热散热和辐射换热散热 D. 对流换热散热
15. Lobo-Evans法基本假定用一句话可描述为 ；该方法的基本思路是采用 方程和 方程联立求解辐射室的热负荷QR和烟气出辐射室的温度Tg。
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二、问答题（共20分）
1. （10分）一工厂采用如图流程输送含有油脂的污水（地沟油）：污水首先在换热器中被冷却，然后由一台离心泵送入其他设备进行处理。设备建成后开始可以正常工作，但操作半年多以后，离心泵突然出现很大的噪音，同时泵体震动剧烈，流量也出现较大波动。停工检查时发现，换热器出口污水的温度比设计值提高了约15℃。 试分析：（1）离心泵出现了什么问题？由何原因引起？ （2）换热器出口污水温度为何升高？ （3）如何解决出现的问题？
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2. （10分）设计一实验流程（画出实验流程示意图），标注实验所需要使用的主要设备及仪器名称，简要说明实验中应测定的数据，完成如下实验内容： （1）进行单台离心泵和两台离心泵串联特性曲线的研究； （2）进行90°弯头的局部阻力系数的测定实验。
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三、（20分）如图所示，用离心泵将河水输送至敞口高位槽中。江水液面比高位
槽液面低12m。管路的其他几何尺寸参见下表。
管段 吸入管 排出管
规格 φ70×3mm φ60×3mm
总管长 / m
15 80
注：表中的总管长包括该管段上所有直管长度和局部阻力当量长度。 管路中摩擦阻力系数可取0.03。离心泵的特性曲线为H=30-6×105Q2，式中：H——m，Q——m3/s。 试求：（1）此时管内水的流量是多少m3/h？
（2）到了旱季江水的液面会下降3m，此时流量与原工况相比下降了百分之几？
（3）泵房备用了一台同样的泵，试用计算说明采用两泵并联的组合方式是否可以达到原工况流量？为维持原来流量还应采取什么措施？
（4）试定性分析离心泵进口B点所安装的真空表和出口C所安装的压力表的读数在两种工况（非旱季单泵工作和旱季泵组合后工作状况）下的变化情况。 说明：
假设以上所有状况下管内水的流动状态均处于完全湍流区；由于组合泵而增加的直管段和局部阻力忽略不计。
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四、（10分）用板框过滤机进行恒压过滤碳酸钙水悬浮液，边长为800mm、厚度
为50mm的正方形滤框共有15个。已测得在指定条件下的的过滤常数K=2×105m2/s，
－
qe=0.01m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比为0.12。 试求：（1）滤饼充满滤框所需的过滤时间τ，min；
（2）过滤完毕后用1/10滤液体积的清水进行横穿洗涤，求洗涤所用的时间（洗涤的压强差和洗水粘度与过滤终了时相同）τW，min；
（3）若每批操作的辅助时间为25min，求生产能力Q，m3/h。
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五、（20分）有一单管程列管换热器，传热面积为
35m2(按外表面积计)，共有
Φ25×2.5mm的传热管95根，现用循环水冷却流量为41886kg/h的汽油，汽油走壳程，循环水走管程，两流体逆流换热，且壳程无折流挡板。实际测得汽油的进、出口温度分别为90℃和50℃，冷却水的进、出口温度分别是25℃和40℃。（忽略管壁热阻，忽略换热器的热损失）。
已知汽油的比热为2.1kJ/（kg·K），水的有关物性分别为： 密度995kg/m3， 黏度=0.810-3Pas， 比热Cp4.17kJ/（kg·K）， 导热系数=0.618W/(mK)。 试求：（1）冷却水用量，kg/h； （2）该换热器总换热系数Ko；
（3）不计污垢热阻情况下管程和壳程的对流传热系数αi和αo，W/（m2·K）； （4）由于污垢积累，汽油的出口温度升高，为使汽油出口温度仍为50℃，需增加冷却水量使得冷却水出口温度为35℃时，汽油出口温度达到50℃，估算两侧污垢热阻之和为多少？（各物性数据可视为不变）。
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