《化工原理》试卷参考答案及评分标准（A卷）
注意.• 1.本试卷共3页；2.考试方式为闭卷，考试时间为120分钟;
阅卷人 得分 一、填空与选择题（每空2分，共30分）
3.姓名、学号必须写在指定地方。
题号 二 三 四 总分 得分 1. 当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在 管
子直径缩小的地方，其静压力（C ）。
（A）不变 （B）增大 （C）减小 （D）不确定
2. 如图所示的并联管路，各支管及其总管阻力间的关系为（D ）。 (A) (V>
A—2-B
ZEE y- y- 3.开大离心泵的出口阀，离心泵的进口真空表 读
数将（A ），出口压力表读数将（B ）。
4.输送系统的管路特性方程可表示为H=A+BQ2,则（B ）。
（A） A只包括单位质量流体需增加的位能；（B） A包括单位质量流体需
增 加的位能和静压能；（C） BQ2代表管路系统的局部阻力损失；（D） BQ2代 表单位质量流体需增加的动能。
5. 将降尘室用隔板分层后，若能100%除去的最小颗粒直径要求不变，则降
BCD = (!>/) A-2-B
；；
■Hl?/) A-2-B
hf)
A-\\-B
A-2-8
；z(\\ （A）增人；（B）减小；（C）先增人后减小；（D）先减小后增人。
\\7 J \\7 \\17 - - /?« 尘室的生产能力将（A），颗粒的沉降速度（C）,沉降时间（B）。
（A）变大；（B）变小；（C）不变 ；（D）不确定。 6. 在蒸汽冷凝中不凝气体的存在对a的影响是 （B ）。
A.使ot升高；B.使ot大大降低；C.对（/有一定的影响；D.对a无影响。 7. 在列管换热器中，拟用饱和蒸汽加热空气。这时，传热管壁的温度接近i 和蒸汽的温度，总传热系数接近空气侧的给热系数，两流体的流径应是 空气走管程、蒸汽走壳程。
8. 相平衡时，亨利系数E、溶解度系数H、相平衡常数m三者的关系式为
m=E/P， E=CM,H=pM/HMm。
阅卷人 得分 二、判断题（每小题1分，共10分）
1. 尽管粘性是流体的物性之一，但只有流动的流体冰考 虑粘
性的影响，对静止的流体可不考虑粘性的影响。（V ）
2. U型压差计测量的是两截面间静压强之间的差值。（X ）
3. 管路中两台相同泵并联操作后，与单台泵相比，工作点处流量是原来单台 泵
的两倍。（x）
4. 往复泵的流量调节不可以采用出口阀调节。（V ）
5. 凡稳态的關筒壁传热过程，单位时间单位面积所传递的热量相等。（x ） 6. 在管道外包扎保温层，保温层越厚保温效果越好。（x ）
7. 对于大多数气体的稀溶液，气液间的平衡关系可用亨利系数值E随温度
的升高而减小；而溶解度系数H则随温度的升高而增大。（x ）
8. 当含尘气量一定时，适当减小降尘室的高度有利于提高它的处理能力（x） 9. 颗粒在重力场中自由沉降吋，沉降速度先增大后减小。（x ）
10. 应用孔板流量计时，因为这时是常数，它只与有关，而 与Re无关。（x ）
三、简答题（每小题8分，共16分）
阅卷人 得分 1. 离心泵发生气缚与气蚀现象的原因是什么？有何危
害？应如何消除？ （8分）
解答要点：离心泵在启动过程屮若泵壳内
混有空气或未灌 满泵，则泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳 内，泵象被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象；危害是使电机空转，容 易烧坏电机;避免或消除的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体, 启动时关闭出门阀。
当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好气化时，给泵壳内 壁带来巨大的水力冲击，使壳壁象被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象; 汽蚀的危害是损坏泵壳，同时也会使泵在工作屮产生振动，损坏电机；降低 泵高度能避免汽蚀现象的产生。
2. 简述强化传热的途径？（8分）
解答要点：Q=KA\m在一定0下，使尽可能小（或缩小换热器体积，或 在一定」下，使0尽可能大）欠t, △加T，
a. ±汽人推动力（AZmT）
物料温度由工艺条件决定，不能改动，提高Arm有局限性。尽可能使两流 体接近逆流，如^/<0.8,则用两个小换热器串联代替一个大换热器。
b. 增大单位体积传热面
釆用特殊结构，如翅片管、螺纹管、小直径管、板式、板翅式等，......。
c•增大待热系数欠/? = ^ = -^ + 7?内+ 外+-L
xC OC j CC 2
导热热阻6/乂通常很小，可忽略；R内、7?外一变'化量，应从除垢着手，强 化
传热；1/6Q、l/a2—给热热阻主要在层流内层一设法增强湍流，使内层减 薄或受到破坏一强化传热的主要途径（如有控制环节，则应从此着手），......。
阅卷人 得分 I、计算题（4题，共44分）
1.某一高位槽供水系统如附图1所示，管子规
格为^45><2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数 为
78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa, 且
此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示 为
SW, ='J/kg （w为水在管内的流速）。试求： （1） 高位槽的液面高度；
附囝1
（2） 阀门全开时水在管内的流量（n?/h）。（10分）
p = pgh /. A =—
78x10 pg 103X9.81
7.95m
（4
分）
解：（1）阀门全关，水静止
（2）阀门全幵：在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程：
P 2
洵化：z,g = —+ —（3 分）
P 2
p 2
„ noi 75xl03 1 2 7.95 x 9.81 = --------- 1—
1000 2 -
解之：u2 = 1.412m/s
2 2
（1 分）
•••流量：vs =^d2u2 = 0.785x0.042 xl.412 = 1.773xl0-3m3/s =
6.38m3/h
（2 分）
2.用型号为IS65-50-125的离心泵将敞口贮槽中80°C的水送出，吸入管路 的
压头损失为4m,当地大气压为98kPa。试确定此泵的安装高度。己知：80°C 水，
Pv=0.4736xl05Pa，p = 971.8kg/m3 , IS65-50-125
泵的必需气蚀余量（NPSH） r=2.0m
（即△//允t午=2.0m）。（8 分）
解：己知：80°C水，Pv = 0.4736xl05Pa, p = 971.8kg/m3,
IS65-50-125 栗的必
需气蚀余量（NPSH） r=2.0m （即△//允许=2.0m）
泵允许安装高度：
'允
=（NPSHl
一齡
（4
98X103 -0.4736X105 A 4 =2.0-4 = -0.69m 分）
971.8x9.81
为安全起见，再降低0.5m,即拖=-0.69-0.5 =-1.2m
（2分）
即泵需要安装在水槽液面以下1.2m或更低位置。（2分）
3. 用某板框过滤机进行恒压过滤，过滤1小时后得滤液15m3,停止过滤后 用3n?
的清水（其粘度与滤液相同）于同样压力K进行横穿洗涤，假设滤布 阻力可忽略，求洗涤时间，又若卸渣和重装时间为0.4h,则其生产能力有多 大？（14分） 解：忽略滤布阻力，板框过滤机进行恒压过滤时有微分得= f 洗涤速率为过滤终Y时过滤速率的1/4倍。过滤终/时的过滤速率为
（3分）
qw _ qw _ JqF l(d£\\ ~T~ir~ 1 K ^\\d6)F 4 4 2qF
ew =SJ0F = 生产能力
/qE )0E = ^{yw / VF )eF =8(3/15)xl = 1.6h
=
（4
分） (3 分)
I7T7Z^ 5m3/h
2
4. 一传热面积为15m的列管换热器，壳程用11（TC饱和水蒸汽将管程某洛液
Op + 3yy + 0
（4分）
由20°C加热到80°C，溶液的处理量为2.5xl0kg/h,比热为4kJ/kg.k,试求此 操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶
4
液出口温度降至72°C,若要使出口温度仍为80°C,加热蒸汽温度至少要多 高？
（12分）
解：（1）求传热系数K
Q=m2Cp2
（T2-Ti）=KAAtm
(110-20)-(110-80)
ln(90/30)
K=
=54.6 °C
（2
分）
A\ m
(2.5 x 104 / 3600) x 4000x (80 - 20) 2
=2Q35W/mK (2 分)
15x54.6
(2)使用一年后，传热量下降为f Q' = m2cp2(12-20) = 1.444 x 106./ 八v
这时传热系数下降为/T,温度差为求出AZ:,即可求得/T
AZ
(110-20)-(110-72) C ,J10-20、 ln( ) =60.3 °
110-72
（2分）
（2分）
（3）要使溶液出口温度仍为80°C,必须使平均温差满足
即
1597 AZ:
设此时加热蒸汽的温度为广，则
54.61x2035
69.6 °C
（2
分）
（r-2o）-（r-8o）
r-20
In
广-80
69.6
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