《化工原理8》期末考试复习题及参考答案Word文档格式.docx

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7、已知雷诺准数为1×

105，管子相对粗糙度为0.005，则流动时的摩擦系数为。

0.032

8、今选用一单级单吸离心泵，如所需流量为15m3/h，扬程为29m，则所选离心泵型号为。

IS50—32—160

9、传热基本方程式是，其中是传热推动力

Q=KA△tm△tm

10、流体物性对对流传热的影响用表示。

Pr

11、流量计的安装方向上，孔板流量计只能安装，转子流量计只能安装。

水平垂直

12、当地大气压为1.0×

105Pa，一设备绝压为2.0×

—8.0×

104Pa8.0×

13、已知雷诺准数为1×

105，管子相对粗糙度为0.002，则流动时的摩擦系数为。

0.025

14、流体流型对对流传热的影响用表示。

Re

15、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；

首先除去的水分为____________；

不能用干燥方法除的水分为__________。

自由水分非结合水分平衡水分

16、湿空气通过预热器预热后，其湿度___________，热焓______________，相对湿度__________。

（增加、减少、不变）

不变增加减少

17、恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；

其对应的物料含水量称为_____________________。

临界点临界含水量

18、湿空气干球温度为80℃，相对湿度为40％，其湿球温度为，焓为，湿度为，露点温度为，水蒸汽分压分。

60℃478kg/kg绝干气0.15kg/kg绝干气58℃19.5kPa

19、当密度ρ＝1000kg/m3，粘度μ=1厘泊的水，在内径为d=10mm，以流速为1.5m/s在管中流动时,其雷诺准数等于_________________，其流型为_________________。

1.5×

104湍流

二、名词解释

1、非稳态流动

流体在各截面上的有关物理量如温度T、压力p、流速u等既随位置变化，也随时间变化，即T,p,u=f（xyzθ）,这样的流动称为非稳态流动或不稳定流动。

2、平均流速

单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。

3、普兰特准数Pr

为无因次的数群，表示流体定压比热容、黏度和热导率等物理性质对对流传热的影响。

4、干基含水量X

即湿物料中水分质量与绝干物料的质量的比值，也即单位质量的绝干物料所含的水分量。

5、离心分离因数Kc

是指离心机产生的离心加速度与重力加速度之比。

常速（KC<

3000），高速（3000<

KC<

50000），超速（KC>

500000）。

6、单效真空蒸发

在真空条件下，使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。

蒸发过程中溶液沸腾产生的蒸汽不再利用而直接冷凝排除，这样的蒸发称为单效真空蒸发。

7、临界含水量Xc

恒速干燥阶段与降速干燥阶段的转折点或分界点叫临界点，临界点所对应的物料含水量称为临界含水量Xc。

8、湿空气露点Td

一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度。

湿度H与露点td的关系：

9、稳态流动

流体在各截面上的有关物理量如温度T、压力p、流速u等仅随位置变化，不随时间变化，即T,p,u=f（xyz）,这样的流动称为稳态流动或稳定流动。

10、雷诺准数Re

，为无因次的数群，是流体流动形态的判定依据，Re反映了流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，标志着流体流动的湍动程度。

Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；

Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；

2000<

Re<

4000时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。

11、滤饼过滤

利用一种过滤介质，将滤浆置于过滤介质上，固相部分滤饼沉积于过滤介质上形成滤饼层过滤介质孔径可能大于滤浆中部分颗粒，因而过滤初始时会有一些细小颗粒穿过介质，使滤液浑浊。

随后颗粒在介质表面形成滤饼层，层内的孔道可小于过滤介质的孔道，而且小粒子还会在孔道中和孔口堆积，发生“架桥”现象，使小粒子也被截留，滤液变清，这样的过滤叫滤饼过滤。

12、多效蒸发

若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。

………….

三、计算题

1、水平管路由一段φ89×

4mm的管1和一段φ108×

4mm的管2串联而成。

若水以9×

10－3m3/s的体积流量流动，试求水在各段管内的速度、质量流量和质量流速各为多少？

解：

作图（4’）

φ89×

4mm的管1其内径为d1=89-2×

4=81mm=0.081m

则平均流速U1=1.75m/s

质量流量qm=qv

质量流速G=u1ρ=1.75×

1000=1750kg/m2.s

φ108×

4mm的管2其内径为d2=108－2×

4=100mm=0.1m

则平均流速U1=1.15m/s

质量流量qm=qv

质量流速G=u1ρ=1.15×

1000=1150kg/m2.s

2、常压下湿空气的温度为80℃、相对湿度为10％。

试求该湿空气中水蒸汽的分压、湿空气湿度、湿比体积、湿比热容及焓。

（20分）

水蒸气分压pv查饱和水蒸气表80℃时ps=47.38kpa

Pw=ps×

=47.38×

10％=4.738kpa

湿空气湿度H

湿比体积vH

=1.05m3/kg绝干气

3、水流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×

4mm和φ57×

3.5mm。

已知水的密度为1000kg/m3，体积流量为18m3/h,试分别计算水在大管和小管中的

（1）质量流量；

（2）平均流速；

（3）质量流速。

φ76×

4mm的管1其内径为d1=76-2×

4=68mm=0.068m

则平均流速U1=1.38m/s

质量流速G=u1ρ=1380kg/m2.s

φ57×

3.5mm的管2其内径为d2=57－2×

3.5=50mm=0.05m

则平均流速U1=2.55m/s

质量流速G=u1ρ=2.55×

1000=2550kg/m2.s

4、一换热器，热流体温度由进口120℃变为出口90℃。

冷流体由进口20℃加热至出口50℃，试分别计算采用顺流和逆流操作时，各自的传热平均温度差。

通过计算结果说明那种操作方式对传热有利。

（1）并流操作：

Δt1=T1-t1=120-20=100℃

Δt2=T2-t2=90-50=40℃

℃

（2）逆流操作：

Δt1=T1-t2=120-50=70℃

Δt2=T2-t1=90-20=70℃

则

（3）根据计算结果，在操作条件相同的情况下，采用逆流操作会得到更大的传热温度差，对传热有利。

5、水流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ89×

则平均流速U1=0.97m/s

质量流速G=u1ρ=970kg/m2.s

则平均流速U1=2.55m/s

质量流速G=u1ρ=2550kg/m2.s

6、一套管式换热器中，热流体温度由进口120℃变为出口70℃，冷流体由进口20℃加热至出口60℃，试通过计算结果说明那种操作方式对传热有利。

Δt2=T2-t2=70-60=10℃

Δt1=T1-t2=120-60=60℃

Δt2=T2-t1=70-20=50℃

根据计算结果，在操作条件相同的情况下，采用逆流操作会得到更大的传热温度差，对传热有利。

7、在单效真空蒸发中，每小时将3600kg的物料从10%浓缩至20%。

器内的操作绝压为4×

104Pa，沸点为75℃，加热蒸汽的压强为2×

105Pa，蒸发器热损失为传热量的5%，试求：

（1）蒸发量；

（2）进料温度分别为50℃、75℃时加热汽消耗量。

（1）计算W

代值

（2）计算加热蒸汽消耗量D

依题意QL=0.05D则

查饱和水蒸气表：

P=2×

105Pa则r=2205kJ/kg

P′=4×

104Pa则r′=2312kJ/kg

Cp=4.187×

（1－0.1）=3.77kJ/㎏.K

当进料温度为50℃

当进料温度为75℃

根据计算结果，采用75℃比50℃进料消耗的加热蒸汽少，更经济。

8、用泵将贮槽内的物料输送至高位槽，贮槽与高位槽均与大气相通。

贮槽中液面维持恒定，且与高位槽中输送管道出口的高度差为5m。

物料密度为1000kg/m3，输送量为18m3/h，输送管道为Φ68×

4mm不锈钢管，物料流经管路的全部能量损失为150J/kg，试计算泵的有效功率。

（1）依题意，画出流动系统示意图

以清水池液面这1—1′截面，以高位槽上管路出口为2—2′截面，并以1—1′截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程：

（J/kg）

（2）分析柏努利方程中各物理量：

P1=P2=0（表压）

Z1=0，Z2=5m

U1≈0

（3）计算泵的有效功We

代值：

（4）计算泵的有效功率Ne

Ne=We·

qm=We·

qv·

ρ

9、某物料放在长、宽均为0.6m的干燥盘中进行热风干燥。

平均温度为80℃，湿含量为0.02kg/kg干空气的常压空气以4.5kg/m2,s的质量流速垂直吹向湿物料表面。

已知物料的初始含水量为0.45kg/kg绝干料，临界含水量为0.24kg/kg绝干料，绝干物料的质量为25kg,试求恒速阶段的干燥速率和干燥时间。

（1）查焓湿图：

由t=80℃H=0.02kg/kg绝干气

查得：

tw=35℃

查饱和水蒸气表由tw=35℃

rw=2412kJ/kg

（2）计算α

依题意α=24.2G.0.37G在1.1~5.6kg/m2·

s符合使用条件：

α=24.2×

4.50.37=42.2W/m2K

（3）计算U

（4）计算恒速干燥阶段时间

=Gc（X1-X2）/SUc

=25×

（0.45-0.24）/（0.6×

0.6×

2.83）=5.15h

四、简答题

1、流体流动有几种类型，判断的依据是什么？

答案要点：

湍流与层流两种流型

判定依据是雷诺准数，即Re=duρ/μ

当Re＜2000为层流区

当Re＞4000为湍流区

当2000＜Re＜4000为过渡区。

2、强化传热的主要措施有哪些？

1．增大传热平均温差

2．增大单位体积的传热面积

3．增大总传热系数K

（1）增大流体流速

（2）增大流体端动性（提高流体Re）

（3）改变传热面形状和增加粗糙度。

3、简述并流加料多效蒸发操作流程的优缺点？

优点：

在操作过程中，蒸发室的压强依效序递减，料液在效间流动不需用泵；

料液的沸点依效序递降，使前效料进入后效时放出显热，供一部分水汽化，有自蒸发

现象产生，可以获得更多的二次蒸汽；

料液的浓度依效序递增，高浓度料液在低温下蒸发，对热敏性物料有利；

在最低温度下排出浓缩液，降低了蒸发系统的热损失。

缺点：

沿料液流动方向浓度逐渐增高，致使传热系数下降，在后二效中尤为严重。

4、简述提高蒸发器蒸发强度的措施？

（1）蒸发器在单位时间、单位面积上的蒸发量叫蒸发强度。

以U表示

U=W/A

（2）在采用沸点进料，忽略热损失的条件下

U=K

/r

（3）可以提高

来提高U，但不是主要途径

（4）提高K是提高U的主要途径

具体阐述提高K的途径。

五、论述题

1、湿空气的湿球温度是如何形成的？

在测定湿球温度时湿纱布中初始水温与空气相同，但由于不饱和空气与水分之间存在湿度差，水分必然气化。

化气所需的热量只能来至于水分本身，故水分温度下降。

水温降低后，与空气间出现温度差，从而空气中热量就会向水分传递。

经过一段时间后，过程达到稳定状态。

由空气传递给水分的热量等于水分汽化所需的热量，水温就维持不变。

形成了湿空气的湿球温度。

2、降速干燥的机理与特点？

1.汽化的是结合水，物料表面不能维持湿润；

2.水分汽化量减少，因此干燥速率降低；

3.物料表面的温度大于空气的湿球温度；

4.速率大小取决于内部扩散控制；

影响速率的因素主要为物料的状况；

3、恒速干燥阶段的机理和特点？

汽化的是非结合水，物料表面维持湿润；

水分汽化量恒定，因此干燥速率恒定；

物料表面的温度为空气的湿球温度；

速率大小取决于表面汽化控制；

影响速率的因素主要为介质的状况。