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扬州大学试题《化工原理》试卷B
参考答案
一、单选题(共5小题,每小题2分,共10分)
1、D 2、A 3、A 4、A 5、B
二、填空题(每空2分,共20分)
1、26.66 147.11
2、工作点 管路特性
3、168.25 层流
4、增大 减小
5、不变 增加
三、简答题(每小题5分,共20分)
1、试写出恒压过滤的速率方程式,并说明实验室中如何测定过滤常数。
答:恒压过滤的速率方程式为:
或`
和称为过滤常数。将恒压过滤方程式改写成:
恒压过滤时,与之间成线性关系。实验时测定不同过滤时间所获得的单位过滤面积的滤液体积。并将与标绘于图中,可得到直线的斜率为与截距,从而得到过滤常数和的值。
2、试列举五种进料状态的名称及其对应的q 值范围。
答:
3、某正常操作的吸收塔,若在其它操作条件不变的情况下将喷淋量调大,其操作线如何变化?请图示之。
答:吸收剂用量是影响吸收操作的重要因素之一,它量接影响设备尺寸和操作费用。当气体处理量一定时,操作线的斜率取决于吸收剂用量的多少。参阅下图,操作线从A点(塔顶)出发,终止于纵坐标为Y1的某点(x待定)上,若增加吸收剂用量,即操作线的斜率增大,则操作线向远离平衡线方向偏移,如图中AC线所示。此时操作线与平衡线间距离加大,也就是吸收过程推动力(Y—Y*)加大。
4、请列出圆管内流体流动型态及其判断标准,并写出层流流动时摩擦系数的计算表达式。
答:流体的流动型态有三种:层流、过渡流和湍流。其判断标准如下:
2000时,流动类型为层流;
4000时,流动类型为湍流;
,流动类型为过渡流。
层流流动时摩擦系数的计算表达式为:
四、计算题(50分)
1、在图示装置中,水管直径为Φ57×3.5 mm。当阀门全闭时,压力表读数为0.3大气压, 而在阀门开启后,压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O,求水的流量为若干m3/h? (本题10分)
解:阀门全闭时,由 P2 =ρgH得 -------2分
H = 0.3×1.013×105/(1000×9.81)= 3.1 m -------1分
即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。
阀门开启时,以水槽液面为上游截面1-1,压力表处为下游截面2-2,管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式
--------3分
Z1 = H = 3 m,Z2 = 0,P1 = 0,P2 = 0.2×1.013×105 Pa,
u1≈0,Σhf/g = 0.5 mH2O ---------1分
代入上式
3.1 = 0.2×1.013×105/(1000×9.81)+ /(2×9.81)+ 0.5
解得 u2 = 3.24 m/s -------1分
Vh =(π/4)d2u×3600 = 22.9 m3/h --------2分
2、在列管换热器中,水以1.2 m/s的速度流过内径为25 mm,长为5 m的管束。若管内壁平均温度为50℃,水的进口温度为20℃, 求水的出口温度。管壁对水的平均对流传热系数为4850 W/(m2·℃),热损失可忽略,水的密度取为1000 kg/m3,比热为4.187 kJ/(kg·℃)。 (本题10分)
解:设水的出口温度为t2
换热器一根管子的传热面积 S =πdl = 3.14×0.025×5=0.3925 m2 -----2分
流通截面积 A =πd2/4 = 3.14×0.0252/4=4.91(10-4 m2 -----1分
水的质量流量G1
G1=uA(=1.2(4.91(10-4(1000=0.5892 Kg/s ------2分
由热量衡算和对流传热速率方程得 Q = G1Cp1(t2-t1) =αS[tW- (t1+t2)/2] -------4分
即 0.5892×4.187×1000(t2-20)
= 4850×3.14×0.025×5[50-(20+t2)/2] 解得 t2 = 36.7 ℃ -------1分
3、用不含溶质的吸收剂吸收某气体温合物,在操作条件下,物系服从亨利定律。
试推导最小液气比与溶质回收率的关系。
(本题13分)
解:气体出口浓度为
---------3分
在最小液气比下,液体出口的浓度为:
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