2022春中国石油大学（北京）远程教育学院《化工原理一》期末考试[答案]

中国石油大学（北京）网络与继续教育学院
期 末 考 试
《化工原理一》
学习中心：______________姓名：___________学号：____________
关于课程考试违规作弊的说明
1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。
2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。
3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。
一、填空题（30分，每空2分）
1. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将        ，摩擦系数λ       ，管道总阻力损失      。
2. 用离心泵在两敞口容器间输液，在同一管路中，若用离心泵输送ρ = 1200 kg / m3的某液体（该液体的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量       ，扬程     ，泵出口压力      ，轴功率       。（变大，变小，不变，不确定）
3.  两台相同的泵串联后，与单台泵独立操作相比，每台泵的流量       ，压头      。（增大，减小，不变）
4. 对恒压过滤，当过滤面积A增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的     倍，如滤饼可压缩，过滤速率增大为原来的     倍。
5.  由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈      ，其两侧的温度差愈      。
6.  两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃，则逆流时的Δtm =     ℃。并流时的Δtm =       ℃。
二、（20分，每题4分）
1. 离心泵特性曲线是指什么？影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？

2. 过滤常数有哪两个？各与哪些因素有关？什么条件下才为常数？

3. 简述何谓流化床并分析其优缺点。

4. 传热按机理分为哪几种？

5. 简述传热过程中，冷、热流体流动通道的选择原则。

三、计算题（50分）
1.（20分）如图所示的输水系统，输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm2，试求：
① 水泵的升扬高度（水池和高位槽之间液面差）；

② 若水泵的效率η= 70%，水泵的轴功率（kW）；

③ 水泵吸入管路上真空表的读数（mmHg）。

注：当地大气压为750mmHg。

2.（15分）用板框过滤机过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤20分钟后，共得滤液4m3。（滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计，滤饼不洗涤）。若在一个操作周期内共用去辅助时间为30分钟。求：
① 该机的生产能力；

② 若操作压力加倍，其它条件不变（物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变），该机的生产能力提高了多少？

③ 现改用回转真空过滤机，其转速为1转/min，若生产能力与（1）相同，则其在一个周期内所得滤液量为多少？

3.（15分）某套管换热器中，用温度为20℃，流量为13200 kg/h的冷却水，冷却进口温度为100℃的醋酸，两流体逆流流动。换热器刚投入使用时，冷却水出口温度为45℃，醋酸出口温度为40℃。运转一段时间后，冷热流体流量不变，进口温度不变，而冷却水的出口温度降至38℃，试求总传热系数下降的百分率。冷热流体的比热可视为常数，热损失可以忽略不计。
已知：m2=13200 kg/h
          t1=20℃     t2=45℃     T1=100℃   T2=40℃   t2’=38℃
求：  



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中国石油大学（北京）远程教育学院
期末考试
《 化工原理一》
学习中心：______________姓名：___________学号：____________
关于课程考试违规作弊的说明
1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。
2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。
3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。
一、填空题（30分，每空2分）
1. 常温下水的密度为1000kg/m3，粘度为1cP，在内径为100mm的管内以2m/s的速度流动，其流动类型为__________。
2. 若关小离心泵出口阀门，则会使泵的排液量__________；扬程__________；轴功率__________；效率__________。
3. 离心泵安装高度过高时，有可能发生__________现象。
4. 627℃时钢的黑度为0.87，则此温度下对热辐射的反射率为__________；吸收率为__________；透过率为__________；辐射能力为__________。
5. 转筒过滤机转速越小，其滤饼厚度__________ ，生产能力__________。
6. 在列管换热器中，拟用饱和蒸汽加热空气，则传热管的壁温接近__________的温度；总传热系数 接近__________的对流传热系数；饱和蒸汽应流经__________。

二、简答题（16分，每题4分）
1. 把不锈钢保温杯放到水龙头下面，拧开水龙头，让水流冲到杯盖上，如图所示，把乒乓球轻轻地放在杯盖上，奇迹便会出现── 乒乓球会在上面摇摆，但不会被冲走！请解释这个现象。

2. 采用离心泵从地下贮槽中抽送原料液体，原本操作正常的离心泵本身完好，但无法泵送液体，试分析导致故障的可能原因有哪些。

3. 简述流化床的主要特性。

4. 质量流量一定的某反应热气体，需除尘和冷却。试分析判断工艺上应先除尘后冷却、还是先冷却后除尘？为什么？

三、计算题（54分）
1.（20分）将密度为1200kg/m3的碱液用离心泵从碱液池打入塔内，流程如图所示，塔顶压强表读数为60kPa，流量为30m3/h，泵的吸入管路阻力为2m碱液柱，泵排出管路阻力（包括出口阻力）为5m碱液柱。试求：
① 泵的扬程；
② 如泵的轴功率为3.6kW，则泵的总效率为多少？
③ 若泵吸入管内流速为1m/s，则真空表读数为多少mmHg？

2.（16分）一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m3滤液，若已知过滤常数 m2/h，滤布阻力可以忽略不计，试求：
① 若滤框尺寸为1000mm×1000mm×30mm，则需要滤框和滤板各几块？
② 过滤终了用水进行洗涤，洗涤水粘度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，若洗涤水量为0.4m3，试求洗涤时间；
③ 若辅助时间为1h，试求该压滤机的生产能力。

3.（18分）一列管式换热器，传热面积为12m2。拟用流量为3200kg/h的水逆流冷却流量为7500kg/h、初温为95℃的油，水的进口温度波动范围为15±4℃。现要求油的出口温度低于67℃，问此换热器是否满足要求?
已知水的比热容为4.18kJ/kg·K，油的比热容为2.1kJ/kg·K，总传热系数为250W/ m2·K。