《化工原理》B卷答案2016.6.

2015学年度第 二 学期课程考试 《化工原理》试卷（B卷） —— 参及评分标准 ——

一、名词解释（10分，每题2分）

1、流体 是在切应力作用下能够产生连续变形的物体，如液体和气体。

2、气缚现象：离心泵启动前未充满液体，泵壳内存在空气。虽然启动了离心泵，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时在泵吸入口处所形成的真空度不足以将液体吸入泵内，不能输送液体，此现象称为气缚现象。

3、沉降速度：固体颗粒在静止流体中沉降时，若阻力与浮力之和与其所受的重力相等，此时微粒作匀速沉降运动，而此时的速度称为沉降速度。

4、对流传热：是指流体与固体壁面间的传热过程，即流体流过固体壁面（流体温度与壁面温度不同）时的传热过程称为对流传热。

5、湿基含水量：以湿物料为基准的物料中水分的质量分率，称为湿基含水量。

二、判断题（20分，每题1分） 题号 答案 1 2 3 4     5  6 7   8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20  √  √   √ √ ×√ √   三、选择题（20分，每题2分） 题号 答案 1 B 2 C 3 B 4 D 5 A 6 C 7 B 8 C 9 C 10 A 四、问答题（10分，每题5分） 1、 简述换热器传热过程的强化措施？

答：所谓换热器传热过程的强化，即力求用较小的传热面积或较小体积的传热设备来完成较大

的传热任务，提高冷、热流体间的传热速率。从传热速率的方程式Q=K·A·Δtm不难看出，增大总传热系数K，传热面积A，平均温差Δtm都可以提高传热速率Q。究竟从哪一方面着手有效，就应该作具体分析。

（1）增大传热面积A。增大传热面积不应靠增大设备尺寸来实现，应从结构考虑，如采用螺纹管、波纹管代替光滑管，采用翅片管换热器，板式换热器等，在满足工艺要求的条件

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下，考虑换热器的结构，如板式换热器1m体积可提供250～1500m的传热面积，而列管式换

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热器仅为40～160m。

（2）增大平均温度差Δtm，如两侧流体为变温时，采用逆流操作。

（3）增大总传热系数K，可以增大流速，增强流体湍动程度，提高传热膜系数；防止结垢，定期清除污垢，减小污垢热阻；采用导热系数大的传热壁面等。

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2、流体流动有几种类型？判断依据是什么？

答：流体在管内的流动有两种截然不同的形态 雷诺采用水为介质，在玻璃管内做实验，发现在某种情况下水的质点为彼此平行于管中心线的直线运动；在另一种情况下，水的质点向流动总方向流动的同时还作不规则的杂乱流动．且彼此相互撞碰并相互混合，质点的流速大小与方向随时发生变化，雷诺将前一种情况称为层流（或滞流）．后一种称为湍流（或紊流）。 经过多次实验，综合出影响流动的因素除流体粘度以外，还有密度、流速u以及管子内径d，并归纳出若将这四个物理量组成du / 的形式，则可用它的数值大小来判断流体流动的类型，这个综合数群称为雷诺准数。

若流体在直管内流过，当Re < 2000时，流体流动属于层流（或滞流）；当Re > 4000时，流体流动属于湍流（或紊流）；当Re = 2000  4000时，可能是层流，也可能是湍流，极不稳定，易受外界条件干扰，如轻微的振动、管径突然变大或突然缩小等，都会促使流动变为湍流，故在生产中常将Re > 2000 (有些资料定为Re > 3000 )视为湍流.。

五、计算题（40分，每题20分，三题中可任选两题）

1、如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高

位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg（不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。

解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努力

方程:

Z1gp1p112u12Z2g2u2Wf 221221 (120)9.812.09m

2 简化: H(u2Wf)/g

2. 现将360kg/h,比热容为3.86kJ/(kg.℃)的热流体通过一换热器从80℃冷却到40℃，已知冷却水的初温为25℃，终温为35℃。倘若忽略热损失，且水的比热容为4.187kJ/(kg.℃)。 试求：①该换热器的换热量Q；

②冷却水的用量wc 。

解： （1）、换热器热负荷Q的计算

根据教材P.145, 公式(3-50)

QwhCphT1T2360/36003.861000804015440(W)

(2)、冷却水的计算

由于热损失忽略，所以

QwhCphT1T2wcCpct2t1wc Q154400.3688kg/s1327.68kg/hCpct2t14.18710003525 答：换热器的热负荷为15440W;冷却水的用量为1327.68kg/h.

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3、有一过滤面积为0.112m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.52×10-3 m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.67×10-3 m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？

解：已知A=0.112m2 、t1=50s 、V1=2.52×10-3m3 、t2=100s 、V2=3.67×10-3m3 、t3=200s

V12.5210322.50103 由于 q1A0.112V23.6710332.77103 q2A0.112根据式（2-38a）

q122qeq1Kt1q2qeq2Kt222 (22.50103)2222.50103qe50K(32.7710)232.7710qe100K323

联立解之：qe=2.51×10-3 K=1.238×10-5

235因此 q322.5110q32001.23810

q3=0.0473

所以 V3=q3A=0.0473×0.112=5.30×10-3m3

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