模拟试题四

一、填空题：（每空1分，共16分）

1、流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。

2、某处环境的大气压力等于标准大气压力101.325kPa。容器A中的气体表压为60kPa，则绝对压力为 261.325 kPa；容器B中的气体真空度为1.2104Pa，则绝对压力为 .325 kPa。

3、流体通过离心泵输送的过程中，在离心力的作用下甩向泵壳边缘，获得动能和静压能，其中 静压能 占主导地位。

4、输送液体的流体输送机械统称为 泵 。

5、厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数1<2<3，在稳定传热过程中，各层的热阻R1 > R2 > R3，各层导热速率Q1 = Q2 = Q3。 6、一套管换热器，内管外侧有纵向翅片。在此换热器中，用水冷却空气，空气应走内、外管间的壳间 （内管管内或内、外管间的壳间），水走内管管内 （内管管内或内、外管间的壳间）。

7、某吸收塔中，物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001，当y1=0.06， y2=0.0020时,x1= 0.01685 ，x2= 0.0002857 ，L/V= 3.5 ，气相传质单元数N0G= 6.79 。 8、某蒸发器在正常操作条件下，可将一定流量的原料液蒸至一定浓度。现发现完成液浓度达不到要求，可能是什么原因（1）蒸汽温度下降；（2）操作压强升高；（3）原料增多；（4）原料起始浓度减小。

9、在三效并流加料蒸发过程中，从第一效至第三效，溶液浓度将越来越大，蒸发室的真空度将越来越大，溶液的沸点将越来越小，各效产生的二次蒸汽压力将越来越小。 10、板式塔的类型有_筛板_、__泡罩____、___浮阀______等。

11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区，曲线内为 两相区 ，曲线外为 单相区 取操作只能在 两相区 内进行。

12、单级萃取操作中，平衡时E相组成为39%的A和2.4%的B，R相的组成为16%的A及83%的B，则组成A的分配系数kA= 2.438 ,萃取剂的选择性系数β= 84.3 。

13、对流操作的必要条件是 湿物料表面的水气分压大于干燥介质中的水汽分压，干燥过程是 存在传热传质推动力，热量传递，质量传递 相结合的过程。 14、测干燥速率的一般表达式为UdWGdX在表面企划控制阶段，可将干燥速率表SdSd达为U15、

(ttw)。 tw16、

二、选择题：（每小题1.5分，共24分）

1、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为( A )kPa。

A.150 B.50 C. 75 D.无法确定 2、孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时，其值（ B ）。

A 总在增大 B 先减小，后保持为定值 C 总在减小 D 不定 3、关于离心泵气缚和汽蚀的说法正确的是（ A ）。

A 气缚时离心泵不能吸上液体，无法正常工作 ，所以启动前泵要灌满 B 汽蚀时离心泵不能吸上液体，无法正常工作，所以启动前泵要灌满

C 气缚时离心泵内产生大量气泡，泵无法正常工作，所以启动前泵要灌满 D 汽蚀时离心泵内产生大量气泡，泵无法正常工作，所以启动前泵要灌满 4、往复压缩机的理想压缩循环不包括（ D ）。

A 吸气阶段 B 压缩阶段 C排气阶段 D气体膨胀 5、用常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为( B )

A 20 ℃ ； B 100 ℃ ； C 60 ℃ ； D 49.7℃

6、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是( C )

A 通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值； B 系统中任一点的温度维持恒定；

C 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和； D 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。 7、传质单元敉N0G（或N0L）（ B ）。 A.取决于物系、设备

B.与设备形式无关，只与物系相平衡及进出口浓度有关 C .取决于填料几何特性和气、液流率等操作条件 D .无法确定

8、多效蒸发流程中不宜处理黏度随浓度的增加而迅速增大的溶液是（ A ） A.顺流加料 B. 逆流加料 C. 平流加料 D.直接加料 9、将加热室安在蒸发室外面的是（ C ）蒸发器。

A.循环管式 B.悬筐式 C.列文式 D. 强制循环式 10、在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时：（ D ）

A.回收率趋向最高 B.吸收推动力趋向最大 C.操作最为经济 D.填料层高度趋向无穷大

11、用纯溶剂S对A、B混合液进行单级萃取，F、x不变，加大萃取剂用量，通常所得萃

/取液组成yA将（ D ）

A.提高 B.减少 C.不变 D.不确定

12、在原料液组成xF及溶解比（S/F）相同条件下，将单级萃取改为多级萃取，如下参数的变化趋势是萃取率（ A ）、萃取率（ B ）。 A.增高 B.降低 C.不变 D.不确定

13、在恒定条件下将水含量为0.2（干基，下同）的湿物料进行干燥。当干燥至含水量为0.05时干燥速率开始下降，在继续干燥至恒重，测得此时含水量为0.004，则物料的临界含水量为（ A ）

A.0.05 B.0.20 C.0.004 D.0.196

14、已知物料临界含水量为0.18（干基，下同），现将该物料聪初始含水量0.45干燥至0.12，则干燥终了物料表面温度为θ（A ）

A.θ>tw B.θ=tw C.θ=td D.θ=t 15、 16、

三、计算题：（50分）

1、（8分）用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表读数p1为600mmHg(真)，泵进口处真空表读数p2为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0=70mm，流量系数C0= 0.7，U形水银压差计读数R=170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，水银密度ρA为13600 kg/m3, 水的密度ρ为1000 kg/m3。 试求： (1) 出口管路中水的流速；

(2) 泵出口处压力表 (与图对应)的指示值p3为多少?(已知p3与p2垂直高度相距0.1m，p3与p2之间的管路阻力损失可以不计)。 解：（1）∵ 孔板流量计流量计算式为： VsC0A02(A)gR＝0.7×0.785×0.072×2(136001000)9.810.17＝0.0174m3/s

1000∴ uVs0.01742.22m/s A0.7850.12（2）取供液槽液面为1-1截面，泵进口处真空表p2所在的截面为2-2截面，泵出口处压力表p3所在的截面为3-3截面，高位槽液面为4-4截面，且以1-1截面为基准，在1-4面间列柏努利方程，则：

2u12p4u4gz1Wegz4hf(14)

22p1∵ z1=0, u1=u4=0, p1=-600×133.3＝-79.98kPa（表压）,

z4=10m, p4=0（表压）, ∴ We=gz4－

hf(14)=44J/kg

p1+h=98.1×10+79.98+44=222J/kg f(14)在2-3面间列柏努利方程，则：

22p3u3u2gz2Wegz3hf(23)

22p2∵ z3－z2=0.1m, u2= u3, p2=-294×133.3＝-39.19kPa（表压）, ∴ p3=ρ(We+

hf(23)0

p2+ g(z2－z3))=1000×(222－39.19－9.81×0.1) =181.8kPa（表压）  即泵出口处压力表的指示值p3为181.8kPa。

2、（7分）用离心泵（转速为2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa和220 kPa，两测压口之间垂直距离为0.5 m，泵的轴功率为6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为80 mm，吸入管中流动阻力可表达为

hf,01m/s）。离心泵的安装高度为2.5 m，实验是在20 ℃，3.0u12（u1为吸入管内水的流速，

98.1 kPa的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。

解：（1）泵的流量

由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到

u12（2分） 0gZ1hf,012

p1将有关数据代入上式并整理，得

601033.5u2.59.8135.48

100021u13.184m/s （1分）

π则 q(0.0823.1843600)m3/h=57.61 m3/h （1分）

4(2) 泵的扬程

(60220)103HH1H2h00.5m29.04m10009.81（1分）

(3) 泵的效率

Hqsg29.0457.6110009.81100%=68% （1分）

1000P360010006.7在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW η=68%。（1分） 3、（7分）热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为25mm2.5mm钢管，导热系数

45W/mK。冷水在管内湍流流动，给热系数12000W/m2K，热气在环隙中

湍流流动，给热系数250W/m2K。不计垢层热阻，试求：

（1）管壁热阻占总热阻的百分数；

（2）内管中冷水流速提高一倍，总传热系数K有何变化？

（3）内隙中热气体流速提高一倍，总传热系数K有何变化？（15分） 解： （1） K[1d2d2d211ln]

1d12d1110.0250.0250.02511ln] 20000.022450.02502 =[ =48.3W/mK 总热阻

10.021m2/W K管壁热阻

d2d20.0250.025 lnln2d12450.0252 =6.210mK/W

6.210531030.3% 管壁热阻分率为

0.021（2）u0.8

20.8120.820003.48103W/m2K 1K[增加

10.025156.210]49.0W/m2K 30.02503.4810KK4948.31.3% K48.30.82（3）2 K[220.85087.1W/m2K

10.02516.2105]82.1W/m2K 20000.0287.1KK82.148.369.6% 增加

K48.3由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；提高K值，强化传热，应在小处着手。 4、（8分）有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3 m3，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）

解：（1） Y10.050.00040.05263 Y20.0004

10.0510.0004惰性气体流量 V200273(10.05)7.69kmol/h 22.4301X1Y10.052630.0376 X10.80X10.0301 m1.4 LV(Y1Y2)7.69(0.052630.0004)13.34kmol/h

X1X20.03010 Y1Y1mX10.052631.40.03010.01046 Y2Y20.0004

 YmY1Y20.00308 Y1lnY2 ZV(Y1Y2)7.69(0.052630.0004)6.74m 38.50.7850.820.00308KYaYm36m

0.7850.82该塔现有填料层高度 Z因为 ZZ 所以该塔不适合。 （2）吸收剂用量增大10%时

L1.113.3414.67kmol/h LV(Y1Y2)7.69(0.052630.0004)14.67kmol/h

X1X2X100.0274 X10.052631.40.02740.01424 Y1Y1mX1 Y2Y20.0004

 Ym0.014240.00040.00387

0.01424ln0.0004 ZV(Y1Y2)7.69(0.052630.0004)5.36m 38.50.7850.820.00387KYaYm 因为 ZZ 所以该塔适合。

5、（5分）在单级萃取器中用纯溶剂S100kg从A、B混合液中提溶质组分A。原料液处理

/量F=100kg，料液中汉族分A40kg。已知萃余液组成为xA=0.18，选择性系数β=10，试求萃/取液的组成yA /及量EA。 /A解：/1A/A10/1A/xA （1分） /1xA0.1810.18(2分)

解得///A0.687/xFxA0.40.18EF/10043.39kg/0.6870.18yAxA（2分）6、（7分）某湿物料的处理量为1000kg/h，温度为20℃，湿基含水量为4%，在常压下用热空气进行干燥，要求干燥后产品的试剂含水量不超过0.5%，物料离开干燥器时温度升至60℃.湿物料的平均比热容为3.28kJ/(kJ绝干料•℃)。空气的初始温度为20℃，相对湿度为50%，若将空气预热至120℃后进入干燥器，出干燥器的温度为50℃，湿度为0.02kg/kg绝干料。干燥过程的热损失约为预热器供热量的10%。试求：新鲜空气消耗量L0。 解：先求绝干空气消耗量L：（2分）

LWH2H1WG(X1X2)10.040.0417kg/kg绝干料

1110.04210.005X10.005kg/kg绝干料1210.005GG（1000（10.04）960绝干料/h11-1）X1水分蒸发量为：（3分）

WG(X1X2)35.23kg/h有已知t0200C,050%,查HI图可得H00.00725kg/kg绝干气查饱和蒸汽压表，t0200C时，ps2.334kPa，所以H00.622

PS0.52.3340.6220.00725kg/kg绝干气PPS101.30.52.334绝干空气消耗量为：（2分）

LW2763kg绝干气/h

H2H0新鲜空气消耗量

L0L(1H0)2783kg新鲜空气/h

7、（8分）

四、实验题：（10分）

１、（5分）简要写出离心泵特性曲线测定的实验步骤，并画出曲线图。 略

1、（5分）为什么在干燥操作过程中要先开鼓风机送风后在开电热器？

答：干燥过程中，如果先开电热器，产生的热量如果没有鼓风机吹，将会使设备烧坏。先将风机打开，电热器散发的热量便能及时地被风带走，鼓风机起动需要很到的起动电流，如果电热器开着，可能会造成线路过载。但如果先开鼓风机，起动电流中便少了电热器的电流量，这样对于电路更安全。