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化工原理（上）期末考试试卷
一、 选择题： (每题2分，共20分)

1.空气以相同的流速分别通过水平放置的等径直管AB和垂直放置的等径直管
CD。已知 d
AB
=d
CD
，L
AB
=L
CD
，U型 差压计指示液相同，读数分别为R1、R2。
则________。
A △P
AB
=△P
CD
B △P
AB
>△P
CD

C hf
AB
=hf
CD
D R
1
>R
2

2.为提高U形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时 ，应使指示液和被测流体的
密度差（ρ
-ρ）的值________。
A. 偏大 B. 偏小 C. 不确定
3.有两种 说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则
________。
A 两种说法都不对 B两种说法都对
C 说法(1)正确,说法(2)不正确 D说法(1)不正确,说法(2)正确
4.以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上________。
A 同一流量Q处,扬程H下降,效率η上升
B 同一流量Q处,扬程H上升,效率η上升
C 同一流量Q处,扬程H上升,效率η下降

5.离心泵的扬程是 ________。
A 实际的升扬；
B 泵的吸液高度；
C 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度；
D 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值
6.过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则
_____ __
A 操作压差增大至原来的
2
倍
B 操作压差增大至原来的2倍
C 操作压差增大至原来的4倍
D 操作压差保持不变

7.当介质阻力忽略不计的恒压过滤时，由τ=0至τ=τ的平均过滤速率反比于过
滤时间τ的 _______
A 1次方 B 2次方 C 1.5次方 D 12次方

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指

8.在长为L m ，高为H m的降尘室中，颗粒的沉降速度为 u
t
ms，气体通过降
尘室的水平流速为u ms，则颗粒在降尘室中的分离条件为_______ 。
A Lut
B Lu
t
t
D Lu
t
≥Hu
9.在一列管 式换热器中，用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好______放置；冷却
水应走________。
A水平 B垂直 C管内 D管外
10.一定流量的液体在一φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数α
=1000Wm
2
. ℃。如流量与物性都不变，改用一φ19×2mm的直管，则其α值将
变为________Wm
2
. ℃ 。
A.1259 B.1496 C.1585 D.1678

二、 填空题： (每空1分，共20分)

11.________、________的流体称为理想流体。

12.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________,管道总阻力损失________。

13.离心泵的性能曲线有 ________、________ 、________ 等，这些曲线是在一
定________下输送某种特定的液体时泵的性能。

14 .当离心泵出口阀开大时，流量_______，泵出口压力_______。(变大,变小,不变)
1
5.离心泵的轴封装置主要有两种：_______ 和 _______。

16.密度为

S
的球形颗粒在斯托克斯区沉降，已知颗粒在水中和空气中的 沉降速
度分别为u1和u2 ，则u1u2=________。

17.已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m ，气体的切向进口速度为20ms，那
么该分离器的分离因数为K=________ 。

18.最常见的间歇式过滤机有_______和板框式压滤机。连续式过滤机是_______。

19.在对流传热过程中，Nu表示_______的准数，Re表示 _______。

20.沸腾传热可分为三个区域，生产中的沸腾传热过程应维持在________操作

三、 计算题 (每题15分 共60分)

21.如图所示，槽 内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用
户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上 游距管路入口端10m处安有以汞为指示
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液的U管压差计（ρ
s=13600kgm3)，压差计
测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：
（1）当 闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，
则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少
m？（2）当闸阀全开时（ζ阀=0.17 , λ=0.02），
每小时从管口流出的水为若干m3h？


22.在 附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长
为30m的水平直管段AB，在其中间装有 孔径为16.4mm的
标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流
经孔板的 永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数λ取为
0.022，试计算：⑴液体流经AB段的压强差； ⑵若泵的轴
功率为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵
的有效功率的百分率 。已知:操作条件下液体的密度为870
kgm3,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kgm3。



21.用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810×810×25mm。经过小试测得过滤
常数 ，
1
，操作时的滤布，压差及温度
与小试时相同。滤饼刚充满滤框时 停止过滤，求：①每批过滤时间？②若以清水
洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的
10
，洗涤压差及水温与过滤时相同，求洗涤时
间？③求每只滤框的最大生产率？


24.有一列管式换热器, 装有φ25×2.5mm 钢管300 根, 管长为2m。要求将质量
流量为8000kgh的常压空气于管程由20℃加热到85℃, 选用108℃饱和蒸汽于
壳程冷凝加热之。若水蒸气的冷凝给热系数为a
o
=104W(m
2
·K), 管壁及两侧污
垢的热阻均忽略不计, 而且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为C
p
=1kJ(kg.K), λ=2.85×10-2W(m.K),
μ=1.98×10-5(Pa.s), Pr=0.7。试求:
(1)空气在管内的对流给热系数;
(2)求换热器的总传热系数(以管子外表面为基准);
(3)通过计算说明该换器能否满足需要?
(4)计算说明管壁温度接近于哪一侧的流体温度。



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化工原理期末试题参考答案和评分标准
一．选择题（每题2分）
题号 1 2 3 4 5
答案 C B C C D
二．填空题： (每空1分，共20分)
11.粘度为零，无流动阻力
12.减小 增大 不变
13.H ~ V η ~ V Na ~ V 转速
14.变大 变小
15.机械密封 填料函密封
16.(

S
-ρ
水< br>)μ
水
][(

S
-

air
)μ
air
]。
17.81.55。
18.叶滤机 回转真空过滤机。
19.对流传热(与相同条件下按导热计的导热系数之比) 流动状态的的准数
20.泡核沸腾区

三．计算题 (每题15分 共60分）
21.（1）闸阀关闭，系统内处于静止，由U管处等压面得：
ρ水g(Z+h)=ρ
s
g
R
∴Z=ρ
s
Rρ水-h =13600×0.351000-1.5=3.26m
（2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为
基准面，列柏式：
Z1+u12 （2g)+P1 (ρ
g
)= Z2+u22 （2g)+P2 (ρ
g
)+∑h
f

又∵∑h
f
=(λ.Ld+∑ζ). u22(2g) =(0.02×350.1+0.5+0.17)×u22 (2g)=7.67 u22
(2g)
则 3.26+0+0=0+ u22(2g)+0+7.67 u22(2g)
解得 u2=2.72ms
V =π.d2.u2 4 =π.(0.1)2×2.72×36004=76.87m3h

6
B
7
D
8
C
9
AD
10
D
22. u
o
=C
o
[2gR(ρ′-ρ)ρ]=0.63[2×0.69.81(13600-870)870]
=8.27ms
u=(do d)2uo =(16.433)2×8.27=2.043ms
W
s
=2.043×[(π4)×0.0332]×870 =1.52kgs
⑴流体流经AB段的压强差：
在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)
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2
Z
A
g+(pA
ρ)+(u
2
A
2)=Z
B
g+(p
B
ρ)+(u
B
2)+

W
f

Z
A
=Z
B
u
A
=u
B

=λ(ld)(u22)+(6×10ρ) =0.022×(300.033)×(2.04322)+(6×104870)

W
f
=111Jkg
∴p
A
-p
B
=ρ

W
f
=870×111=96570Pa
⑵Ne=800×0.62=496w
AB段所消耗的功率N：N=W
s

W
f
=1.52×111=168.7w
∴NNe=118.7496=0.34=34%
23.①每批过滤时间
1m
3
滤饼对应滤液量12.85m
3,滤饼刚充满滤框时，
3
得滤液量V0.810.810.02512.850 .211m（2分）
2
则qVA0.211(20.810.81)0.161m< br>3
m（1分）
(0.161)
2
20.1612.2110
3
8.2310
3

F


F< br>323.6s（1分）
②洗涤时间：
过滤终了时：

K8.231 0
5
(dqd

)
E
2.5210
4
m
3
(sm
2
（)1分）
2(qq
e
)2(0.1610.00221)
dVdq
)
E
()
E
A2.5210
4
20.81
2
3.3110
 4
m
3
s（1分）
d

d

dV1dV< br>()
w
()
E
3.3110
4
48.28 10
5
m
3
s（2分）
d

4d
< br>3
V
w
0.10.16120.81
2
0.021 1m（1分）
(


w
V
W
(dVd

)
w
0.0211(8.2810
5
)255s（1分）< br>③生产率G:

w
8J

F
80.1323 .6258.88s（2分）

D


F

< br>W
528.48s（2分）
0.16120.81
2
G2 .510
4
m
3
s（1分）

F


W


D
528.482
V

24解:(1) d
i
=25-2.5×2＝20cm＝0.02m，G=WA
G=8000(3600×0.785×0.022×300)=23.59kg(s.m2)
Re=d
i
u
ρμ=d
i
G
μ=0.02×23.59( 1.98×10-5)

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=2.38×104 >104
Pr=0.7 Ld
i
=20.025=80
∴α
i
=0.023(λd
i
)Re0.8Pr0.4
=0.023×(2.85×10-20.02)×(2.38×104)0.8×0.70.4
=90.1W(m2·℃)
(2)管壁及两侧污垢的热阻均忽略不计
1K
o
=1

i
+do(

i
·d
i
)=1104+25(90.1×20)
=0.01397(m2·℃)W
∴K
o
=71.6W(m2·℃)
(3) Q=W
c
P
c
(t2-t1)
=(80003600)×103×(85-20)=1.44×105W
Δ
t
m
=(Δt1- Δt2)
l
n
(Δt1Δt2)
=[ (108-20)-(108-85)]Ln[(108-20)(108-85)]
=48.4℃
提供A
o
=n

d
o
L=300 ×3.14×0.025×2=47.1m2
Q=K
o
A
o
Δ
t
m

需要A
o
’=QK
o
Δ
t
m
=1.44×105(71.6×48. 4)=41.6 m2
A
o
’o
满足要求
(4) 求壁温T
w

∵壁的热阻忽略 ∴T
m
=t
m

空气平均温度t
m
=(20+85)2=52.5℃
传热速率＝温差(推动力)热阻
∵ (T-T
w
)(1

o)=(T
w
-t
m
)[do(

i
d
i
)]
即（108-T
w
)(1×10-4)=(T
w
- 52.5)[25(90.1×20)]
∴ T
w
=107.6℃ ≈108℃
即:壁温接近外侧蒸汽温度
(或α大的一侧流体的温度)

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