国家开放大学《化工原理（上）》期末考试笔试题库-电大资源网

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单选题（每题 3 分）

并联管路中流体作层流流动。若两支管的内径之比为 2:1、长度之比也为 2:1（包括所有局部阻力的当量长度），则两管内的流速之比 $V_{2}/V_{1}$ 为（）。 A. 2 B. 4 C. 8 D. 16 答案：C
若保持离心泵的效率不变，将其叶轮直径增加 5%，则其压头增加（）。 A. 5% B. 10.2% C. 15.8% D. 21.6% 答案：B
边长为 3mm 的正方形颗粒，其体积当量直径为（）。 A. 2.18mm B. 3.72mm C. 3.91mm D. 4.13mm 答案：B
将灰体表面的热力学温度升高为原来的 2 倍，则其辐射能力较原来提高了（）。 A. 8 倍 B. 15 倍 C. 16 倍 D. 32 倍答案：B
单效蒸发中，将 10% NaOH 水溶液浓缩至 20%，蒸发量为 500kg/h，则原料处理量为（）。 A. 800kg/h B. 1000kg/h C. 1500kg/h D. 2000kg/h 答案：B
管壳式换热器中设置折流挡板，主要是为了（）。 A. 增加管程对流传热系数 B. 增加壳程对流传热系数 C. 增加传热面积 D. 固定加热管答案：B
流体在圆形直管中作层流流动。若流体的体积流量等条件保持不变，管径变为原来的 2 倍，则直管流动能量损失变为原来的（）。 A. 1/2 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/16 答案：D
若保持离心泵的效率不变，将其叶轮转速增加 10%，则其轴功率增加（）。 A. 10% B. 21% C. 33% D. 50% 答案：C
边长为 5mm 的正方形颗粒，其球形度为（）。 A. 0.62 B. 0.74 C. 0.81 D. 0.92 答案：C
对流传热的热阻，主要集中在（）。 A. 层流底层 B. 缓冲层 C. 湍流主体 D. 不确定答案：A
单效蒸发中，原料处理量为 1000kg/h，将 15% 的 NaOH 水溶液浓缩至 25%，则蒸发量为（）。 A. 400kg/h B. 500kg/h C. 600kg/h D. 700kg/h 答案：A
若旋风分离器的进口气速增大，则其临界粒径（）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定答案：B

多选题（每题 4 分）

流体在圆形直管内做层流流动，若管径变为原来的 2 倍，则下列说法正确的是（）。 A. 管内平均流速变为原来的 1/4 B. 管内流动雷诺数变为原来的 1/2 C. 管内流动摩擦系数变为原来的 2 倍 D. 管内流动能量损失变为原来的 1/16 答案：A、B、C
随着离心泵输送流体黏度的增加，其（）。 A. 流量减小 B. 压头减小 C. 效率降低 D. 轴功率降低答案：A、B、C
在管壳式换热器中用饱和蒸汽冷凝加热水溶液，若冷凝水在饱和温度下排出，则下列说法正确的是（）。 A. 饱和蒸汽应走壳程 B. 水溶液应走壳程 C. 管壁温更接近于饱和蒸汽的温度 D. 管壁温更接近于水溶液的温度答案：A、C
多效蒸发与单效蒸发相比，（）。 A. 温度差损失大 B. 加热蒸汽经济性高 C. 生产能力大 D. 蒸发强度高答案：A、B
属于可直接测量流体流量的差压流量计有（）。 A. 孔板流量计 B. 文丘里流量计 C. 转子流量计 D. 皮托管答案：A、B
若离心泵输送流体的密度增加，其（）。 A. 流量减小 B. 压头不变 C. 效率不变 D. 轴功率增加答案：B、C、D
影响降尘室生产能力的因素包括（）。 A. 颗粒的沉降速度 B. 降尘室的长度 C. 降尘室的宽度 D. 降尘室的高度答案：A、B、C
随着多效蒸发效数的增加，（）。 A. 总的温度差损失增大 B. 单位蒸汽耗量减小 C. 蒸发强度增大 D. 操作费用增加答案：A、B、D

判断题（每题 3 分）

孔板流量计和转子流量计均为差压流量计。（）答案：×
离心泵和往复泵在启动前均需灌泵。（）答案：×
重力降尘室的生产能力主要取决于颗粒的沉降速度和降尘室的高度。（）答案：×
膜状冷凝的传热系数要明显高于滴状冷凝。（）答案：×
刮板薄膜蒸发器适合于易结垢溶液的蒸发过程。（）答案：√
强化传热的关键是减薄层流底层的厚度。（）答案：√
离心泵在启动前应将出口阀全开。（）答案：×
在恒速过滤中，过滤推动力和阻力均保持不变。（）答案：×
若离心泵输送流体的温度增加，则其允许安装高度应适当降低。（）答案：√
板框过滤机和叶滤机均为加压间歇过滤设备。（）答案：√
将管壳式换热器由单管程变双管程，可以增加对流传热系数，减小操作费用。（）答案：×
多效平流蒸发流程适合于蒸发过程中有结晶析出的情况。（）答案：√

主观题（每题 16 分）

在常压下，用离心泵将 20℃的清水以$20m^{3}/h$的流量从贮槽 A 输送到贮槽 B，两槽的液面维持恒定。两槽液面的高度如附图所示，贮槽 A 液面上方真空度为 50kPa，贮槽 B 液面上方表压为 100kPa。泵的吸入管管径为 Φ108mm×4mm，管长 100m；排出管管径为 Φ89mm×4.5mm，管长 200m（以上长度均包括除了进、出口之外的所有局部阻力的当量长度）。各管的摩擦系数均为 0.02。排出管上装有一孔板流量计，U 管压差计指示液采用水银。泵的效率为 75%，输送温度下水的密度为$1000kg/m^{3}$，水银的密度为$13.6×10^{3}kg/m^{3}$，孔流系数$C_{0}$为 0.6，孔径为 45mm，当地大气压可取为 100kPa，g 可取为$10m/s^{2}$。试求：
- 吸入管路和排出管路的阻力损失（J/kg）；
- 泵的轴功率（kW）；
- U 管压差计指示液的读数（mm）。答案：（答案见原文档主观题解答过程）
在单程管壳式换热器中，用 160℃的饱和蒸汽加热将某低黏度水溶液从 20℃加热到 100℃，冷凝水在饱和温度下排出。水溶液流量为$2×10^{4}kg/h$，比热容为$3.0kJ/(kg\cdot^{\circ}C)$。换热管直径为 Φ25mm×2.5mm，管长 3m，100 根。蒸汽冷凝对流传热系数为$1.1×10^{5}W/(m^{2}\cdot^{\circ}C)$。热损失，管壁及污垢热阻可忽略，假设流体在管内呈湍流流动，试求：
- 换热器的热负荷；
- 管内对流传热系数；
- 若水溶液流量增加一倍，其他条件不变，管外冷凝对流传热系数可认为不变，则水溶液的出口温度变为多少？答案：（答案见原文档主观题解答过程）
用离心泵将清水从敞口贮槽输送到敞口高位槽，两槽的液面维持恒定，高位槽液面较贮槽液面高 8m。各处管径相同，均为 Φ108mm×4mm。泵吸入管路长度为 25m（包括所有局部阻力的当量长度），排出管路长度 100m（包括除泵出口阀外的所有局部阻力的当量长度）。输送温度下水的密度为$1000kg/m^{3}$，水的饱和蒸汽压为 5kPa，管路的摩擦系数 λ 可取为 0.03。泵的特性方程为$H = 24 – 5.35×10^{4}Q^{2}$（$Q m^{3}/s$，H，m），泵的实际安装高度为 3m。计算中可取重力加速度 g 为 10m/s²，大气压为 100kPa。若泵出口阀全开时，出口阀的局部阻力系数为 8，试求：
- 出口阀全开时管路的特性方程；
- 出口阀全开时泵的流量和压头；
- 若此时泵的允许汽蚀余量为 3.5m，核算泵的安装高度是否合适。答案：（答案见原文档主观题解答过程）
在一套管换热器内用饱和蒸汽加热液体苯，6000kg/h 的苯在内管内从 50℃被加热到 80℃，套管环隙中 120℃的饱和水蒸汽被冷凝，冷凝液在饱和温度下排出。换热器内管尺寸为 Φ57mm×3.5mm，外管尺寸为 Φ108mm×4mm。已知蒸汽侧的对流传热膜系数为$9000W/(m^{2}\cdot^{\circ}C)$，管壁热阻、污垢热阻和换热器的热损失可忽略。在 50℃ – 80℃的范围内，苯的平均比热容为 1.8kJ/(kg∙℃)，密度为 880kg/m³，黏度为 0.7mPa∙s，导热系数 0.15W/(m∙K)。试求：
- 换热器总传热系数 $K_{0}$ ；
- 换热器管长；
- 由于某种原因，加热蒸汽的温度降至 110℃，此时苯的出口温度将变为多少？（假设苯侧的对流传热膜系数不变）答案：（答案见原文档主观题解答过程）
有哪些方法可以提高过滤速率？答案：适当增加料浆温度，降低滤液黏度；增加过滤面积；加助滤剂；减小过滤介质阻力；增加过滤压差。
流体在管内流动时不同流动型态雷诺数的数值范围是多少？流体的流动型态有哪些？答案：层流型态：Re<2000；过渡区：Re = 2000 – 4000；湍流形态：Re>2000。层流、湍流。