河北联合大学化工原理样卷 附答案

１．用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为： V2+V=5×10-5A2θ 试求：

⑴欲在30min内获得5m3滤液，需要边框尺寸为635mm×635mm×25mm的滤框若干个； ⑵过滤常数K、qe、θe。 解：1、所需滤框数

由已知的过滤时间和相应的滤液体积，利用恒压过滤方程求过滤面积。再由滤框尺寸确定所需的滤框数 将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到

V2?V52?52A???18.26m5?10?5?5?10?5?30?60

2又A?2?0.635n

实取23个框，则实际过滤面积为：

n?A/2?0.6352?18.26/2?0.6352?22.64 A?2?0.6352?23?18.55m2

2、过滤常数K、qe及θe

根据恒压过滤方程式确定过滤常数K、Ve， 恒压过滤方程式

与题给恒压过滤方程相比可得，

V2?2VVe?KA2?

K?5?10?5m2/s 2Ve?1，Ve?0.5m3

qe?Ve/A?0.5/18.55?0.027m3/m2

2．实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种悬浮液进行实验，滤叶内部真空度为8×104Pa，测出qe为0.01m3/m2，θe为20s，且知每获1升滤液，便在滤叶表面积累1mm厚的滤渣，今选用板框过滤机在3.2×105Pa的表压下过滤该悬浮液，所用过滤介质与实验相同，该压滤机滤框为正方形，其边长为810mm，框厚为42mm，共20个框，滤饼不可压缩。试求：

⑴ 滤框完全充满滤饼所需的过滤时间；

⑵ 若滤饼洗涤与装卸时间为0.5h，求以滤液体积计的生产能力。 解：1）滤框完全充满滤饼所需的过滤时间θ

222过滤面积：A?2ln?2?0.81?20?26.24m

2?e?qe/K?0.0272/5?10?5?14.6s

222V?lbn?0.81?0.042?20?0.551mc滤饼体积：

0.1?0.001?0.1m3滤饼/m3滤液0.001

V0.551V?c??5.51m3?0.1滤液体积

V5.51q???0.21m3/m2A26.24

44?p?8?10Pa 8?10Pa真空度为，即???qe?0.01m3/m2，?e?20s

0.012K???0.5?10?5m2/s?e20 K??p??K?p

5?p??53.2?10?52K??K()?0.5?10()?2?10m/s5?p0.8?10

2qe?2qe0.012?e????5s?5K?2?10

?)2(q?qe(0.21?0.01)2????e???5?2145s?0.67h?5?K2?10过滤时间：

2）过滤机的生产能力

Q?V3．某板框压滤机的过滤面积为0.6m2，在恒压下过滤某悬浮液，3小时后得滤液60m3，若滤饼不可压缩，且过滤介

质可忽略不计，试求：

⑴ 若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少滤液？ ⑵ 若其他条件不变，过滤时间缩短1.5h，可得多少滤液？ ⑶ 若其他条件不变，过滤的压差加倍，可得多少滤液？

⑷ 若在原表压下过滤3h，用4m3的水洗涤滤饼需多长时间？设滤液与水的性质相近。 解：1）因过滤阻力忽略不计，恒压过滤方程为：

???W??D?5.51?4.71m3/h0.67?0.5

V2?KA2?;A??2A时，V?2?KA?2?

V?2A?2V?2(2?0.6)2?2,2?2VA600.62 即：

3解得：V??120m

1????2 2）

V??2?KA2??V2?KA2? V??2??V??21.5?2?,2??603 V3解得：V???42.43m 3、?p??2?p

K??p,K??2K

V???2?K?A2?,V2?KA2?

V???2K?V???22K?,??2K602KV2

3解得：V????84.85m

4、洗涤时间：

4．用小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差为150kPa，测得过滤常数k=2.5×10-4m2/s，qe=0.02m3/m2。今拟用一转筒真空过滤机过滤该悬浮液，过滤介质与试验时相同，操作真空度为60kPa，转速为0.5r/min，转筒的浸没度为1/3。若要求转筒真空过滤机的生产能力为5m3滤液/h，试求转筒真空过滤机的过滤面积。已知滤饼不可压缩。

解：滤饼不可压缩，故K??p

602KA???120022V?KA? ?3 dVKA21200???10m3/hd?2V2?60

VW4?W???1.6h1dV1()E?104d?4

2V2K??p?6060??,K??K?1.0?10?4m2/sK?p150150

qe20.022?q?K?e?,?e????4s?4K1.0?10

Q?60[KA2(60?n??e?n2)?Ven]2e

5?60[1.0?10?4A2(60?1/3?0.5?4?0.52)?0.02A?0.5]

解得：A?3.597m

第四章

一、 填空题

1．三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（ ），第二层与第三层的界面温度变（ ）。 答：变小，变小。

2．在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（ ），冷凝传热量（ ）。 答：减小，增加。

冷凝传热系数与温差的-1/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热系数减小； 冷凝传热量与温差的3/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热量增加。

3．在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（ ）。 答：下降

4．在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（ ）。 答：越小

5．黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（ ）倍。 答：15

6．沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（ ），沸腾传热系数α越（ ）。 答：多，大

7．苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m2．℃）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数变为（ ）W/（m2．℃）。 答：612

2? ?=0.023dRe0.8Prn

0.8??????WS/????d????????d2??????4??????????????? =0.023d? ?∝d?1?(1?2)?0.8Prn

=d?1.8

???30??? ?=?20??1.8=0.482

2 ??=0.482?=0.482?1270=612W/(m·℃)

8．热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率为0.65，则油的入口温度为（ ）。

答：104℃

75?20T1?20?ε=

=0.65 ?T1=104℃

二、选择题

1．某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此套管换热器内壁温度应是（ ）。

A 接近空气平均温度 B 接近饱和蒸汽和空气的平均温度 C 接近饱和蒸汽温度 答：C

2．测定套管换热器传热管内对流传热系数αi，冷流体走传热管内，热流体走套管环隙，冷热流体均无相变。冷流体的流量及进、出口温度均可测量, 且测量的精确度基本上相同。用公式αi =Q/si△ti求αi时，式中的Q用下面（ ）公式计算。

A Q=WcCp,c(t2-t1) B Q=WhCp,h(T1-T2) C Q=WcCp,c(t2-t1) 和Q=WhCp,h(T1-T2)均可以。 答：A

3．在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热。（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走（ ） A 壳程 B 管程 C 壳程和管程都可以 两流体在换热器中必须（ ）流动。

A 逆流 B 并流 C 逆流和并流都可以 答：A，C

4．传热过程中当两侧流体的对流传热系数 都较大时，影响传热过程的将是（ ）。

A 管壁热阻 B 污垢热阻 C 管内对流传热热阻 D 管外对流传热热阻 答：B

5．下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（ ）。

A 设置折流板； B 增大板间距 C 换热器采用三角形排列； D 增加管程数 答：A，C

6．在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。

A 高压流体； B 蒸汽； C 易结垢的流体； D 腐蚀性流体 E 粘度大的流体 F 被冷却的流体 答：A，C，D；B，E，F

7．采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时也导致（ ）。 A．管内易结垢； B 壳程流体流速过低 C 平均温差下降 D 管内流动阻力增大 答：C，D

8．下面关于辐射的说法中正确的是（ ）。 A 同一温度下，物体的辐射能力相同；

B 任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关； C 角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关； D 只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程 答：B，C 三、计算题