【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。
解 水33kg/m kmol/m 1000
100018
=
CO 2的摩尔分数 (4005)
89910100000518
-=
=?+
x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。
解 (1)甲醇的饱和蒸气压A p
.lg ..157499
7197362523886
=-
+A
p
.169=A
p
kPa
(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169)
0167101325
==A y
质量分数 ...(.)016732
01810167321016729
ω?==?+-?A
浓度 3..kmol/m .A A p c RT -=
==??316968210 8314298
质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 =
【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？
解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有
.绝绝大气压力
1012001000981281580 （绝对压力）
ρ+==-??=p gh p Pa
(2)管子上端空间的表压 表p
表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa
(3)管子上端空间的真空度真p
()真表=-=-1962019620 p p Pa -=
习题1-6附图
(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h
'ccl
h
h ρρ=
4
水 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4
31594
'.h m ?=
=10002
125 1594
【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解 容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p
()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0
()0因g 0，故0ρρ-≠=R
(2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410
().....333222941012125098144110ρ=+-=?+??=?B p p g Pa
【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量A 、B 两截面间的压力差，安装了两个串联的U 形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两U 形管的连接管中，充满空气。若测压前两U 形压差计的水银液面为同一高度，试推导A 、B 两点的压力差?p 与液柱压力汁的读数12、R R 之间的关系式。
解 设测压前两U 形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H 。
在等压面'22-处
习题1-8附图
习题1-10附图
11
221汞水气22ρρρ+????
=++-+ ? ?????A R R R p p H g R g g '222汞水2ρρ?
?=+-+ ??
?B R p p H g R g
因'22=p p ，由上两式求得 ()水气12汞g 2ρρρ+?
?-=+- ???
A B p p R R
因气水ρρ<<
故 () 水12汞-2ρρ?
?
-=+ ???
A B p p R R g
【1-25】如习题1-25附图所示，用U 形管液柱压差计测量等直径管路从截面A 到截面B 的摩擦损失∑f h 。若流体密度为ρ，指示液密度为0ρ，压差计读数为R 。试推导出用读数R 计算摩擦损失∑f h 的计算式。
解 从截面A 到截面B 列伯努利方程，截面A 为基准面，则得
() A
B
f A B f
p p Hg h p p p Hpg h ρρ
ρ
=+
+∑?=-=+∑ 1
液柱压差计1-1为等压面
() A B p R g p H g R g
ρρρ+=++0 2
()0ρρρ?=-=-+A B p p p R g H g
由式()()1与式2得 ()0ρρρ
-∑=
f R g
h
此式即为用U 形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩擦损失的计算式。 【1-26】如习题1-26附图所示，有.5735mm mm φ?的水平管与垂直管，其中有温度为20℃的水流动，流速为/3m s 。在截面A 与截面B 处各安装一个弹簧压力表，两截面的距离为6m ，管壁的相对粗糙度/.d ε=0004。试问这两个直管上的两个弹簧压力表读数的差值是否相同？如果不同，试说明其原因。
如果用液柱压差计测量压力差，则两个直管的液柱压力计的读数R 是否相同？指示液为汞，其密度为/313600kg m 。
解 已知管内径.005=d m ，水的温度t=20℃
密度./39982ρ=kg m ，黏度.3
100410
μ-=??Pa s ，流速/3=u m s
习题1-25附图
习题1-26附图
雷诺数..Re ..53
00539982
14910100410
ρ
μ
-??=
=
=??du 湍流 管壁相对粗糙度
.0004ε
=d
查得摩擦系数 .00293λ=
这两个直管的摩擦阻力损失相同，为
./.f l u h J kg d λ==??=22
630．0293158 20052
(1) 弹簧压力表读数之差值 ①水平管
在A 、B 两截面列伯努利方程
A
A
B B A B f p u p u gZ gZ h ρρ++=+++22
22
因，==A B A B Z Z u u ，故得
...9982158157701577ρ-==?==A B f p p h Pa kPa
②垂直管
在A 、B 两截面间列伯努利方程，以截面A 为基准面，
,,A B A B Z Z L m u u ====06
A
B
B f p p gZ h ρ
ρ
+
+=
.....998298169982158745307453 A B B f p p gZ h Pa kPa ρρ-=+=??+?==
上述计算结果表明，垂直管的-A B p p 大于水平管的-A B p p 。这是因为流体在垂直管中从下向上流动时，位能增大而静压能减小。
(2)U 形管液柱压差计的读数R
①水平管与前面相同，由伯努利方程得
() A B f
p p h a ρ-=
另从U 形管压差计等压面处力的平衡，求得
汞ρρ+=+A B p R g p R g
()()
A B
p p R b g ρρ-=
-汞
由式()a 与式()b ，求得
....().(.)
f h R m mm
g ρρρ?=
===-?-汞9982158
01276 汞柱1276 汞柱981136009982
习题1-31附图 习题1-32附图
②垂直管与前面相同，由伯努利方程得
()
A B f
p p gL h c ρρ-=+ 另从U 形管压差计等压面处力的平衡，求得
汞ρρρ+=++A B p R g p L g R g
()
()
A B p p L g R d g ρρρ--=
-汞
由式()()与式c d ，求得
()
汞ρρρ=-f
h R g
从上述推导可知，垂直管与水平管的液柱压差计的读数R 相同。有了读数R 值，就可以分别用式()() 及式b d 求得水平管及垂直管的()-A B p p 。
【1-31】把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管（光滑管），弯成倒U 形，作为虹吸管使用。如习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为/31000kg m ，黏度为1?mPa s 。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为./m h 317，虹吸管出口端距槽内液面的距离h 需要多少米？
解 已知,,/330．
02210,=1d m l m kg m mPa s ρμ===?，体积流量./317=V q m h 流速 ././.2
2
173600
1504002
4
4
V
q u m s d π
π
=
=
=?
从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准面
22
22u l u h g d g λξ??=++ ???
∑
..Re .4
3
00215041000
30110湍流110
ρ
μ
-??=
=
=??du
光滑管，查得.00235λ=，管入口突然缩小.ξ=05 U 形管（回弯头）.15ξ=
(2)
21504
100235051506170022981
h m ??=+?++= ????
【2-11】用离心泵从江中取水送入贮水池内，池中水面高出江面20m ，管路长度（包括局部阻力的当量长度）为45m 。水温为20℃，管壁相对粗糙度.0001d
ε
==。要求
输水量为/m h 32025～。(1)试选择适当管径；(2)试选择一台离心泵。
解 20℃水的./,.339982100410kg m Pa s ρμ-==?? ,.45
=0001e l l m d
ε
+=
最大流量/V q m h =325 (1)管径d
从教材表1-3中选管路中水的流速.25 u m s =／
..00595595d m mm =
=
=
选公称直径65mm 的低压流体输送用焊接钢管 管径为..mm mm φ?755375，内径..755375268d mm =-?= 最后计算流速 /./(.)
2
2
253600
19100684
4
V
q u m s d
π
π
=
=
=?
此流速在表1-4中的../1530m s ～范围内 (2)选离心泵
扬程 2
2f p u H Z H g g
ρ??=?+
++∑ ,,20020 p u Z m ?=?=?=
...Re ..53
00681919982
12910100410
du ρ
μ
-??=
=
=?? 查得.00218λ=
(.) (22)
4519100218268 200682981
e f l l u H m d g λ+∑==??=?．
扬程 ..202682268 H m =+= 有效功率 (25)
998298122681540154 3600
e V P q gH W kW ρ==???== 设泵的效率.=065η 轴功率 (154)
==237 065
e P P k W η=
= 选用离心泵--IS6550160
其流量范围为/m h 31530～，扬程范围为3530m ～，转速为/min r 2900，轴功率为..kW 265371～，汽蚀余量.225h m ?=～。
【3-5】温度为200℃、压力为.10133kPa 的含尘空气，用图3-9 (a)所示的旋风分离
器除尘。尘粒的密度为2000kg/m 3。若旋风分离器的直径为0.65m ，进口气速为21m/s ，试求：(1)气体处理量（标准状态）为多少m 3/s ；(2)气体通过旋风分离器的压力损失；(3)尘粒的临界直径。
解 空气温度200℃，压力101.33kPa ，
从空气物理性质表中查得 密度./30746kg m ρ=，黏度.5
=2610Pa s μ-??
(1) 气体处理量
旋风分离器直径.065D m =，进口气速/i u m s =21 200℃、101.33kPa 的空气流量为
()..../223
3212522520651065 55V i D D q bhu D m s ????==?==?= ???????
0℃、101.33kPa 时空气流量为
./327310650615 200273V q m s ??
=?= ?+??
．
(2) 压力损失
阻力系数
.D D D ξ??? ??????==??
???
2
330558312 压力损失 .(.)().2
2
8310746211370137 22
i u p Pa kPa ρξ???====
(3) 尘粒的临界直径pc d 。 已知尘粒密度 ./.3065
200001355
p D kg m b m ρ==
==，
..667910679 pc
d m m μ-=?=
【3-6】悬浮液中固体颗粒浓度（质量分数）为0.025kg 固体/kg 悬浮液，滤液密度为1120kg/m 3，湿滤渣与其中固体的质量比为2.5kg 湿滤渣/kg 干渣，试求与1m 3滤液相对应的湿滤渣体积υ，单位为m 3湿滤渣/m 3滤液。固体颗粒密度为2900kg/m 3。
解 已知.0025X kg =固体/kg 悬浮液
.25C kg =湿渣/kg 干渣，滤液密度/31120kg m ρ=
(00251120)
29911250025X kg CX ρω?=
==--?干渣3m ／滤液 ./.325
148011125129001120
c p
C
kg m C ρρρ
=
=
=--+
+
(329925)
005051480
c C m ωυρ?=
==湿渣3m ／滤液
【4-9】空气以4m s ／的流速通过..755375mm mm φ?的钢管，管长5m 。空气入口温度为32℃，出口温度为68℃。(1)试计算空气与管壁间的对流传热系数。(2)如空气流速增加一倍，其他条件均不变，对流传热系数又为多少？(3)若空气从管壁得到的热量为578W ，钢管内壁的平均温度为多少。
解 已知/,.,,,124 0068 5 32 68℃u m s d m l m t t =====℃ (1)对流传热系数α计算 空气的平均温度 3268
502
m t +=
=℃ 查得空气在50℃时的物性数据./31093kg m ρ=，
.,./(),./()p Pa s W m c kJ kg μλ--=??=??=?5219610 28310 1005℃℃
Pr 0698=．，空气被加热，Pr 的指数04n =．
雷诺数
..Re ..45
006841093
1521019610
du ρ
μ
-??=
=
=?? 湍流 ..5735600068
l d ==> 对流传热系数 . .Re Pr 0804
0023d
λα=．
....(.)(.)./().W m α-?=????=?2
408042283100023152100698184 0068
℃
(2)空气流速增加一倍，对流传热系数'α为
..''./()u W m u αα????
==?=? ?
?
??
??
08
08
2218432 1℃
(3)若空气从管壁得到的热量为578W ，计算钢管内壁平均温度 用式w m Q A t t α=-（）计算钢管内壁的平均温度w t 。 已知空气进出口平均温度 50m t =℃
在第(1)项中已计算出对流传热系数 ./()2184W m α=?℃ 钢管内表面积为 ..200685107A dl m ππ==??= 钢管内壁平均温度 (578)
50794184107
w w Q t t A α=+
=+=?℃ 【4-10】温度为10℃、压力为101.3kPa 的空气，以/10m s 的流速在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气出口温度为30℃。列管式换热器的外壳内径为190mm ，其中装有37根的192mm mm φ?钢管，钢管长度为2m 。试求钢管外表面对空气的对流传热系数α。
解 已知空气压力.1013kPa ρ=，温度,1210℃ 30℃t t ==，
空气的平均温度 1030
202
m t +==℃ 查得空气在
20℃的物性数据为：密度./31128kg m ρ=，比热容
./(3100510℃)p c J k g =??，热导率22.7610()／℃W m λ-=??，黏度.519110Pa s μ-=??，普朗特
数Pr .0699=，空气被加热，Pr 的指数.04n =
空气流动的截面积
()..2
2019
3700194
π
-?
湿润周边 (.)019370019π+?．
当量直径 (..)
.(..)
22
40193700194
00255019370019e d π
π?
-?=
=+? ..27846000255
e l d ==> 已知空气的流速 /10u m s = 雷诺数 .R e ..4
50.025510
1128==1511019110
e d u ρμ-??=
?? 湍流
对流传热系数
().....Re Pr
.( (2040804)
408
27610=0.023
002315110）069900255
e
d λ
α-?=????
./()2475 W m =?℃
【4-15】载热体的流量为/1500kg h ，试计算下列各过程中载热体放出或吸收的热量。(1) 100℃的饱和水蒸气冷凝成100℃的水；(2)苯胺由383K 降温至283K ；(3)比热容为./()377kJ kg K ?的NaOH 水溶液从290K 加热到370K ； (4)常压下20℃的空气加热到150℃；(5)绝对压力为250kPa 的饱和水蒸气，冷凝冷却成40℃的水。
解 /m q k g s =
1500
3600
(1) 水蒸气冷凝 比汽化热/2258r kJ kg = 放热量 m Q q r kW ==
?=1500
2258941 3600
(2) 苯胺 平均温度 383283
3332
m T K +=
= 比热容 ./()219p c kJ kg K =? 放热量 ()()..121500
=
219383283913 3600
m p Q q c T T kW =-??-= (3) NaOH 水溶液 比热容()./377p c kJ kg K =? 吸热量 ()().121500
377370290126 3600
m p Q q c T T kW =-=
??-=
(4) 空气加热平均温度20150
852
m t +=
=℃ 比热容 ()./1009 p c kJ kg =?℃ 吸热量 ()()..211500
=
1009150205473600
m p Q q c t t kW =-??-= (5) 饱和水蒸气250p kPa =，饱和温度.s t =1272℃，比汽化热/2185r kJ kg =， 冷凝水从.1272℃s t =降至240t =℃℃，平均温度 ..127240
8362
m t +==℃ 比热容 ()./4196 p c kJ kg =?℃ 放热量 []2（）m p s Q q r c t t =+- ()..1500
2185419612724010633600kW =
+?-=???
? 【4-18】在1壳程2管程列管式换热器中用水冷却油，冷却水走管内，进口温度为20℃，出口温度为50℃。油进口温度为120℃，出口温度为60℃。试计算两种流体的传热平均温度差。
解 属于折流
//12121205070℃,602040℃,70402t t t t ?=-=?=-=??=<
127040
55℃22
Δt Δt Δt ++=
==逆 122112060602502030T T R t t --====-- .2111502030
0312020100
t t P T t --=
===-- 查得温差校正系数 .091
ψ= .逆0915550℃m m t t ψ?=?=?=
【4-22】 有一外径为l00mm 的水蒸气管，水蒸气温度为160℃。为了减少热量损失，在管外包覆厚度各为25mm 的A 、B 两层绝热材料保温层，A 与B 的热导率分别为.015与.()005／W m K ?。试计算哪一种材料放在内层好。周围空气温度为20℃，保温层外表面对周围空气的对流（包括热辐射）传热系数/()215℃W m α=?。保温层内表面温度在两种情况下都等于水蒸气温度。
解
(1) A 在内层，B 在外层。以保温层外表面积为基准的总传热系数为
132311221
1
m m K b d b d d d λλα
=
++
()........./W m =
??++??=?21
0025020025021
015012500501751511 ℃
热量损失 ()()12312Q KA t t K d L t t π=-=?-
单位长度的热损失为 ()
31
2Q
q K d t t
L
π==- ()
.../W m π=???-=110216020967 (2) B 在内层，A 在外层，总传热系数为
(1323112211)
00250200250211
0050125015017515
m m K b d b d d d λλα=
=
??++++
?? ./()W m =?20946 ℃ ()()../Q
q K d t t W m L
ππ=
-=???-=312=0．9460216020832 【4-28】有一钢制套管式换热器，质量流量为2000/kg h 的苯在内管中，从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙中从15℃升到35℃。已知苯对管壁的对流传热系数为
()2600W m K ?／，管壁对水的对流传热系数为/()W m K ?21000。计算总传热系数时，忽略
管壁热阻，按平壁计算。试回答下列问题：(1)计算冷却水消耗量；(2)计算并流流动时所需传热面积；(3)如改变为逆流流动，其他条件相同，所需传热面积将有何变化？
解 总传热系数K 的计算
已知()()2212600 , 1000/ ／W m K W m K αα=?=?
/()K W m K αααα?=
==?++212126001000
375 6001000
苯 ,m T T T +==
=128050
80℃ =50℃, 65℃2
()./,/31118610 2000p m c J kg K q kg h =??=
热负荷 ()1112m p Q q c T T =-
()..W =
???-=?342000
1861080503110 3600
(1) 冷却水消耗量2m q
121535
15℃35℃25℃2
m t t t +===
=，， 习题4-22附图
()./32417910 p c J kg K =??
. ().()
42
3221311036001335 ／4179103515m p Q q kg h c t t ??===-??- (2) 并流的传热面积A
,111222801565℃ 503515℃t T t t T t ?=-=-=?=-=-=
.ln ln
1212
6515
34165
15m t t t t t ?-?-?=
==??℃ ...m Q A m K t ?===??4
23110242 375341
(3) 逆流时的传热面积A
,1122803545℃ 501535℃t T t t ?=-=-=?=-=
4535
40℃2
m Δt +=
= ..m Q A m K t ?===??4
23110207 37540
逆流与并流比较，由于逆流的温度差较大，所以传热面积小了一些。
【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =?，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
解 总压.101325 p kPa =
空气中2O 的压力分数 .021A p p ==／体积分数 空气中2O 的分压 *..021101325 A p kPa =? 亨利系数 .6331310E kPa =? (1) 利用亨利定律*A p Ex =计算
与气相分压..021101325A p kPa =?相平衡的液相组成为 *. ..626
02110132564210 331310
A p x kmol O kmol E ?===??．／溶液 此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -? 因为溶液很稀，其中溶质很少 1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 kg 水
10℃，水的密度 .3
9997k g m ρ=／
故 1k m o l
水溶液≈.3189997m ／水
即
.318
9997
m 水中最大可能溶解.664210kmol -?氧 故 31m 水中最大可能溶解的氧量为 (642642109997)
3571018
kmol O --??=?
...4222357103211410O 114O kg g --??=?=
(2) 利用亨利定律*A
A c p H
=计算 () (536)
9997
=
= 167610／33131018
s s
H kmol m kPa EM ρ-≈
???? 31m 水中最大可能溶解的氧量为
*(..)(.).54
32
021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==??=?／ 溶液 ...4222357103211410114kg O g O --??=?=
【5-14】从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的2SO ，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含2SO 的95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa ，
每小时处理的炉气量为3
1000m 30100kPa （℃、时的体积流量）
，所用液-气比为最小值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为
解 ①最小液一-比*
min 1212L G X X ??
= ?-??的计算 ..,..1111009
009 ==0098911009
y y Y y ==--
().,()...210951109500989000495Y Y ηη==-=-?=
吸收剂为水，20X =，总压100p kPa =
原料气中2SO 分压2
11000099SO P py kPa ==?=．
从平衡数据内插，得液相平衡溶解度2
20868100kgSO kgH O
．
换算为摩尔比 *././31086864
2441010018
X -=
=?
最小液-气比 *
m i n (1212)
00989000495385000244Y Y L G X X --??
=== ?-?? ②用水量计算
min
/....1212385462L L G G ??
==?= ???
已知炉气流量 /()31000 30100m h kPa ，℃
标准状态下理想气体的摩尔体积为3.m /kmol(..)224 27315101325K kPa ， 炉气的摩尔流量为 ..kmol/h (273151001)
100039730315101325224
?
??= 惰性气体流量 G ..kmol /h 3971009361=-=（．） 吸收用水量 L ..k m o l
/h 462361
1668=?= kg /h 4181668310=?=? ③出塔水溶液的组成
Y Y ..X .L /G .312100989000495
20310462
---=
==?
一、 选择题 1. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 2. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa ，用基本单位表示是（ ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 3. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 4. 对不可压缩流体，满足( )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A.)%(20p p p 1 21式中压强采用表压表示<- B.)%(01p p p 1 21式中压强采用表压表示<- C.)%(20p p p 1 21式中压强采用绝压表示<- D. )%(01p p p 121式中压强采用绝压表示<- 5. 判断流体的流动类型用（ ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 6. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为（ ）。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 7. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 8. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B.雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 B. 欧拉准数和相对粗糙度 9. 测速管测量得到的速度是流体（ ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 10. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 11. 流体在长为3m 、高为2m 的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ ）。 A. 1.2m ； B. 0.6m ； C. 2.4m ； D. 4.8m 。 12. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关
《化工原理》重要公式 第一章 流体流动 牛顿粘性定律 dy du μτ= 静力学方程 g z p g z p 2211 +=+ρ ρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ????d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 2 32d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=20 0A C q V ， g R i )(ρρ-=?P 第二章 流体输送机械 管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P =η
最大允许安装高度 100][-∑--=f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动 物料衡算： 三个去向： 滤液V ，滤饼中固体） （饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV +=τ ， 其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ22 2 KA VV V e =+ 恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑=V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章 颗粒的沉降和流态化 斯托克斯沉降公式 μρρ18)(2 g d u p p t -=， 2R e
第二章 习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当 流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p P a =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为： 5 21213(1.520.247)10()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率3 2618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη??==?=??
该效率下泵的性能为： 326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =
3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为 760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用 65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流 量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。 若油泵位于贮槽液面以下1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。 解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值 比较。 由本教材附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下： 319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r NPSH m = 在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面11'-
《化工原理》重要概念 第一章流体流动 质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。 连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 拉格朗日法选定一个流体质点 , 对其跟踪观察，描述其运动参数 ( 如位移、速度等 ) 与时间的关系。 欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。 轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。 系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。 粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。 总势能流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。 伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。 平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。 动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。 均匀分布同一横截面上流体速度相同。 均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直 , 在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度 , 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度 u 、压强 p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 第二章流体输送机械 管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。 输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量 (J/N) 。 离心泵主要构件叶轮和蜗壳。 离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 叶片后弯原因使泵的效率高。 气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指 H ｅ～ q V ，η～ q V ， P ａ～ q V 。 离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。 离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。 汽蚀现象液体在泵的最低压强处 ( 叶轮入口 ) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。 必需汽蚀余量 (NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少 离心泵的选型 ( 类型、型号 ) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。 正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。 往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。 离心泵与往复泵的比较 ( 流量、压头 ) 前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。 通风机的全压、动风压通风机给每立方米气体加入的能量为全压 (Pa=J/m 3 ) ，其中动能部分为动风压。
化工原理 - 第二版答案
3 第三章 机械分离和固体流态化 2. 密度为 2650 kg/m 3 的球形石英颗粒在 20℃空气中自由沉降，计算服从 斯托克 斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式 的最小颗粒直径。 解： 20o C 时， 空气 1.205kg / m 3 , 1.81 10 5 Pa s 对应牛顿公式， K 的下限为 69.1 ， 斯脱克斯区 K 的上限为 2.62 那么，斯托克斯区： ( s )g 2 d max 2.62 57.4 m 1.205 (2650 1.205) 9.81 d min (1.81 10 5)2 69.1 1513 m 1.205 (2650 1.205) 9.81 (1.81 10 5) 2
3.在底面积为40 m2的除尘室内回收气 体中的球形固体颗粒。气体的处理量为 3600 m3/h ，固体的密度3000kg / m3，操 作条件下气体的密度 1.06kg / m3，黏度 为2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。 解：在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ， 则 ut V s 3600 0.025m / s t bl 400 3600 假设沉降在滞流 区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。
3 假设合理。求得的最小粒径有效 d min 18 2 10 5 0.025 17.5um (3000 1.06) 9.81 R et 18 u t ( s )g 核算沉降流型： d min u t 17.5 10 6 0.025 1.06 0.023 1 2 10 5 0.023 1
化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数
第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率： 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。 二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N =
2 第四章习题 2.燃烧炉的内层为460mn 厚的耐火砖, 外层为230mm 厚的绝缘砖。若炉的内表 面温度t i 为1400C ,外表面温度t s 为 100°C 。试求导 热的热通量及两砖间的界 面温度。设两层砖接触良好，已知耐火砖 的导热系数为 1 0.9 0.0007t ,绝缘砖的导 热系数为 2 0.3 0.0003t 。两式 中t 可分别 取为各层材料的平均温度，单位 为C ,入 单位为W/(m ?C )。 解：设两砖之间的界面温度为t 2 ,由 热通量 t 1 t 2 b 1 t 2 七3 b 2 ，得 1 2 t 2 100 t t 230 10 /(0.3 0.0003 2 3 ) 2 t 2 949 °C 0.40/0.97 0.0007 t 1 t 2 1400 949 168SW/m 2 1400 t 2 3 460 10 /(0.9 0.0007
3 .直径为60mm 3mm,钢管用30mn厚的软木包扎，其外又用100mn厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110 C ,绝热层外表面温度10C。已知软木和保温灰的导热系数分别为 0.043和0.07W/（m「C ）,试求每米管长的冷量损失量。 解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁 的传热速率方程求出： Q ________ t i 上 3 __________ 丨丄詩亠心 2 1 r i 2 2 r2 1100 10 1 ~~60 1 , 160 In In 2 3.14 0.04 3 30 2 3.1 4 0.0007 60 25W/m 负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。
基本定义 理想溶液 ideal solution(s)：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律[1]的溶液称为理想溶液。 这是从宏观上对理想溶液的定义。从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。换言之，即当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。即这也可以作为理想溶液的定义。除了光学异构体的混合物、同位素化合物的混合物、立体异构体的混合物以及紧邻同系物的混合物等可以(或近似地)算作理想溶液外，一般溶液大都不具有理想溶液的性质。但是因为理想溶液所服从的规律较简单，并且实际上，许多溶液在一定的浓度区间的某些性质常表现得很像理想溶液，所以引入理想溶液的概念，不仅在理论上有价值，而且也有实际意义。以后可以看到，只要对从理想溶液所得到的公式作一些修正，就能用之于实际溶液。 各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。[2]对于理想溶液，拉乌尔定律与亨利定律反映的就是同一客观规律。其微观模型是溶液中各物质分子的大小及各种分子间力(如由A、B二物质组成的溶液，即为A-A、B-B及A-B 间的作用力)的大小与性质相同。由此可推断：几种物质经等温等压混合为理想溶液，将无热效应，且混合前后总体积不变。这一结论也可由热力学推导出来。理想溶液在理论上占有重要位臵，有关它的平衡性质与规律是多组分体系热力学的基础。在实际工作中，对稀溶液可用理想溶液的性质与规律作各种近似计算。 泡点： 液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为在这压力下的泡点。 若不特别注明压力的大小，则常常表示在0.101325MPa下的泡点。泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。 一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。泡点随液相组成和压力而变。当泡点与液相组成的关系中，出现极小值或极大值时，这极值温度相应称为最低恒沸点或最高恒沸点，这时，汽相与液相组成相同，相应的混合物称为恒沸混合物。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。
第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、离心泵停车时要( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
化工原理基本概念和原理 蒸馏––––基本概念和基本原理 利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。 一、两组分溶液的气液平衡 1．拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律： p A =p A 0x A p B =p B 0x B =p B 0（1—x A ） 根据道尔顿分压定律：p A =Py A 而P=p A +p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系： x A =（P—p B 0）/（p A 0—p B 0）———泡点方程 y A =p A 0x A /P———露点方程 对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。
2．用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即v A=p A/x A v B=p B/x B 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有： α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A 对于理想溶液：α=p A0/p B0 气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x] Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 3．气液平衡相图 （1）温度—组成（t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。 （2）x-y图
试题： 球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。 沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。 答案与评分标准 加速运动 等速运动 等速运动 （每个空1分，共3分） 试题： 在滞留区，球形颗粒的沉降速度t u 与其直径的______次方成正比；而在湍流区，t u 与其直径的______次方成正比。 答案与评分标准 2 1/2 （每个空1分，共2分） 试题： 降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。 答案与评分标准 气体在室内的停留时间θ应≥颗粒的沉降时间t θ。(2分) 滞流 （1分） （共3分） 试题： 在规定的沉降速度t u 条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。 答案与评分标准 降尘室底面积 (2分) 高度 （1分） （共3分） 试题： 过滤常数K 是由__________及___________决定的常数；而介质常数e q 与e θ是反映________________的常数。
物料特性 过滤压强差 过滤介质阻力大小 试题： 过滤操作有________和___________两种典型方式。 答案与评分标准 恒压过滤 恒速过滤 试题： 在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（ ）。 （A ）颗粒几何形状 （B ）颗粒几何尺寸 （C ）颗粒与流体密度 （D ）流体的流速 答案与评分标准 (D) 试题： 含尘气体通过长4m ，宽3m ，高1m 的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s ，则降尘室的生产能力为（ ）。 （A ）3m 3/s （B ）1m 3/s （C ）0.75m 3/s （D ）6m 3/s 答案与评分标准 (A) 试题： 某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（）。 （A ）增加一倍 （B ）为原来的1/2 （C ）不变 （D ）不确定 答案与评分标准 (C) 试题： 粒径分别为16m μ和8m μ的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（）。 （A ）2 （B ）4 （C ）1 （D ）1/2
化工原理典型例题题解 第2章 流体输送机械 例1 离心泵的工作点 用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。 A 增大 B 减少 C 不变 D 不确定 例 2 附图 例2 附图 解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。将管路的特性曲线方程式列出 2 421212)(8v q g d d l g P P Z Z H πζλρ++-+-= 现贮槽液面升高，1Z 增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。由曲线1变为曲线2，则工作点由A 点变动至B 点。故管路中的流量增大，因此答案A 正确。 例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。 A 流体的升举高度； B 液体动能的增加； h m ,Q 3 m ,H e A B 1 曲线2曲线
C 液体静压能的增加； D 单位液体获得的机械能。 解：根据实际流体的机械能衡算式 H e =(Z 2-Z 1)+(P 2-P 1)+(u 22-u 12 )/2g+ΣH f 离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z 2-Z 1)，增加一定的静压能(P 2-P 1)/(g ρ)，增加一定的动能(u 22-u 12 )/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣH f 等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D 正确。 例3离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系 分析离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系。 解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r ，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为 [][]5.0)() 10(0 +---=∑-r f v g NPSH H g P g P H ρρ (1) 首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r 的定义过程。在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，泵入口处液体的静压能和动能之和(P 1,min /g ρ+u 12 /2g)比液体汽化的势能(P v /g ρ)多余的能量(u k 2 /2g+ΣH f(1-k))称为离心泵的临界汽蚀余量，以符号(NPSH)C 表示，即 ∑-+=-+=)1(2 21 min ,122)(K f K v c H g u g p g u g P NPSH ρρ (2) 由（2）式右端看出，流体流量增加，（NPSH ）C 增加，即必须的汽蚀余量(NPSH)r 增加。由（1）式可知，液体流量增加，泵的最大允许安装高度[] g H 应减少。根据(NPSH)C 的定义可知，当流量一定而且流动状态已进入阻力平方区时(u k 2 /2g+ΣH f(1-k)，均为确定值)，(NPSH)C 只与泵的结构尺寸有关，故汽蚀余量是泵的特性参数，与所输送流体的蒸汽压P V 无关。由（1）式可知，若流体温度升高，则其P V 值增加，从而[] g H 应减小。 例4 离心泵的组合使用 现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为（表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m ，已知整个管路长度为50m （包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm ，直管阻力摩擦系数λ=。单泵的特性曲线方程式为2 6100.150v e q H ?-=（式中H e 的单位为m ；q v 的单位为m 3 /s ）。通过计算比较该两台泵如何组合所输送的水总流量更大。 解：泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程 2 6100.2100v e q H ?-=串 （1） 2 5105.250v e q H ?-=并 （2） 自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程 g u d l l g P Z H e e 22∑++?+?=λ ρ 将有关数据代入 81 .92)050 .0785.0( 050.050 025.081.9100010013.15.1102 2 5 ????+???+ =v e q H 整理得： 2 5103.315.10v e q H ?+= （3）
《化工原理》基本概念、主要公式 第一章 基本概念： 连续性假定质点拉格朗日法欧拉法定态流动轨线与流线系统与 控制体粘性的物理本质 质量守恒方程静力学方程总势能理想流体与实际流体的区别可压 缩流体与不可压缩流体的区别 牛顿流体与非牛顿流体的区别伯努利方程的物理意义动量守恒方程 平均流速动能校正因子 均匀分布均匀流段层流与湍流的本质区别稳定性与定态性边界层 边界层分离现象因次 雷诺数的物理意义泊谡叶方程因次分析实验研究方法的主要步骤摩 擦系数完全湍流粗糙管 局部阻力当量长度毕托管驻点压强孔板流量计转子流量计的特点 非牛顿流体的特性(塑性、假塑性与涨塑性、触变性与震凝性、粘弹性) 重要公式： 牛顿粘性定律dyduμτ= 静力学方程gzpgzp2211+=+ρρ 机械能守恒式fehugzphugzp+++=+++2222222111ρρ 动量守恒)(12XXmXuuqF?=Σ 雷诺数μμρdGdu==Re 阻力损失22udlfλ=h ????dqduhVf∞∞ 层流Re64=λ或232dulhfρμ= 局部阻力22ufζ=h 当量直径Π=Ae4d 孔板流量计ρPΔ=200ACqV ，gRi)(ρρ?=ΔP 第二章 基本概念： 管路特性方程输送机械的压头或扬程离心泵主要构件离心泵理论压 头的影响因素叶片后弯原因 气缚现象离心泵特性曲线离心泵工作点离心泵的调节手段汽蚀现 象必需汽蚀余量(NPSH)r 离心泵的选型(类型、型号) 正位移特性往复泵的调节手段离心泵与 往复泵的比较(流量、压头) 通风机的全压、动风压真空泵的主要性能参数
重要公式： 管路特性242)(8VeqgddlzgpHπζλρ+Σ+Δ+Δ= 泵的有效功率eVeHgqPρ=
第三章 机械分离和固体流态化 2. 密度为2650 kg/m 3 的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。 解：20C 时，351.205/, 1.8110kg m Pa s ρμ-==??空气 对应牛顿公式，K 的下限为69.1，斯脱克斯区K 的上限为2.62 那么，斯托克斯区：
3. 在底面积为40 m 2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600 m 3/h ，固体的密度3/3000m kg =ρ，操作条件下 气体的密度3/06.1m kg =ρ，黏度为2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。 解：在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ， 则 36000.025/4003600s t V u m s bl ===? 假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。 核算沉降流型： 假设合理。求得的最小粒径有效。
4. 用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿 尘最小粒径为8m μ，密度为4000 kg/m 3。除 尘室长4.1 m 、宽1.8 m 、高4.2 m ，气体温 度为427℃，黏度为3.4×10-5 P a·s，密度为 0.5 kg/m 3。若每小时的炉气量为2160标准 m 3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。 解：由气体的状态方程PV nRT = 得' 's s T V V T =，则气体的流量为： 假设沉降发生在滞流区，用斯托克斯公式求最小粒径。 核算沉降流型： 假设合理。求得的最小粒径有效。 由以上的计算可知。粒径为8m μ的颗粒沉降必定发生在滞流区。 用斯托克斯公式求沉降速度 层数31.5450.91.8 4.1 4.110s t V n blu -===???取为51层。 板间距/(1) 4.2/(511)80.8h H n mm =+=+= 核算气体在多层降尘室中的流型。 当量直径(对降尘室)
化工原理所有章节试题 及答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积
6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流
第一章总结 一、基本概念 1、剪应力τ：单位面积上的内摩擦力，以τ表示。 ——牛顿粘性定律 2、粘度μ：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。单位：Pa.S 液体：T↑，μ↓ 气体：T↑，μ↑ 3、密度ρ：单位体积的流体所具有的质量，SI单位kg/m3 理想气体在标况下的密度为： 由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度 液体混合物密度计算式 气体混合物密度计算式 4、压强P ：流体的单位表面积上所受的压力，SI单位N/m2 表压强=绝对压强-大气压强 真空度=大气压强-绝对压强=-表压 5、流量 单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。 体积流量qv；单位为：m3/s。 质量流量qm；单位：kg/s。 6、流速 单位时间内流体在流动方向上流过的距离，称为流速u。 单位为：m/s。 7、雷诺数Re 流体在圆形直管内流动时： 可能是滞流，也可能是湍流，与外 界条件有关。——过渡区 流体的流动类型属于层流； 流体的流动类型属于湍流； 8、当量直径de RH-水力半径 9、流体在圆直管中的流动形态 本质区别 分层流动 质点的脉动 10、管路特点 a、串联管路的主要特点 a) 通过各管段的质量不变，对于不可压缩性流体 b）整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和 b、分支管路 a) b） C、并联管路的特点： a）并联管路中各支管的能量损失相等。 b）主管中的流量等于各支管流量之和。
c）并联管路中各支管的流量关系为： 二、基本原理 1、流体的静力学方程 适用条件:用于静止的连通着的同一种流体的内部，对于间断的并非单一流体的内部则不满足这一关系。 2、连续性方程 若流体为不可压缩流体 3、伯努力方程 a) 若以单位重量的流体为衡算基准 [m] b) 若以单位体积流体为衡算基准 [pa] c) 若以单位质量流体为衡算基准 [J/kg] 适用条件：对于可压缩流体的流动，当所取系统两截面之间的绝对压强变化小于原来压强的20%， 仍可使用柏努利方程。式中流体密度应以两截面之间流体的平均密度ρm代替。 4、范宁公式 5、量纲分析法 凡是根据基本的物理规律导出的物理量方程 式中各项的量纲必然相同，也就是说，物理 量方程式左边的量纲应与右边的量纲相同。 量纲一致原则： π定理： i=n-m 1、静力学方程的运用与计算 三、基本计算 6、试差法 等压面的选择 2、伯努力方程的运用与计算 1）截面的截取： 流动方向垂直 流体必须是连续的 未知量应在两截面或两截面之间 尽量选择大截面和与大气相通的截面 2）基准水平面的选取 必须与地面平行， 通常取两个截面中的任意一个截面。 水平管道，基准水平面取通过管道中心线，ΔZ=0。 3）单位必须一致 有关的物理量换算成一致的单位。 压强表示方法一致。 5）大口截面的流速为零
“化工原理”第2章《流体输送机械》复习题（化0703、0704班；2009-09-01） 一、填空题： 1.（3分）某输水的水泵系统,经管路运算得,需泵提供的压头为He=19 m水柱,输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为________. ***答案*** 1472w 2.（2分）离心泵的要紧部件有如下三部分:______,_____,_______. ***答案*** 泵壳; 叶轮; 泵轴 3.（2分）离心泵的要紧参数有:______,______,______,________. ***答案*** 流量; 扬程; 功率; 效率 4．（3分）离心泵的特性曲线有: _____________,________________ _,___________________. ***答案*** 压头H～流量Q曲线；功率N～流量Q曲线；效率η～流量Q曲线 5．（2分）离心泵的最大安装高度可不能大于_______________. ***答案*** 10m 6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：______________,_ _______________. ***答案*** 泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q 7．（3分）调剂泵流量的方法有：_____________,__________________, ____________________. ***答案*** 改变出口阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径 8.（3分）液体输送设备有：___________,___________,__________,__ _________,_______. ***答案*** 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵 9.（3分）气体输送设备有:________,_________,___________. ***答案*** 通风机; 鼓风机; 压缩机
第1章 流体流动 1.在工程上，为什么将流体定义为由质点所组成的？ 答：工程上仅关注流体分子微观运动所产生的宏观结果。流体质点是由大量分子所组成的微团，质点的运动状态反映并代表着流体的运动状态。 2.流体的连续性假定有何意义？ 答：假定组成流体的质点之间无间隙，则流体在连续运动过程中无间断，从而可以应用连续的数学函数描述流体的连续运动过程。 3.什么叫作流体的轨线？什么叫作流体的流线？ 答：同一个流体质点在运动过程中的轨迹，反映运动过程中不同时间时质点的运动方向。流体的流线是同一时刻，处于运动状态的各不同位置上的流体质点运动方向的连线。 4.描述流体流动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同？ 答：拉格朗日法描述同一个流体质点在运动过程中各运动参数随时间变化的规律。欧拉法描述同一时刻（某时刻），处于某运动状态时的各不同位置上的流体质点的各运动参数之间的关系。 5.流体粘性的物理本质是什么？ 答：流体表现出粘性，是流体分子微观热运动过程中，分子之间的各种化学力相互作用所产生的宏观结果。液体的温度愈高，其分子微观热运动速度愈大，分子之间的间隙变大，分子之间的各种化学力变弱，液体的粘性变小。而气体的温度愈高，其分子微观热运动速度愈大，分子之间发生碰撞的概率愈大，分子之间的各种化学力相互作用愈强，故气体的粘性变大。 6.静压强有什么特性？ 答：自空间任何方向作用于流体某一点的静压强数值相等。 7.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？ 答：烟囱拔烟效果好是指(Pout-Pin) 差值大。烟囱出口的水平面上压强相等。当烟囱内的高温气体温度一定（即密度一定），烟囱外大气温度一定（即密度一定）时， ()out in air fluegas air fluegas P P H g H g H g ρρρρ-=-=-，故烟囱愈高，其拔烟效果愈好。 8.柏努利方程式的应用条件有哪些？