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化工原理复习题库

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第一章 流体流动

1.流体静力学基本方程式

1. 1流体的密度与静压强

1. 1.1流体的密度

单位体积的流体所具有的流体质量称为密度,以ρ表示,单位为kg/m 3。

气体的密度随温度和压强而变,可视为可压缩流体。当可当作理想气体处理时,

用下式估算:

RT PM =ρ 或 T

P PT 000ρρ= 1. 1.2流体的静压强

垂直作用于流体单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强,俗称压

力,以p 表示,单位为Pa 。

压强可有不同的表示方法:

(1)根据压强基准选择的不同,可用绝压、表压、真空度(负表压)表示。

表压和真空度分别用压强表和真空表度量。

表压强=绝对压强-大气压强;真空度=大气压强-绝对压强

(2)工程上常采用液柱高度h 表示压强,其关系式为 p=ρgh

a kP mmHg O mH 33.10176033.102==

1.2流体静力学基本方程式

1. 2.1基本方程的表达式

对于不可压缩流体,有:

22

11

gZ p gZ p +=+ρρ 或 gh p p Z Z g p p ρρ+=-+=02112)

(

1. 2.2流体静力学基本方程的应用条件及意义

流体静力学基本方程式只适用于静止的连通着的同一连续的流体。该类式子

说明在重力场作用下,静止液体内部的压强变化规律。

平衡方程的物理意义为:

(1)总势能守恒 流体静力学基本方程式表明,在同一静止流体中不同高

度的流体微元,其静压能和位能各不相同,但其两项和(称为总势能)却保持定

值。

(2)等压面的概念 当液面上方压强p 0一定时,p 的大小是液体密度ρ和

深度h 的函数。在静止的连续的同一液体内,处于同一水平面上各点的压强都相

等。

(3)传递定律 当p 0变化时,液体内部各点的压强p 也发生同样大小的变

化。

(4)液柱高度表示压强或压强差 改写流体静力学基本方程式可得:

h g

p p =-ρ0

上式说明压强差(或压强)可用一定高度的液体柱表示,但一定注明是何种

液体。

1. 3流体静力学基本方程式的应用

以流体静力学基本方程式为依据可设计出各种液柱压差计、液位计,可进行液封高度计算,根据???

? ??+gZ p ρ的大小判断流向。但需特别注意,U 形管压差计

读数反映的是两测量点位能和静压能两项和的差值。

应用静力学基本方程式进行计算时,关键一环是等压面的准确选取。

2.流体流动的基本原理

2.1定态流动系统的连续性方程式

应用连续性方程时,应注意如下两点:

(1)在衡算范围内,流体充满管道,并连续不断地从上游截面流入,从下

游截面流出。

(2)连续性方程式反映了定态流动系统中,流量一定时,管路各截面上流

速的变化规律。此规律与管路的安排和管路上是否装有管件、阀门及输送机械无

关。这里的流速指单位管道横截面上的体积流量,即 A

V u s = 对于不可压缩流体,流速和管径的关系为 22

2112d d u u = 当流量一定且选定适宜流速时,利用连续性方程可求算输送管路的管径,即

u

V d s π4= 用上式计算出管径后,要根据管子系列规格选用标准管径。

2.2机械能衡算方程式——柏努利方程式

2.2.1具有外功加入、不可压缩粘性流体定态流动的柏努利方程为

∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρ

ρ2222121122 式中的e W 为输送机械对1kg 流体所作的有效功,或1kg 流体从输送机械获

得的有效能量。式中各项单位均为J/kg 。

当流体不流动时,u=0,∑=0f h ,也不需要加入外功,于是有:

ρρ2

21

1p gZ p gZ +=+

可见流体静力学基本方程式为柏努利方程式的一个特例。

2.2.2理想流体的柏努利方程式

ρ

ρ2222121122p u gZ p u gZ ++=++

此式表明,理想流体作定态流动时,任一截面上1kg 流体所具有的位能、静

压能与动能之和为定值,但各种形式的机械能可以互相转换。

2.2.3柏努利方程式的讨论

(1)柏努利方程式的适用条件 由推导过程可知,柏努利方程式适用于不

可压缩流体定态连续流动。

(2)理想流体的机械能守恒和转化 1kg 理想流体流动时的总机械能是守

恒的,但不同形式的机械能可互相转化。

(3)注意区别式∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρ

ρ2222121122中各项能量所表示的意义 式中的gZ 、u 2/2、p/ρ指某截面上1kg 流体所具有的能量;

∑f h 为两截面间沿程的能量消耗,它不能再转化为其他机械能;e W 是1kg 流体

在两截面间获得的能量,是输送机械重要参数之一。由e W 可选择输送机械并计

算其有效功率,即s e e w W N ?=

若已知输送机械的效率η,则可计算轴功率,即:ηe N N =

(4)柏努利方程式的基准

1N 流体(工程制柏努利方程式):f e H g

p g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122 式中各项单位均为J/N 或m 。He 为输送机械的有效压头,H f 为压头损失,Z 、

u 2

/2g 、p/ρg 分别称为位压头、动压头和静压头。 1m 3流体:∑+++=+++f T h p u gZ H p u gZ ρρρρρ2222121122 式中各项单位均为J/m 3或Pa 。H T 称为风机的全风压,是选择风机的重要参

数之一。

(5)柏努利方程式的推广

①可压缩流体的流动:若索取系统中两截面间气体压强变化小于原来绝对压

强的20%时,则用两截面间流体的平均密度代替。

②非定态流动:对于非定态流动的任一瞬间,柏努利方程式仍成立。

3.流体在管内的流动规律及流动阻力

3.1两种流型

3.1.1雷诺实验和雷诺准数

雷诺于1883年设计了雷诺实验。实验中发现三种因素影响流型,即流体的

性质(主要为ρ、μ)、设备情况(主要为d )及操作参数(主要为u )。对一

定的流体和设备,可调参数为u 。雷诺综合如上因素整理出一个无因次数群——雷诺准数:μρ

du R e =

Re 是一个无因次数群,可作为流动类型的判据,当Re ≤2000时为滞流,当

Re >4000时为湍流。

3.1.2牛顿粘性定律及流体的粘性

当流体在管内滞流流动时,内摩擦应力可用牛顿粘性定律表示,即:dy

du μτ=。遵循牛顿粘性定律得流体为牛顿型流体,所有的气体和大多数液体属于这一类型。

不服从牛顿粘性定律的流体则为非牛顿型流体。由上式可得流体动力粘度(简称

粘度)的表达式:

???

? ??=dy du /τμ 使流体产生单位速度梯度的剪应力即为流体的粘度,它是流体的物理性质之一。单位换算:s P P cP a ??==-310101.01

①流体在圆形管进口段内的流动完成了边界层的形成和发展的过程。边界层

在管中心汇合时,边界层厚度等于半径,以后进入完全发展了的流动。

当边界层在管中心汇合时,若边界层内为滞流,即整个边界层均为滞流层;

若边界层为湍流,则管内流动为湍流。湍流时边界内存在滞流内层、缓冲层及湍

流主体。Re 愈大,湍动愈剧烈,滞流内层愈薄,流动阻力也愈大。

②边界层的分离,加大了流体流动的能量损失,除粘性阻力外,还增加了形

体阻力,二者总称为局部阻力。

③测量管内流动参数(流速、压强等)的仪表应安装在进口段以后的流动完

全发展了的平直管段上。

3.2流体在管内的流动阻力

流体在管内的流动阻力由直管阻力和局部足联两部分构成,即

f f f h h h '+=∑

阻力产生的根源是流体具有粘性,流动时产生内摩擦;固体表面促使流体流

动时其内部发生相对运动,提供了流动阻力产生的条件。流动阻力大小与流体性

质(ρ、μ)、壁面情况(ε或ε∕d )及流动状况(u 或Re )有关。

流动阻力消耗了机械能,表现为静压能的降低,称为压强降,用f p ?表示。

注意区别压强降f p ?与两个截面的压强差p ?的概念。

(1) 直管阻力 ①直管阻力的通式(范宁公式):2

2

u d l h f λ= ②层流时的摩擦系数λ(解析法)

层流时的摩擦系数λ仅是Re 的函数而与相对粗糙度ε∕d 无关,

164-?=e R λ

③湍流时的摩擦系数λ

对于水力光滑管:25.03164.0-=e R λ(柏拉修斯公式) 考莱布鲁克公式:???? ?

?+-=λελRe 7.182lg 274.11d ,此式适用于湍流区的光滑管与粗糙管直至完全湍流区。

对于粗糙管,为使工程计算方便,在双对数坐标中,以ε∕d 为参数,标绘

λ与Re 的关系,得到教材上所示的关系图。

④圆形管内实验结果的推广——非圆形管的当量直径

流体在非圆形管内作定态流动时,其阻力损失仍可用2

2

u d l h f λ=计算,但应将式中及Re 中的圆管直径d 以当量直径e d 来代替。H e r d 4=,=H r 流通截面积

A/润湿周边Π。

(2) 局部阻力

为克服局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法,即局部阻力系数法和当量长度法,其计算公式为:22

u h f ζ=' 及 2

2u d l h e f λ='。常用管件、阀门、突然扩大或缩小的局部阻力系数ζ值和当量长度e l 值可查有关教材。在工程计算中,

一般取入口的局部阻力系数ζ为0.5,而出口的局部阻力系数ζ为1.0。计算局

部阻力时应注意两点:

①若流动系统的下游截面取在管道出口,则柏努利方程式中的动能项和出口

阻力系数ζ值即为1.0。②用公式22

u h f ζ='或2

2u d l h e f λ='计算突然扩大或缩小的局部阻力时,式中的u 均应取细管中的流速值。

(3) 管路系统的总能量损失 22u d l l h e f ???

? ??++=∑∑∑ζλ 4.柏努利方程的工程应用

应用柏努利方程解题步骤:

①根据题意绘出流程示意图,标明流体流动方向。

②确定衡算范围,选取上、下游截面,选取截面的原则是:两截面均与流体流

动方向相垂直;其次,两截面之间流体必须是连续的;第三,待求的物理量应该

在某截面上或两截面间出现;第四,截面上的已知条件最充分,且两截面上的u 、

p 、Z 两截面间的∑f h 都应相对应一致。

③选取基准水平面,基准面必须与地面平行;为简化计算,常使所选的基准面

通过某一衡算截面。

④各物理量必须采用一致的单位制,同时,两截面上压强的表示方法要一致。

4.1管路计算

简单管路计算

简单管路是由等径或异径管段串联而成的管路。流通经过各管段的流量相等,

总阻力损失等于各管段损失之和。

4.2流量的测量

根据流体流动时各种机械能相互转换关系而设计的流量计或流速计有如下

两种类型。

(1)变压差(定截面)流量计

(2)变截面(恒压差)流量计——转子流量计

转子流量计读取流量方便,直观性好,能量损失小,测量范围宽,可用于腐蚀性流体

的测量,但不能用于高温高压的场合,且安装的垂直度要求较高。转子流量计的流量公式为:

ρρρφf f f s A g

V h V )(2-=

转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。当被测流体的密度不同于标定介

质密度时,需对原刻度加以校正。

典型例题

【例1-1】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ

1=800kg/m 3,水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。

(1)判断下列两关系是否成立,即 p A =p'A p B =p'B

(2)计算水在玻璃管内的高度h 。

解:(1)判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静

止的连通着的同一流体内,并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。

p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上,但不

是连通着的同一种流体,即截面B-B '不是等压面。

(2)计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知,

p A =p'A ,而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计

算,即

p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2

p A '=p a +ρ2gh

于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh

简化上式并将已知值代入,得

800×0.7+1000×0.6=1000h

解得 h =1.16m

★ 连续性方程和柏努利方程的应用

【例1-2】某车间的输水系统如右图中(1)所示,已知出口处管径为φ44×2mm ,

图中所示管段部分的压头损失为3.2×u 2/2g ,其它尺寸见图。

(1)求水的体积流量v h ;

(2)欲使水的体积流量增加20%,应将高位槽水面升高多少米?(假设管路总阻力仍不变)

解:(1)求v h

取高位槽水面为1-1’截面,水管出口为2-2’截面,以地面为基准水平面。

在两截面间列1N 流体为基准的柏努利方程:

f e H g

P g u z H g P g u z +++=+++ρρ22

22121122 各量确定如下:

z 1=8m ,z 2=3m ,u 1≈0,u 2可求出(待求量) P 1=P 2=0(表压),He=0,g

u H f 22.32

2?= 将以上各值代入柏式: 81.922.3081.92300082222??++?+=+++u u 可得:u 22=23.36, u=4.83m/s 而84.21360083.4)04.0(4V 2=???=π

h m 3/h

(2)当总阻力不变时,要是水量增加20%,(管径也不变),实际上是增大水

的流速,即u 2’=1.2u 2=1.2×4.83=5.8m/s 。设a-a’截面与1-1’截面的高差为h 。[图

中(2)所示]在a-a’与2-2’截面间列出柏式:

f H g

u z h z +'+=+2)()(2221 代入各值可得: 81

.92)8.5(2.4381.92)()2.31(382

22??+=?'?++=+u h 解出h=2.20m

★ 柏努利方程的综合练习

水从贮槽A 经图示的装置流向某设备。贮槽内水位恒定,管路直径为φ89×3.5

mm ,管路上装一闸阀C ,闸阀前距管路入口端26m 处安一个U 形管压差计,指

示液为汞,测压点与管路出口之间距离25m 。试计算:

(1)当闸阀关闭时测得h=1.6 m ,R=0.7 m ;当闸阀部分开启时,h=1.5 m ,R=0.5

m 。管路摩擦系数023.0=λ,则每小时从管中流出的水量及此时闸阀的当量长度

为若干?

(2)当闸阀全开时(022.0,15==λd

l e ),测压点B 处的表压强为若干?

解:该题为静力学基本方程、柏努利方程、连续性方程、管路阻力方程的联合应

用的综合练习题。

(1)水的流量及闸阀的当量长度

首先根据闸阀全关时的h 、R 值,用静力学方程求H 。在1-1与B -B 两

截面之间列柏努利方程式求流速,然后再用连续性方程求流量、用阻力方程求e l 。

闸阀全关时,对U 形管等压面4-4列静力学方程得;

m h R H g

R g h H 92.76.11000

136007.0)(0

0=-?=-==+ρρρρ 当闸阀部分开启时,以管中心线为基准面,在1-1与B -B 两截面之间列柏努利方程得2)5.1(2

1u d l p gH B

++=λρ

式中:H=7.92m,e l =26m ,λ=0.023,d=0.082m

将有关数据代入上式解得u=2.417m/s

在B -B 与2-2截面之间列柏努利方程得

解得 e l =38.4m

(2)阀门全开时得P B

以管中心线为基准面,在1-1与2-2两截面之间列柏努利方程求得管内

速度,再在B -B 与2-2截面之间列柏努利方程求P B 。

在1-1与2-2之间列柏努利方程得

解得:u=3.164m/s 在B -B 与2-2之间列柏努利方程得 第二章 流体输送机械 离心泵 离心泵不仅因其结构简单、流量均匀、易于控制及调节、可耐腐蚀材料制造

等优点,因而应用广泛。而且还在于将其作为流体力学的一个实例,具有典型性。

1.离心泵的工作原理和基本结构

(1)工作原理 依靠高速旋转的叶轮,液体在贯性离心力作用下自叶轮中心被

抛向外周并获得能量,最终体现为液体静压能的增加。

围绕工作原理,应搞清如下概念和术语:无自吸力,启动前要“灌泵”,吸

入管路安装单向底阀,以避免气缚现象发生。

(2)基本结构 离心泵的基本结构分为两部分:

①供能装置——叶轮,按机械结构分为闭式、半闭式与开式;按吸叶方式分

为单吸式(注意轴向推力及平衡孔)、双吸式两种;按叶片形状分后弯、经向及

前弯。

②集液及转能装置——蜗壳及导向轮。

蜗牛形泵壳、后弯叶片及导向轮均可使动能有效地转化为静压能,提高泵的

效率。另外,泵的轴封装置有填料函、机械(端面)密封两种。

2.离心泵的基本方程式

A . 离心泵的工作原理表达式

g

c c g w w g u u H T 222212222212122,-+-+-=∞ 215082.051022.092.7807.92u ????????? ??+=?a

B B P P u d l P 3522510002

164.315082.025022.0215222=????? ??+=??? ?

?+=即λρa B P g h R P 51980807.9)10005.1136005.0()(0=??-?=-=ρρh m s m Au V S /94.45/01276.0417.2082.04332==??==π2

417.2082.025023.010*********

22?+=+=e e B l u d l l P 即λρ

下标1、2表示叶片的入扣和出口。该式说明离心泵的理论压头由两部分组成,

其右边前两项代表液体流经叶轮后所增加的静压能,以p H 表示;最后一项说明

液体流经叶轮后所增加的动能,以c H 表示,其中有一部分转化为静压能,即

g w w g u u H p 2222212122-+-= ,g

c c H c 22122-= 则 c p T H H H +=∞,

B . 分析影响因素的表达式

T T Q b D g c t g u g u H 2

22222,πβ-=∞ 泵的理论流量表达式为:222,b D C Q r T π=

式中2,r C 为液体叶轮出口处绝对速度的径向分量,m/s 。 公式T T Q b D g ctg u g u H 2

22222,πβ-=∞表明了离心泵的理论压头与理论流量、叶轮的转速和直径、叶片几何形状之间的关系,用于分析各项因素对∞,T H 的影响。

3.离心泵的性能参数与特性曲线

(1)离心泵的性能参数 离心泵的主要性能参数包括如下四项,即

①流量Q :离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积,单位为m 3/s

或m 3/h 。Q 与泵的结构、尺寸、转速等有关,还受管路特性的影响。

②压头H :离心泵的压头又称扬程,它是指离心泵对单位重量(1N )液体所

提供的有效能量,单位为m 。H 与泵的结构、尺寸、转速及流量有关。

③效率η:效率用来反映离心泵中容积损失、机械损失和水力损失三项能量

损失的总影响,称为总效率。一般小型泵为50%~70%,大型泵的效率可达90%。

④有效功率和轴功率

ρHgQ N e =

ηρη102/1000/HQ N N e ==

(2)离心泵的特性曲线 表示离心泵的压头H 、功率N 、效率η与流量Q

之间的关系曲线称离心泵的特性曲线或工作性能曲线。特性曲线是在固定转速下

用20℃的清水于常压下由实验测定。对离心泵的特性曲线,应掌握如下要点:

①每种型号的离心泵在特定转速下有其独有的特性曲线。

②在固定转速下,离心泵的流量和压头不随被输送流体的密度而变,泵的效

率也不随密度而变,但泵的轴功率与液体的密度成正比。

③当Q=0时,轴功率最低,启动泵和停泵应关出口阀。停泵关闭出口阀还防

止设备内液体倒流、防止损坏泵的叶轮的作用。

④若被输送液体粘度比清水的大得多时(运动粘度s m /10225-??ν),泵的

流量、压头都减小,效率下降,轴功率增大。,即泵原来的特性曲线不再适用,

需要进行换算。

⑤当离心泵的转速或叶轮直径发生变化时,其特性曲线需要进行换算。在忽

略效率变化的前提下,采用如下两个定律进行换算: 比例定律:2121n n Q Q =;22121???? ??=n n H H ;2

2121???? ??=n n N N 切割定律:2

2D D Q Q '=';222???? ??'='D D H H ;222???? ??'='D D N N ⑥离心泵铭牌上所标的流量和压头,是泵在最高效率点所对应的性能参数

(Qs 、Hs 、Ns ),称为设计点。泵应在高效区(即92%max η的范围内)工作。

4.离心泵的工作点与流量调节

(1)管路特性方程式及特性曲线

g u d l l g u g p Z H e e 2222???

? ??+++?+?+?=∑∑ζλρ 在特定管路系统中,于一定条件下工作时,若输送管路的直径均一,忽略摩擦系数λ随Re 的变化,则上式可写作:2e e BQ K H +=。

此式即管路特性方程式,它表明管路中液体的流量Qe 与压头He 之间的关系。表示He 与Qe 的关系曲线

称为管路特性曲线。

(2)离心泵的工作点 联立求解管路特性方程式和离心泵的特性方程式所

得的流量和压头即为泵的工作点。若将离心泵的特性曲线H —Q 与其所在管路特

性曲线He —Qe 绘于同一座标上,两交点M 称为泵在该管路上的工作点。

(3)离心泵的流量调节 离心泵的流量调节即改变泵的工作点,可通过改变管

路特性或泵的特性来实现。

5.离心泵的安装高度

离心泵的安装高度受液面的压强0p 、流体的性质及流量、操作温度及泵的本

身性能所影响。安装合理的泵,在一年四季操作中都不应该发生气蚀现象。

(1)离心泵的安装高度的限制 在附图1所示的贮槽液面(为0—0截面)

与离心泵吸入口截面(为1—1截面)之间列柏努利方程式,得

10,21102----=f g H g

u g p p H ρ 离心泵的安装高度受吸入口附近最低允许压强的限制,其极限值为操作条件下液体的饱和蒸汽压v p 。泵的吸入口附近压

强等于或低于v p ,将发生气蚀现象。泵的扬程较正常值下降3%以上即标志着气

蚀现象产生。

气蚀的危害是:①泵体产生振动和噪音。②泵的性能(Q 、H 、η)下降。

③泵壳及叶轮冲蚀(点蚀到裂缝)。注意区别气缚与气蚀现象。

(2)离心泵的允许安装高度

①离心泵的抗气蚀性能: 允许气蚀余量;为防止气蚀现象发生,在泵吸入口处液体的静压头g

p ρ1与动压头g u 212之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头g p v ρ某一最小值,此最小值即为离心泵的允许气蚀余量,即g

p g u g p h v ρρ-+=?2211。 在IS 系列泵的手册中列出必须允许气蚀余量的数据。按标准规定,实际气

蚀余量NSPH 为h ?+0.5m 。其值随流量增大而加大。 ②离心泵的允许安装高度:将式g

p g u g p h v ρρ-+=?2211与式g p p H v s ρ-='0代入公式10,21102----=f g H g

u g p p H ρ便可得到泵的允许安装高度计算式: 10,0--?--=f v g H h g p p H ρ 或10,212---'=f s g H g

u H H 离心泵的安装高度应以当地操作的最高温度和最大流量为依据。工程上为了

安全起见,离心泵的实际安装高度比允许安装高度还要低0.5~1.0m 。若泵的允许

安装高度较小时,可采用措施减小10,-f H ,或把泵安装在液面下,利用位差使液

体自动灌入泵壳内。 典型例题

d=100mm ,吸水管长度L=20m ,流量Q=54m3/h ,水泵允

许吸上真空度为6m 水柱,不带阀的滤水网阻力系数1ζ=6,90°曲弯头阻力系数2

ζ=0.3,摩擦阻力系数λ=0.03。试求:

(1).离心泵的几何安装高度(安全系数取1m ,水温20℃);

(2).若要求泵的升扬高度为10m ,应选多大功率的泵?(设η=70%,泵出口阻

力可忽略)。

解:(1)在水槽截面与吸入口截面列柏氏方程得:

已知:0z =0,1z =g H ,0u =0,91m/s .13600

1.0785.054u 21=??=, 6m g

p p H 10s =-=ρ, 2.29m 807.9291.1)3.061.02003.0(H 2

f =??++?=

g 2)l (g g 2g g 22112110200u d p u z p u z ∑++++=++ζλρρ

代入方程解得:52m .3H g =,考虑按完全安全系数,则离心泵的几何安装高度

应为2.52m 。

(2)在水槽截面与泵出管口截面列柏氏方程得:

因02p p =(通大气),0u ≈?,10m z =?,29m .2H f =

故29m .122.2910H e =+=

泵所需功率为:58kw .236007.0/807.910005429.12/g Q H N e =????==ηρ

例2:用离心泵将20℃的清水送到某设备中,泵的前后分别装有真空表和压强表。

已知泵吸入管路的压头损失为2.4m ,动压头为0.2m ,水面与泵吸入口中心线之

间的垂直距离为2.2m ,操作条件下泵的允许气蚀余量为3.7m 。试求:

①真空表的读数为若干KPa ?

②当水温由20 ℃升到60 ℃(此时饱和蒸汽压为19.42KPa )时,发现真空计与

压强表的读数跳动,流量骤然下降,试问出现了什么故障并提出排除措施。当地

大气压为98.1KPa 。

解:(1)真空表地读数 在水面0-0与泵入口1-1之间列柏努利方程得:

整理上式得:

由题给数据知:Z 1=2.2m 此即为真空表得读数。 2)判断故障及排除措施 当水温由20℃升到60 ℃时由于水的饱和蒸汽压增大,泵吸入口压强若低于操作

温度下水的饱和蒸汽压强,则可能出现气蚀现象,下面通过核算安装高度来验证:

10121102-+++=f H g p g u Z g p ρρ10211102-++=-f H g u Z g p p ρa f KP g H g u Z p p 4707481.91000)4.22.02.2()2(1021110=??++=++=--ρm g u 2.02/21=m

H f 4.210=-f 2e H g

g 2H +?+?+?=ρp u z

20 ℃清水时,泵的允许安装高度为:

Hg >实际安装高度,故可安全运行。

当输送60℃水时,水的密度为983.2kg/m3,饱和蒸汽压19.92KPa

则: 泵的实际安装高度比允许安装高度再降0.5~1.0m ,显然安装高度为2.2m 时,

输送60 ℃水可能出现气蚀现象。

防止气蚀现象发生的措施如下:

①降低泵的实际安装高度。

②适当加大吸入管径或采用其它措施减小吸入管路的压头损失

注:当其它条件相同时,水温升高,流量加大,泵的允许安装高度下降,故确定

允许安装高度时,应以一年四季中的最高水温和最大流量为依据。

第三章非均相物系的分离

1.颗粒及颗粒床层的特性

(1)球形颗粒

不言而喻,球形颗粒的形状为球形,其尺寸由直径d 来确定,其他有关参数

均可表示为直径d 的函数,诸如:体积63d V π=

;表面积2d s π=;比表面积d

V S a 6==等。 (2)非球形颗粒

非球形颗粒必须有两个参数才能确定其特性即球形度和当量直径。

①球形度s φ 颗粒的球形度又称形状系数定义为与该颗粒体积相等的球体的表面积除以颗粒的表面积,即p

s S S =φ。对非球形颗粒,总有s φ<1,颗粒的形状越接近球形,s φ越接近1;对球形颗粒s φ=1。

②颗粒的量直径 工程上常用等体积当量直径来表示非球形颗粒的大小,其

定义为:

36p e V d π=

用上述的形状系数及当量直径便可表述非球形颗粒的特性,即

63

p p d V π=; s

e p d S φπ2=; e s d a φ6= 2.颗粒群的特性

(1)颗粒群的粒度分布 m H h g p p H f v g 87.32.27.381.9100010)238.21.98(3

100=--??-=-?--=-ρm H g 07.22.27.381.9100010)92.191.98(3

=--??-=

不同粒径范围内所含粒子个数或质量称为粒度分布。颗粒粒度的测量方法有

筛分法、显微镜法、沉降法、电感应法、激光衍射法、动态光散射法等。工业上

应用最多是筛分法,并且采用泰勒标准筛。目前各种筛制正向国际标准组织ISO

筛统一。

(2)颗粒群的平均粒径

根据实测的各层筛网上的颗粒质量分数i x (对应的平均直径为pi d )按下式可计算出颗粒群的平均粒径,即:∑=pi i p d x d 1

3颗粒床层的特性

(1)床层的空隙率

床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比称为空隙率(或空隙度),

以ε表示,

床层体积

颗粒体积床层体积-=ε。床层的空隙率可通过实验测定。一般非均匀、非球形颗粒的乱堆床层的空隙率大致在0.47~0.7之间。均匀的求体最松排列时的空隙率为

0.26。

(2)床层的自由截面积

床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积,称为床层的自由截面

积。

小颗粒乱堆床层可认为是各向同性的。各向同性床层的重要特性之一是其自

由截面积与床层截面积之比在数值上与床层的空隙率相等。同床层的空隙率一样,

由于壁效应的影响壁面附近的自由截面积较大。

(3)床层中颗粒的密度

单位体积内粒子的质量称为密度,其单位为kg/m 3。若粒子的体积不包括颗

粒之间的空隙,则称为粒子的真密度,用s ρ表示;若粒子所有的体积包括颗粒

之间的空隙,即以床层体积计算密度,则称为堆积密度,用b ρ表示。设计粒子

贮存设备时,应以堆积密度为准。

)1(ερρ-=s b

(4)床层的比表面积

床层的比表面积是指单位体积床层中具有的颗粒表面积(即颗粒与流体接触

的表面积)。如果忽略床层中颗粒间相互重叠的接触面积,对于空隙率为ε的床

层,床层的比表面积)/(33m m a b 与颗粒物料的比表面积a 具有如下关系:

)1(ε-=a a b 。床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度估算,即

d

d a s b b )1(66ερρ-== 3.沉降分离

在外力场作用下,利用分散相和连续相之间的密度差,使之发生相对运动而

实现分离的操作称为沉降分离。根据外力场的不同,分为重力沉降和离心沉降两

种方式;根据沉降过程中颗粒是否受到其他颗粒或器壁的影响而分为自由沉降和

干扰沉降。

显然实现沉降分离的前提条件是分散相和连续相之间存在密度差,并且有外

力场的作用。

沉降属于流体相对颗粒的绕流问题。流—固直接按的相对运动有三种情况;

流体静止。颗粒相对于颗粒作沉降或浮升运动;固体颗粒静止,流体对固体作绕

流;固体和流体都运动,但二者保持一定相对速度。

只要相对速度相同,上述三种情况并没有本质区别。

3.1重力沉降

利用重力场的作用而进行的沉降过程称为重力沉降。

(1)沉降速度

密度大于流体密度的球形颗粒在流体中降落时受到重力、浮力和阻力三个力的作用。根据牛顿第二定律克写出:θρπρπζρρπd du d u d g d s s 322

3624)(6=???? ??-- 颗粒从静止状态开始沉降,经历加速运动(θd du >0)和等速运动(θ

d du =0)两个阶段。等速运动阶段颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度或终端速

度,用t u 表示。

①沉降速度的通式 当θd du =0时,t u u =,由力平衡式可得:

ρζ

ρρ3)(4g d u s t -= ②阻力系数ζ ζ值是沉降雷诺准数)/(Re μρt t du 与球形度或形状系数s φ的

函数,即

),(Re s t f φζ=

对于球形颗粒,三个沉降区域的ζ与t Re 的关系式为:

滞流区或斯托克斯定律区(410-

Re 24=ζ 过渡区或艾伦定律区(1

=ζ 湍流区或牛顿定律区(310

颗粒在三个沉降区域相应沉降速度表达式为:

滞流区 μ

ρρ18)(2g d u s t -= (斯托克斯公式) 过渡区 6.0Re )(27.0t s t g

d u ρ

ρρ-= (艾伦公式) 湍流区 ρρρg d u s t )(74.1-= (牛顿公式)

③影响沉降速度的因素

a .由各区沉降速度的表达式可看出,沉降速度由颗粒特性(d 、s ρ)及流体

特性(ρ、μ)综合因素决定,但各区粘度的影响相差悬殊:在滞流沉降区,流

体的粘性引起的表面摩擦力占主要地位;在湍流区,流体的粘性对沉降速度已无

影响,形体阻力占主要地位;在过渡区表面摩擦力和形体阻力二者都不可忽略。

b .随s φ值减小,阻力系数ζ值加大,在相同条件下,沉降速度t u 变小。

c .当悬浮物系中分散相浓度较高时将发生干扰沉降,某些情况下对容器壁

的影响要予以校正。

(2)重力沉降设备

利用重力沉降是分散物质从分散介质中分离出来的设备称为重力沉降设备。

从气流中分离出尘粒的设备称为降尘室;用来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液

的设备称为沉降槽,也称增稠器或澄清器。重点掌握降尘室的有关内容。

①降尘室的设计或操作原则 从理论上讲,气体在降尘室内停留时间θ至少

必须等于或略大于颗粒从降尘室的最高点降落至室底所需要的时间t θ,即:

t u H u l //≥。同时,气体在室内的流动雷诺准数)/Re(μρu D e 应处于滞流区,以

免干扰颗粒的沉降或使已经沉降的颗粒重新扬起。

②降尘室的生产能力 气体在降尘室内的水平通过速度为:有)/(bH V u s =则

t s blu V ≤

从理论上讲,降尘室的生产能力s V 只与其底面积bl 及颗粒的沉降速度t u 有

关,而与高度H 无关。

③多层降尘室 在保证除尘效果的前提下,为提高降尘室的生产能力,可在

室内均匀设置若干层水平隔板,构成多层降尘室。隔板间距一般为40~100mm 。

若降尘室内共设n 层水平隔板,则多层降尘室的生产能力为:t s blu n V )1(+≤。

④分级器 欲使悬浮液中不同粒度的颗粒进行初步分离,或者使两种不同密

度的颗粒进行分类,可藉分级器来完成。

3.2离心沉降

依靠惯性离心力场的作用而实现沉降过程称为离心沉降。一般含尘气体的离

心沉降在旋风分离器中进行;液固悬浮物系在旋液分离器或沉降离心机中进行离

心沉降。

(1)离心沉降速度

把重力沉降诸式中的重力加速度改为离心加速度便可用来计算相应的离心

沉降速度。

①离心沉降速度的通式 R

u d u T s r 23)(4ρζρρ-= ②离心沉降速度 在斯托克斯定律区的离心沉降速度为:

R

u d u T s r 2218)(μρρ-= ③离心分离因数 同一颗粒在同一介质中,所在位置上的离心力场强度与

重力场强度的比值称为离心分离因数,用C K 表示:gR u K T C 2=。C K 是离心分

离设备的重要指标。旋风分离器与旋液分离器的C K 值一般在5~2500之间,某些

高速离心机的C K 值可达数十万。

(2)旋风分离器的操作原理

含尘气体在器内作螺旋运动时,由于存在密度差,颗粒在惯性离心力作用下

被抛向器壁面与气流分离。外旋流上部为主要除尘区,净化气沿内旋流从排气管

排出。内外旋流气体的旋转方向相同。旋风分离器一般分离力粒径5-200μm 颗粒,

大于200μm 颗粒因对器壁有磨损,采用重力沉降。

(3)旋风分离器的性能参数

除离心分离因数C K 外,评价旋风分离器的主要性能指标是分离效率和压强

降。

①旋风分离器的分离效率 包括理论上能够完全被除去的最小颗粒尺寸

(称为临界粒径,用C d 表示)及尘粒从气流中分离出来的质量分率。

a .临界粒径:C d 可用下式估算:i

s e C u N B d ρπμ9= 显然,C d 愈小,分离效率愈高。采用若干个小旋风分离器并联操作(称旋

风分离器组)、降低气体温度(减小粘度)、适当提高入口气速,均有利于提高

分离效率。

b .分离总效率:指进入旋风分离器的全部颗粒被分离出来的质量百分率,

②旋风分离器的压强降 压强降可表示为进口气体动能的倍数,即:

22

i u p ρζ=?。式中ζ为阻力系数。同一结构形式及相同尺寸比例的旋风分离器,

不论其尺寸大小,ζ值为常数。标准旋风分离器,可取ζ=8。

4.过滤

过滤是分离悬浮液最常用最有效的单元操作之一。其突出优点是使悬浮液分

离更迅速更彻底(于沉降相比),耗能较低(与干燥、蒸发相比)。

(1)过滤操作的基本概念

过滤是以多孔物质为介质,在外力作用下,使悬浮液中的液体通过介质的孔

道,固体颗粒被截留在介质上,从而实现固液分离的操作。被处理的悬浮液称为

滤浆或料浆,穿过多孔介质的液体称为滤液,被截留的介固体物质称为滤饼或滤

渣。

①过滤介质

过滤操作所采用的多孔物质称为过滤介质。应了解对过滤介质性能的要求及

工业上常用过滤介质的种类。

②饼层过滤与深层过滤

饼层过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作。深层过滤

是指固体颗粒并不形成滤饼,而是沉积于较厚的粒状过滤介质床层内部的过滤操

作。要了解两种过滤方式的操作特点及适用场合。

对饼层过滤,当颗粒在孔道中形成“架桥”现象之后,真正发挥截留颗粒作

用的是滤饼层而不是过滤介质。

另外,随着膜分离技术应用领域的扩大,作为精密分离技术的膜过滤(包括

微孔过滤和超滤)近年来发展非常迅速。

③滤饼的压缩性及助滤剂

当过滤压强差发生变化时,根据构成滤饼的颗粒形状及颗粒间空隙是否发生

明显变化,即单位厚度床层的流动阻力是否发生明显变化,将滤饼分为可压缩滤

饼及不可压缩滤饼。当以获得清净滤液为目的产品时,可采用助滤剂(预涂或预

混)以降低可压缩滤饼的阻力,提高过滤速率。

(2)过滤基本方程式

)()(12e s V V v r p A d dV +'?=-μθ 及 )

()(1e s

V V v r p A Ad dV +'?=-μθ 过滤基本方程式的应用

a .提高过滤速率的措施:从式)

()(12e s

V V v r p A d dV +'?=-μθ可看出,在现有设备上进行过滤操作,在条件允许时,提高过滤压强差、选用阻力低的过滤介质、及时清

洗滤布、适当提高过滤操作温度(降低粘度)、可压缩滤饼采用助滤剂(降低比

阻)对提高过滤速率均是有利的。

b .分析洗涤速率和最终过滤速率之间的关系。

c .指导过滤机的设计(如板框厚度),使过滤机获得最大生产能力。

d .针对具体的过滤操作方式,对基本方程式积分,可得到不同操作条件下

的计算式。

(3)恒压过滤方程式

)()(22e e KA V V θθ+=+ 或 )()(2e e K q q θθ+=+

式中:s p k K -?=1)(2,v r k '=μ/1;A V q A V q e e /,/==。

当过滤介质阻力可忽略时,则θ22KA V = 或 θK q =2。

(4)先恒速后恒压过滤方程式

过滤起始,用恒定速率过滤R θ时间,得到滤液体积R V ,以后转入恒压过滤,

则恒压阶段的过滤方程如下:)()(2)(22

2R R e R KA V V V V V θθ-=-=-。

(5)过滤设备

过滤设备按照操作方式可分为间歇过滤机和连续过滤机;按照操作压强差可

分为压滤、吸滤及离心过滤机。工业上广泛采用板框过滤机及叶滤机为间歇压滤

型过滤机;转筒真空过滤机则为连续吸滤型过滤机。要了解上述过滤机的基本结

构、操作特点及适用场合。

试题一

一:填空题(18分)

1、某设备上,真空度的读数为80mmHg ,其绝压=________02mH ,__________Pa.

该地区的大气压为720mmHg 。

2、常温下水的密度为10003m

Kg ,粘度为1cp ,在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动,其流动类型为 ______________。

3、流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以__________.___________._

_________________.

4、气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高_______。

5、水在管路中流动时,常用流速范围为_______________s

m ,低压气体在管路中流动时,常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:离心泵_________________.

__________________.往复泵

___________________.__________________.

7、在非均相物糸中,处于____________状态的物质,称为分散物质,处于 __________状态的物质,称为分散介质。

8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。

9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。

10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。

11、α称为_______________,其物理意义为____________________________.

__________________________,提高管内α值的有效方法

____________.

化工原理试题库3

化工原理试题库3 试题1 一:填充题(20分) 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比, 相同要求下,所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________,操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示,若是理想溶液,则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中,为了减少雾沫夹带,我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速,也可以适当地___________板间距。, 7、实验室用水吸收空气中的20C ,基本属于_________控制,其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度,气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时,若解吸因素L mV 增加,而气、液进料组成不变,则 溶质 的回收率将_________。 9、组分A 、B 的分配糸数之比值1 β,能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指 ____________________________________________. 11、 总压为0.1Mpa 的空气温度小于C 0100时,空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中,料液为F ,若溶剂用量愈大,则混合物的点愈_______ S 点,当达到__________,溶液变为均一相。 二:问答题(30分) 1、何谓理论板?为什么说一个三角形梯级代表一块理论块? 2、何谓塔的漏液现象?如何防止? 3、填料可分为哪几类?对填料有何要求? 4、写出任意一种求温度的方法? 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的? 三:计算题(50分) 1、用一精馏塔分离二元理想混合物,已知3=α,进料浓度为3.0=F x ,进 料量为h Kmol 2000 ,泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9,塔釜浓度为

化工原理试题库(第五——第十)讲解

第5章蒸发 一、选择题 1.以下蒸发器属于自然循环型蒸发器的是()蒸发器。 A、强制循环型 B、升膜 C、浸没燃烧 D、外热式 2.与加压、常压蒸发器相比,采用真空蒸发可使蒸发器的传热面积(),温度差(),总传热系数()。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 3.蒸发操作能持续进行的必要条件是( )。 A、热能的不断供应,冷凝水的及时排除。 B、热能的不断供应,生成蒸气的不断排除。 C、把二次蒸气通入下一效作为热源蒸气。 D、采用多效操作,通常使用2-3效。 4.蒸发操作通常采用( )加热。 A、电加热法 B、烟道气加热 C、直接水蒸气加热 D、间接饱和水蒸气加热 5.以下哪一条不是减压蒸发的优点( )。 A、可以利用低压蒸气或废汽作为加热剂 B、可用以浓缩不耐高温的溶液 C、可减少蒸发器的热损失 D、可以自动地使溶液流到下一效,不需泵输送 6.多效蒸发流程通常有三种方式,以下哪一种是错误的( )。 A、顺流 B、逆流 C、错流 D、平流 7.中央循环管式蒸发器中液体的流动称为( )。 A、自然循环 B、强制循环 C、自然沸腾 D、强制沸腾 8.蒸发操作中,二次蒸气的冷凝通常采用( )。 A、间壁式冷凝 B、混合式冷凝 C、蓄热式冷凝 D、自然冷凝 9.单效蒸发器计算中D/W 称为单位蒸汽消耗量,如原料液的沸点为393K,下列哪种情况D/W最大? ( )。 A、原料液在293K时加入蒸发器 B、原料液在390K时加入蒸发器 C、原料液在393K时加入蒸发器 D、原料液在395K时加入蒸发器 10.蒸发过程温度差损失之一是由于溶质存在,使溶液()所致。 A、沸点升高 B、沸点降低 C、蒸汽压升高 11.属于单程型的蒸发器是()。 A、中央循环管式蒸发器 B、外热式蒸发器 C、降膜蒸发器 D、悬筐式蒸发器 二、填空题 1.蒸发操作所用的设备称为________。 2.蒸发操作中,加热溶液用的蒸汽称为________,蒸发出的蒸汽称为________。 3.按二次蒸汽是否被利用,蒸发分为________和________;按操作压强大小,蒸发分为________、________和________; 按蒸发方式不同,蒸发分为________和________。 4.蒸发过程中,溶剂的气化速率由________速率控制。 5.蒸发溶液时的温度差损失在数值上恰等于________的值。 6.蒸发操作时,引起温度差损失的原因有________、________和________。 7.杜林规则说明溶液的沸点与同压强下标准溶液的沸点间呈________关系。 8.20%NaOH水溶液在101.33kPa时因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失为________。 9.单效蒸发的计算利用________、________和________三种关系。 10.当稀释热可以忽略时,溶液的焓可以由________计算。 11.单位蒸汽消耗量是指________,它时衡量________的指标。

化工原理试题库(含答案)

化工原理试题库 试题一 一:填空题(18分) 1、 某设备上,真空度的读数为80mmHg ,其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ,粘度为1cp ,在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动,其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时,常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时,常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中,处于____________状态的物质,称为分散物质,处于 __________状态的物质,称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________,其物理意义为____________________________. __________________________,提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式,即_____________和________________ 。其中, 由于_________________________________________,其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案: 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体,关出口阀门、用调节阀调节流量;往复泵启动前不需灌液,开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时,通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二

化工原理试题

流体输送 1.离心泵的能量损失不包括() A. 容积损失 B. 水利损失 C. 压头损失 D.机械损失 2. 用离心泵将水池中的水送至水塔中,维持两液面恒定,离心泵在正常范围操作,开大出口阀门后,则:()。 A. 送水量增加,泵的压头下降 B. 送水量增加,泵的压头增加 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 3. 离心泵铭牌上标明的扬程是指()。 A. 流量最大时的扬程 B. 效率最高时的扬程 C. 平均流量下的扬程 D. 泵的最大扬程 4. 由离心泵和某一管路组成的输送系统,其工作点()。 A. 由泵铭牌上的流量和扬程所决定 B. 即泵的最大效率所对应的点 C. 由泵的特性曲线所决定 D. 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 5. 在一输送系统中,改变离心泵出口阀门开度,不会影响( )。 A. 管路特件曲线 B. 管路所需压头 C. 泵的特性曲线 D. 泵的工作点

6. 某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空表指示真空度很高。他对故障原因做出了正确判断,排除了故障。你认为以下可能的原因中,真正的原因是()。 A. 水温太高 B. 真空表坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞 7. 用一台离心泵从低位液槽向常压吸收塔输送吸收液,设泵在高效区工作。若输送管路较长,且输送管路布置不变的情况下,再并联一台同型号的离心泵,则( )。 A. 两泵均在高效区工作 B. 仅新装泵在高效区工作 C. 仅原泵在高效区工作 D. 两泵均不在高效区工作 8. 当管路特性曲线为L= A+BQ2时()说法正确。 A. A只包括流体需增加的位能 B. A包括流体需增加的位能和静压能之和 C. BQ2代表管路系统的局部阻力损失 D. Q2代表流体增加的动能 9. 离心泵启动时应全关出口阀;往复泵启动时应全开出口阀,则( ) 。 A. 两种说法都不对 B. 第一种说法不对 C. 两种说法都对 D. 第二种说法不对 10. 下列不属于正位移泵的是( )。 A. 往复泵 B. 旋涡泵 C. 螺杆泵 D. 齿轮泵 11. 往复泵适用于(),而离心泵适用于()。

(完整版)化工原理复习题及习题答案

化工原理(上)复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内,摩擦系数λ与(相对粗糙度)有关。 2.转子流量计的主要特点是(恒流速、恒压差)。 3.正常情况下,离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而(减少)。 4.气体在等径圆管内作定态流动时,管内各截面上的(质量流速相等)相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是(在同一种水平面上、同一种连续的流 体) 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为(Q增大,η先增大后减小) 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与(指示液密度、液面高 度)有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生(气缚)现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作,如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变),则 扬程(不变)。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数, 关键是(增大αo)。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa,该处绝对压力为(2×104 Pa )(当时当地大气压为 1×105 Pa)。 12.为防止泵发生汽蚀,则要求装置的汽蚀余量(大于)泵的必需汽蚀余量。(大于、 小于、等于) 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s,则 该流体的流量为(10.60 )m3/h,管壁处的流速为(0 )m/s。 14.在稳态流动系统中,水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍,则细管内水的 流速是粗管内的(4 )倍。 15.离心泵的工作点是指(泵)特性曲线和(管路)特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状,其作用是(汇集液体)和(转换能量)。 17.除阻力平方区外,摩擦系数随流体流速的增加而(减小);阻力损失随流体流速的 增加而(增大)。 18.两流体通过间壁换热,冷流体从20℃被加热到50℃,热流体从100℃被冷却到70℃, 则并流时的Δt m= (43.5 )℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热,A为腐蚀性介质,而B无腐蚀性。(A腐 蚀性介质)流体应走管内。

(完整版)《化工原理》试题库答案(2)

《化工原理》试题库答案 一、选择题 1.当流体在密闭管路中稳定流动时,通过管路任意两截面不变的物理量是(A)。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计,垂直安装。 B. 变截面流量计,垂直安装。 C. 变压差流量计,水平安装。 D. 变截面流量计,水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中,宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是(C)。 A.齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4.下列操作中,容易使离心泵产生气蚀现象的是(B)。 A.增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前,泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前,没有关闭出口阀门。 5.水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动,已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为(C)。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6.下列流体所具有的能量中,不属于流体流动的机械能的是(D)。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7.在相同进、出口温度条件下,换热器采用(A)操作,其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8.当离心泵输送液体密度增加时,离心泵的(C)也增大。 A.流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9.下列换热器中,需要热补偿装置的是(A)。 A.固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为(D)。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理试题及答案

中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分,占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ,当地大气压为101kPa,则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为Pa,真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒,分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降,若系统温度升高,则其在水中的沉降速度将,在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于,润湿周边等于,当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中,最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一

7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90o C,出口温度为50o C,冷水进口温度为15o C,出口温度为53o C,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性为相同,则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失,保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑,颜色较浅; B?表面粗糙,颜色较深; C?表面粗糙,颜色较浅; D?表面光滑,颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中,蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大,致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) , A.只能安在进口管路; 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 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4 m,切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数K c为?

《化工原理试题库》大全

化工原理试题库多套及答案 一:填空题(18分) 1、 某设备上,真空度的读数为80mmHg ,其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ,粘度为1cp ,在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动,其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________,水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时,常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时,常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是:离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中,处于____________状态的物质,称为分散物质,处于 __________状态的物质,称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________,其物理意义为____________________________. __________________________,提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式,即_____________和________________ 。其中, 由于_________________________________________,其传热效果好。 二:问答题(36分) 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动,若将其管径增加一倍,问能量损 失变为原来的多少倍? 2、 何谓气缚现象?如何防止? 3、何谓沉降?沉降可分为哪几类?何谓重力沉降速度? 4、在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,问: (1) 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度? (2) 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数? (3) 那一种流体走管程?那一种流体走管外?为什么? 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作? 6、单效减压蒸发操作有何优点? 三:计算题(46分) 1、 如图所示,水在管内作稳定流动,设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ,现发现压力表上的读数为052mH ,若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数? 2、 在一 列管式换热器中,用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050,热水

化工原理复习题及答案

1.某精馏塔的设计任务为:原料为F, X f ,要求塔顶为X D,塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变,加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料,则所需理论板数N T减小,提馏段上升蒸汽量V 增加,提馏段下降液体量L' 增加,精馏段上升蒸汽量V 不变,精馏段下降 液体量L不变。(增加,不变,减少) 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96(摩尔分率).精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时,F,X f ,q,V保持不变,增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_,X w减小,D减小,L/V 增加。(增加,不变,减少) 6.静止、连续、—同种_的流体中,处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动,已知水的黏度为1.005mPa?s, 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ,流动类型为_______ 湍流________ 。 8.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_4_倍;如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时,雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法,将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群,再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系,即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度,总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数.

化工原理期末考试真题及答案

填空题 1.(3分)球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是_粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时,其阻力系数=_24/ Rep_. 2.在静止的、连续的同种流体内,位于同一水平面上各点的压力均相等。 3.水在内径为φ105mmX2.5mm的只管内流动,已知水的粘度为1.005mPa*s,密度为1000kg*m3,流速为1m/s,则Re=99502,流动类型为湍流。 4.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. 5.求取对流传热系数常采用因次分析法,将众多影响因素组合成若干无因次数群,再通过实验确定各特征数数之间的关系,即得到各种条件下的关联式。 6.化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_, 间壁换热和蓄热换热. 7.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近饱和蒸汽侧流体的温度,总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8.气液两相平衡关系将取决于以下两种情况: (1) 若pe〉p 或C 〉Ce则属于解吸过程 (2) 若p 〉pe 或Ce〉C 则属于吸收过程 9.计算吸收塔的填料层高度,必须运用如下三个方面的知识关联计算:_平衡关系_,_物料衡算,_传质速率._. 10.在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为_自由水分首先除去的水分为_非结合水分不能用干燥方法除的水分为_平衡水分。 11.,当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内

22.对于间壁式换热器:m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A.△tm 等式成立的条件是_稳定传热、_无热变化、_无相变化。 选择题 1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A ) A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关 2.为使U形压差计的灵敏度较高,选择指示液时,应使指示液和被测流体的密度 差(ρ指-ρ)的值(B )。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 3. 若将20℃硫酸用φ48×3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速 为(D )。已知20℃时,硫酸的密度为1831 kg/m3粘度为25.4cP。 A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s 4. 层流与湍流的本质区别是:( D )。 A. 湍流流速>层流流速; B. 流道截面大的为湍流,截面小的为层流; C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数; D. 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。 5.离心泵的性能曲线中的H--Q线是在( C )情况下测定的。 A. 效率一定; B. 功率一定; C. 转速一定; D. 管路(l+∑l)一定。

化工原理复习题 (2)

化工原理复习题 一 判断题 流体流动与输送 1. 当流体在管内流动达完全湍流时,摩擦系数λ与雷诺数Re 的大小无关。( ) 2. 文丘里流量计和转子流量计均属变压差流量计。( ) 3. 离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。( ) 4. 流体做层流流动时,摩擦系数λ只是Re 的函数,而与管壁的粗糙度无关。( ) 5. 流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。( ) 6. 离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。( ) 7. 理想流体流动时,无流动阻力产生。( ) 8. 设备内的真空度愈高,表明绝对压强愈大。( ) 9. 离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。( ) 转子流量计可以读出任何流体的流量。 离心泵铬牌上的性能参数是指泵效率最高点下的性能参数。 离心泵流量为零时轴功率最小。 () 孔板流量计测流量时,流量大小不仅与压差计读数R 有关,而且与孔板孔径有关。 () 转子流量计在测流量时,转子稳定后,其上下两截面的压差随流量增大而增大。 () 离心泵使液体的实际升扬高度总是小于泵所提供的扬程。 ( ) 传热 1. 冬天,室外温度为2℃,刮着风,潮湿的衣服晒在外面不可能会结冰。( ) 2. 在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作所需的传热面积小。( ) 3. 导热系数和给热系数都是物性常数之一。( ) 4. 换热器的平均传热温度差,是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差值。( ) 5. 在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作所需传热面积小。( ) 给热系数也是物质的一种物理性质 冬天坐在铁板上比坐在木板上要冷些,是因为木板的温度比铁板高。 () 使用列管式换热器时,压力高的物料走管内,这样外壳可以不承受高压。 () 对流传热过程热阻主要集中在流体的滞流内层上。 () 在套管式换热器中,以水蒸汽加热空气,壁温一定很接近水蒸汽的温度。() 逆流传热时的平均温度差一定大于并流时的平均温度差() 蒸馏 1. 当精馏塔各板的板效率相等时,其全塔效率与板效率相等。( ) 2. 若精馏段操作线方程 3.080.0+=x y ,则这个方程是错误的。( ) 3. 根据恒摩尔流假设,精馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。( )

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一、二章复习题 第一章 一、填空题 1.一个生产工艺是由若干个单元操作和化工单元构成的。 2.各单元操作的操作原理及设备计算都是以物理衡算;能量衡算;平衡关系;过程速率四个概念为依据的。 3.常见的单位制有程单位制;国际单绝对单位制;工位制 (SI 制)。 4.由于在计量各个物理量时采用了不同的基本物理量、基本单位,因而产生了不同的单位制。5.一个过程在一定条件下能否进行,以及进行到什么程度,只有通过平衡关系来判断。6.单位时间内过程的变化率称为过程速率。 二、问答题 7.什么是单元操作?主要包括哪些基本操作? 8.提高过程速率的途径是什么? 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1.单位体积流体的质量称为密度,它与比容互为倒数。 2.流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体的压强。 3.单位时间内流经管道任一截面的流体量称为流量,其表示方法有质量流量和体积流量两种。 4.当管中流体形成稳定流动时,管中必定充满流体,即流体必定是连续流动的。 5.产生流体阻力的根本原因是内摩擦力;而流体的运动状态是产生流体阻力的第二位原因。另外,管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力的大小有影响。 6.流体在管道中的流动状态可分为层流和湍流两种类型,二者在内部质点运动方式上的区别 是湍流的质点有脉动而层流没有。 7.判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是静止的、连通的、连接的是同 一种液体。 8.流体若由低压头处流向高压头处时,所加入外加功的作用是:分别或同时提高流体的位压 头;动压头;静压头以及弥补损失能量。 9.在测量流体的流量时,随流量的增加孔板流量计两侧的压差将增大,若改用转子流量计,随流量增加转子两侧压差值不变。 二、选择题

化工原理试题库(上册)答案

1.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( C )倍。 A. 2; B. 6; C. 4; D. 1。 2.流体在圆形直管内作强制湍流时,其对流传热系数α与雷诺准数的n 次方成正比,其中的n 值为( B ) A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 3.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时,速度值应取为( C ) A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 4.阻力系数法将局部阻力表示成局部阻力系数与动压头的乘积,管出口入容器的阻力系数为( A ) A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75 5.有两种关于粘性的说法:( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。 A.这两种说法都对; B.这两种说法都不对; C.第一种说法对,第二种说法不对; D.第二种说法对,第一种说法不对。

第二章流体输送机械 1.往复泵在操作中( A ) 。 A.不开旁路阀时,流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关 D.开启旁路阀后,输入的液体流量与出口阀的开度无关 2.一台试验用离心泵,开动不久,泵入口处的真空度逐渐降低为零,泵出 口处的压力表也逐渐降低为零,此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 3.离心泵吸入管路底阀的作用是( B )。 A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度 4.为了安全起见,离心泵的实际安装高度应比理论安装高度( B )。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定 5.齿轮泵的流量调节采用( C )。 A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 6.离心泵启动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致超 负荷工作,这是因为( A )。 0≈0 B. >0>0 C. <0<0 7.离心泵的调节阀开大时,则( B )。 A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小

化工原理试题及答案

化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题(共15空,每空2分,共30分) 1. 一容器真空表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa,则此容器的绝对压强和表压强(以kpa计)分别为:(90kpa)和( -10kpa)。 2. 热传导只发生在固体和(静止)的或(滞)流动的流体中。 3. 物体的吸收率越(大),其辐射能力越(大)。(填大或小) 4. 蒸发中以(二次蒸汽)是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的(不挥发溶质)、液柱的(静压头)和管路(阻力)所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa,则此容器的绝对压强(以kpa计)为:(90kpa)。 7. 对于同种流体,自然对流时的对流传热系数比时的(小)。(填大或小) 8. 物体的吸收率越大,其辐射能力越(大),所以黑体的辐射能力比灰体的(大)。(填大或小) 9. 蒸发操作所用的设备称为(蒸发器)。 10. 按二次蒸汽是否被利用,蒸发分为(单效蒸发)和(多效蒸发)。 二、选择题(共5题,每题2分,共10分) 1. 对吸收操作有利的条件是:(D) A. 操作温度高、压强高; B. 操作温度高、压强低; C. 操作温度低、压强低; D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板(A ),液相温度较下层塔板() A. 高,低; B. 低,高; C. 高,高; D. 低,低 3. (D )是塔内气液两相总体上呈逆流流动,而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图; B. 板式塔的设计过程; C. 板式塔的恒摩尔流要求; D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的(C)及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度; B. 流速、压强、湿度; C. 流速、温度、湿度; D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量,下面哪种说法是正确的?(B) A. 平衡水一定是自由水; B. 平衡水一定是结合水; C. 自由水一定是结合水; D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为( C)时,不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为( A )时,可以采用精馏方法

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1、精馏分离的依据是各组分的挥发度的差异,要使混合物中的组分得到完全分离,必须进行多次地部分汽化和部分冷凝。 2、相对挥发度的表示式?=_?A.对于二组 B 分溶液的蒸馏,当?=1 时,能否能离不能 3、q的定义式是进料的液化分率,饱和液体进料q=_饱和蒸汽进料q=_0_蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=_0.25_。 4、二组分的连续精馏操作,精馏段操作线方程为y?0.75x?0.245,提馏段操作线方程为y?25x?0.02,当q=1时,则xW?xD 5、在连续精馏中,其它条件均不变时,仅加大回流,可以使塔顶产品xD提高_,若此时加热蒸汽量V不变,产品量D将下降。若在改变R的同时,保持塔顶采出量不变,必需增加蒸汽用量,那么冷却水用量将_增加__。 6、压力增加_.温度下降将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程,并指出吸收糸数的单位。NA?k.?Ci?C? k的单位_m_ NA?KG.?P?P KG 的单位__. ms.atm 8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是层流或静止。 9、饱和空气在恒压下冷却,温度由t1降至t2,其相对湿度?不变,绝对湿湿度H下降_,露点下降,湿球温度下降。 10、萃取操作的依据是_组分在萃取剂中的溶解度的差异.萃取操作选择溶剂的主要原则是_对被萃取组分有较好的选择性与稀释剂互溶度愈小愈好_,易回收便宜无毒性__. 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_待分离的混合物为水溶液且水是难挥发组分的情况_,与间接蒸汽相比,相同要求下,所需理论塔板数将__理论板数要多。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的易挥发组分在气、液两相间的浓度关系,操作线表示了易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关系 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___气相中的分压_和与之平衡的液相__縻尔分率之比来表示,若是理想溶液,则同温度下的饱和蒸汽压来表示。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的。 6、在板式塔的设计中,为了减少雾沫夹带,我们可以适当地增大塔径以减少空塔气速,也可以适当地增大板间距。

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、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时,通过管路任意两截面不变的物理量是( A ) A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是(C )。 A. 变压差流量计,垂直安装。 C.变压差流量计,水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中,宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是( C ) A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中,容易使离心泵产生气蚀现象的是( B )o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前,泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前,没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动,已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 (C )o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中,不属于流体流动的机械能的是( D )o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下,换热器采用( A )操作,其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时,离心泵的( C )也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中,需要热补偿装置的是( A )o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为( D ) A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理习题

例1-1 静力学方程应用 如图所示,三个容器A 、B 、C 内均装有水,容器C 敞口。密闭容器A 、B 间的液面高度差为z 1=1m ,容器B 、C 间的液面高度差为z 2=2m ,两U 形管下部液体 均为水银,其密度?0=13600kg/m 3 ,高度差分别为R =,H =,试求容器A 、B 上方压力表读数p A 、p B 的大小。 解 如图所示,选取面1-1?、2-2?,显然面1-1?、 2-2?均为等压面,即2211p p p p '='=,。 再根据静力学原理,得: ()gH p H z g p a B 02ρρ+=++ 于是 () ()1.0281.910001.081.91360020+?-??=+-=-H z g gH p p a B ρρ =–7259Pa 由此可知,容器B 上方真空表读数为7259Pa 。 同理,根据p 1=p 1?及静力学原理,得: gR gz p gR p B A 01)()(ρρρ++=+表表 所以 gR R z g p p B A 01)(()()ρρ+-+=表表 ()2.081.9136002.0181.910007259??+-?+-= =?104 Pa 例1-2 当被测压差较小时,为使压差计读数较大,以减小测量中人为因素造成的相对误差, 也常采用倾斜式压差计,其结构如图所示。试求若被测流体压力p 1=?105 Pa (绝压),p 2端通 大气,大气压为?105Pa ,管的倾斜角?=10?,指示液为酒精溶液,其密度?0=810kg/m 3 ,则读数R ?为多少cm 若将右管垂直放置,读数又为多少cm 解 (1)由静力学原理可知: αρρsin 0021R g gR p p '==- 将p 1=?105Pa , p 2=?105 Pa ,?0=810kg/m 3,?=10? 代入得: 0 5502110sin 81.981010013.110014.1sin ???-?= -='αρg p p R == (2)若管垂直放置,则读数 5 502190sin 81.981010013.110014.1sin ???-?=-='αρg p p R == 可见,倾斜角为10?时,读数放大了=倍。 例1-3 一车间要求将20?C 水以32kg/s 的流量送入某设备中,若选取平均流速为s ,试计算所需管子的尺寸。 若在原水管上再接出一根?159?的支管,如图所示,以便将水流量的一半改送至另一车 间,求当总水流量不变时,此支管内水流速度。 解 质量流量 42d u uA m πρρ?== 式中u =s ,m =32kg/s ,查得20?C 水的密度?=998kg/m 3, 代入上式,得: 例1-1附图 p 2 例1-2图 倾斜式压差计

化工原理习题及答案

第三章机械分离 一、名词解释(每题2分) 1. 非均相混合物 物系组成不同,分布不均匀,组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度 s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5. 临界直径dc 离心分离器分离颗粒最小直径 6.过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题(每题2分) 1、自由沉降的意思是_______。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 B颗粒开始的降落速度为零,没有附加一个初始速度 C颗粒在降落的方向上只受重力作用,没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。 A等速运动段的颗粒降落的速度 B加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度 B 3、对于恒压过滤_______。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的?2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍 D 4、恒压过滤时,如介质阻力不计,滤饼不可压缩,过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___ 。 A增大至原来的2倍B增大至原来的4倍 D增大至原来的倍

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