练习一 第一章 流体流动
一. 填充
1． 连续性假定流体质点连续，定态条件下，连续性方程的物理意义是：流体在管内流动
时，其质量流量不变。
2． 控制体与系统的区别在于考察方法的不同，对系统进行考察的方法是拉格朗日法，对
控制体进行考察的方法是欧拉法。 r l 2? r l
2?
(1-=1(-
=4． 圆形直管内，V q 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时f h 是原值1/16倍，高度湍流时，是原值的1/32倍（忽略的ε/d 变化）
5． 流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因是流体具有粘性，直管阻力损失体现在流
体势能的下降。 6． 某孔板流量计用水测得C o =0.64，现用于测3/900m kg =ρ，
s m P a .8.0=μ的液体，问此时C o
=0.64（<,=,>）
7.如图示管线，将支管A 的阀门开大，则管内以下参数如何变化？ ↑VA q ，↓VB q ，↑总V q ，↓p ,↓fA h ,↓fMN h
8.图示管路系统中，已知流体流动的总阻力损失kg J h f /56=，若关小阀门，则总阻力损
失f h =56J/kg ,两槽液面的垂直距离H=5.71m. 9.图示管路系统中，已知cd ab
d d =，cd ab εε=，cd ab
l l =，0≠μ。比较a u =c u ，
)(b a p p -<)(d c p p -)(
)(
d
c
b
a
-
=-
10.如图示供水管线，管长L ，流量V q ，今因检修管子，用若干根直径为0.5d 、管长相同于
L 的管子并联代替原管，保证输水量V q 不变,设λ为常数, ε/d 相同,局部阻力均忽略,则并联管数至少需要6根
11.如图通水管路，当流量为V q 时，测得O mmH p p 221
5)(=-，若流量为2V q 时，
=-)(21p p 11mH 2
O.(设在阻力平方区)
二．选择 1A ; 2B , 3D 三．计算
1． 解：1）本题属静力学问题，是两个U 型压差计的组合 对左边压差计：)(ρρ-=-
i B
A
Rg
对右边压差计：
)(ρρ-=-
i B
A
Hg
g z z p A A
ρ)(12-+=，
c c
p =
)()()(12ρρρ-+=-+i A g H R g z z p
at p A 278.0=
2）)
()(12'
ρρρ--+=+i A g g
z z p H R =0.521m
2.解：两槽液面1-2间列机械能衡算式，
f
B fA f h h h Zg +==?-∑ （1）
2
2
u d l l h e f ?+=∑
λ （2）
因为μ很大，设Re<2000，
Re 64=
λ，
2
)(32d u
l l h e f ρμ∑+=
（3）
kg J g R R h i AB
fAB /1.29)
()(21=-+=
?
=
ρ
ρρρ
（4）
结合（1）（3）（4）
s m u /57.0=
验证Re=906<2000,计算有效 2）当阀门关闭，流体静止，
1'
=
A
当阀门打开，
ρ
ρ
1212=++-u h A
f A
∑∑-+=-?
+=+=+=
↑
↑∴-=->∴
-2
)1(2
)(2,,
,,,
,)()(,2
2
2
22
222
'11'
u d l u d l h h u
R gR B fB fB B B
A C
i C
A
A
A
ζλρζλρ
ρρρ阀打开阀门关闭同理阀门关闭不变
↑
↓-=-
<
>22'2,)(R gR B
i A
C
B
B
B ρρ
3解
1） 对截面1-B 间列机械能衡算式：
ρ
λλB
cB oc B p u d l u d l g z z +?+?=-)2()2()(2
21
根据连续性方程:
Pa
C u p p C u s
m d d u u s m u s m u d u d
u o o o
oc oc o CB OC OC
OC CB
CB 4200222
2
21001.62
)(2/80.6)(/65.2,/70.14
4?==??======
ρρπ
π
孔流速度
2)注意:本题由于D 点的位置未定,故题意可能是求C 点或A 点的压强 对1-B 及1-A 分别列机械能衡算式
ρ
λλB
cB oc B p u d l u d l g Z g Z +
?+?+=)2()2(221
ρ
λλA
cA oc A p u d l u d l g Z g Z +
?+?+=)2()2(221
根据连续性方程:
CB CB oc O C u d u d 2
22=
s m u OC /15.2=,Pa P C 41094.1?=
Pa P A 41092.3?=
练习二 第二章 流体输送机械
一. 填充
1.隔膜泵. 计量泵 齿轮泵 螺杆泵
2.泵内液体平均密度太小, 灌泵排气和保持泵密封良好
3.泵内流体压强太低 减小吸入管路阻力 降低0P P v 或增加
4.调节旁路阀,改变活塞行程,往复次数
5.灌泵排气 关闭出口阀 旁路阀
6. = 1.2
7.H He 2=
8. 2.746
9. ↑↑Pa He p ,,不变 10. 6.91 11.< =
12.24.3 0 7.2 二. 选择
1.c
2.B
3.D
4.D 三.计算
4
02
2
10222
222002
3
2
22
1001.22
)1(,0,)2
2(213.1403.014.310413.1481.92103.030202003.0)4(212::?=-+==?++=+-=????
??++?====-∑∑∑ρ
ρλρ
λρπλ
λ
gZ u d l p p u d l u p g Z p m
d
q g d l g
u d l h He V f 代入即压为使泵入口处不出现负之间列机械能恒算式
在截面对于循环管路解
四. 复杂管路,n 个支管n 个机械能方程 解:1
h
m q q H q H q d
q g d l l Z h Z H B V V
e V V
V f /2.10102.7221029.161029.16)
4(2121,,32
52
62
6222122
12=?-=?+=?+=??++=+=-∑-联立解方程
式截面之间列机械能衡算为简单管路阀关闭πλ
2 B 阀全开时,为分支管路 在1-2之间列机械能衡算式
g
u d l g u d l Z H 222
2
2211
2?
+??+=λλ
在1-3之间列机械能衡算式
g
u d l g u d l Z H 222
3321
1
3?
+??+=λλ
用同一泵,H 相同,2
1
32u u u =
=
联立解方程
h
m q q H q H V V
e V /8.14102.7221022.2632
52
5=?-=?+=
五.
解:在0-1之间列机械能衡算式
kg
J g
H He m q m m q q H q H m m He m H m q q d q g d l
Z h Z H V V V
e V V V
V f /5381.9)8.242.30()(,min /21.0)(,.3min
/21.0min /232.022********.28.242.3021.0222408.2421.033610min /21.033610)
604(21
3332
2
2232
2
211
01=?-=-==>=-=+=>=?-==?+==+=???+=+=∑-损失增加了则消耗在阀门上的阻力增加了阀门阻力时当出口阀调节阀门至关小出口阀需要调节出口阀为使流量满足设计要求联立解方程
所以此泵合用泵扬程管路需要时
当πλ
question
1. 阀门增加阻力后,管路特性方程?写出新的特性方程
2. 阀门的当量长度 key:
m
le q H V
2.270.458102
=+=
五. 图示输送管路,用离心泵将江水输送至常压高位槽.已知吸入管直径φ60×3mm,管长
l CD =80m(管长均包括局部阻力的当量长度)摩擦系数λ均为0.03,ΔZ=12m,离心泵特性曲
线为s m q m He q He V V /:;:,106303
2
5
式中?-= 试求:1.管路流量为多少m 3/h 2旱季江面下
作业中存在的问题
10．解（1）
)(12406
.81057.13825.0101
)305.03825.0(8)(8)2()(16606.81057.10305.03825.023825.03825.005622
.01008
.0)05622.07305.01()1()1()(05622
.01000
9
.1310027109.1327109
.1317305.01000
50
2710501000501008.010025.0635.02:0305.006.80378.006.8635.02102
52
2523
322222
2s KA
V V V S m V V V V V w
w
w m V KA VV V m A q V m A w
e w p
p
e e e =????
+=+=
=???=??+=?--=
--=
∴-=+=-+=
-+
=
=+
==??==+=?===??=--τττφ
εφεφρ
ρρφετ板框压滤机
代如恒压过滤方程
根据物料衡算
恒压过滤饼
饼饼饼
练习三：第四、五章 自测练习题
一. 填充
1．比表面积相等 阻力损失与比表面积平方成正比 大 颗粒比表面积增大 预测床层压降 （要求掌握本质特征） 影响床层阻力的因素：（1）物性
（2）流动条件 （3）设备特征尺寸 2．2 1/2
,)(01=+?=
-s q q r d dq e s
不可压缩滤饼μφτ
要求掌握过滤速度的影响因素（定量 定性） 3．愈少
在恒压操作下
↓
↑-+=q n q n
K q q e
e ,2φ
生产能力：)(22
e e V KA n
V n nqA Q -+
==φ
过滤机、板框压滤机、真空回转过滤机 4．0.1h
h
V V d dV
V V V V KA V r A V r A V r A d dV
Ve w w w w w w w w w
1.021)(22224)(,02
2
222=====???=??=?=?
=?=终终终
终终终终终ττ
ττμφμφφμτ
板框压滤机结果怎样？ 5.t U U U <<1
1） u 1与u 满足连续性方程
2） 床层的三个阶段：固定床、流化床、输送时速度之间的关系 6.惯性离心力与重力之比 压降 分离效率 7．不变 使床层内温度、浓度分布均匀 腾涌 沟流 散式 聚式 8．（1）0.05
s m h
u t /05.020
1
===τ
（2）26
26
125
04
.01/04.001.005.0=+====
=-=-=τττ
n h
u s m u u u p t p
9．液体由下向上通过由球形均一颗粒所堆积的床层，并 使之流态化。若液体的体积流量越大，则床层空隙率
ε不变 。液体在颗粒缝隙间的流速不变（变大、 变小、不变、不确定） （流化床内，每一个表观速度有一个相应的空隙率。表 观速度越大，空隙率也越大，而通过床层的实际流速不 变，总是等于颗粒的沉降速度）
10．含细小颗粒的气流在降尘室内除去粒子（沉降在斯 托克斯区），正常情况下能100%除去50um 的粒子， 现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小 粒径为70.7um
（
um
d d d q q u u g
d u Au q p p p v v
t t p p t t v 502218)(,'22''
'2?=
===-=
=μ
ρρ）
11．降尘室的生产能力只与降尘室的长度和宽度有关， 而与高度无关
12．一般认为流化床正常操作的流速范围在起始流化速 度和带出速度之间
13．已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/A ，q e 为V e /A ， V e 为过滤介质的当量滤液体积，在恒压过滤时，测得
2003740+=??q q
τ
，则过滤常数k=1/3740，q e =1/374
q K
q K q 2
1+=??τ根据
14．某重力沉降室在常温下处理某气-固混合物时，其效率为1η，那么在高温处理同样的气-固混合物，其效率2η就要比1η小。
二. 作题图
恒速：e
e e cq c cq cq K c
q q K q c q q c d dq 2222)
(2,2+=+==+====τττττ
当
μφτ
τφμ0220220,0r c c r s q e =?
=?
==时
当 φμ
μφτ002
10,0r cq r C s q e s
e +=?
≠≠-
恒压：
τK qq q e =+22
三. 计算题
1． 解：1）根据物料恒算
03.01000
922800828008
1=+=-+=ρρρφw w w
P P 64
.01
28001000
1=-
=-=饼
固
饼V V V ε
根据
)
1(εφ-=+=LA V LA V V 悬悬
则383.12)64
.0103
.01()11(m V V =?--
=--
=悬ε
φ
2） 恒压过滤，而且0=e q 则τK q
=2
285.05.0162.0=?==τK q
所需过滤面积：
42.6285
.083.1===
q V A 每个框的过滤面积：
2627.056.056.022m b a A =??=??=
所需的滤框：只只取框112.10627
.042.6===
A A n 2． 解：1）滤饼充满框时
30101.0025.0635.0635.0m c b a V =??=??=饼
3135.0075
.00101
.0075
.0m V V ==
=
饼
2806.0635.0635.022m b a A =??=??= 23/167.0806
.0135.0m m A V q ===
在恒压下过滤：
τK qq q e =+22
h s K qq q e 96.0345710
102.0167.02167.025
22==???+=+=-τ 2）
若将操作压力增加一倍，则
414.12)(5.011'
'==?
?
=--s K K
s m K K /10414.1414.125'-?==
h s K qq q e 679.0244510
414.102.0167.02167.025
2'2'
==???+=+=-τ
3）获过滤量与框厚无关
3
'/
2
q=
m
.0m
167
3 V=
?
=
78
.0m
.3
28
135
3．1）
%
6.675%6.67)08
.65()()329.4%5029.4])
122500(81.91039.11081.118[])(18[/1039.15.01078.25.0)208.6100%21012.11081.12.11078.21008.6Re :08.61008.6])
122500(81.910
78.21081.118[])(18[18)
(/1078.2100
278.01001010/278.0/10002
.11200
)1:2
2''2
1
35215.0335
.05.05.05
.035
3662
1
35212
32
33为的尘粒可除去的百分数直径为降去颗粒的直径为可除去的颗粒直径为可计算有效验证克斯区设颗粒的沉降处于斯托解um d d u u um um
g u d s
m u u H
H u u H u H um
um
m g u d g d u s
m A q u m A s m h m q q p p t t p t p t t t t t p t p p p t v t m
v ====-?????=-=?=??==?=
=
=
=?=-?????=-=-=
?====?====
=
------------ρρμτρρμμ
ρρρ
2）
以上计算有效
克斯定律区，则
假定颗粒沉降处于斯托的沉降速度为可全部除去的最小颗粒2
0116.01041.200399
.0100.84836.0Re 0.841040.881
.9)836.02500(00399
.01041.218)(18/00399.0100
399.0:
/399.03600
836.01200
/1041.2/836.0150273273
4.22295
655min 32
53
<=????==?=?-???=-=
====?=?==+?=
-----p um
m g u d s
m A q u s
m q m Ns m kg p t V t V ρρμμρ
3）降尘室的生产能力下降由此可知， 进入降尘室气体温度升高，在气体质量流量不变，含尘情况不变的情况下，温度上升，气体的粘度增大，颗粒的沉降速度下降，在降尘室面积一定的情况下，导致生产能力下降，出口气体中含尘量增加 4． 解：
h
m i nqA Q h
m s m Q n
KA Q m m qA V m dl A m m q s n
K q q K q q e e /01.395.41014.1060
/01.3/10837.060
13195.41015.505.0,05.01095.414.1095.49.075.114.3:/1014.10201015.5)
(2060
1313
3333262333223362=???===?=????===??===??==?=??=====-+=------或过滤机的生产能力每转一周所得滤液量为所以转鼓面积则如果滤布阻力忽略?π?
ττ
τ
2)
m
q L V V V
V V V V 331017.71014.1044
.0232.01232.0144.0396
.015005941232
.01000)1(1500--?=??--=--=
====-+=+==?-+?=εφφεφ
εφφφρ固固
饼悬悬
3)生产能力Q
2,,2
2,,''
''2==?
====n
n
L
L L q n n
K q n n Q
Q n n
KA Q 也增大增加每转一周所得的滤液量下降每转一周所得滤液量生产能力下降下降下在其它条件一定的前提?
?
练习四：第六章 传热
一. 填空 1．不变，减小
定态传热，热流量Q=C ，热流密度↓↑↑=q A r A
Q
q r ,,, 2．<, =, = C Q R R t t R t
R t t t R R C R t Q ==+?+?=?=??
121212121)()(,,,则 3. λ
2
最小
小的放内层，可使，将〉内层对园管或球壁，外层温效果无影响
，两种材料的位置对保对于平壁，愈小，热损失愈大
一定时当Q A A C A A A
R R t R
t Q m m m m 2122
221
1
1
,λλδλδ=+
=??=
∑∑∑∑∑ 4．增加近管壁处的温度梯度，提高传热速率 5．
5
.3,5.243,411
,0===-===b a b a b a
5
.3,5.2,:4
3,41,:1
,0,.5.24
10==∴?∝=
-=∴?∝==∴?=?∝-b a t b a t b a t q t αααα大容积饱和沸腾蒸汽管外冷凝圆形直管内
p260 p256 6．
8
08.08
18
08
.18
.04222,10Re ,7.0Pr 。‘。
‘。
‘：管程数加倍管径减半流量加倍：水的=∝==∝>>-α
ααα
ααααN d q v
7．
壁温接近于饱和蒸汽的温度
壁温接近于α大的流体的温度，蒸汽冷凝α≈104，空气α≈10-102
8． 滴状冷凝，摸状冷凝，设计按膜状冷凝，核状沸腾膜状沸腾操作按核状沸腾控制
9．
C
t t t Cp q Cp q m m m 021112
2303060,1=-=?=?=?=则逆流无相变：当
10．
↑
?↑↑?=↑
?---=<↑
↑↑ m m t K t KA Q t t t T t T t t t Cp q Q q q Q Q K q ,,,)(,)(,)()()(,,221212' ' 下降上升不变推动力必下降知由冷冷 冷冷热 冷 ααα 11． 上升上升但必然下降传热速率热阻增加形成垢层22,,,,,,T t t Q K m ↓?↓ 12 逆复杂并 m m m t t t ? 13 不变 Q t K K t KA t A K T T Cp q T T Cp q t t Cp q t t Cp q Q Q m m m m m m m ,,,1111)()()()('22 1''211121111222'1' 2 22''↓?↑↑+==??=--=--=ααα 下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出 t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无 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。 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对 流向），观测并记录各测压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化？这一现象说明了什 么？这一高度的物理意义是什么？ 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度？为什么？ 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观 察其的液位高度H / 并回答以下问题： （1） 各H / 值的物理意义是什么？ 答：当测压管小孔转到正对流向时H / 值指该测压点的冲压头H / 冲；当测压管小孔转到垂直流向时H / 值指该测压点的静压头H / 静；两者之间的差值为动压头H / 动=H / 冲-H / 静。 （2） 对同一测压点比较H 与H / 各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H / 值均大于下游相邻测压点H / 值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H / 差值越大？ （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可 以看出2 2 u d l H f ? ?=λ与管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u = 22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和 全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???=ππd Vs u c 半 （m/s ） C 点全开时的流速： 393.0012.036004 16.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 全 （m/s ） 实验二：雷诺实验 1. 根据雷诺实验测定的读数和观察流态现象，列举层流和湍流临界雷诺准数的计算过程，并提供数据完整的原始数据表。 答：根据观察流态，层流临界状态时流量为90（ l/h ） CHAPTER1流体流动 一、概念题 1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）； 3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变） 答：1）小于，根据静力学方程可知。 2）等于 · 3）变大，变大，不变 2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h _____m ，=3h m 。 答案：m h 3.12=，m h 5.13= g u h g u h 222 2 2211+ =+ 122d d =， 2)2 1 ()( 12122112u u d d u u === 421 22u u =∴，m g u g u 2.024122122== m h 3.12=∴ 、 m g u h h 5.122 2 23=+= 3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。 21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D < 答：C 据伯努利方程 2 212 2 2 p u gz p u gz B B A A ++ =++ ρρρρ ) (2 )(2221A B A B u u z z g p p -+ -+=ρ ρ , ) (2 5.02 221A B u u g p p -+ -=ρ ρ ,A B u u <,g p p ρ5.021-<∴ 4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。 第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力 第一章流体流动与输送 一、填空题 1.流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，其单位为 kg/m3 。 2. 20℃时苯的密度为880kg/m3，甲苯的密度为866kg/m3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为 871.55 3 /m kg。 3.流体的粘度是描述流体流动性能的物理量，一般用符号μ表示；流体的粘度越大，流动时阻力损失越大。 4.流体的流动形态有层流和湍流两种，可用雷诺数Re 判断。 5.流体阻力产生的根本原因是流体本身的粘性，而流动型态与管路条件是产生流体阻力的外因。 6转子流量计应垂直安装，流体由下而上流动；读数读转子的最大截面处，一般为转子的顶部。 8.离心泵的构造主要包括叶轮和泵轴组成的旋转部件以及泵壳和轴封组成的固定部件。 9.离心泵开车时，泵空转、吸不上液体、进口处真空度低，此时泵发生了气缚现象，其原因可能是没有灌泵或轴封不严密。 10.离心泵运转时，泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降，此时泵发生了气蚀现象，其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。 11.流体的特征是具有一定的体积；无一定的形状，其形状随容器的形状而改变；在外力作用下内部会发生相对运动。 二、选择题 1.有一串联管道，分别由管径为d 1与d 2 的两管段串接而成。d 1 ＜d 2 。其流体稳定流过该 管道。今确知d 1管段内流体呈层流。请断定流体在d 2 管段内的流型为( c )。 A.湍流 B.过渡流 C.层流 D.须计算确定。 2.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会表现出来。 设备内的绝对压强P 绝 = 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P 表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 6.9 m ，油面上方为常压。在 罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距 罐底 800 mm ，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉 材料的工作应力取为39.23×106 Pa k 问至少需要几个 螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P 油 ≤ σ螺 解：P 螺 = ρgh ×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762=150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n ,P 油 ≤ σ螺 得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R 1 = 400 mm ， R 2 = 50 mm ，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3 = 50 mm 。试求A ﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差 计，a –a ′为等压面，对于左边的压差计，b –b ′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本 方程求解。 解：设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示 a –a ′处 P A + ρg gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？ （一） 一．判断题：（对的打√，错的打×） 1、液体的粘度随温度升高而降低，气体的粘度随温度的升高而增大。（√） 2、100℃的水不需要再加热就可以变成100℃的水蒸气。（×） 3、流体动力学是研究流体在外力作用下的运动规律。（√） 4、泵的效率随流量增加而增加。（×） 5、蒸发与蒸馏是同一种概念。（×） 6、用泵将液体从低处送往高处的高度差称为扬程。（×） 7、粘度愈大的流体其流动阻力愈大。（√） 8、气体的密度随温度与压力而变化，因此气体是可压缩流体。（√ ） 9、流体的粘度越大，表示流体在相同流动情况下内摩擦阻力越大，流体的流动性能越差。 （√ ） 10、热量衡算式适用于整个过程，也适用于某一部分或某一设备的热量衡算。（√ ） 11、物质发生相变时温度不变，所以潜热与温度无关。（×） 12、高温物体比低温物体热量多。（×） 13、流体的静压头就是指流体的静压强。（×） 14、液体的质量受压强影响较小，所以可将液体称为不可压缩性流体。（×） 15、在稳定流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。（×） 二选择题 1、夏天电风扇之所以能解热是因为（B ）。 A、它降低了环境温度； B、产生强制对流带走了人体表面的热量； C、增强了自然对流； D、产生了导热。 2、翅片管换热器的翅片应安装在( A )。 A、α小的一侧； B、α大的一侧； C、管内； D、管外 3、对流给热热阻主要集中在（ D ）。 A、虚拟膜层； B、缓冲层； C、湍流主体； D、层流内层 4、对于间壁式换热器，流体的流动速度增加，其热交换能力将（ C ） A、减小； B、不变； C、增加； D、不能确定 5、工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（D ）。 A、增加热阻，减少热量损失； B、节约钢材； C、增强美观； D、增加传热面积，提高传热效果。 6、管壳式换热器启动时，首先通入的流体是（C ）。 A、热流体； B、冷流体； C、最接近环境温度的流体； D、任意 7、换热器中冷物料出口温度升高，可能引起的有原因多个，除了（ B ）。 A、冷物料流量下降； B、热物料流量下降； C、热物料进口温度升高； D、冷物料进口温度升高 8、空气、水、金属固体的导热系数分别为λ1、λ2、λ3，其大小顺序正确的是（ B ）。 A、λ1>λ2>λ3 ； B、λ1<λ2<λ3； C、λ2>λ3>λ1 ； D、λ2<λ3<λ1 （二） 一、填空题 1、对流干燥操作的必要条件是（湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压）；干燥过程是（热量传递和质量传递）相结合的过程。 2、在实际的干燥操作中，常用（干湿球温度计）来测量空气的温度。 3、恒定得干燥条件是指（温度）、（湿度）、（流速）均不变的干燥过程。 4、在一定得温度和总压强下，以湿空气作干燥介质，当所用湿空气的相对湿度 较大时，则湿物料得平衡水分相应（增大），自由水分相应（减少）。 5、恒速干燥阶段又称（表面汽化）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式）；降速干燥阶段又称（内部迁移）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（物料结构、尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度等）。 6、在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于（热空气的湿球温度）。 7、可用来判断湿空气的干燥能力的大小的性质是相对湿度。 8、湿空气在预热过程中，湿度 不变 温度 增加 。 9、干燥进行的必要条件是 干燥介质是不饱和的热空气 。 10、干燥过程所消耗的热量用于 加热空气 ， 加热湿物料 、 气化水分 、 补偿热损失 。 二、选择题 1、已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数（C ）。 A ．p H , B.d t H , C.t H , D.as t I , 2、在恒定条件下将含水量为（干基,下同）的湿物料进行干燥。当干燥至含水量为时干燥速率下降，再继续干燥至恒重，测得此时含水量为，则物料的临界含水量为（A ），平衡水分为（C ）。 3、已知物料的临界含水量为（干基,下同），先将该物料从初始含水量干燥降至，则干燥终了时物料表面温度θ为（A ）。 A. w t ?θ B. w t =θ C. d t =θ D. t =θ 4、利用空气作干燥介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采取的最有效措施是（ B ）。 A.提高干燥介质的温度 B.增大干燥面积、减薄物料厚度 第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的 f h 与2 u 成正比？光 滑管流动时的摩擦损失 f h 与u 的几次方成正比？ 1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出 排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应 下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。 故当 1-1附图 1 .高位槽内的水面高于地面8m ，水从φ108×4mm 的管道中流出，管路 出口高于地面2m 。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按Σｈf = u 2 计算，其中u 为水在管道的流速。试计算： ⑴ A —A ' 截面处水的流速； ⑵ 水的流量，以m 3 /h 计。 解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的 1—1, ，2—2, 处列柏努力方程 Z 1ｇ + 0 + Ｐ1/ρ= Z 2ｇ+ ｕ2／2 + Ｐ2/ρ + Σｈ （Z 1 - Z 2）g = u 2 /2 + 代入数据 (8-2)× = 7u 2 , u = s 换算成体积流量 V S = uA= ×π/4 × × 3600 = 82 m 3 /h 10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为×103a,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按Σｈ f,1 =2u2，入或排出管的流速ｍ/s 。排水管与喷头连接处的压强为×103a （表压）。试 求泵的有效功率。解：总能量损失Σhf=Σhf+，1Σhf ，2 u 1=u 2=u=2u 2 +10u212u2 在截面与真空表处取截面作方程： z 0g+u 02 /2+P 0/ρ=z 1g+u 2 /2+P 1/ρ+Σhf ，1 （ P 0-P 1）/ρ= z 1g+u 2 /2 +Σhf ，1 ∴u=2m/s ∴ w s =uA ρ=s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z 1g+u 2 /2+P 1/ρ+W e =z 2g+u 2 /2+P 2/ρ+Σhf ，2 ∴W e = z 2g+u 2 /2+P 2/ρ+Σhf ，2—（ z 1g+u 2/2+P 1/ρ） =×+（+）/×10310×22=kg N e = W e w s =×= 12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密度为1100kg ／m3，循环量为36m 。3管路的直径相同，盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为／kg ，由B 流至A 的能量损失为49J ／kg ，试求：（1）若泵的效率为70%时，泵的抽功率为若干kw （2）若A 处的压强表读数为×103a 时，B 处的压强表读数为若干Pa 解：（1）由A 到B 截面处作柏努利方程 0+u A 22+P A /ρ1=Z B g+u B 2／2+P B ／ρ+ 管径相同得u A =u B ∴（P A -P B ）/ρ=Z B g+ 由B 到A 段，在截面处作柏努力方程Z B g+u B 2／2+P B /ρ+W e =0+u A 2P A /ρ+49 ∴W e =（P A -P B ）/ρ- Z B g+49=+49=kg ∴W S =V S ρ=36/3600×1100=11kg/s N e = W e ×W S =×11= 泵的抽功率N= N e /76%== （2）由第一个方程得（P A -P B ）/ρ=Z B g+得 P B =P A -ρ（Z B g+） =×1031100×(7×+ =×104 Pa 化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平 衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa 下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 《化工原理》复习材料 0绪论 0.1单元操作所说的“三传”是指__动量传递___、___热量传递__和___质量传递__。 0.2任何一种单位制都是由__基本单位__和__导出单位__构成的。 0.3重力单位制的基本单位是__长度__、__时间__和__力__。 0.4绝对单位制的基本单位是__长度__、__时间__和__质量__。 第一章 流体流动 一、填空题 1.1.流体静力学方程式仅适用于__连通着__的，__同一种连续__的，不可__压缩__静止流体。 1.2圆形直管内，流体体积流量一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的___16___倍；高度湍流时h f 是原值的___32___倍（忽略d ε变化的影响）。 1.3流量V q 增加一倍，孔板流量计的孔口速度为原来的____2__倍，转子流量计的阻力损失为原来的____1__倍，孔板流量计的阻力损失为原来的__4__倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的____2__倍。 1.4流体在圆形管道中做层流流动，如果只将流速提高一倍，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_0.25__倍。 1.5处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是__静止的___、_连通着的__、__同一种连续的液体__。流体流动时，要测取管截面上的流速分布，应选用___皮托管______流量计测量。 1.6如果流体为理想流体且无外加功的情况下，单位质量流体的机械能衡算式为 __常数=++ρp u gz 22_；单位重量流体的机械能衡算式为_常数=++g p g u z ρ22_；单位体积流体的机械能衡算式为___常数=++p u gz 22 ρρ_。 流体流动与输送 一、填空题 1. 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，其单位为kg/m3 ________ 。 2. 20 C时苯的密度为880kg/m3，甲苯的密度为866kg/m3，则含苯40% （质量）苯、甲苯溶液的密度为___________ kg/m3。 3. 流体的粘度是描述流体流动性能的物理量，一般用符号口表示；流体的粘度越大，流动时阻力损失越大_____ 。 4. 流体的流动形态有层流和湍流两种，可用雷诺数Re判断。 5. 流体阻力产生的根本原因是流体本身的粘性，而流动型态与____ 管路条件是产生流体阻力的外因。 6转子流量计应垂直安装，流体由下而上流动;读数读转子的最大截面处，一般为转子的顶部。 8. 离心泵的构造主要包括叶轮和泵轴组成的旋转部件以及泵壳和轴封组 成的固定部件。 9. 离心泵开车时，泵空转、吸不上液体、进口处真空度低，此时泵发生了气缚现 象，其原因可能是没有灌泵或 _________ 。 10. 离心泵运转时，泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降，此时泵发生了—气蚀现象，其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。 11. 流体的特征是具有一定的体积：无一定的形状，其形状随容器的形状而改变；在外力作用下内部会发生相对运动________ 。 二、选择题 1. 有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。dY d2。其流体稳定流过该管道。今确知d1管段内流体呈层流。请断定流体在d2管段内的流型为（c ）。 A. 湍流 B. 过渡流 C. 层流 D. 须计算确定。 2. 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会表现出来。 A.这两种说法都对 B. 第一种说法对，第二种说法不对 C.这两种说法都不对 D. 第二种说法对，第一种说法不对 化工原理思考题答案集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 化工原理思考题答案 第一章流体流动与输送机械 1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同 答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。 2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素 答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关 3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？ 答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。 4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？ 答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re ≥4000时，为湍流， 2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？ 答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态 6、层流与湍流的本质区别是什么？ 答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动 7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？ 答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。 8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答：层流时W f ∝u ，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf ∝u 2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。 9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？ 答： 10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab 及cd 两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小 11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？ 答：孔板前后压力差Δp=p 1-p 2，流量越大，压差越大，转子流量计属于 截面式流量计，恒压差，压差不变。 12、区分留心泵的气缚与气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念 答：气缚：离心泵启动前未充液，泵壳内存有空气，由于空气密度远小于液体的密度，产生离心力很小，因而叶轮叶心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时启动离心泵也不能输送液体。 气蚀：贮槽液面一定，离心泵安装位置离液面越高，贮槽液面与泵入口处的压差越大，当安装高度达到一定值时，泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体在该处形成气泡，进入叶轮真空高压区后气 精品文档 《化工原理》考试试题 一、选择与填空 1. 在层流流动中，若流体的总流量不变，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。 2. 流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数与和有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与有关。 3. 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。 4. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将。 B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 5. 离心泵的效率η和流量Q的关系为。 B. Q增大，η先增大后减小； 6. 若沉降室高度降低，则沉降时间下降；；生产能力. 不变。 7. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（θ的单位为s），则K为 m2/s，qe为m3/ m2，为s。 8. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有、 和。 二、解释下列概念或术语 1. 质量流速 2. 汽蚀余量 3. 过滤速率 化工原理（上）练习题 一、填空 1. 离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前 _ 、启动后通过__ 调节流量；住复泵 启动前_ _、启动后通过_____ 调节流量。 2.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍时，则水的流量为原来流量的_______倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。 3.流体在管路中典型流动形态有________和________两种，一般以________来区分，前者值为___ ____，后者值为___ ____；而两者的本质区别在于流体流动 时。 4.研究流体在管中流动的沿程阻力系数λ与Re的关系，可用图表示，根据两者关系及流动状态，可将图分为四个区，其中，滞流区λ与Re ，完全湍流区λ与Re 。 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 化工原理吸收部分模拟试题及答案 1.最小液气比(L/V)min只对（）（设计型，操作型）有意义，实际操作时，若(L/V)﹤(L/V)min ， 产生结果是（）。 答：设计型吸收率下降，达不到分离要求 2.已知分子扩散时，通过某一考察面PQ 有三股物流：N A，J A，N。 等分子相互扩散时： J A（）N A（）N （）0 A组分单向扩散时： N （）N A（）J A（）0 （﹤，﹦，﹥） 答：= > = ，< > > 。 3.气体吸收时，若可溶气体的浓度较高，则总体流动对传质的影响（）。 答：增强 4.当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数（），在液相中的分子扩散系数（）。答；升高升高 5.A，B两组分等摩尔扩散的代表单元操作是（），A在B中单向扩散的代表单元操作是 （）。 答：满足恒摩尔流假定的精馏操作吸收 6.在相际传质过程中，由于两相浓度相等，所以两相间无净物质传递（）。（错，对） 答：错 7.相平衡常数m=1，气膜吸收系数 k y=1×10-4Kmol/(m2.s)，液膜吸收系数 k x 的值为k y 的100倍，这一 吸收过程为（）控制，该气体为（）溶气体，气相总吸收系数 K Y=（） Kmol/(m2.s)。（天大97） 答：气膜易溶 9.9×10-4 8.某一吸收系统，若1/k y 》1/k x,则为气膜控制，若 1/k y《1/k x,则为液膜控制。（正，误）。 答：错误，与平衡常数也有关。 9.对于极易溶的气体，气相一侧的界面浓度y I 接近于（），而液相一侧的界面浓度x I 接近于 （）。 答：y*（平衡浓度） x（液相主体浓度） 10.含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度C= 0.02 Kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下接触，操 作条件下两相的平衡关系为 p*=1.62 C (大气压)，则 SO2将从（）相向（）转移，以气相组成表示的传质总推动力为（）大气压，以液相组成表示的传质总推动力为（）Kmol/m3 。 答：气液 0.0676 0.0417 11.实验室中用水吸收 CO2基本属于（）控制，其气膜中浓度梯度（）（大于，小于，等于） 液膜浓度梯度，气膜阻力（）液膜阻力。（清华97） 答：液膜小于小于化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
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