7、传质分离过程
一、填空题
1.依据分离原理的不同,传质分离过程可分为和两大类。
2.分子传质是指 ,描述分子传质的基本方程为 .
3.对流传质是指 ,描述对流传质的基本方程为 .
4.双膜模型的模型参数为和 .
5.在板式塔中,气液两相接触,两相组成沿塔高呈变化,在正常操作下, 为连续相, 为分散相.
6.在填料塔中,气液两相接触,两相组成沿塔高呈变化,在 正常操作下, 为连续相, 为分散相.
二、选择题
1.气体的吸收属于( );液体的精馏属于( );液体的萃取属于( );固体的干燥属于().
A.汽液传质,
B.气液传质,
C.液液传质,
D.气固传质过程.
2.某含乙醇12.5%(质量分数)的乙醇水溶液,其所含乙醇的摩尔比( )
A.0.143;
B.0.0559;
C.0.0502;
D.0.0529.
3.在平衡分离过程中，i和j两组分的分离因子a ij越大，则表明该两 组分( )分离.
A.越容易;
B.越不容易;
C.不能够.
4.在分子传质过程中，若漂流因素p总/p BM>1，则组分A的传质通量
N A与组分A的扩散通量J A的关系为（）
A. N A=J A;
B. N A C. N A>J A; D.不好确定. 5.气体 中的扩散系数D AB与温度T的关系为( ) A. D AB∝T1.0; B.D AB∝T0.5; C.D AB∝T2.0; D.D AB∝T1.75. 6.气体中的扩散系数D AB与压力p总的关系为( ) A.D AB∝p总1.5; B.D AB∝p总1.0; C. D AB∝p总0.5; D.D AB∝p总. -1.0 三、计算题 1、在某一细管底部装有温度为30°C的水.总压为101.3kPa,相同温度 的干空气从细管顶部流过，水向干空气中蒸发.水蒸气在管内的扩散距离(由液面至顶部)为25cm.在101.3kPa和0°C条件下，水蒸气在空 气中的扩散系数为0.22′10-4m2/s,水在30°C时的蒸汽压为4.24kPa.试 计算定态扩散时水蒸气的传质通量N A.(参考书中例题7-3) 解： 2、在直径为0.015m长度为0.52m的圆管中CO2气体通过N2进行稳态分子扩散.管内N2的温度为383K,总压为158.6kPa,管两端CO2的分压分别为95kPa和12kPa.试计算CO2的扩散通量.已知298K、101.3kPa下CO2 在N2中的扩散系数为0.167′10-4m2/s 解： 8、吸收课堂练习 ? 一、填空题 1.若溶质在气相中的组成以分压p、液相组成以摩尔分数x表示， 则 亨利定律的表达式为 ,E称为 .若E值增大,说明 2. K Y和K G的关系是 ,k x与k L的关系是 . 3.若c*-c?c i-c,则该过程为控制, 若p-p*?p-p i, 4.气相总阻力方程可表示为1 =1+ 1,其中 1表示 , K G k G 1 Hk L k G 当H 时 可忽略，则该吸收过程称为气膜控制. Hk L 5.增加吸收剂用量，操作线的斜 (增大、减小、不变),吸收推动 力 (增大、减小、不变). 6.填料塔的流体力学性能常用曲线表示，该曲线上有两个 折 点，他们分别是和 . 二、选择题1、对接近常压的低组成溶质的气液平衡系统,当温度升 高时,亨利系数E将( ),相平衡常数m将( ),溶解度系数H 将( )。 A.增大； B.不变; C.减小; D.不确定. 2、氨水的气液平衡关系符合亨利定律,其相平衡常数为0.75,若氨 水中氨的摩尔分数为0.025,则与之平衡的气相摩尔比为( ) A.0.0256； B.0.0188; C.0.0185; D.0.0192. 3、在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是( ) A.水吸收氢; B.水吸收硫化氢; C.水吸收氨; D.水吸收氧. 4、在填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分,已知进 塔混合气中溶质的组成为6%（体积分数）,吸收尾气中溶质的组成为1.2%,则溶质的吸收率为( ). A. 81.03%； B.80.0% ; C.118.97% ; D.18.97%. 5、填料塔的正常操作区域为() A.载液区； B.液泛区; C.恒持液量区; D.任何区域. 6、在逆流吸收塔中,吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成X2增 大，其他条件不变，则气相总传质单元高度将( ) A.增大； B.不变; C.减小; D.不确定. 三、计算题 用填料塔在101.3kPa及20°C下，以清水吸收混于空气中的甲醇蒸汽.若在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中的亨利 系数为27.8kPa.测得塔内某截面处甲醇的气相分压为6.5kPa, 液相组成为2.615kmol/m3,液膜吸收系数k L=2.12′10-5m/s,气相总吸收系数K G=1.125′10-5kmol/(m2×s×kPa). 求该截面处(1)气膜阻力,液膜阻力和气 相总阻力. (2)分析吸收过程的控制因素. (3)吸收速率N A. 注: 20°C水的密度为998.2kg/m3. 解： 9、蒸馏课堂练习 一、填空题 1.蒸馏是依据 ,通过建立两相体系，组分在两相间分配 关系的而实现混合物分离的操作. 2.一般将易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比称 为 .根据a的大小，可用来判断 ,若a=1，则表示该混合 物 . 3.某两组分混合物的平均相对挥发度a= 3,在全回流下,从塔顶往 下数对第n,n+1层塔板取样测得x n=0.3, 则y n= ,y n+1= ,x n+1= . 4.已知精馏段操作线方程为y=0.8x+0.19,则操作回流比 R= ,馏出液组成x D= . 5.精馏塔进料可能有种不同热状况.对于泡点或露点进料， 其进料热状况参数q分别为和 . 6.在一定的液相流量下,随着气速由小到大,塔板上气液两相可 能出现四种接触状态.综合考虑,易控制在状态下操作. ? 二、选择题 ? 1.精馏塔的操作线为直线,是基于（）. A.理论版假设, B.恒摩尔流假设 C.泡点回流 D.理想物系. 2.达到指 定分离程度所需理论版层数为10(包括再沸器)若全塔 效率 E T=50%,则塔内实际板层数应为（）. A.18, B.16, C.20, D.不确定. 3.常压下苯和环己烷的沸点分别是80.1°C, 80.73°C,欲使该两 组 分溶液得到高纯度分离,宜采用的分离法为( ). A.萃取精馏, B.普通精馏, C.水蒸气精馏, D.恒沸精馏. 4.在精馏塔 中相邻两层塔板(自上往下)上取三个样品y n, y n+1和x n,试判断如下 两种操作方式中哪个分析结果正确:全回流（），部分回流(A) A y n>y n+1>x n, B. y n>x n>y n+1, C y n>y n+1=x n, D.y n+1>y n>x n5.在板式塔 设计中,加大板间距,负荷性能图中有关曲线的变化趋势是:雾沫夹带线( )液泛线()漏液线( ) A.上移, B.下移 C.不确定. D.不变 ? 三、计算题 在精馏塔的精馏段中,操作液气比为q nL/q nV=0.5,进入第n层 理论板的气相组成为0.75，离开该板的液相组成为0.65，物系 的相对挥发度为2.47.试求： （1）操作回流比R及馏出液组成x D； （2）离开该板的气相组成y n及进入该板的液相组成x n-1； （3）若塔顶第一层塔板为实际板，测得离开该板液相的实际组成为0.76，再求该板气相和液相默弗里单板效率。 已知q nL/q nV=0.5，y n+1=0.75，x n=0.65，a=2.47 解：10、萃取课 堂练习一、填空题 1.萃取是利用原料液中各组分的差异而实现分离的单元操作. 2.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为 ,曲线外 为区，萃取操作只能在进行. 3.物系的温度越高，稀释剂与萃取剂的互溶度 ,分层区面积 ,越不利于萃取操作 4.当萃取剂的用量为最小时,将会出现 ,此时所需的 . 5.若萃取相与萃余相在脱溶剂后具有相同的组成，并且等于原料液组成，则说明萃取剂的选择性系数 . 6.萃取剂与原溶剂的互溶度 ,分层区面积 ,可能得到的萃取液溶质组成较高。 二、选择题 1.分配系数与下列哪个因素无关（ ）. A. 物系种类,B.温度,C.组成D.压力. 2.进行萃取操作时，应使选择性系数（）. A.>1, B.=1, C.<1. 3.用纯溶剂S对A、B混合液进行单级萃取,F,x F不变,加大萃取剂用量,通常所得萃取液组成将( ). A.降低, B.提高, C.不变, D.不确定. 4.对A、B混合液进行单级萃取，维持原料液组成x F不变萃取相组成y F不变，用含有一溶质A的萃取剂代替纯溶剂S，所得萃余相组成将（） A.降低, B.提高, C.不变, D.不确定. 5.萃取剂的加入量应 使原料与萃取剂的和点M位于( ) A.两相区, B.溶解度曲线上方区, C.溶解度曲线上. D.任何位置均可. 三、计算题 以400kg纯萃取剂S从4000kg发酵液B中提取某药物成分A。组 分B、S可视为完全不互溶，操作条件下，以质量比表示相组成的分 配系数K=30.试比较如下三种萃取操作的萃取率： （1）单级平衡萃取； （2）将400kg溶剂分作两等分进行两级错流萃取； （3）两级逆流萃取。 11、固体干燥课堂练习 一、填空题 1.对不饱和空气，干球温度t、绝热饱和湿空气t as(或湿球温度t w) 及露点t d三者之间的关系为 . 2.在总压101.33kpa下，将不饱和湿空气由温度t1降至温度t2， 则 该湿空气的湿度H将 ,相对湿度f将 ,露点温度t d将 ,湿球 温度t w将 . 3.通常恒速干燥阶段除去的水分是 . 4.在一定温度、总压101.33kPa下用空气干燥某湿物料,若所用空气 的相对湿度增大,湿物料的平衡含水量会 . 5.在恒定干燥条件下，湿物料的初始含水量为0.5(干基,下同), 开始以恒定的速度进行干燥,当含水量降至0.2时干燥速度开始 下降,当含水量达到0.02时干燥速率降为零,则物料临界含水量 为 ,平衡含水量为 . 6.在恒速干燥阶段,以相同介质,相同流速吹过不同的物料表面， 两种物料的干燥速率 .7.一定温度下，物料中结合水和非结合水划分取决于 ,而 平衡水和自由水划分取决于 . 二、选择题 1.湿空气在预热器内由温度t1被加热至温度t2的过程中,不发生变化的 参数是（）. A.相对湿度f, B.露点温度t d, C.湿球温度t w D.焓I. 2.在恒定干燥条件下用热空气干燥某物料，当干燥速率降为零时，物料中剩余的水分是（）. A.自由水分, B.结合水, C.非结合水, D.平衡水分. 3.同一物料,如恒速干燥段的干燥速率提高,则物料临界含水量将（）. A.不变, B.增加, C.减少, D.不确定. 4.恒定干燥条件下将物料从含水量 0.4kg水/kg绝干料干燥至含水量 0.09kg水/kg绝干料，已知物料的临界含水量为0.12kg水/kg绝干料， 则干燥终了时物料表面的温度q应（） A.q=t w, B.q>t w, C.q=t, D.q=t d.5.在恒定干燥条件下用热空气干燥某热敏物料,且干燥属于降速阶段,欲缩短干燥时间,可采取的最有效措施( )A.提高空气流速,B.提高空气温度,C.降低空气相对湿 度 D.增大干燥面积，减薄物料厚度. 三、计算题在恒定干燥条件下干燥某湿物料,已知测定条件下物料临界含水量 X c=0.15,平衡含水量X*=0.01,已测得物料由含水量X1=0.2干燥至 X2=0.05所需时间2.0h，假设降速段干燥速率与含水量呈线性关系，试求物料含水量由0.3降至0.03（均为干基含水量）所需时间。 建议： 复习阶段除了课堂练习题外，还需复习课后作业题及教材典型例题。看书掌握基本概念，做题掌握重要公式及其应用。 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）。 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 ） 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 实验五，填料塔 1.风机为什么要用旁通阀调节流量？ 答：因为如果不用旁通阀，在启动风机后，风机一开动将使系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。所以要在风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。 2. 根据实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制？ 答：实验数据表明，相平衡常数m很小，液相阻力m/kx也很小，导致总阻力1/k y 基本上为气相阻力1/k y 所决定，或说为1/k y 所控制，称为气膜控制。 3. 在填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？ 答：塔底的液封主要为了避免塔内气体介质的逸出，稳定塔内操作压力，保持液面高度。 填料吸收塔一波采用U形管或液封罐型液封装置。 液封装置是采用液封罐液面高度通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄。 U形管型液封装置是利用U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。 4. 要提高氨水浓度（不改变进气浓度）有什么方法？又会带来什么问题？ 答：要提高氨水浓度，可以提高流量L，降低温度T a 吸收液浓度提高，气-液平衡关系不服从亨利定律，只能用公式 进行计算。 5. 溶剂量和气体量的多少对传质系数有什么影响？Y2如何变化（从推动力和阻力两方面分析其原因）？ 答：气体量增大，操作线AB的斜率LS/GB随之减小，传质推动力亦随之减小，出口气体组成上升，吸收率减小。 实验六精馏塔 （a）在精馏操作过程中，回流温度发生波动，对操作会产生什么影响？ 答:馏出物的纯度可能不高，降低塔的分离效率。 （b）在板式塔中，气体、液体在塔内流动中，可能会出现几种操作现象？ 答:4种:液泛,液沫夹带,漏液 网上答案:5种 a、沸点气相Δ=0 b、沸点液相Δ=1 c、气-液相 0<Δ<1 d、冷液Δ>1 e、过热蒸汽Δ<0 （c）如何判断精馏塔内的操作是否正常合理？如何判断塔内的操作是否处于稳定状态？答：1）看显示的温度是否正常 2）塔顶温度上升至设定的80摄氏度后，在一个较小的范围内波动，即处于稳定状态(d) 是否精馏塔越高，产量越大？ 答:否 （e）精馏塔加高能否得到无水酒精？ 答:`不能, （f）结合本实验说明影响精馏操作稳定的因素有哪些？ 答:主要因素包括操作压力、进料组成和热状况、塔顶回流、全塔的物料平衡和稳定、冷凝器和再沸器的传热性能，设备散热情况等 第二种答案:1.进料组份是否稳定2、塔釜加热器热源是否稳定键； 3、塔压控制是否稳定 （g）操作中加大回流比应如何进行？有何利弊？ 答:加大回流比的措施，一是减少馏出液量，二是加大塔釜的加热速率和塔顶的冷凝速率. 加大回流比能提高塔顶馏出液组成xD，但能耗也随之增加。 （h）精馏塔在操作过程中，由于塔顶采出率太大而造成产品不合格时，要恢复正常的最快最有效的方法是什么？降低采出率，即减小采出量 答:降低采出率,即减少采出率. 降低回流比 (1)什么是全回流？特点？ 在精馏操作中，若塔顶上升蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，则这种操作方法称为全回流。全回流时的回流比R等于无穷大。此时塔顶产品为零，通常进料和塔底产品也为零，即既不进料也不从塔内取出产品。显然全回流操作对实际生产是无意义的。但是全回流便于控制，因此在精馏塔的开工调试阶段及实验精馏塔中，常采用全回流操作。 (3)在精馏实验中如何判断塔的操作已达到稳定？ 当出现回流现象的时候，就表示塔的操作已稳定。就可以测样液的折射率了。 (4)什么叫灵敏板？受哪些因素影响？ 一个正常操作的精馏塔当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成发生变动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液的变化。 在一定总压下，塔顶温度是馏出液组成的直接反映。但在高纯度分离时，在塔顶（或塔底）相当高的一个塔段中温度变化极小，典型的温度分布曲线如图所示。这样，当塔顶温度有了可觉察的变化，馏出液组成的波动早已超出允许的范围。以乙苯-苯乙烯在8KPa下减压 第一章 1. 密闭容器内盛有密度p为800kg/m3的油与密度p?。为1000kg/m3的水。 已知油层高度h=0.3m,容器下面装有开口水银压差计，用以测量油面上方压强，压差计上的度数R=0.4m，与大气相通的指示剂液面上灌有R' =0.02m 的水层。水银指示剂高侧液面与容器内液面间的垂直距离 H=0.4m。试求容器内油面上压强P A。（4.63 104Pa （表压）） 2. 如图所示，在两个压强不同的密闭容器内，充满了密度为p的液体，两容器的顶部及底部分别与两支规格不同的水银压差计相连，试推导两压差计上的度数R与H的关系。 R B A A I T H 3. 合成氨工业的碳化工段，在如附图所示的喷射泵中用稀氨水连续吸收氨气 以制备浓氨水。稀氨水进口管直径为 1.5 105Pa 。喷嘴内径为13mm ,每小时处理的稀氨水为10000kg ，其密度 与清水接近，可取为1000kg/m 3。稀氨水进口至喷嘴内侧的流动阻力可以 忽略不计，试求稀氨水在喷嘴内侧的压强 P 2。（6.81 104Pa 真空度） 4. 水在定态条件下以4m/s 的速度进入直径由100mm 逐渐扩大至200mm 的 渐扩管，于管道的1-1'与2-2'截面上各连一段开口玻璃管，水在玻璃 管内分别升高h 1及h 2,若h 1=100mm ，试求h 2为多少，设两测压口间的 流动阻力可以忽略不计。（0.864m ） 5. 用离心泵将密度为1170kg/m 3的水溶液从开口储槽送至密闭高位槽中高位 （|57 3mm ,其上压强表度数为 槽顶部的压强表度数为1.1 105Pa o两槽液面恒定，其间垂直距离为20m 已知流动系统中总摩擦阻力为180J/kg。试求泵应对每kg液体提供的轴功，泵的效率为0.65。（723.4J/kg） 6. 某离心泵安装在高于井内水面5.5m的地面上，吸水量为40 m3/h。吸水管 的尺寸为?114 4mm，包括管路入口阻力的吸水管路上总能量损失为 4.5J/kg。试求泵吸入口处的真空度。当地大气压为 1.0133 105Pa。 (5.92 1 04Pa) 7. 直径D为2.8m的开口储水设备底部与直径d o为栢7 3mm的垂直管相连， 设备内水面高于管子出口10m，若将管路上阀门打开，试求1小时内能放若干m3的水。水在流动过程中不包括管子出口阻力的全部摩擦阻力可用经验公式刀h f = 2 10-5G2计算，G为质量流量，(kg/m2.s)取水的密度为 1000kg/m3。(15.03m3) 8. 每小时有2400m3的空气流入尼73 6.5mm无缝钢管内，气体进入管子的状 态为：温度50 cC、绝对压强1.2 105Pa。空气的平均分子量为29kg/kmol, 试求空气在关内流动时的Re数值及流型。(Re =2.16 105，湍流) 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 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∝u2 ，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： 第八章 化学反应工程基本原理 1、已知某气相反应在450K 温度下进行时，其反应速率方程为： 126A h p ,p 1058.2)p (???×=?d a A d t k P 的单位 为 试求：①反应速率常数132A R A h m kmol ,kc t d n d V 1)r (????=?? =? ②假如反应速率方程可表示，那么k c 为多少？ 解：（1）因（t P d d A ?）的单位为Pa ? h ?1， k p =2.P 58×10?6Pa ?1 ? h ?1 （2）因A 所以：58×10?6 ? Pa ? h ?1/(a)2=2.P =RT c RT n A = V A 所以：（?r A ）=t P d d A ?= ?2A A )(d )(d RT c t RT c p k = 即：?t c RT d d A = k p (RT )2 ? c A 2 故 k c = k = 2.58 8. 4 × 450 2、乙烷脱氢裂解反应方程式为： 4+H 2 物料中A 的浓度为y A =0.0900，求A 的转化率。 pRT ×10?6×31= 9.65 × 10?3m 3 ? mol ?1 ? h ?1 C 2H 6→C 2H A R S 已知反应物A 的初始浓度y A,o =1.0000，出口解：1111=?+=δ 1A )y 1(A A 0,A A 0,A A δy y y x +?==835.0) 0900.01(0000.10900.00000.1=+? = 83.5% 3、氨接触氧化的主、副反应为： （主反应） 入口处（mol%）出口处（mol%） 4NH 3+5O 2 4NO+6H 2O+Q 4NH 3+5O 2 2N 2+6H 2O+Q （副反应） 已知反应器进出口处物料组成为： 组 成 NH 311.52 0.22 O 223.04 8.7 N 2 62.67 H 2O 2.76 NO O 求氨的转化率和一氧化氮的收率和选择性。 表示NO 和N 2的生成量（mol ），根据进料组成和化学计量式，解：以100mol 进料为计算基准，并设x 和y 分别可列下表： 1 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？ 实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 ⑴ 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？ 答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时， 填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。 ⑵ 填料塔的液泛和哪些因素有关？ 答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 ⑶ 填料塔的气液两相的流动特点是什么？ 答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面 流下，形成相际接触界面并进行传质。 ⑷ 填料的作用是什么？ 答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 ⑸ 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？ 答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率A N 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成2y 减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力m y ?的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力a k m a K y y = 1将随之减小，结果使吸收效果变好，2y 降低，而平均推动力m y ?或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力a k m a K y y = 1不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 ⑹ 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？ 答：水吸收氨气是气膜控制。 ⑺ 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？ 答：液封的目的是保证塔内的操作压强。 ⑻ 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？ 答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。 ⑼ 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？ 答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 ⑽ 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？ 答：流量计的刻度是以20℃，1atm 的空气为标准来标定。只要介质不是20℃， 7、传质分离过程 一、填空题 1.依据分离原理的不同,传质分离过程可分为和两大类。 2.分子传质是指 ,描述分子传质的基本方程为 . 3.对流传质是指 ,描述对流传质的基本方程为 . 4.双膜模型的模型参数为和 . 5.在板式塔中,气液两相接触,两相组成沿塔高呈变化,在正常操作下, 为连续相, 为分散相. 6.在填料塔中,气液两相接触,两相组成沿塔高呈变化,在正常操作下, 为连续相, 为分散相. 二、选择题 1.气体的吸收属于( );液体的精馏属于( );液体的萃取属于( );固体的干燥属于( ). A.汽液传质, B.气液传质, C.液液传质, D.气固传质过程. 2.某含乙醇12.5%(质量分数)的乙醇水溶液,其所含乙醇的摩尔比( ) A.0.143; B.0.0559; C.0.0502; D.0.0529. 3.在平衡分离过程中，i和j两组分的分离因子αij越大，则表明该两组分( )分离. A.越容易; B.越不容易; C.不能够. 4.在分子传质过程中，若漂流因素p总/p BM>1，则组分A的传质通量N A与组分A的扩散通量J A的关系为（） A. N A=J A; B. N A 第一章 流体力学基础 课后练习题 一、填空与选择 1）、在流体流动阻力测定实验中用水求得λ～Ｒe 曲线，对其它流体是否适用？ 2）、同样流量，如果把管径放大一倍（物性不变），则雷诺数变为原来的＿＿倍。 3）、用Ｕ型管压力计测反应器内压力。如图，由Ｕ型管液柱高度差直接可测得反应器内压力为＿＿【毫米汞柱】。若当地大气压为1atm ，则反应器内绝对压为＿＿【毫米汞柱】。 4）、设流体在一定水平直管内呈层流状态连续流动。问： Ａ 管径不变，流量增加一倍时，如何变化 Ｂ 流量不变，管径增大一倍时，如何变化 5）、流体流动时，产生阻力的根本原因是＿＿＿＿＿＿＿，而摩擦系数与＿＿＿＿＿＿＿＿＿等因素有关，在层流时则只与＿＿＿＿＿有关。 6)、局部阻力是由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等原因造成的，计算时应用当量长度法就是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 7)、应用孔板流量计时，对每一个Ａ0／Ａ1 相对应的Re c ，必须使＿＿＿＿＿＿＿＿，因为这时Ｃ0是＿＿＿＿＿＿＿，它只与 ＿＿＿＿＿＿＿有关，而与＿＿＿＿＿＿无关。 二、计算题 1、已知， ，H=15m 的水，判断阀门打开时液体流向。 2、如图，当阀门A 关闭时，水银压力计读数为370mm ，求，当阀A 打开后，压力计读数为多少（忽略管内阻力） 2221/2,/1cm kgf p cm kgf p == 已知：R=370mm, h=0.5m, d1=50mm, d2=20mm 求：打开A后的R’ 3、黏度为10CP的油，ρ= 800kg /m3，在内径为20mm的管道中以1 m/s 的速度流过，如流量不变，而管径和管长均增大一倍，则阻力损失为原来的多少倍? 4、同一平面两并联管路，l1=l2，d2=2d1两管绝对粗糙度ε相同，且流动均处于阻力平方区，判断两管的流速哪个大？ 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 化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】 第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积mol cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数 下C 80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?= 流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？ 答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机 （2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 答：离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 （3）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？ 答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受 外网特性曲线影响造成的 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？ 答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？ 答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。 答：答：壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。 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 1、 某湿物料原含水量为10%，在干燥器内干燥至含水量为%（以上均为质量%）。试求每吨 湿物料除去的水量。 解： 方法一：设G 1 =1t=1000Kg 。已知w 1=10%、w 2=% 物料衡算：%1.1)1(11?-+=W G W G ω 解：W=90Kg 方法二：)1)(()1(211 1ωω--=-W G G 解：W=90Kg 2、采用两个连续操作的串联蒸发器以浓缩NaOH 水溶液，每小时有10吨12%的NaOH 水溶液送入第一个蒸发器，经浓缩后的NaOH 水溶液再送入第二个蒸发器进一步浓缩至50%的碱液（以上均为质量%）排出。若每个蒸发器蒸发水量相等，试求送入第二个蒸发器的溶液量及其组成（用NaOH 的质量%表示）。 解：不变组份衡算式 h kg W W F F /38005 .0)210(12.010442200=??-=??=ωω h kg W F F /620038001000001=-=-=∴ 以第一蒸发器为衡算范围： % 4.19620012.01011 41100=?=??=ωωωωF F 3、一间壁式换热器用冷却水将间壁另一侧1500kg/h 、800C 的某有机液体冷却到400C ，冷却水的初温为300C ，出口温度为350C ，已知该有机液体的平均定压比热容为（kg ·0C ）。试求冷却水用量。 解：)(86.140 C kg kJ C ?=ρ水 )11()(1500t t C W t t C p o o -'?=-'?ρ水液 h Kg W /3956=? 第一章 1、试求氨在（表压）和160C 下的密度。已知当地大气压强为100kPa 。 解： kPa P 2650100105.523 =+?=绝化工原理练习习题及答案
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