上册一、选择题
1、某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则
(1)层流时，流动阻力变为原来的。
A．4倍B．8倍C．16倍D．32倍
(2)完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的。
2．A．4倍B．8倍C．16倍D．32倍水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的（）。
A．1.155倍B．1.165倍C．1.175倍D．1.185倍
3．两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m3，水的密度为998.2kg/m3，水的粘度为
1.005?10-3Pa?s，空气的密度为1.205kg/m3，空气的粘度为1.81?10-5Pa?s。
（1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为。
A．8.612 B．9.612 C．10.612 D．11.612
（2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为。
A．10.593 B．11.593 C．12.593 D．13.5934. 某一球形颗粒在空气中自由重力沉降。已知该颗粒的密度为5000kg/m3，空气的密度为1.205kg/m3，空气的粘度为1.81?10-5Pa?s。则
(1)在层流区沉降的最大颗粒直径为?10-5m。
A．3.639 B．4.639 C．5.639 D．6.639
(2)在湍流区沉降的最小颗粒直径为?10-3m。
A．1.024 B．1.124 C．1.224 D．1.324
5. 对不可压缩滤饼先进行恒速过滤后进行恒压过滤。
（1）恒速过滤时，已知过滤时间为100s时，过滤压力差为3?104Pa；过滤时间为500s时，过滤压力差为9?104Pa。则过滤时间为300s时，过滤压力差为。
A．4?104Pa B．5?104Pa C．6?104Pa D．7?104Pa
（2）若恒速过滤300s后改为恒压过滤，且已知恒速过滤结束时所得滤液体积为
0.75m3，过滤面积为1m2，恒压过滤常数为K=5?10-3m2/s，q e=0m3/m2(过滤介
质的阻力可以忽略)。则再恒压过滤300s后，又得滤液体积为。
A．0.386m3B．0.486m3C．0.586m3D．0.686m3解：(1) 由b
?θ
=
p+
a
得 b
a b
a +=?+=?50010910010344 两式相减，得 a 4001064=?，150400
1064
=?=a 所以 150001*********=?-?=b
所以 Pa p 41066000015000300150?==+?=?
(2) 由 ()()()R R e R
K q q q q q θθ-=-+-222 得 ()()R R
K q q θθ-=-22 ()()R R R R K A V K q q θθθθ-+??? ??=-+=2
2
()4361.10625.230010575.032==??+=-
23/6861.075.04361.1m m q =-=?
6. 对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300s 时，所得滤液体积为0.75m 3，且过滤面积为1m 2，恒压过滤常数K=5?10-3m 2/s 。若要再得滤液体积0.75m 3，则又需过滤时间为 C 。
A ．505s
B ．515s
C ．525s
D ．535s
解：由 θK q q q e =+22
得 22q K q q e -=θ
所以 625.075
.0275.030010522
32=?-??=+=-q q K q e θ 82510
55.1625.025.12322=???+=+=-K q q q e θ s 525300825=-=?θ
7. 水蒸汽在一外径为25mm 、长为2.5m 的水平管外冷凝。
(3) 若管外径增大一倍，则冷凝传热系数为原来的 。
A ．0.641倍
B ．0.741倍
C ．0.841倍
D ．0.941倍
(4) 若将原水平管竖直放置，且假定冷凝液层流流动，则冷凝传热系数为原
来的 。
A ．0.493倍
B ．0.593倍
C ．0.693倍
D ．0.793倍8. 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C ，出口温度为50?C ，冷水进口温度为15?C ，出口温度为53?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%二、 计算题
1. 如图所示，常温的水在管道中流过，两个串联的U 形管压差计中
的指示液均为水银，密度为ρHg ，测压连接管内充满常温的水，密度为ρw ，两U
形管的连通管内充满空气。若测压前两U 形管压差计内的水银液面均为同一高度，测压后两U 形管压差计的读数分别为R 1、R 2，试求a 、b 两点间的压力差b a p p -。 2. 在如图所示的测压差装置中，U 形管压差计中的指示液为水银，其密度为ρHg ，其他管内均充满水，其密度为ρw ，U 形管压差计的读数为R ，两测压点间的位差为h ，试求a 、b 两测压点间的压力差b a p p -。
3. 某流体在水平串联的两直管1、2中稳定流动，已知2/21d d =，m l 1001=，1800Re 1=。今测得该流体流径管道1的压力降为0.64m 液柱，流径管道2的压力降为0.064m 液柱，试计算管道2的长度2l 。
4. 密度为1000kg/m 3，粘度为1cP 的水，以10m 3/h 的流量在内径为45mm 的水平光滑管内流动，在管路某处流体的静压力为1.5?105Pa(表压)，若管路的局部阻力可忽略不计，则距该处100m 下游处流体的静压力为多少Pa(绝对压力)?
5. 用一离心泵将冷却水由贮水池送至高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m ，管内径为75mm ，摩擦系数为0.03。该泵的特性曲线为2610
6.018Q H ?-=，试求：
(5) 管路特性曲线
(6) 泵工作时的流量和扬程
知： m h 10=
m l l e 400
=+ m d 075.0=
03.0=λ
26106.018Q H ?-=
1R 2R 空气
a b Hg ρw ρ
w ρHg
ρ12345h
R h
b a Hg ρw ρw ρ123
451h 2
h
求：(1) ()e e Q f H =
(2) Q 、H
6. 现有一台离心泵，允许吸上真空度m H s
6='， 用来输送20?C 的清水，已知流量为20m 3/h ，吸入管内径为50 mm ，吸入管的全部阻力损失为O mH H f 25.1=∑，当地大气压为10 mH 2O 。试计算此泵的允许安装高度g H 为多少米？ 7. 远距离液位测量
欲知某地下油品贮槽的液位H ，采用图示装置在地面上进行测量。测量时控
制氮气的流量使观察瓶内产生少许气泡。已知油品的密度为850 kg
／m
3。并铡得水银压强计的读数R 为150mm ，同贮槽内的液位 H 等于多少?
8. 管道两点之间压的测量
A 、
B 两断面分别位于直管段内，在此两断面间装有单U 形管和复式U 形管压强计(如附图所示)。单u 形管内指示液的密度为1ρ，复式U
形管的中间流体和直管内流体相同，密度均为ρ，
试证明R 1＝R 2十R 3。
9. 虹吸管顶部的最大安装高度
利用虹吸管将池中温度为90℃热水引出，两容器水面
的垂直距离为2m ，管段AB 长5m ，管段BC 长10m(皆
包括局部阻力的当量长度)，管路直径为20mm ，直管阻
力系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象，管路顶点
的最大安装高度为多少？ (已知90℃热水的饱和蒸汽压
为7．01×104Pa)
10. 喷嘴的尺寸与喷出速度
附图所示管路由φ57×3．5钢管组成，管长18m ，有标准直角弯头两个，闸阀一个，直管阻力系数为0.029，高位槽内水面距管路出口的垂直距离为9m 。 当
阀门全开
口，试求：
(1) 管路出口流速及流量；
(2) 若在管路出口装一直径为25mm 的喷嘴，喷嘴的局部阻力系数E ξ＝0.5，管路的出口流速和流量有何变化?
(3) 改变喷嘴尺寸，可能获得最大喷出速度为多少?(假设喷嘴的局部阻力系数E ξ＝0．5不变)。
(4) 若将流体视为理想流体，安装咳嘴前后流量的变化如何？11. 从水塔管道输送水，水塔水面距出水管口的垂育距离为10m ，新管道全长500m ，管件的局部阻力可近似地等于水管全长的50％，水温为20℃，输水量为10m 3
/h 试求水管的最小直径。
12. 在如图所示的平板导热系数测定装置中，试样直径mm d 120=，且由于试样厚度b 远小于直径d ，可以忽略试样径向的热损失。由于安装不好，试样与冷、热表面之间均存在着一层厚度为0.1mm 的空气隙。设热表面温度C t ?=1801，冷表面温度C t ?=302。测试时测得的传热速率W Q 2.58=。
空气隙在1t 下的导热系数)/(10780.321K m W ??=-λ，在2t 下的导热系数)/(10675.222K m W ??=-λ。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。（提示：不考虑空气隙计算得到的导热系数λ'为表观值，考虑空气隙计算得到的导热系
数λ为真实值，即要计算λ
λλ'-）14. 某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm ，测得其对流传热系数为α，现将管内径改为27mm ，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。
(7) 若液体的流速保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？
若液体的质量流量保持不变，试问管内对流传热系数有何变化？15. 饱和温度为100?C 的水蒸汽，在外径为40mm 、长度为2m 的单根竖管 外表面上冷凝。管外壁温为94?C 。试求每小时的蒸汽冷凝量。
100?C 下水的汽化潜热r = 2258?103 J/kg ，97?C 下水的物性数据为：
λ = 0.682 W/(m ?K)，μ = 2.82?10-4 Pa ?s ，ρ = 958 kg/m 3。
16. 在管长为1m 的冷却器中，用水冷却油。已知两流体作并流流动，油由420K 冷却到370K ，冷却水由285K 加热到310K 。欲用加长冷却管的办法，使油出口温度降至350K 。若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变，冷却器除管长外，其他尺寸也不变。试求加长后的管长。17. 在一内钢管为φ180?10mm 的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液态烃从100?C 冷却到60?C ，其平均比热为2380J/(kg ?K)。
环隙逆流走冷却水，其进出口温度分别为40?C 和50?C ，平均比热为4174 J/(kg ?K)。内管内外侧对流传热系数分别为2000W/(m 2?K)和3000W/(m 2?K)，钢的导热系数可取为45 W/(m ?K)。假定热损失和污垢热阻可以忽略。试求：
(8) 冷却水用量；
(9) 基于内管外侧面积的总传热系数；
(10) 对数平均温差；
内管外侧传热面积。18. 在列管换热器中，用120?C 的饱和蒸汽将存放在常压贮槽中的温度为20?C 、比热为2.09)/(C kg kJ ??、质量为2?104kg 的重油进行加热。采用输油能力为6000kg/h 的油泵，将油从贮槽送往换热器，经加热后再返回贮槽中，油循环流动。若要求经4h 后油温升高至80?C ，试计算换热器的传热面积。设加热过程中K 可取为350)/(2C m W ??，且在任何时刻槽内温度总是均匀一致的。
知： C T ?=120，C t ?='201
，C t ?=''801 )/(2090C kg J c p ??=，kg m 4102?= s kg h kg W /36006000/6000== s 36004?=τ，)/(3502C m W K ??=。求：S T T
2t 1
t 1
t
下 册1. 吸收剂用量对气体极限残余浓度的影响
用纯水逆流吸收气体混合物中的SO 2(其余组分可视为惰性成分)，混合物中SO 2的初始浓度为5％(体积百分数)，在操作条
件下相平衡关系x y 0.5=，试分别计算液气
比为4与6时气体的极限出口浓度。2. 逆
流与并流操作最小吸收剂用量
在总压为3．039×105 Pa(绝对)、温度
为20℃下用纯水吸收混合气体中的SO 2，SO
2的初始浓度为0.05(摩尔分率)，
要求在处理后的气体中SO 2含量不超过1％(体积百分
数)。已
知在常压下20℃时的平衡关系为y ＝
13．9x ，试求逆流与并流操作时的最小液气
比(L ／G) 各为多少?
3. 吸收塔高的计算 某生产过程产生两股含有HCl 的混和气体，一股流量1G '＇＝0.015kmo1／s ，
HCI 浓度1.01=G y （摩尔分率），另一股流量1G '＝0．015kmo1／s ，HCl 浓度04.02=G y (摩尔分率)。今拟用一个吸收塔回收二股气体中的HCl ，总回收率不低于85％，历用吸收剂为20℃纯水，亨利系数E ＝2．786×105 P a ，操作压强为常压，试求：
(1) 将两股物料混和后由塔底入塔(附图a 中点a )，最小吸收剂用量为多少?若将第
二股气流在适当高度单独加入塔内(附图a 中点b)，最小吸收刘用量有何变化？
(2) 若空塔速度取0．5m ／s ，并已测得在此气速下3108-?=a K y kmo1／（s ．m 2），实际液气比取最小液气比的1．2倍，混合进料所需塔高为多少？
(3) 若塔径与实际液气比与(2)相同，第二股气流在最佳位置进料，所需塔高
附图（a ） 附图（b ）
为多少？中间加料位于何处？
解：(1) 在操作条件下，系统的相平衡常数为：
两股气体混和后的浓度为：
气体出口浓度为
两股气体混合后进塔的最小液气比（参见附图b ）为：
当两股气体分别进塔时，塔下半部的液气比大于上半部，操作线将首先在中间加料处与平衡线相交(参见附图c)，对中间加料口至塔顶这一段作物料衡算，可求出为达到分离要求所需要的最小液气比为 ” 附图（b ） 附图（c ）
吸收塔下半部的液气比056.4/1min
=''G L ，对下半部作物料杨算可得液体最大出口浓度为
连接 (2y ，0）、（2G y ，m y G 2）和（1G y ，m
y G 1）三点即得分段进料的操作
4. 吸收剂再循环对所需塔高的影响
用纯水吸收空气—氨混合气体中的氨，氨的初始浓度为0.05(摩尔分率)，要求氨回收率不低于95％，塔底得到的氨水浓度不低于0.05。已知在操作条件下气液平衡关系x y e 95.0 ，试计算：
5. 吸收剂用量对传质系数的影响
6. 传质阻力较小侧流体的流量变化对吸收过程的影响
7. 提高回收率的代价
8. 理论板数的计算
9. 回流温度对所需理论塔板数的影响
混合液组成、分离要求、回流比、加料热状态及相平衡关系皆与 例1. 相同，但回流温度为20℃，求所需理论板数为多少?已知回流液体的泡点为83℃，汽化潜热为3．2 104J/mol ，比热容为140J/(mo1．K)。
与题8相比较可知在同样回流比下，
回流液体的温度越低，塔内实际循环
的物料量越大，所需理论板数越少，
其代价自然是增加塔釜的热耗。
10. 原料组成对最小回流比的影响
两种含苯和甲苯混合液，所含苯
的浓度各为0.2与0.4(皆为摩尔分
率)，欲用精馏方法加以分离，要求馏
出物组成为0.85，混合液在泡点状态
加入塔内，试求所需的最小回流比各
为多少?若原料液系由水与乙醇混合而成，原料入塔的热状态及塔顶产品
的浓度不变，试计算当原料组成为0.2及0.4时，所需要的最小回流比各为多少？两物系平衡关系如附图所示。
11. 加料热状况对所需最低能耗的影响
某苯与甲苯混合物的流量为100 kmol/h ，苯的浓度为0.3(摩尔分率)，温度为20℃，拟采用精馏操作对其进行分离，要求塔顶产品的浓度为0.9，苯的回收率为90％，精馏塔在常压下操作，相对挥发度为2．47，试比较以下三种工况所需要的最低能耗(包括原料预热需要的热量)：
(1) 20℃加料； ．
(2) 预热至泡点加料；
(3) 预热至饱和蒸汽加料。·
已知在操作条件下料液的泡点为98℃，平均比热容为161．5J ／(mol ．K)，汽化潜热为32600J ／mol 。