西安交通大学
“制冷与低温原理”课程教学大纲
英文名称：Principles of Refrigeration and Cryogenic
课程编码：ENP03117
课程类型：工程科学
学时：44（含课外学时4）学分：2
适用对象：主要用于“动力工程及工程热物理”专业，适当修改后也可用于机械、电机、无线电等相关专业。
先修课程：高等数学、大学物理、普通化学、工程热力学、传热学、流体力学。
使用教材及参考书：
[1] 吴业正主编.《制冷及低温技术原理》. 北京：高等教育出版社，2004
[2] 周远，王如竹主编.《制冷与低温工程》.北京:中国电力出版社，
2003
[3] 陈光明，陈国邦主编.《制冷与低温原理》. 北京：机械工业出
版社，2000
一、课程的性质、目的和任务
本课程是研究制冷与低温原理的工程技术类课程，是制冷及低温工程领域专业知识教学的基础，属专业基础课。它的教学目的与任务是：学生学习本课程后，将学到基本的制冷方法、低温获得、气体液化、气体分离以及其它制冷及低温应用技术的知识，掌握制冷与低温技术中能量转换的理论及节能的措施；为学习后续的专业课、生产实习、毕业设计等提供理论准备。同时也为学生今后解决低温方面的生产实际问题和科学研究打下必要的理论基础。
二、教学基本要求
学生学完本课程后，应达到下列要求：
1.掌握各种制冷方法的物理本质；
2. 掌握制冷与低温技术中的热力循环及其应用范围；
3. 熟悉制冷与低温技术中常用工质及其性质，能熟练地应用工质的物性公式和图表进行热力计算；
4．掌握气体的分离方法及精馏计算；
5．联系实际地培养学生相关设计和研究能力。
三、教学内容及要求
第一章：绪论
内容：
制冷与低温在现代技术发展和人民生活中的作用；研究对象及理论基础；制冷与低温的应用及发展。
要求：
掌握制冷的定义，了解制冷及低温技术研究的主要内容及其在一些领域的应用。
第二章：制冷方法
内容：
1. 利用物质相变的制冷方法（蒸气压缩式制冷，蒸气吸收式制冷，蒸气喷射式制冷，吸附式制冷）；利用电、磁、声效应制冷的方法（基于半导体特性的热电制冷、基于磁热效应的磁制冷和基于热声效应的声制冷）；气体涡流制冷；气体膨胀制冷；绝热放气制冷；节流和等熵膨胀；
绝热去磁；He稀释；
2. 制冷的基本热力学原理；以机械能或电能为补偿的和以热能为补偿的两类制冷机的能量转换关系；热能驱动的制冷机的等价关系。
3．热泵：蒸气压缩式热泵系统，吸收式热泵系统。
要求：
1．掌握各种制冷方法的物理本质；熟练地画出蒸气压缩式制冷，蒸气吸收式制冷，蒸气喷射式制冷，以及吸附式制冷的系统图；
熟悉热电制冷的基本原理及其应用场合；熟悉有回热和无回热
定压压缩空气制冷机的流程及循环在T－S图上的表示；熟悉绝
热放气制冷；对于涡流管制冷、绝热去磁、He稀释以及电化学制
冷有所了解；
2．深刻理解性能系数COP和热力学完善度η的物理意义及其对提高制冷机性能的指导意义；
3．掌握衡量热泵性能的参数：供热系数；熟悉两类热泵系统的流程及其应用。
第三章：单级蒸气压缩式制冷循环
内容：
1．制冷剂的p－h图；
2．单级蒸气压缩式制冷的理论循环：循环过程在p－h图上的表示，循环的热力计算；
3．单级蒸气压缩式制冷的实际循环：液体过冷对循环的影响，蒸气过热对循环的影响，回热对循环的影响，热交换及压力损失对循环性能的影响，不凝性气体存在对循环性能的影响；
4．单级蒸气压缩式制冷机的性能工况：单级蒸气压缩式制冷机的性能，制冷机工况；
5．单级蒸气压缩式混合工质制冷循环：劳伦兹循环，非共沸混合工质制冷循环。
要求：
1．掌握制冷剂状态在p－h图和T－S图上的表示方法：能熟练地将蒸气压缩式制冷的各种循环画在p－h图和T－S图上，并用于分析制冷机性能；
2．掌握制冷剂流经单级蒸气压缩式制冷机各部件时其能量平衡和质量平衡关系式；熟练掌握反映制冷机性能的参数：单位质量制冷量、比功、单位体积制冷量，以及这些参数与性能系数COP 的关系；
3．通过对单级蒸气压缩式实际循环的分析，熟悉各种实际因素对循环性能的影响：了解产生正效应的诸因素以及产生负效应的各种因素；
4．对于制冷机在变工况下的性能变化应有清晰的认识；熟悉工况变化与制冷机性能变化之间的定性关系；
5．了解采用劳伦兹循环的原因，以及非共沸混合工质相变时的温度滑移在变温热源时的应用。
第四章制冷剂
内容：
1. 制冷剂的定义和作用；制冷剂的种类和符号表示；选择制冷剂时
应考虑的因素；
2. 制冷剂的性质：环境影响的指标；热力性质及其对循环的影响；
粘性、导热性和比热容；制冷剂与润滑油的溶解性；其它物理化学现象；制冷剂热力学性质的计算；
3. 混合制冷剂：共沸混合制冷剂、非共沸混合制冷剂；
4. 各种实用的制冷剂：水，氨，炭氢化合物，氟利昂。
要求：
1. 了解选择制冷剂时应考虑的各种因素，掌握各种制冷剂的符号表示法，熟悉制冷剂的各种性质及其对循环性能的影响；了解环境影响指标ODP和GWP的物理意义及其指导作用；熟悉制冷剂R22与矿物油的溶油性曲线以及R134a与酯基油的溶油性曲线；对于制冷剂的电绝缘性、燃烧性、爆炸性、毒性、溶水性应有一般性的了解，并知道针对这些性质应采取的措施；对于热稳定性和化学稳定性应有明确的认识，知道这些性质不稳定会产生的危害；
2.熟悉共沸和非共沸工质的定义，它们在T－X相图上的表示及反
映其特征的一些参数，如：温度滑移；
3.了解并学会选用实用的制冷剂；熟悉对一些已被确定淘汰的制冷
剂（如：R11、R12）和过渡性制冷剂（如：R22）的替代物；
4．了解载冷剂和蓄冷剂的特点，以及它们在溶液相图上的表示及应用场合。
第五章多级压缩式制冷循环
内容：
1．两级压缩制冷循环：一级节流、中间完全冷却的两级压缩循环，一级节流、中间不完全冷却的两级压缩循环；
2．两级压缩制冷机的热力计算和温度变动时的特性：两级压缩制冷机的热力计算，两级压缩制冷机中间压力的确定，温度变动
时两级压缩制冷机特性；
3．复叠式制冷机循环：复叠式制冷机循环系统，复叠式制冷循环的热力计算，复叠式制冷剂的启动与膨胀容器；
4．CO2制冷循环：近临界循环和跨临界循环；CO2跨临界循环的应用装置。
要求：
1.了解采用两级制冷循环的原因；掌握一级节流、中间完全冷却的
两级压缩循环的系统、相应的p－h图、热力计算以及中间冷却器的热平衡计算；掌握一级节流、中间不完全冷却的两级压缩循环的系统、相应的p－h图、热力计算以及中间冷却器的热平衡计算；
2.熟悉两级压缩机中间压力的确定方法，了解中间温度变动对压缩
机特性的影响；
3. 了解采用复叠式循环的原因；掌握复叠式制冷循环的系统、p－h
图、热力计算以及中间温度的确定；了解启动时必须注意的要点以及膨胀容器的作用；
4. 掌握CO2制冷的近临界循环和跨临界循环；熟悉CO2在汽车空调
和热泵式水加热器上的应用。
第六章热交换过程及换热器
内容：
1. 热交换设备中的传热过程；
2. 蒸发器：干式蒸发器（冷却液体型干式蒸发器，冷却空气型干式
蒸发器），再循环式蒸发器，满液式蒸发器；
3. 冷凝器：空气冷却式冷凝器（自然对流空气冷却式冷凝器，强制
通风空气冷却式冷凝器），水冷却冷凝器（壳管式冷凝器，套管式冷凝器，壳盘管式冷凝器），蒸发式冷凝器和淋液式冷凝器；
4. 水冷式冷凝器中的冷却水系统：废水系统，再循环水系统；
5. 蒸气凝结时的表面传热系数，制冷剂沸腾时的表面传热系数，无
集态改变时流体的表面传热系数；
6. 冷凝器、蒸发器的设计计算：水冷冷凝器、空气冷却冷凝器、满
液式蒸发器、干式壳管式蒸发器、冷却空气型干式蒸发器的设计计算要点；
7. 蒸发器供液的自动调节；热力膨胀阀；热电膨胀阀；毛细管和浮
球阀；
8. 低温换热器：主要原理及基本结构；
9. 传热强化技术：高效传热管的应用，空气侧换热的强化；
10. 热绝缘：管道的热绝缘层厚度，冷库的绝热层厚度。
要求
1. 掌握传热热阻的计算及传热系数的计算方法；
2. 了解各种蒸发器的功能、结构及优化、缺点；了解各种冷凝器
的功能、结构及优缺点；
3. 了解废水系统和再循环水系统的流程和系统；初步掌握再循环水
系统中的保证水质的措施及控制水中盐分的计算方法；
4. 了解各种表面传热系数的计算；了解传热强化技术的机理及一些
具体结构；掌握蒸发器冷凝器设计计算的主要步骤、结构及主要参数的选择；
5. 掌握内平衡式和外平衡式热力膨胀阀的原理，了解热电膨胀阀的
原理和结构，掌握毛细管和浮球阀的原理；
6．熟悉低温换热器的原理及结构。
第七章载冷与蓄冷
内容：
1．制冷剂性质的要求，常用的传统载冷剂，传统的蓄冷剂；
2．环保型载冷系统，流态冰；
3．空气蓄冷、水蓄冷、冰蓄冷、气体水合物蓄冷。
要求：
1. 了解对载冷剂性质的要求，熟悉常用的传统载冷剂和传统的蓄
冷剂（共晶冰）；
2. 熟悉环保要求下载冷技术的新发展，熟悉环保型制冷及载冷系
统。了解流态冰的特性、流态冰的压力损失及表面传热系数。
第八章液态低温工质的制取
内容：
1．低温工质的性质；低温工质的种类及其热力性质、空气及其组成气体的性质、氢的性质、氦的性质。
2．气体液化循环；无预冷和有预冷的一次节流液化循环；带膨胀机的液化循环（克劳特液化循环、柯林斯氦液化循环、海兰德液化循环、卡皮查液化循环）；大型氢液化循环；天然气液化循环。
要求：
1．熟悉常用低温工质空气、氧、氮、氩、氢、氦的特性；
2．掌握气体绝热膨胀时的温度变化（等熵的与非等熵的）；
3．掌握气体液化循环的特性，特别是空气液化循环，其中主要是林德循环、有预冷的林德循环、克劳特循环和柯林斯循环，并能熟练进行热力计算的循环分析。掌握氢、氦液化的特点，及其液化循环；
4．了解氦制冷氢液化循环，了解天然气液化循环。
第九章气体分离的溶液热力学基础
内容：
1．概述；
2．溶液的基本定理；
3．溶液相平衡条件；
4．二元溶液的相平衡图；
5．溶液的基本工作过程。
要求：
1．掌握溶液的基本定律：拉乌尔定律和康诺瓦罗夫定律；
2．了解吉布斯相律；
3．熟练应用气液相平衡图；
4．掌握溶液的基本热力过程计算。
第十章气体的低温分离
内容：
1．气体的组成及气液相平衡；
2．气体分离的方法；
3．液态空气的蒸发与空气的冷凝；
4．空气的精馏、二元系的精馏构成的计算；
5．精馏塔的塔板效率、精馏塔的精馏过程的计算；
6．了解精馏塔的基本结构、筛塔板结构设计基本方法。
要求：
1．掌握空气的组成及其主要成份间的气液相平衡；
2．了解应用第三种物质的气液分离法：薄膜渗透法、吸附法和吸收法；
3．掌握空气的精馏理论及其精馏设备的设计；
4．掌握精馏过程二元及三元的计算。
四、实践环节
1.实验
（1）制冷机变工况特性，2学时；
（2）气体节流时的转化温度与转化曲线，2学时。
2.作业
（1）单级蒸气压缩式制冷循环热力计算；
（2）一次节流液化循环热力计算。
一、课内学时分配
六、课外学时分配
大纲制定者：吴业正、厉彦忠执笔
大纲校对者：
大纲审定者：袁秀玲、吴裕远
大纲批准者：
“制冷及低温原理”典型习题
（1）“制冷与低温原理”综合练习题
题目：
应用替代工质的蒸汽压缩式制冷循环的性能计算及冷凝器设计初步
已知条件：
1.应用场合：小型冷库
2.库温：-18℃；△t0＝5℃
3.冷却水温：32℃；△t k＝8℃
4.液体过冷度：△t g＝5℃
5.蒸汽过热度（无效）：△t r＝5℃
6.压缩机输气系数：
7.制冷量：
8.原有工质：R12
报告内容：
1.前言
2.替代工质确定
3.热力计算
4.冷凝器主要结构参数选择
5.传热计算
6.专题讨论
7.结束语
8.参考文献
（2）学生的综合练习题作业报告实例
应用替代工质的蒸汽压缩式制冷循环的性能计算及冷凝器设计初步
已知条件：
1.应用场合：小型冷库
2.库温：-18℃；△t0＝5℃
3.冷却水温：32℃；△t k＝8℃
4.液体过冷度：△t g＝5℃
5.蒸汽过热度（无效）：△t r＝5℃
6.压缩机输气系数：
7.制冷量：
8.原有工质：R12
摘要：通过一个小型冷库实例，介绍了替代工质的蒸汽压缩式制冷循环的性能计算方法及冷凝器初步设计步骤。
关键词：替代工质，蒸汽压缩式制冷循环，性能计算，冷凝器，初步设计
1 前言
图1 热力循环压焓图
由于R12对臭氧层有强烈的破坏作用，并引起温室效应，故禁用R12。同时需要寻找合适的替代物。R12的比较成熟的替代物是R22，但R22对臭氧层仍有一定破坏作用，所以亦在受禁之列，只是禁用的时间相对晚一些。目前认为，R12的比较好的替代物是R407C。本文对原工质R12，替代工质R22、R407C的蒸汽压缩式制冷循环的性能分别进行了计算，并对其冷凝器进行了初步设计。
2 性能计算
2.1根据已知条件，确定各个参数点
查R12的热力性质图，得各点的参数如表1所示
：
表1
查R22的热力性质图，得各点的参数如表2所示：
表2
查R407C的热力性质图，得各点的参数如表3所示：
表3
2.2制冷机性能计算：
1) 压力比
k=p k /p o
2) 单位质量制冷量(kJ/kg)
q o =h 1－h 4= h 1－h 3 3） 单位体积制冷量(kJ/m 3)
q v =q o / 4） 理论比功(kJ/kg)
w 0=h 2－ 5）指示比功(kJ/kg)
w i =w 0/ηi 6） 制冷系数
εo =q o /w o ε’i = q o /w i
7） 制冷机的工质质量流量(kg/s) q m =Q o /q
8） 实际输气量
= q
m ·
9） 理论输气量
10） 压缩机消耗的理论功率和指示功率(kW )
，
a绪论 一、填空： 1、人工制冷温度范围的划分为：环境温度~－153.35为普通冷冻；－153.35℃~-268.92℃为低温冷冻；-268.92℃~接近0k为超低温冷冻。 2、人工制冷的方法包括（相变制冷）（气体绝热膨胀制冷）（气体涡流制冷）（热电制冷）几种。 3、蒸汽制冷包括（单级压缩蒸气制冷）（两级压缩蒸气制冷）（复叠式制冷循环）三种。 二、名词解释：人工制冷；制冷；制冷循环；热泵循环；制冷装置；制冷剂。 1.人工制冷：用人工的方法，利用一定的机器设备，借助于消耗一定的能量不断将热量由低温物体转移给高温物体的连续过程。 2.制冷:从低于环境温度的空间或物体中吸取热量,并将其转移给环境介质的过程称为制冷。 3.制冷循环：制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程总称为制冷循环 4.热泵循环：从环境介质中吸收热量，并将其转移给高于环境温度的加热对象的过程。 5.制冷装置：制冷机与消耗能量的设备结合在一起。 6.制冷剂：制冷机使用的工作介质。 三、问答： 制冷原理与设备的主要内容有哪些？ 制冷原理的主要内容： 1.从热力学的观点来分析和研究制冷循环的理论和应用； 2.介绍制冷剂、载冷剂及润滑油等的性质及应用。 3.介绍制冷机器、换热器、各种辅助设备的工作原理、结构、作用、型号表示等。 第一章制冷的热力学基础 一、填空： 1、lp-h图上有_压强_、_温度_、_比焓_、__比熵_、_干度_、比体积_六个状态参数。 2、一个最简单的蒸气压缩式制冷循环由_压缩机__、__蒸发器_、_节流阀、_冷凝器___几大件组成。 3、一个最简单的蒸气压缩式制冷循环由_绝热压缩、_等压吸热_、_等压放热_、__绝热节流_几个过程组成。 4、在制冷技术范围内常用的制冷方法有_相变制冷_、__气体绝热膨胀制冷_、_气体涡流制冷_、_热电制冷_几种。 5、气体膨胀有__高压气体经膨胀机膨胀_、_气体经节流阀膨胀_、_绝热放气制冷三种形式。 6、实际气体节流会产生零效应_、热效应_、冷效应_三种效应。制冷是应用气体节流的_冷_效应。理想气体节流后温度_不变_。 二、名词解释： 相变制冷；气体绝热膨胀制冷；气体涡流制冷；热电制冷；制冷系数；热力完善度；热力系数； 洛伦兹循环；逆向卡诺循环； 1.相变制冷：利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的融化或升华过程从被冷却的物体吸取热量以制取冷量。 2.气体绝热膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀以达到低温，并利用膨胀后的气体在低压下的复热过程来制冷 3．气体涡流制冷：高压气体经涡流管膨胀后即可分离为热、冷两股气流，利用冷气流的复热过程即可制冷。4.热电制冷：令直流电通过半导体热电堆，即可在一段产生冷效应，在另一端产生热效应。 5制冷系数：消耗单位功所获得的制冷量的值，称为制冷系数。ε=q。/w。 6.热力完善度：实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。其值恒小于1。 7.热力系数：获得的制冷量与消耗的热量之比。用ζ0表示 8.洛仑兹循环：在热源温度变化的条件下，由两个和热源之间无温差的热交换过程及两个等熵过程组成的逆向可逆循环是消耗功最小的循环，即制冷系数最高的循环。 9.逆向卡诺循环：当高温热源和低温热源的温度不变时，具有两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程组成的逆向循环，称为逆向卡诺循环
化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW
化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （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 +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM
《制冷原理与设备》课程 一、判断题（71） 1．湿蒸气的干度×越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。 ( ) 2．制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。 ( ) 3．低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。 ( ) 4．同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。( ) 5．描述系统状态的物理量称为状态参数。 ( ) 6．系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循环。（）7．为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。 ( ) 8．工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Re＜2000时为紊流。 ( ) 9．流体在管道中流动时，沿管径向分成许多流层，中心处流速最大，管壁处流速为零。( ) 10．表压力代表流体内某点处的实际压力。 ( ) 11．流体的沿程损失与管段的长度成正比，也称为长度损失。( ) 12．使冷热两种流体直接接触进行换热的换热器称为混合式换热器。 ( ) 14．氟利昂中的氟是破坏大气臭氧层的罪魁祸首。( ) 15．混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。( ) 16．氟利昂的特性是化学性质稳定，不会燃烧爆炸，不腐蚀金属．不溶于油。 ( ) 17．《蒙特利尔议定书》规定发达国家在2030年停用过渡性物质HCFC。 ( ) 18．二元溶液的定压汽化过程是降温过程，而其定压冷凝过程是升温过程。 ( ) 19．工质中对沸点低的物质称作吸收剂，沸点高的物质称作制冷剂。 ( ) 20．盐水的凝固温度随其盐的质量分数的增加而降低。( ) 21．R12属于CFC类物质，R22属于HCFC类物质，R134a 属于HFC类物质。 ( ) 22．CFC类、HCFC类物质对大气臭氧层均有破坏作用，而HFC类物质对大气臭氧层没有破坏作用。 ( ) 23．市场上出售的所谓“无氟冰箱”就是没有采用氟利昂作为制冷剂的冰箱。 ( ) 24．R134a的热力性质与R12很接近，在使用R12的制冷装置中，可使用R134a替代R12而不需对原设备作任何改动。( ) 25．比热容是衡量载冷剂性能优劣的重要指标之一。( ) 26．对蒸气压缩式制冷循环，节流前制冷剂的过冷可提高循环的制冷系数。 ( ) 27．半导体制冷效率较低，制冷温度达不到0℃以下温度。 ( ) 28．压缩制冷剂要求“干压缩”，是指必须在干度线×＝1时进行压缩。 ( ) 29．螺杆式压编机和离心式压缩机都能实现无级能量调节。 ( ) 30．当制冷量大干15KW时，螺杆式压缩机的制冷效率最好。 ( ) 31．风冷冷凝器空气侧的平均传热温差通常取4~6℃。( ) 32．满液式蒸发器的传热系数低于干式蒸发器。( ) 13．制冷剂R717、R22是高温低压制冷剂。( ) 33．两级氟利昂制冷系统多采用一级节流中间完全冷却
【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图
解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图
填空题 1．制冷是指用人工的方法将被冷却物的热量移向周围环境介质，使其低于环境介质的温度，并在所需时间内维持一定的低温。 2．制冷是一个逆向传热过程，要实现必须满足热力学第二定律。 3．最简单的制冷机由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个部件并依次用管道连成封闭的系 统所组成。 4．蒸气压缩式制冷以消耗机械功为补偿条件，借助制冷剂的气化（相变）将热量从低温物体传给高温 环境介质。 恒温热源间的理想制冷循环是由绝热膨胀、吸热膨胀、绝热压缩、放热压缩，四个过程组成的逆 向循环。 已知氨制冷剂进行理论制冷循环（如图），其状态点参数如下： 其单位质量制冷剂的压缩机耗功率为161.6KJ/Kg ，制冷系数为6.66 5．吸收式制冷以消耗热能为补偿条件，借助制冷剂的气化将热量从低温物体传给高温环境介质。 6．小型氟利昂空调装置一般不单独设回热器，而是将供液管与吸气管包扎在一起，起到回热效果。 7．节流前液体制冷剂的过冷会使循环的单位质量制冷量增大；单位理论压缩功不变。 8．制冷机的工作参数，即蒸发温度、冷凝温度、过热温度、过冷温度，常称为制冷机的运行工况。 9．单级蒸气压缩式制冷循环对压缩比的要求主要有压缩比：≥3 和不宜过大。 10．空调用制冷系统中使用的制冷剂可分为无机化合物、碳氮化合物、氟利昂混合溶液三类。 11．制冷剂氨的代号为R717，其中7表示无机化合物，17表示分子量（17）；水的制冷剂代号为 R718 。12．制冷剂对环境的影响程度可以用ODP破换臭氧层潜能和 GWP温室效应潜能两个指标表示。 13．根据工作原理，制冷压缩机的型式有容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机两大类。 14．活塞式压缩机按密封方式可分为开启式、半封闭式和全封闭式三类。 15．活塞式制冷压缩机结构包括机体、活塞及曲轴连杆机构、气缸进排气阀组卸载装置等几大部分。
干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 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( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as
一流体流动 流体密度计算 1.1在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]? 1.2燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含8.5％CO2,7.5％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少？ 静力学方程的应用 1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少？ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干？ ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝1.594×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知图中h1= 2.3m，h2=1.2m，h3=2.5m，h4=1.4m，h5=3m。大气压强Ｐ0=745[mmHg]，试求容器中液面上方压强P C=? 1.8如图所示,水从倾斜管中流过，在断面A和B间接一空气压差计，其读数R=10mm，两测压点垂直距离 a=0.3m，试求A,B两点的压差等于多少？ 流量、流速计算 1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。计算： (1)管段1和3中的质量流量； (2)管段1和3中的平均流速； (3)管段1中的质量流速。 1.10某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at(绝压)、温度t=20℃的空气，已知流量为6300[Nm3/h] (标准状况下体积流量)。试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。 (注：at为工程大气压，atm为物理大气压)。 1.11压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动，当气体压强变为5atm时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动，问此时管内径应为若干？
《制冷原理与设备》课程 思考题、计算题 2011年4月 一、判断题（71） 1．湿蒸气的干度×越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。 ( ) 2．制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。 ( ) 3．低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。 ( ) 4．同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。( ) 5．描述系统状态的物理量称为状态参数。 ( ) 6．系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循环。（）7．为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。 ( ) 8．工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Re＜2000时为紊流。 ( ) 9．流体在管道中流动时，沿管径向分成许多流层，中心处流速最大，管壁处流速为零。( ) 10．表压力代表流体内某点处的实际压力。 ( ) 11．流体的沿程损失与管段的长度成正比，也称为长度损失。( ) 12．使冷热两种流体直接接触进行换热的换热器称为混合式换热器。 ( ) 13．制冷剂R717、R22是高温低压制冷剂。( ) 14．氟利昂中的氟是破坏大气臭氧层的罪魁祸首。 ( ) 15．混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。 ( ) 16．氟利昂的特性是化学性质稳定，不会燃烧爆炸，不腐蚀金属．不溶于油。 ( ) 17．《蒙特利尔议定书》规定发达国家在2030年停用过渡性物质HCFC。 ( ) 18．二元溶液的定压汽化过程是降温过程，而其定压冷凝过程是升温过程。 ( ) 19．工质中对沸点低的物质称作吸收剂，沸点高的物质称作制冷剂。 ( ) 20．盐水的凝固温度随其盐的质量分数的增加而降低。 ( ) 21．R12属于CFC类物质，R22属于HCFC类物质，R134a属于HFC类物质。 ( ) 22．CFC类、HCFC类物质对大气臭氧层均有破坏作用，而HFC类物质对大气臭氧层没有破坏作用。( ) 23．市场上出售的所谓“无氟冰箱”就是没有采用氟利昂作为制冷剂的冰箱。 ( ) 24．R134a的热力性质与R12很接近，在使用R12的制冷装置中，可使用R134a替代R12而不需对原设备作任何改动。 ( ) 25．比热容是衡量载冷剂性能优劣的重要指标之一。 ( ) 26．对蒸气压缩式制冷循环，节流前制冷剂的过冷可提高循环的制冷系数。 ( ) 27．半导体制冷效率较低，制冷温度达不到0℃以下温度。 ( ) 28．压缩制冷剂要求“干压缩”，是指必须在干度线×＝1时进行压缩。 ( ) 29．螺杆式压编机和离心式压缩机都能实现无级能量调节。 ( ) 30．当制冷量大干15KW时，螺杆式压缩机的制冷效率最好。 ( ) 31．风冷冷凝器空气侧的平均传热温差通常取4~6℃。 ( ) 32．满液式蒸发器的传热系数低于干式蒸发器。 ( ) 33．两级氟利昂制冷系统多采用一级节流中间完全冷却循环。 ( ) 34．回热器不仅用于氟利昂制冷系统，也用于氨制冷系统。 ( )
三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×
有一套管式换热器，用冷却水将0.125kg/s 的苯由350K 冷却到300K ，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为850 w/m 2?℃和1700 w/m 2?℃，两流体呈逆流流动，忽略管壁热阻和污垢热阻。试求：（1）所需要的管长；（2）冷却水的消耗量。定性温度下苯的比热为C P =1830J/kg ·K ，水的比热为C P =4200J/kg ·K (1)解法一： Q=m s Cp Δt=0.125×1830×50=11437.5 w ---------1分 m t A K Q ?=22=11437.5w --------1分 而2 1 21ln t t t t t m ???-?=? =18.2 ---------------------2分 221212111αλα++=m d d b d d K 代入数据得 K 2=485.7W/m 2·K 所以A 2=1.294m 2=3.14×0.025×L 解得L=16.48m 解法二：若计算基于内壳表面的K 1，则过程如下： 21211111d d d d b K m αλα++=令代入数据得 K 1=607.14W/m 2·K 所以A 1=1.035m 2=3.14×0.020×L 解得L=16.48m 结果完全一致。 (2)Q 1=Q 2=11437.5=4200×30×q L q L =0.09Kg/s 3. (12分) 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物。进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h 为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %，釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率) 。该物系为理想溶液，相对挥发度为2.47。 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。 试计算精馏塔两端产品的流率及精馏段所需的理论塔板数。 解：由全塔物料衡算：F ＝D ＋W ;FxF ＝DxD ＋WxW 将已知值代入, 可解得D ＝41.86kmol/h; W=58.14kmol/h 精馏段操作方程为: y n+1=0.75x n +0.235 泡点液体进料时q=1, y n+1=1.3472x n -0.0278 相平衡方程为 =y n /(2.47-1.47y n ) n n n x x y )1(1-+=ααn n n y y x )1(--=αα1 11+++=+R x x R R y D n n
《制冷原理与设备》 一、判断题 1．湿蒸气的干度×越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。 (×) 2．制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。 (×) 3．低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。(×) 4．同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。(√) 5．描述系统状态的物理量称为状态参数。 (√) 6．系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循环。 (√) 7．为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。(×) 8．工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Re＜ 2000时为紊流。 (×) 9．流体在管道中流动时，沿管径向分成许多流层，中心处流速最大，管壁处流速为零。(√) 10．表压力代表流体内某点处的实际压力。 (×) 11．流体的沿程损失与管段的长度成正比，也称为长度损失。 (√) 12．使冷热两种流体直接接触进行换热的换热器称为混合式换热器。 (×) 13．制冷剂R717、R12是高温低压制冷剂。 (×) 14．氟利昂中的氟是破坏大气臭氧层的罪魁祸首。 (×) 15．混合制冷剂有共沸溶液和非共沸溶液之分。 (√) 16．氟利昂的特性是化学性质稳定，不会燃烧爆炸，不腐蚀金属．不溶于油。 (×) 17．《蒙特利尔议定书》规定发达国家在2030年停用过渡性物质HCFC。 (×) 18．二元溶液的定压汽化过程是降温过程，而其定压冷凝过程是升温过程。 (×) 19．工质中对沸点低的物质称作吸收剂，沸点高的物质称作制冷剂。 (×) 20．盐水的凝固温度随其盐的质量分数的增加而降低。 (×) 21．R12属于CFC类物质，R22属于HCFC类物质，R134a属于HFC类物质。 (√) 22．CFC类、HCFC类物质对大气臭氧层均有破坏作用，而HFC类物质对大气臭氧层没有破坏作用。 (√) 23．市场上出售的所谓“无氟冰箱”就是没有采用氟利昂作为制冷剂的冰箱。 (×) 24．R134a的热力性质与R12很接近，在使用R12的制冷装置中，可使用R134a替代R12而不需对原设备作任何改动。 (√) 25．比热容是衡量载冷剂性能优劣的重要指标之一。 (×) 26．对蒸气压缩式制冷循环，节流前制冷剂的过冷可提高循环的制冷系数。 (√) 27．半导体制冷效率较低，制冷温度达不到0℃以下温度。 (×) 28．压缩制冷剂要求“干压缩”，是指必须在干度线X＝1时进行压缩。 (×) 29．螺杆式压编机和离心式压缩机都能实现无级能量调节。 (√) 30．当制冷量大干15KW时，螺杆式压缩机的制冷效率最好。 (√) 31．风冷冷凝器空气侧的平均传热温差通常取4~6℃。 (×) 32．满液式蒸发器的传热系数低于干式蒸发器。 (×) 33．两级氟利昂制冷系统多采用一级节流中间完全冷却循环。 (×) 34．回热器不仅用于氟利昂制冷系统，也用于氨制冷系统。 (×) 35．从冷凝器出来的液体制冷剂，已经没有热量，经过节流才能吸热。(×) 36．在制冷设备中，蒸发器吸收的热量和冷凝器放出的热量是相等的。(×) 37．经过节流机构的高压冷凝液全部降压变为蒸发器所需的低压冷凝液。 (×)
化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003
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 C 。 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 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由222322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??=得 1624 4 212212 2122 121212==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ????? ??=??=ελ得 322 5 5 21214 212 2112212==???? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 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 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动，得 ?? ? ??=d f ελ 所以 ()()2 2 2211u l l u l l e e ?+=?+，而 24 d u uA V π ?== 所以 ()()1547.175 .01 2 11 2 12== ++==e e l l l l u u V V 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/m 3，水 的密度为998.2kg/m 3，水的粘度为 1.005?10-3Pa ?s ，空气的密度为 1.205kg/m 3，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 B 。 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 D 。 A ．10.593 B ．11.593 C ．12.593 D ．13.593 解：(1) 由 ()μ ρρ182g d u s t -=，得 ()g u d s t ρρμ-= 18
化工原理练习题 0 绪论 1. 化工原理中的“三传”是指④ ①动能传递、势能传递、化学能传递，②动能传递、内能传递、物质传递 ③动量传递、能量传递、热量传递，④动量传递、热量传递、质量传递 2. 下列单元操作中属于动量传递的有① ①流体输送，②蒸发，③气体吸收，④结晶 3. 下列单元操作中属于质量传递的有② ①搅拌，②液体精馏，③流体加热，④沉降 4. 下列单元操作中属于热量传递的有② ①固体流态化，②加热冷却，③搅拌，④膜分离 5、 l kgf/cm2=________mmHg=_______N/m2 6. 在 26 ℃和1大气压下 ,CO2在空气中的分子扩散系数 D 等于 0.164cm2/s, 将此数据换算成m2/h 单位 , 正确的答案为___④___ ① 0.164m2/h ② 0.0164 m2/h ③ 0.005904 m2/h, ④ 0.05904 m2/h 7. 己知通用气体常数 R=82.06atm.cm3/mol.K, 将此数据换算成用kJ/kmol.K所表示的量 , 正确的答案应为__③_____ ① 8.02 ② 82.06 ③ 8.314 ④ 83.14 第3 章机械分离
一、选择题 1. 下面过滤速率方程式中属于恒压过滤方程的是 ② ①dq/d θ=K/2(q+q e )；②q 2＋2q.q e =K.θ； ③q 2＋q.q e =2K.θ；④q 2＋q.q e =K.θ/2 2. 过滤速率基本方程为 ① ① dq/d θ=K/2(q+q e )；② dq/d θ=K/(q+q e )； ③dq/d θ=KA 2/2(V+V e )；④dV/d θ=K/2(V+V e ) 3 恒压过滤中单位面积累积滤液量q 与时间θ的关系可表示为下图中的 ① 4 对静止流体中颗粒的自由沉降而言，在沉降过程中颗粒所不会受到的力有：① ①牛顿力；②浮力；③曳力 (阻力)；④场力(重力或离心力) 。 5叶滤机洗涤速率与终了过滤速率之比为：④ ①1/2； ②1/3； ③1/4； ④1。 6恒压过滤中，当过滤时间增加1倍， ； /2； ③2； ④0.5。 7关于离心沉降速度和重力沉降速度，下述说法正确的是 ③ 。 ① ② ④
制冷原理与设备全套题集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
制冷原理与设备复习 1、蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗 答：不是蒸发而是沸腾。 2. 制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁 答：制冷剂在达到膨胀阀时，一般是高压（Pk ）的过冷液。当制冷剂在通过膨胀阀的狭窄通道时，由于阻力，压力由高压（Pk ）降低到低压（P0）。这个变化是在瞬间形成的，制冷剂即没有热的收受，也没有功的收受，在能量上并没有什么变化，制冷剂的焓值保持一定。 由焓定义pv u h +=：通过膨胀阀压力有明显下降，但焓值保持不变，所以压力P 的变小，比容v 就有相应的增大，为此一部分制冷剂液体变为蒸汽(闪发气体)。液体变为蒸汽时需要得到蒸发潜热，但在膨胀阀中，制冷剂不与外部发生热量交换，所以制冷剂蒸发所需的热量只能取自本身，其结果是制冷剂温度下降。 3、蒸汽压缩式制冷循环包括哪些过程试用p —h 图和T —S 图表示并说明制冷剂在循环中压力变化情况、集态变化情况以及对外界交换情况。 4、单位制冷量、单位功耗、单位冷凝热的意义并简单解释单位容积制冷量、单位容积功耗、理论制冷系数、热力完善度。
5、液体过冷和吸气过热时对制冷循环各有何影响试作回热循环的简要流程图并在p —h 图上表示其相应的位置；同时和与基本循环相比较。回热循环的理论制冷系数增大或减小试分析其增大的条件。 6、作图表示回热器的热平衡和传热温差。 7、熟悉回热循环的热力计算。 8、单级蒸气压缩式制冷理论循环有哪些假设条件 9、在单级制冷基本循环中理论和实际有哪些不同解释指示效率、机械效率以及输气系数；解释指示功率、轴功率。冷凝器热负荷包括哪些内容何为活塞式和螺杆式压缩机理论输气量以及如何计算 10、解释实际制冷系数（m i s ηηεε0=）；和单位轴功率制冷量。 答：单位轴功率制冷量又叫制冷机性能系数（COP ）： COP P Q ==e 0轴功率制冷量（开启式压缩机） 压缩机电功率制冷量 =COP （封闭式压缩机） 11、若制冷压缩机已给定（Vh q ），则影响质量流量、制冷量（Q0）及轴功率的因素有哪些 12、解释最大功率及其压缩比。
化工原理
第一章 练习 1． 湍流流动的特点是 脉动 ，故其瞬时速度等于 时均速度 与 脉动速度 之和。 2．雷诺准数的物理意义是 黏性力和惯性力之比 。 3．当地大气压为755mmHg ，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg ，则其真空度为405 mmHg 。 4．以单位体积计的不可压缩流体的机械能衡算方程形式为 ρρρρρρf s w p u gz w p u gz +++=+++22 2 212112 2。 5．实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 黏性 。 6．如图所示，水由敞口恒液位的高位槽流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管路总阻力损失（包括所有局部阻力损失）将 （1） 。 (1)不变 (2)变大 (3)变小 (4)不确定 7．如图所示的并联管路，其阻力关系是 （C ） 。 （A ）(h f )A1B (h f )A2B （B ）(h f )AB =(h f )A1B +(h f )A2B （C ）(h f )AB =(h f )A1B =(h f )A2B （D ）(h f )AB (h f )A1B =(h f )A2B 8．孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒 截面 、变 压头 ，而后者是恒 压头 、变 截面 。 9．如图所示，水从槽底部沿内径为100mm 的水平管子流出，阀门前、后的管长见图。槽中水位恒定。今测得阀门全闭时，压力表读数p=。现将阀门全开，试求此时管内流量。 已知阀门（全开）的阻力系数为，管内摩擦因数=。 答：槽面水位高度m g p H 045.681 .91000103.593 =??==ρ 在槽面与管子出口间列机械能衡算式，得： 2 4.60.1 5.01.0203081.9045.62 u ??? ??++++=?λ 解得：s m u /65.2= h m s m u d V /9.74/0208.065.21.04 14 1 3322==??==ππ 反 应 器 题7附图 1 A B 2 题8附图 p 30m 20m 题1附图
1.外径为120mm的蒸汽管道，其外包扎一层厚度为400mm的保温层，保温层材料的导热系数为0.6W/(m?K)。若蒸汽管道的外表面面180℃，保温层的外表面温度为40℃，试求每米管长的热损失及保温层中的温度分布关系式。 2.在温度25℃的环境中横穿一外径为100mm的蒸汽管道，管道外包有两层保温材料，内层厚40mm，导热系数为0.05W/(m?k)；外层厚30mm，导热系数为0.1W/(m?k)。管道与环境间对流传热系数为6W/(m2?k)，与环境接触表面的温度为60℃。试求：管道单位长度散热量及保温层单位长度总热阻。
3.在间壁式换热器中，要求用初温为25℃的原油来冷却重油，使重油从170℃冷却至100℃。重油和原油的流量分别为1.2×104kg/h和1.5×104kg/h。重油和原油的比定压热容各为2.18 kJ/(kg?K)和1.93 kJ/(kg?K)，试求重油和原油采用逆流和并流时换热器的传热面积各为多少？已知两种情况下的总换热系数均为100W/(m2?k)。 4.有一列管式换热器，管束由管径Φ25mm×2mm的不锈钢管组成，管长2.5m。用饱和水蒸气在壳程加热管程空气，已知水蒸气的对流传热系数为10kW/(m2?k)，空气的普朗特数Pr为0.7，雷诺数Re为2×104，空气的导热系数为0.03W(m?k)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失也可忽略。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基准）。
5.在101.3kPa、20℃下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的硫化氢。已知混合气进塔组成为0.055（摩尔分数，下同），尾气出塔组成为0.001。操作条件下系统的平衡关系为p*=4.89×104xkPa，操作时吸收剂用量为最小用量的1.65倍。试计算吸收率和吸收液组成。 6.在一填料塔层高度为8m的吸收塔中，用纯溶剂吸收某混合气体中的溶剂组分。已知进塔混合气体的流量为400kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数），溶质的回收率为95%，操作条件下的气液平衡关系为Y=2.2X，溶剂用量为最小用量的1.5倍。试计算气相总传质单元高度。