第二章流体输送机械
一、名词解释（每题2分）
1、泵流量
泵单位时间输送液体体积量
2、压头
流体输送设备为单位重量流体所提供的能量
3、效率
有效功率与轴功率的比值
4、轴功率
电机为泵轴所提供的功率
5、理论压头
具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量
6、气缚现象
因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象
7、离心泵特性曲线
在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线
8、最佳工作点
效率最高时所对应的工作点
9、气蚀现象
泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体
10、安装高度
泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离
11、允许吸上真空度
泵吸入口允许的最低真空度
12、气蚀余量
泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值
13、泵的工作点
管路特性曲线与泵的特性曲线的交点
14、风压
风机为单位体积的流体所提供的能量
15、风量
风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计
二、单选择题（每题2分）
1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）
Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大
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 A
2、以下不是离心式通风机的性能参数( )
Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B
3、往复泵适用于( )
Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合
Ｂ介质腐蚀性特别强的场合
Ｃ流量较小，扬程较高的场合
Ｄ投资较小的场合 C
4、离心通风机的全风压等于( )
Ａ静风压加通风机出口的动压
Ｂ离心通风机出口与进口间的压差
Ｃ离心通风机出口的压力
Ｄ动风压加静风压 D
5、以下型号的泵不是水泵( )
ＡＢ型ＢＤ型
ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )
Ａ只能安在进口管路上
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 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )
Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能
Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B
8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )
A ?p
B ?p/ρ
C ?p/ρg
D ?p/2g C
9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )
A 泵壳和叶轮
B 叶轮
C 泵壳
D 叶轮和导轮 C
10、离心泵停车时要( )
Ａ先关出口阀后断电
Ｂ先断电后关出口阀
Ｃ先关出口阀先断电均可
Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A
11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )
A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O
B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O
C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O
D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D
12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )
Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D
13、如以?h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )
A p1,允= p v + ?h,允
B p1,允/ρg= p v/ρg+ ?h,允－u12/2g
C p1,允/ρg= p v/ρg+ ?h,允
D p1,允/ρg= p v/ρg+ ?h,允＋u12/2g B
14、以下种类的泵具有自吸能力( )
Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵
Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A
15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：
H e＝?z＋?p/ρg＋?(u2/2g)＋∑H f,1-2，则?h f,1-2为( )
A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和
B 泵的容积损失与水力损失之和
C 泵的水力损失
D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失
D
16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )
Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象
Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A
17、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，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )
Ａ水温太高Ｂ真空计坏了
Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C
18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。在离心泵的性能曲线上查得与V对应的扬程为H e，H e>H e/，在流量为V时泵的效率为η，则泵的轴功率N为( )
A VH e/ρg/1000ηkw
B VH eρg/1000ηkw B
19、用离心通风机将空气输入加热器中，由20℃加热至140℃。该通风机安于加热器前，或加热器后,则( )。
Ａ输送的流量不变Ｂ需要的全风压不变
Ｃ需要的全风压不变，但流量要变
Ｄ输送的流量和需要的全风压都要变 D
20、离心泵最常用的调节方法是( )
Ａ改变吸入管路中阀门开度
Ｂ改变压出管路中阀门的开度
Ｃ安置回流支路，改变循环量的大小
Ｄ车削离心泵的叶轮B
21、当管路性能曲线写为H=A+BV 2时( )
A A只包括单位重量流体需增加的位能
B A包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和
C BV2代表管路系统的局部阻力损失
D BV2代表单位重量流体增加的动能 B
22、往复泵没有以下缺点( )
Ａ流量不均匀Ｂ流量不大
Ｃ没有自吸能力Ｄ不宜输送悬浮液 C
23、有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水；(2)往复泵的流量随扬程增大而减小，则（）
A 两种说法都对
B 两种说法都不对
C说法(1)对，说法(2)不对D说法(2)对，说法(1)不对 C
24、离心泵效率最高的点称为( )
Ａ工作点Ｂ操作点
Ｃ设计点Ｄ计算点 C
25、泵的效率不包括( )
Ａ水力效率Ｂ机械效率
Ｃ原动机效率Ｄ容积效率
26、一台离心泵在管路系统中工作，当阀门全开时，相应的管路性能曲线可写为H = A + BV2，且B≈0(即动能增加值，阻力损失两项之和与位能增加值、压能增加值两项之和相较甚小),当泵的转速增大10%，如阀门仍全开，则实际操作中( )
Ａ扬程增大21%，流量增大10%
Ｂ扬程大致不变，流量增大10%以上
Ｃ扬程减小，流量增大21%
Ｄ流量不变，扬程增大21% B
27、理论上推导表明,扬程一般( )
A 与流量无关
B 与流量成直线关系
C可写为H e/= A + BV 2,且B> 0
D d H e/d V< 0 B
28、离心泵在n = n1时的特性曲线(H1～V1关系)与n = n2时的特性曲线(H2～V2关系)对应点的关系是( )。
A V1=V2 H2=H1(n2/n1)2
B V2=V1(n2/n1) H2=H1(n2/n1)2
C H2=H1V2=V1(n1/n2)
D V2=V1(n2/n1) H2=H1(n2/n1) B
29、当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( )
Ａ气体的黏度太小Ｂ气体的密度太小
Ｃ气体比液体更容易起漩涡Ｄ气体破坏了液体的连续性 B
30、离心泵漏入大量空气后将发生( )
Ａ汽化现象Ｂ气缚现象
Ｃ汽蚀现象Ｄ气浮现象 B
31、离心泵的调节阀开大时,则( )
Ａ 吸入管路的阻力损失不变 Ｂ 泵出口的压力减小
Ｃ 泵入口处真空度减小 Ｄ 泵工作点的扬程升高 B
三、填空题（每题2分）
1、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 现象。 气蚀
2、离心通风机的全风压是指 。 动风压和静风压之和
3、单级往复泵的理论流量计算式为 。 V = Asn
4、离心泵常采用＿＿＿＿调节流量，往复泵常采用＿＿＿＿调节流量。 出口阀门 旁路阀门
5、写出有外加能量时，以单位体积流体为基准的实际流体伯努利方程式 各项的单位均为____________________。
∑-+++=+++21,22
2212112
2f H g p u g z g He p u g z ρρρρρρ N/m 2(Pa) 6、离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点。
管路特性 泵特性
7、离心通风机全风压的单位是＿＿＿＿＿＿＿其物理意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
N/m 2 风机提供给每m 3气体的能量
8、离心泵的允许吸上真空高度的数值＿＿＿＿＿于允许的安装高度的数值（大，小）。
大
9、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送ρ =1100kg/m 3但其他物性与水相同的溶液，则流量＿＿＿＿＿＿，扬程＿＿＿＿＿＿＿，功率＿＿＿＿＿＿。（增大，不变，减小，不能确定） 不变 不变 增大
10、① 离心泵的轴封装置主要有两种：ａ ；ｂ 。 ② 管路特性曲线的一般表达式是 。 (1) a: 填料密封 b: 机械密封 (2) H e = A +BV 2 11、若被输送的流体黏度增高，则离心泵的扬程 ，流量 ，效率 ，轴功 。
减小；减小；下降；增大
12、往复泵主要适用于＿＿＿＿、＿＿＿＿的场合。 小流量；高扬程 13、离心泵叶轮按有无盖板可分为＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿, ＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿。 敞式 半敞式 闭式(或开式，半开式，闭式)
14、离心泵按叶轮串联的多少可分为＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。 单级，多级
15、离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：V = 0.05m 3/s 时，H e = 20m ；管路特性为V = 0.05m 3/s 时，H e = 18m ，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值= m 。
2
16、离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：V= 0.05m3/s时，H e= 20m ；管路特性为V= 0.05m3/s时，H e = 18m ，则用阀调节到该流量下，有效功率N e＝＿＿＿＿＿＿kW
9.81
四、问答题（每题3分）
1、启动离心泵前及停泵前应做哪些工作?
启动离心泵前应灌泵、关闭泵的出口阀门，停泵前也应关闭泵的出口阀门。
2、启动离心泵前为什么要灌泵？
为了防止气缚现象发生。
3、启动离心泵前为什么要关闭泵的出口阀门？
为了减小启动电流，以保护电机。
4、停泵前为什么要关闭泵的出口阀门？
防止高压液体倒流，对泵造成损害。
5、启动离心泵前如果不灌泵会发生什么现象？
会发生气缚现象。
6、若离心泵的实际安装高度大于允许安装高度会发生什么现象？
会发生气蚀现象。
7、如何防止气蚀现象的发生?
离心泵的实际安装高度小于计算的允许安装高度就可以防止气蚀现象的发生。
8、启动往复泵时是否需要灌泵？启动往复泵时能否关闭出口阀门？往复泵的流量调节能否采用出口阀门调节？
不需要，不能，不能。
9、什么是离心泵的工作点？试用图说明之。
泵的工作点是泵的特性曲线Ｈe－V与管路特性曲线H e′－V的交点，如图中的D点。
10、何谓泵的扬程？何谓泵的升扬高度？
泵的扬程：单位重量流体从泵获得的机械能。（各1.5分）
泵的升扬高度：泵的实际吸上高度与排出高度之和。
11、离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？
原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压，引起部分液体沸腾汽化。
12、下列两图为离心泵的两种安装方式,用以输送热水,在热水的温度下饱和蒸汽压
p V =0.4kgf/cm 2,大气压可取为10mH 2O,两种安装方式中,管路特性视为相同,请回答:两种安装
方式是否有一种能将水送到高位槽?为什么?
由安装高度的计算式:H g,max =(P a -P v )/ρg -△h ，允-∑H f ，吸=10-4-△h ，允-∑H f,吸<6m
而实际安装高度H g 均大于允许的最大安装高度,故两种安装方式均不可能将水送到高位槽。 13、为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？
使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失。
14、为什么调节流量的阀门一般不装在泵的吸入管路上？ 令p K 为叶轮入口处液体压力。 p K 随∑H f ，吸增大而降低
为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象，要尽量减小吸入管的阻力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使∑H f ，吸尽量小。因此, 调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。
五、 计算题 （每题10分）
1、以离心泵把水由储罐A 输至储罐B ，B 内液位比A 内液位高1.2m ，管子内径80mm ，p A = -0.2kgf/cm 2 , p B = 0.25kgf/cm 2 (均为表压), １min 输送500kg 水。 AB 间管线总长5m(包括局部阻力), 摩擦系数0.02，轴功率0.77kw ,求泵的效率。 解 （2分，2分，3分，3分）
33',2
'3500
8.3310/6010001.66/()
() 1.661.2(0.250.2)100.02(50.08) 5.8829.81
9.81
/ 5.888.331010000.624
0.771000
B A e B A f AB
e a V m s
V
u m s
A
p p H z z H g
m
H V g N ρηρ--=
=??==-=-++=++?+?÷?=?==????=?∑
2、生产要求以18m 3/h 流量将饱和温度的液体从低位容器Ａ输至高位容器Ｂ内。液体密度960kg/m 3，黏度与水相近。两液位高度差21m ，压力表读数：p A = 0.2at , p B = 1.2at 。排出管长50m 、吸入管长20m(均包括局部阻力)，管内径50mm ，摩擦系数0.023。现库存一台泵，铭牌标明：扬程44m ，流量20m 3/h ，此泵是否能用？若此泵能用，该泵在18m 3/h 时的允许气蚀余量为2.3m ，现拟将泵安装在容器A 内液位以下9m 处，问：能否正常操作？
解 （5分）
m gd LV g p p z z He 1.4205.081.914.3)3600
18(
)2050(023.0881
.996010
81.9)2.02.1(218'5
22
4
5
22
1212=???+??+
???-+
=+-+-=πλρ
可见，管路要求V =18m 3/h,H e ′=42.1m,而该泵最高效率时：V =20m 3/h , H e =44m,管路要求的（V ，H e ′）点接近最高效率的状态，故此泵适用。
（5分）
m gd
LV
h H g
p p H f v
g 34.583.2,5
22
0max ,-=-
-=?---=
∑πλρ允
吸故可正常工作。
3、如图所示的输水系统,输水量为36m 3/h,输水管路均为φ80×2mm 的钢管,已知：吸入管路的阻力损失为2J/Kg,压出管路的压头损失为0.5mH 2O 柱,压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm 2 ,试求： (1)水泵的升扬高度；
(2)水泵的轴功率N 轴(kW),设泵的效率η=70%；
(3)若泵的允许吸上高度[H s ]=6.5m,水温为20℃,校核此系统的安装高度是否合适? 当时当地大气压为1atm ；ρ水=1000Kg/m 3。
解
222
333434133436
(1)(0.7850.076) 2.2/3600 2.22.5100.524.75229.81
524.7529.75f U m s P U Z H m g g Z Z Z m ρ----=
÷?≈=+-=?+-=?=+=+=∑ 升扬
（4分）
2331332
(2)52530.4529.8130.450.0110(1020.7) 4.265 4.3102e f e a P U H Z H m
g g H V N KW KW ρρ
η
-=+++=++≈=
=??÷?=≈∑ 吸入
（4分）
2
1,max (3)[] 6.50.2470.204 6.05 4.82g f U H Hs H m m
g
=--=--=>∴∑吸入合适
（2分）
4、某厂准备用离心泵将20℃的清水以40m 3/h 的流量由敞口的储水池送到某吸收塔的塔顶。已知塔内的表压强为1.0kgf/cm 2, 塔顶水入口距水池水面的垂直距离为6m, 吸入管和排出管的压头损失分别为1m 和3m, 管路内的动压头忽略不计。当地的大气压为10.33(m 水柱), 水的密度为1000[kg/m 3]。
现仓库内存有三台离心泵,其型号和铭牌上标有的性能参数如下,从中选一台比较合适的以作上述送水之用。
解（列方程4分，求出压头4分，选泵2分）
221
12212,1
,24
332249.81106420109.81
2040/e f
f
f f e e P U P U Z H Z h
g g g g
h h
h m
H m
H m V m h
ρρ+++=+++=+=?=++=?=∴=∑∑∑∑
根据流量，压头，选3B33较合适。
5、某型号的离心泵,在一定的转速下,在输送范围内,其扬程与流量的关系可用H e =18-6×105v 2(H e 单位为m ，V 单位为m 3/s)来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽。两槽均为敝口,两水面高度差3m 且水面维持恒定。管路系统的总长为20m(包括所有局部阻力的当量长度),管径为φ46×3mm,摩擦系数可取为0.02,试计算:
(1)输水量m 3/h;
(2)若泵的效率为65%,水的密度为1000Kg/m 3,求离心泵轴功率kW ？
解 (1) （ 7分）
'52
2
'
525252523()3,
202
0.02 3.23100.040.7850.049.8103 3.2310 (1)
:18610.....(2)(2):186103 3.23100.00403/1e f f
e e p
H z H g
z m V H
V p
g
H V H V V V V m s ρρ=+
+==?
?÷=??=∴=+?=-?-?=+?∴==∑∑ 离心泵特征曲线由找工作点34.51/(1):8.25e m h H m
=由式知
(2) （3分） 1000
0.004038.250.50110001020.65
e a H V g N KW ρη=
=??=?
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？
解： ()
s m d V u /831.205.0360020
44221=??
==ππ （5分） f s g H g
u H H ∑--'=22
1 （5分） m 091.45.1409.065.1807
.92831
.262=--=-?-
= 7、欲用离心泵将20℃水以30 m 3 /h 的流量由水池打到敝口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m ，泵的吸入口在水池液面上方2m 处。泵的吸入管路全部阻力为1mH 2O 柱，出口管的全部阻力为3mH 2O ， 泵的效率为0.6，（1）求泵的轴功率；（2）若已知泵的允许吸上真空高度为6m ，问上述安装高度是否合适？（动压力可忽略）。水的密度可取1000kg/m 3。
解：如图在1-1，2-2截面间列柏努力方程，以1-1截面为水平基准面
12181322f H z h m -=?+=++=∑ （3分）
30
22100
360031021020.6
QH N KW ρη??===?轴 （2分）
2
6152g u H H H m g
=--=-=f 吸允s 允 （5分）
2H m = g 实
∴H g 实＜g H 允
安装高度合适
8、用泵将苯和甲苯的混合物送到精馏塔，精馏塔操作压强为0.5at ，原料槽压强为0.1 at 。管路总长为20m(包括全部局部阻力的当量长度)，管路直径为50mm ，摩擦系数为0.02，密度为800kg/m 3。离心泵的特性曲线可表示为He=20-1.12×105V 2，式中V 以m 3 /s 表示。试求原料输送量及泵的理论或有效功率为多少？ 解
()2
2
4520.050.50.19.81100.02204813 1.06108009.810.0529.81
V H V π?? ? ?
?
?-?????=++?
=+??? 与5
2
20 1.1210e H V =-?联立
解出：V=5.67×10-3m 3/s （5分）
()2
5320 1.1210 5.671016.4e H m -=-??=
316.49.81 5.6710800729.8e e N H g V W ρ-=???=????= （5分）
9、用3B33型泵从敞口容器将水送到别处，流率为55m 3/h ，查得该流量下的允许吸上真空
度为3m 。吸入管压头损失为1m ，忽略液体在吸入管的动压头。当地大气压736mmHg 。
（1）3B33的B 指的是什么？
（2）输送20?C 水时，泵的安装高度；[2m]
解：（1）B 指的是清水泵 （3分） （2）根据
g
u H H H f s g 22
1--= （2分） 因为 （5分）
02132
1≈==g
u m
H m H f s ， 当地大气压736mmHg 约为10 mH 2O ，因此
g
u H H H f s g 22
1--==3-1=2m 10、用安装在液面上方2米的泵输送流量为12m 3/h 的20℃水, 泵的出口处压力表读数1．9at(表)，泵入口处真空表读数140mmHg, 轴功率1．20kw, 电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离0．7m, 出口管与入口管直径相同。若泵的允许吸上真空度为6米，吸入管的全部阻力为1m 水柱，动压头可忽略。求：
（1）泵的压头H ；
（2）泵的安装高度是否合适？ 解：
(1) 列真空表与压力表间柏努力方程，以真空表处管中心为水平基。（5分）
f H g
u g P Z H +?+?+?=22ρ
管径相同，02
=?u ，则：
44
3
1.99.8110140133.3100.721.69.810H m ??+??=+=?
(2)102
1'2---=f s
g H g
u H H =6-0-1=5m （5分）
实际安装高度为2m ＜5m,安装高度合适。
第二章 吸收 1. 从手册中查得101.33 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987 KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解：（1） 求H 由33NH NH C P H *=.求算. 已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出： 以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则： 3333 31/170.582/1001 1000 0.582/0.590/()0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *= =+∴===? (2). 求m .由333 333330.9870.00974101.331/170.01051/17100/18 0.00974/0.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ** **=== ===+=== 2. 101.33 kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=3.31×106x 表示。式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。 解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故：
222 266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈ 即：2266.4310O O X x -≈=? 所以：溶解度6522232()6.431032 1.1410()/()11.4118()g O kg O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2，其余为空气。混合气体的温度为30 ℃，总压强为506.6 kPa 。从手册中查得30 ℃时CO 2在水中的亨利系数E =1.88x105 KPa ，试求溶解度系数H (kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解：(1). 求H 由2H O H EM ρ =求算. 24351000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -===???? (2). 求m 5 1.8810371506.6E m ρ?=== (1) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (2) (3) 2255506.60.0210.1310.13 5.39101.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小，故可近似认为X x ≈ 552222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=????????????=?????
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。
第二章 流体输送机械 1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3 /h ，此时泵的压头为38 m 。已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为；油品密度为810 kg/m 3。试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。 解：（1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’ 与2-2’ 截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到 2e e H K Bq =+ 由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 g p Z K ρ? + ?==0 则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m ])39/(38[2=B h 2/m 5=×10–2 h 2/m 5 则 22e e 2.510H q -=?（q e 的单位为m 3 /h ） （2）输油管线总长度 2 e 2l l u H d g λ += 39π0.0136004 u ??????=? ? ?????????m/s=1.38 m/s 习题1 附图
于是 e 22 229.810.138 0.02 1.38 gdH l l u λ???+= =?m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃， kPa 的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。 解：（1）泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到 ∑-+++=10,2 11 12 0f h u p gZ ρ 将有关数据代入上式并整理，得 48.3581.95.21000 10605.33 21 =?-?=u 184.31=u m/s 则 2π(0.08 3.1843600)4 q =???m 3/h=57.61 m 3 /h (2) 泵的扬程 29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=?? ? ???+??+=++=h H H H (3) 泵的效率 s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7 Hq g P ρη???= =???=68% 在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3 /h H =29.04 m P = kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。 （1）改送密度为1220 kg/m 3 的果汁（其他性质与水相近）； （2）泵的转速降至2610 r/min 。 解：由习题2求得：q =57.61 m 3 /h H =29.04 m P = kW （1）改送果汁
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?
第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 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 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于 ( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵 ( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀 ( ) Ａ只能安在进口管路上 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 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 ( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度） B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为 ( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 ( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、离心泵停车时要 ( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是 ( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 ( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 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 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
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
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）。
第二章流体输送机械 1、泵流量泵单位时间输送液体体积量 2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率有效功率与轴功率的比值 4、轴功率电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的 能量 6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系 的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力， 体 液体汽化，产生对泵损害或吸不上液 10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 、单选择题（每题2 分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工 作，开大出口阀门将导致（） A送水量增加，整个管路阻力损失减少
B 送水量增加，整个管路阻力损失增大 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 2、 以下不是离心式通风机的性能参数 ( ) A 风量 B 扬程 C 效率 D 静风压 3、 往复泵适用于 ( ) A 大流量且流量要求特别均匀的场合 介质腐蚀性特别强的场合 流量较小，扬程较 高的场合 投资较小的场合 4、离心通风机的全风压等于 ( ) 静风压加通风机出口的动压 离心通风机出口与进 口间的压差 离心通风机出口的压力 动风压加静风压 ( ) B D 型 D sh 型 5、 以下型号的泵不是水泵 A B 型 C F 型 6、 离心泵的调节阀 ( ) 只能安在进口管路上 只能安在出口管路上 安装在进口管路和出口管路上均可 只能安在旁路上 D 7、 离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 A 包括内能在内的总能量 C 压能 8、 流体经过泵后，压力增大 A ? p B ? C ? p / ?g D ? D 2 ?p N/m 2 ， p /? p /2 g 机械能 位能(即实际的升扬高度) 则单位重量流体压能的增加为 9、 离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 A C 10、 11、 A B 泵壳和叶轮 B 泵壳 D 离心泵停车时要 ( ) A 叶轮 叶轮和导轮 先关出口阀后断电 先断电后关出口阀 先关出口阀先断电均可 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 lOOmm b O 意思是() 100mmH 2O 100mm 2bO D 离心通风机的铭牌上标明的全风压为 输任何条件的气体介质全风压都达 输送空气时不论流量多少，全风压都可达 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为 输送20C, 101325Pa 空气，在效率最高时, C D 1 2 、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 A 当 地大气压力 B 输送液体的温度 100mm 2bO 全风压为 100mm 2bO D ( )
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. 如图2-1用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为 2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知：水的流量为56.5m3·h-1，水的粘度为10-3 Pa·S，密度为1000kg·m-3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和功率；
解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m l+Σl e =100m q v = 56.5m 3/h ∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/s μ = 1cp = 10-3 Pa ·S ρ=1000 kg.m -3, λ = 0.024 ⑴ ∵ Re = du ρ/μ=0.1×2×1000/10-3 = 2×105 > 4000 ∴水在管内流动呈湍流 ⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程： Z 1 +(u 12/2g)+(p 1/ρg)+H =Z 2+(u 22/2g)+(p 2/ρg)+ΣHf ∵Z 1=0, u 1=0, p = 0 (表压), Z 2=18m, u 2=0 p 2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u 2/2g) =0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m ∴H = 18+25+4.9 = 47.9m Ne = Hq v ρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw 2. 采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m 。已知该泵在额定流量60m 3/h 下的(NPSH)r 为 3.98m ，60℃水的饱和蒸汽压Pv 为19.92kp a 、ρ为983.2kg/m 3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m ，问该泵能否正常工作。 解： ∴该泵不能正常工作。 []m m H NPSH g p g p H f r v g 4246.10.398.381 .92.9831092.1981.92.98310013.135100.?=--??-??=---∑-ρρ＝ ，允许
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×
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de 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E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 E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E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍
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
目录 第一章流体流动与输送机械 (2) 第二章非均相物系分离 (32) 第三章传热 (42) 第四章蒸发 (69) 第五章气体吸收 (73) 第六章蒸馏 (95) 第七章固体干燥 (119)
第一章 流体流动与输送机械 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3 和867 kg/m 3 ,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 kg/m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（ －＋真表a a p p p p 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3 的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 题4 附图
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、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。 2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。 3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算) 4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。 5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。 6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。 7、板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2、 5,进料就是流量为150kmol/h,组成为0、4的饱与蒸汽,回流比为4、0,塔顶馏出液中苯的回收率为0、97,釜液中苯的组成为0、02。试求:(1)塔顶产品流率,组成与釜液流率;(2) 精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比与最小回流比的比值。 8、某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0、5(易挥发组分mol分率),饱与液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2、0,精馏段操作线方程为yn+1=0、714xn+0、257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)与塔底产品中难挥发组分回收率 ;2最小回流比;3提馏段操作线方程。 9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0、5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱与蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为