1 .高位槽内的水面高于地面8m水从0 108X4mm勺管道中流出，管路出
口高于地面2m在本题特定条件下，水流经系
2
统的能量损失可按艺h f = 6.5 u 计算，其中u 为水在管道的
流速。试计算：⑴A—A截面处
3
水的流速；⑵水的流量，以m/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 i g +
2 2 2 八、
0 + P 1/ p =乙g + u /2 + P 2/ p + 艺h （乙-Z 2）g = u /2 + 6.5u 代
2
入数据（8-2）X 9.81 = 7u , u = 2.9m/s 换算成体积流量V = uA= 2.9 X
2 3
n /4 X 0.1 X 3600 = 82 m /h
10.用离心泵把20C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①76X 2.5mm在操作条件下，泵入口处真
空表的读数为24.66 X 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艺h 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98.07 X 103a （表压）。试求泵的有效功率。解：总能量损失艺hf=艺hf+ , 1艺hf , 2
2 . , 2
u1=a=u=2u+10u212u2在截面与真空表处取截面作方程：Z0g+u0/2+P。/ p
2 2
=Z1 g+u/2+PJ p + 艺hf, 1 （P0-P1）/ p = ZQ+U/2 + 艺hf, 1 二u=2m/s W s=uA p
2 2
=7.9kg/s在真空表与排水管-喷头连接处取截面Z 1g+u/2+P1/ p +V e=Z2g+u/2+P2/ p +
2 2
艺hf , 2二z2g+u/2+P2/ p + 艺hf , 2—（z1g+u/2+P1/ p ）=12.5 X 9.81 + （98.07+24.66 ）/998.2 X 10310X 22=285.97J/kg N e= W e w=285.97 X 7.9=2.26kw 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98.1J /kg ,由B流至A的能量损失为49J/kg,试求：（1）若泵的效率为70%寸，泵的抽功率为若干kw?（2）若A处的压强表读数为245.2 X 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 A22+P A/ p 1二Zg+u^/2+P B/P +9.81 管径相同得业=山???（P A-P B） / p =Z B g+9.81
由 B 到 A 段，在截面处作柏努力方程Z B g+u B2 / 2+P B/ p +W=0+u A2P A/ p +49 ?（P A-P B）/ p -
Z B g+49=98.1+49=147.1J/kg ?侍乂p =36/3600 X 1100=11kg/s N e= W X W S=147.1 X 11=1618.1w 泵的抽功率N= N e /76%=2311.57W=2.31kw (2)由第一个方程得(P A-P B) / p =Z B g+9.81 得P B=P A- p (Z B g+9.81 )
4
=245.2 X 1031100 X (7 X 9.81+98.1) =6.2 X 10 Pa
15. 在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U t压差计，以测量两截面的压
强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm粗细管的直径分别为①60 X 3.5mm与①45
X 3.5mmo计算：(1)1kg水流经两截面间的能量损失。(2)与该能量损失相当的压强降为若干Pa?解：
(1)先计算A, B两处的流速：U A=W/ p S A=295m/s ,山=w s/ p S B在A, B截面处作柏努力方程：
2 2 2 2
z A g+u A/2+P A/ p =z B g+u B/2+P B/ p +2 hf ???1kg水流经A, B的能量损失：工hf= ( u A-u B)/2+ ( P A- P B) /
2 2 ( z
p = ( u A-u B)/2+ p gR/ p =4.41J/kg (2).压强降与能量损失之间满足： 2 hf= △ P/ p ? △ P=p 2
hf=4.41 X 103
-3
16. 密度为850kg/m3，粘度为8X 10 Pa ? s的液体在内径为14mm的钢管内流动，溶液的流速为1m/s。
试计算：(1 )泪诺准数，并指出属于何种流型？ ( 2)局部速度等于平均速度处与管轴的距离；( 3)
该管路为水平管，若上游压强为147X 103a，液体流经多长的管子其压强才下降到127.5 X 103a ?解：
3 3
(1) Re =du p / 卩=(14X 10 X 1 X 850) / ( 8X 10 ) =1.49 X 103> 2000 ?此流体属于滞流型(2)
2 2 2
由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足y = -2p ( u-U m)当u =0时,y = r = 2pu m
2 2 2 2 2
?p = r /2 = d /8 当u =u 平均=0.5 u max= 0.5m/s 时，y = - 2p (0.5-1 ) = d /8 =0.125 d ???即与管轴
3 3 3 2
的距离r=4.95 X 10 m (3)在147X 10和127.5 X 10两压强面处列伯努利方程u 1 /2 + P A/ p + Z 1g = u
2
2 /2 + P B p + z?g + 2 h f V u 1 = u 2, z 1 = Z2 ?P A/p = P B/p + 2 h f损失能量h f= ( P A- P B)/ p =
3 3
(147X 10-127.5 X 10 ) /850 =22.94 V?流体属于滞流型???摩擦系数与雷若准数之间满足入=64/ Re
2
又Vh彳=入X( I /d )X 0.5 u ? I =14.95m V?输送管为水平管，?管长即为管子的当量长度即:
管长为14.95m
18. 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流
动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？解：V管径减少后流量不变u1A1=u2A2而r,=r2? A=4A
2 2
?u2=4u由能量损失计算公式2 h彳=入？( i /d ) X( 1/2u )得2 h f，产入？( I /d ) X( 1/2u 1 ) 2 h
2 2
？( i /d ) X( 1/2u 2)=入？( i /d ) X 8 (uj =162 h f, ! ? h f2 = 16 h f1
f, 2=入
20.每小时将2 X 103g的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持26.7 X 103a的真空读，
高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50m,管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计
(局部阻力系数为4), 5个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15m。若泵效率为0.7，求泵
4
的轴功率。解：流体的质量流速 3 s = 2 X 10 /3600 = 5.56 kg/s 流速u = 3 s/(A p )=1.43m/s 雷偌准数Re=du p /卩=165199 > 4000查本书附图1-29得5个标准弯头的当量长度：5 X 2.1=10.5m 2 个全
1/2
开阀的当量长度：2X 0.45 = 0.9m二局部阻力当量长度工i e=10.5 + 0.9 = 11.4m假定1/入=2 lg(d
1/2
/ ￡ ) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14 ???入=0.029 检验d/( ￡ X Re X 入)=0.008 > 0.005 二符合
2 2
假定即入=0.029 ???全流程阻力损失 2 h =入X ( i + 2 i e)/d X u /2 + Z X u/2 = [0.029 X
3 2
(50+11.4)/(68 X 10) + 4] X 1.43 /2 = 30.863 J/Kg在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得P / p + We
3
=Zg + P2/ p + 2h We = Zg + (P,- P2)/ p +2h = 15X 9.81 + 26.7 X 10 /1073 + 30.863 = 202.9 J/Kg
3 3 3
有效功率Ne = We X w s = 202.9 X 5.56 = 1.128 X 10 轴功率N = Ne/ n =1.128 X 10/0.7 = 1.61 X 10 W
=1.61KW
22如本题附图所示，，贮水槽水位维持不变。槽底与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有一
个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管差压计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。
压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的长度为20叶(1).当闸阀关闭时，测得
R=600mm h=1500mm当闸阀部分开启时，测的R=400mm h=1400mm摩擦系数可取0.025，管路入口处
的局部阻力系数为0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。(2).当闸阀全开时，U管压差计测压处
的静压强为若干(Pa,表压)。闸阀全开时l e/d - 15,摩擦系数仍取0.025解：⑴根据流体静力学基本
3 3
方程,设槽面到管道的高度为x P水g(h+x)= P水银gR 10 X (1.5+x) = 13.6 X 10 X 0.6 x = 6.6m 部分
3
开启时截面处的压强卩！=p水银gR - P水gh = 39.63 X 10 Pa在槽面处和1-1截面处列伯努利方程Zg + 0 +
2 一 2 2 2
0 = 0 + u /2 + P 1/ p + 2h 而2h =[入(i +2 i e)/d + Z ]? u /2 = 2.125 u ? 6.6 X 9.81 = u /2
2 2 3
+ 39.63 + 2.125 u u = 3.09/s 体积流量co s= uA p = 3.09 X n /4 X (0.1) X 3600 = 87.41m /h ⑵ 闸
2 2 2
阀全开时取2-2,3-3 截面列伯努利方程Zg = u/2 + 0.5u /2 + 0.025 X (15 + i /d)u /2 u = 3.47m/s 取
' 2 ' 2 ' 4
1-1、3-3 截面列伯努利方程P1/ p = u /2 + 0.025 X (15+ i /d)u /2 ? R = 3.7 X 10 Pa
26.用离心泵将20C水经总管分别送至A, B容器内，总管流量为89m/h3, Q 127X 5mm原出口压强为
5
1.93 X 10 Pa,容器B内水面上方表压为1kgf/cm2，总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如本
题附图所示。试求：(1 )离心泵的有效压头H e；( 2 )两支管的压头损失H , o-A , H ,o-B ,。解：(1)离
2 -6
心泵的有效压头总管流速u = V s/A而A = 3600 X n /4 X (117) X 10 u = 2.3m/s 在原水槽处与压强计
2 2
管口处去截面列伯努利方程Z0g + We= u/2 + P0/ p +2 h f：?总管流动阻力不计2 h f=0 We= u/2 + P0/
2 5
p -Z0g =2.3 /2 +1.93 X 10/998.2 -2 X 9.81
=176.38J/Kg ???有效压头He = We/g = 17.98m ⑵ 两支管的压头损失在贮水槽和A、B表面分别列伯努利方程Z°g + We = Z 2 + P J p + 2 h竹Z^g + We = Z + P 2/ P + 2 h f?得到两支管的能量损失分别
为 Xh f1= Z 0g + We — (Z 1g + P 1/ p ) = 2 X 9.81 + 176.38 — (16 X 9.81 + 0) =39.04J/Kg
3
+ We - (Z 2g + P 2/ p ) =2 X 9.81 + 176.38 - (8 X 9.81 + 101.33 X 10/998.2) =16.0 J/Kg 二压头损
失 H f1 = X h f1 /g = 3.98 m H f2 = X h f2/g = 1.63m
28 ?本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从 BC 与 BD 两支管排出，高位槽液面
与两支管出口间的距离为 11m, AB 段内径为38mm 长为58m ； BC 支管内径为32mm 长为12.5m ； BD 支管的 内径为26mm 长为14m,各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。 AB 与 BC 管的摩擦系数为
0.03。试(1)当BD 支管的阀门关闭时，BC 支管的最大排水量为若干 m3h ？ (2)当所有的阀门全开时，两 支管的排水量各为
若干 m3h? BD 支管的管壁绝对粗糙度为
0.15mm,水的密度为1000kg/m3，解：(1)BD 支
2 2
管的阀门关闭V S
,AB = V S ,BC 即u A = U t AU o n 38 /4 = u 小32 /4 /? u 0 = 0.71u 勺分别在槽面与C-C,B-B 截面
2 2
处列出伯努禾U 方程 0 + 0 + Z °g = u 〃2 + 0 + 0 + X h “c 0 + 0 + Z 心=u 。/2 + 0 + 0 + X h 侶而
2 2 2
X h f,Ac =入？ I AB /d 0 ) ? 5 /2 + 入？ I B(/d J ? u , /2 = O.03 X (58000/38)
X u 0/2 + 0.03 ? (12500/32)
3
w = 2.46m/s BC 支管的排水量 V S ,BC
= uj = 7.1m/s ⑵ 所有的阀门全开 V S ,AB
= V S ,BC
+ V S ,BD
u 0A 0 = u 1A 1 + u 2A 2 2 2 2 2 2 ① 1/2
u 0 n 38 /4 = u 1 n 32 /4 + u 2 n 26 /4 u 038 = u 132 + u 2262 假设在 BD 段满足 1/ 入=2 lg(d / e ) +1.14
2 2
???入D = 0.0317 同理在槽面与 C-CQ-D 截面处列出伯努利方程
Z °g = u 1 /2 + X h 侶=u 1 /2 +入？ I
2 2 2 2 2
AE
/d 0 ) ? u 。/2 + 入？ I BC /d 1) 7/2 ② Z
°
g = u 2/2 + X h 何=u 2/2 + 入？ I
Ae
/d 0 ) ? u 。/2 + 入 D ? I
2
B“2
)?匕/2 ③
3
3
联立①②③求解得到 u ’ = 1.776 m/s, u 2= 1.49 m/s 核算 Re = du p / 卩=26 X 10 X 1.49 X 10/0.001
3
1/2
=38.74 X 10 (d/ e )/Re 入 =0.025 > 0.005 ???假设成立 即 D,C 两点的流速 u ’= 1.776 m/s , u 2 = 1.49
3
m/s ? BC 段和 BD 的流量分别为 V S ,BC = 32X 10X ( n /4) X 3600X 1.776 = 5.14 m/s V S ,BD = 26X 10X ( n 3
/4) X 3600 X 1.49 = 2.58 m /s
2.用离心泵以40m3h 的流量将贮水池中65C 的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中， 以达到冷却的目的，已知水进入喷头之前需要维持 49kPa 的表压强，喷头入口较贮水池水面高 6m,吸入
管路和排出管路中压头损失分别为 1m 和3m,管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵并确 定泵的安装高度。当地大气压按
101.33kPa 计。 解：???输送的是清水
?选用B 型泵 查65C 时水的密度
3
2
2
p = 980.5 Kg/m 在水池面和喷头处列伯努利方程 u 1 /2g + P / p g + H = u 1 /2g + P 2 P g + H f + Z
3
取 u 1 = u 2 = 0 贝U H = (P 2- P 1)/ p g + H f + Z = 49 X 10 /980.5 X 9.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m
■/ Q = 40
艺 h f2 =Z 0g
2 2 2
X q /2 = 22.89 u ° + 5.86 u 1 X h “B
入?
1
AB ^d 0)
2 2
u 0/2 = O.03 X (58000/38) X 比/2 = 22.89 u
3 4
m /h由图2-27得可以选用3B19A 2900 4 65 C时清水的饱和蒸汽压P V = 2.544 X 10 Pa当地大气压H a
3 3
=P/ p g = 101.33 X 10 /998.2 X 9.81 = 10.35 m 查附表二十三3B19A的泵的流量：29.5 —48.6 m /h
为保证离心泵能正常运转，选用最大输出量所对应的H S即H S = 4.5m输送65C水的真空度H S = [ H S
3 2
+( H a-10)-( P V/9.81 X 10 - 0.24)]1000/ p =2.5m 二允许吸上高度Fg = H S - u ! /2g - H 何=2.5 - 1 =1.5m 即安装高度应低于1.5m
3 .常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m3，粘度小于20cSt，在贮槽条件下饱和蒸汽压为
80kPa，现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m3流送往表压强为177kPa的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m,吸入管路和排出管路的全部压头损失为1m和4m。试核算该泵是否合
用。若油泵位于贮槽液面以下 1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33kPa计.解：查附录
3
二十三65Y-60B型泵的特性参数如下流量Q = 19.8m /s,气蚀余量厶h=2.6 m 扬程H = 38 m 允许吸
上咼度H g = (P 0- P V)/ p g - △ h- H f,0-1 = -0.74 m > -1.2 扬升咼度Z = H - H f,0-2 = 38 - 4 = 34m 如
2 2 2 2 图在1-1,2-2 截面之间列方程u ! /2g + R/ p g + H = ^/2g + P2/ p g + H + △ Z 其中q /2g =比/2g
3
=0 管路所需要的压头：e=(P2- PJ/ p g + △ Z + H f,1-2 = 33.74m < Z = 34 m 游品流量Q = 15 m /s <
3
Q = 19.8m /s
离心泵的流量，扬升高度均大雨管路要求，且安装高度有也低于最大允许吸上高度因此,能正常工作
4 .用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装调节阀门。适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保持不变。若离心泵的吸
入管直径为100mm排出管直径为50mm孔板流量计孔口直径为35mm测的流量计压差计读数为
0.85mHg吸入口真空表读数为550mmH时，离心泵恰发生气蚀现象。试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。已知水温为20C，当地大气压为760mmHg
2 3
解：确定流速A0 /A2 = (d 0/d 2) = (35/50) 2 = 0.49 查20 C时水的有关物性常数p = 998.2Kg/m ,卩=
-5
100.5 X 10 ,P V = 2.3346 Kpa 假设C,在常数区查图1-33 得C = 0.694 贝U
1/2 、 5
U o = C o [2R( p A- p )g/ p ] = 10.07m/s u 2 = 0.49u 0 = 4.93 m/s 核算:Re = d 2U2 p / 卩=2.46 X 10 > 2
5 2 2
X 10 ???假设成立u,= U2(d2/d J = 1.23 m/s 允许气蚀余量△ h = (P ,- P 2)/ p g + u , /2g P , = Pa
3
-P 真空度=28.02 Kpa △ h = (28.02-2.3346) X 10/998.2 X 9.81 = 2.7 m 允许吸上高度H g =(P a- P V)/
p g - △ h- 2 H f ???离心泵离槽面道路很短可以看作2 H f = 0 ? H g =(P a- P V)/ p g - △ h =(101.4 -
3
2.3346) X 10/(998.2 X 9.81) - 2.7 =7.42 m
6 2
6. 某型号的离心泵，其压头与流量的关系可表示为H=18 - 0.6 X 10Q (H单位为m, C单位为m3s)若用
100m2,池中水深7m=输水之初池内水面低于
该泵从常压贮水池将水抽到渠道中，已知贮水池截面积为
2
渠道水平面2m假设输水渠道水面保持不变，且与大气相通。管路系统的压头损失为H f=0.4 X 10 Q( H
单位为m, Q单位为m3s)。试求将贮水池内水全部抽出所需时间。解：列出管路特性方程H e= K + H f K=
6 2
△ Z + △ P/ p g ???贮水池和渠道均保持常压???△P/ p g = 0 ??? K= △ Z ??? H e= △ Z + 0.4 X 10Q 在输水
6 2
之初△ Z = 2m ? H e= 2 + 0.4 X 10 Q
6 2 -3 3 ”
联立H=18-0.6 X 10Q，解出此时的流量Q = 4 X 10 m/s将贮水槽的水全部抽出△ Z = 9m
6 '2 6 2 ' -3 3
? H e= 9 + 0.4 X 10 Q再次联立H=18-0.6 X 10Q，解出此时的流量Q = 3 X 10 m/s ?/流量Q随着水
' -3 3
的不断抽出而不断变小?取Q的平均值Q平均=(Q + Q ) /2 = 3.5 X 10 m/s把水抽完所需时间T =
V/ Q 平均=55.6 h
8 .现采用一台三效单动往复泵，将敞口贮罐中密度为1250kg/m3的直径为70mm冲程为225mm往复
次数为2001/min，泵的总效率和容积效率为0.9和0.95。试求泵的实际流量，压头和轴功率。
2 3
解：三动泵理论平均流量Q T = 3ASn r = 3 X n /4 X (0.07) X 0.025 X 200 =0.52m /min
一 3 2 2
实际流量Q = n Q =0.95 X 0.52 = 0.494 m/min 泵的压头H = △ P/ p g + △ u/2g + 工H f + Z 取厶u /2g
6
=0 = △ P/ p g + 工H f + Z = 1.28 X 10 /1250 X 9.81 + 2 + 10 = 116.38m 轴功率N = HQ p /102 n = 13.05 Kw
3在底面积.40m2的除尘室回收气体中的球形固体颗粒气体的处理量为3600m3h，固体的密度
-5
p s=3600kg/m3，操作条件下气体的密度p =1.06kg/m3，粘度为3.4 X 10 Pa?s。试求理论上完全除去的
最小颗粒直径。解：根据生产能力计算出沉降速度u t= V s/b I = 3600/40 m/h = 0.025m/s 假设气体流
2 2
处在滞流区则可以按u t = d ( p s- p ) g/18 □进行计算? d = 18卩/ ( p s- p ) g ? u t可以得到d =
-4
0.175 X 10 m核算Re = dq p /卩〈1 ,符合假设的滞流区.??能完全除去的颗粒的最小直径 d = 0.175
-4
X 10 m = 17.5 m
-5
5.含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3，气体流量为000m3h粘度为.6 X 10 Pa?密度为.674kg/m3 ,,
采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界直径，分割
粒径及压强降。
解：(1)临界直径选用标准旋风分离器Ne = 5 , E = 8.0 B = D/4 , h = D/2 由V s = bhu匚得Bh =
2 1/2
D/4 ? D/2 = V s/u i? u i = 8 V s/D 根据d c = [9 卩B/( n Ne p s u i )] 计算颗粒的临界直径? d c = [9 X
1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分）
1 化工原理期末考试试题 一．填空题 1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。 2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。 3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。 4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。 5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。（减小，增大，不变，变化不确定） 6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。 （泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间） 7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。（降低，升高，保持恒定）。 8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。（增 大、减小、不变） 9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。升温，气提，降压(三写二) 11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。（减小，增多） 12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。（升高，升高） 13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。 14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。 15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。 16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相
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
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?
填空题 I. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零_。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2― 勺、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3. 水在内径为? 105mmX25mm 只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s ,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s ，贝U Re=99502流动类型为湍流。 4. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，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1/4倍. 5. 求取对流传热系数常采用 因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次 数群，再通过实验确定各特征数 数之间的关系，即得到各种条件下的 关联 式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_,间壁换热和蓄热换热. 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： ⑴(2)若p > pe 或Ce > C 则属于吸收过程 9. 计算吸收塔的填料层高度，必须运丽口下三个方面的知识关联计算：_平衡关系 ,物料衡算，传质速率.. 10. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分。 II. ,当20E 的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm 勺光滑管内流 动时,若流速为1.0m/s 时，其雷诺准数Re 为9.93 x 105；直管摩擦阻力系数入为 0.0178._ 12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13. 计算管道流体局部阻力的方法有：当量长度法；阻力系数法；,其相应的阻力计 14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。 15. 进行换热的两流体，若a 1》a 2时，要提高K 值，应设法提高a 2； 当a 1 "a 2时，要提高K 值，应使 a 1a 2同时提高 。 16. 某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为 0.023 Re 0.8 Pr 0.4.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系 d 数a =2.61(kw/ (nt K ).若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s 时，此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K ). 17. 强化传热的方法之一是提高 K 值.而要提高K 值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数. 18. 吸收剂用量增加，操作线斜率增大，吸收推动力增大。 (增大，减小，不变) 19. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜 之中。 20. 对不饱和湿空气，干球温度大于湿球温度，露点温度小于湿球温度。 算公式为h f 2 l e U d 2g ；,h f 2g
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：
化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?m -2?K -1，要提高总传热系数K ，最简单有效的途径是 （ ） A ．设法增大α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ）
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℃，
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（3分）题号1155 第1章知识点400 难度容易 当20℃的甘油（ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊）,在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s时,雷诺数Re为_______,流体的流动型态为______。 ***答案*** 168.2 层流 2.（2分）题号2038 第2章知识点100 难度容易 往复压缩机的实际工作循环由_____、_______、______和______四个阶段组成。 ***答案*** 膨胀、吸气、压缩、排气 3.（2分）题号4060 第4章知识点200 难度容易 对流传热膜系数α工程制单位为_____________，SI制单位为_________。 ***答案*** kCal.h.K.m; W/(Km) 二、选择题： 1.（2分）题号1202 第1章知识点400 难度容易 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 ***答案*** A 2.（2分）题号2121 第2章知识点500 难度容易 通常所说的离心通风机的风压是指（） A. 静风压 B. 动风压 C. 全风压 ***答案*** C 3.（2分）题号4147 第4章知识点400 难度中等 为了提高列管换热器管内流体的α值，可在器内设置（）。 A. 分程隔板 B. 折流接板 C. 多壳程 ***答案*** A 三、判断题： 1.（2分）题号3058 第3章知识点100 难度容易 要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。（） ***答案*** × 四、问答题： 1.（8分）题号3079 第3章知识点300 难度容易 试分析提高过滤速率的因素？ ***答案*** 过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有： （1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。
徐州工程学院试卷 — 学年第 学期 课程名称 化工原理 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名 一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是 D A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大 2. 判断流体流动类型的准数为___ A ____。 A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数 3. 在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 形压差计，当流体流过该管 段时，压差计读数R 值反映的是 A A A 、 B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力 C A 、B 两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是 A 。 A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是 D A Z 2-Z 1=0 B Σh f = 0 C 22 21022 u u -= D p 2-p 1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置 上宜 A A. 先除尘后升温 B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓 7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t 1=100℃, △t 2=25℃，则第一、二层 的热阻R 1、R 2的关系为_____D______。 A. 无法确定 B. R 1 = 0.25R 2 C. R 1 = R 2 D. R 1 = 4R 2 8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效 B A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。 9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y 10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条 件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分 30 15 15 40 100 得分
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？
模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生：而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大（大、小）一侧的：?值。间壁换热器管壁温度t w接近于：?值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a. Q.（y i —Y2）/ △ Y m,式中：△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;（Y i—丫2） /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、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分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 （A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C,
1、 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数 数值 ________ 。 A. 与光滑管一样 B. 只取决于Re C.取决于相对粗糙度 D.与粗糙度无关 2、 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应 _____ 。 A. 停泵，向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度 C.检查进口管路是否有泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大 3、 液体在两截面间的管道内流动时,其流动方向是 ________ 。 A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面； C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面； 相差较大时，提高总传热系数 K 值的措施 B. 提高大的值； D.提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用 _____ 方法来提高传热速率最合理。 A. 提高蒸汽速度； B.采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C. 提高空气流速； D.将蒸汽流速和空气流速 都提高。 6沉降室的生产能力与—有关。 \ A. 颗粒沉降速度和沉降室高度； B.沉降面 积； C. 沉降面积和颗粒沉降速度； D. 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、 离心泵的扬程是指泵给予（ ）液体的有效能量。 A. 1kg B. 1N C. 1m 8、 雷诺数的物理意义表示 __________ 。 A. 粘滞力与重力之比； B.重力与惯性力之比； C.惯性力与粘滞力之比； D.压力与粘滞力之比。 4、冷热两流体的对流给热系数 是 _____ 。 A.提高小的值； C.两个都同等程度提高；
9、为了减少室外设备的热损失，保温层外的一层隔热材料的表面应该 是_________ 。 A. 表面光滑，色泽较浅 B.表面粗糙，色泽较深
模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、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分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C,
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。
·流体 流动部分 1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图
解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。