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
化工原理习题答案(第 七章)
第7章 吸收 7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --??）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答： 13kPa m 0.59kmol --??=H , 0.943m =） 解：3m kmol 582.01000 101171-?==c ， 31m Pa mol 59.09866 .0582.0--??===Pe c H ， 0099.03 .1011007604.7==e y ， 0105.018 100171171=+=x ， 943.00105 .00099.0===x y m e 。 7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3?=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-? ，或3m 0.35mol -? ） 解：kPa 3.213.10121.0=?=Pe ， 6661042.610 313.33.2110313.3-?=?=?=Pe x ， 36m g 4.111000 18321042.6--?=???=c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-?NH 水。此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-=y y Y ，0402.0004 .01004.01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=?==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=?==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=?Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=?e Y Y Y 。 7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --??=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---???=G k ， 3-112m km ol h m 0.075km ol ????=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答：11-2kPa h m 0.0408kmol --???=G K , 73.0）
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 ( )
七气液传质设备 板式塔 3.1 用一筛板精馏塔分离甲醇水溶液。料液中甲醇浓度为52%(摩尔%,以下同),使塔顶得99.9%的甲醇产品,塔底为99.8%水。塔顶压强为101[KN/m2],全塔压降为30[KN/m2],试按塔底状况估算塔径。取液泛分率为0.7,板间距初步定为300mm, 塔的有效截面为总截面积的90%,塔底气体负荷(可视为水蒸汽)为0.82[kg/s],塔底的液体负荷(可视为水)为1.24[kg/s] 3.2若上题精馏塔经计算所需的理论板数为30块(包括釜), 且在塔顶与塔底平均温度为86℃下甲醇对水的相对挥发度ａ=6.3,水的粘度为0.33厘泊,甲醇粘度为0.26厘泊,求该塔整个塔板层的高度为多少米? 3.3 用第一题给定的条件,经初步设计得到筛板塔主要尺寸如下: 塔径D=900[mm] 板间距H t=300[mm] 孔径d o=4[mm] 板厚t p=2[mm] 堰高t w=50[mm] 堰长L w=630[mm] 筛孔气速U o=12.7[m/s] 降液管面积与塔截面积之比A d/A=0.1 液面落差△=0 降液管下沿离塔板距离y=40[mm] 试校验塔板是否发生液泛;校验液体在降液管中的停留时间是否满足要求。 填料塔 3.4 习题1与2中的筛板塔若改用填料塔代替,内装填38mm 钢鲍尔环试求塔径及填料层高度。塔径按塔底条件计算，取液泛分率为0.6。并比较筛板与填料塔的压降。 3.5 有一填料塔,内充填40[mm]陶瓷拉西环,当塔内上升的气量达到8000[kg/h]时, 便在顶部开始液泛,为了提高产量,拟将填料改为50[mm]陶瓷矩鞍。问此时达到液泛的气量为若干?产量提高的百分率为多少? 综合思考题 3.6 选择与填空 [1].(1) 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。 当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系上存在着两个转折点, 其中下转折点称为_______,上转折点称为_______。 (2) 筛板塔、泡罩塔，浮阀塔相比较,操作弹性最大的是_______; 单板压力降最小的是_______; 造价最便宜的是_______。 A.筛板塔 B.浮阀塔 C.泡罩塔 [2].(1) 鲍尔环比拉西环优越之处有(说出三点来)_______。
单项选择题一(摘自百度,含答案) 1、离心泵开动以前必须充满液体就是为了防止发生( )。A A、气缚现象; B、气蚀现象; C、汽化现象; D、气浮现象。 2、离心泵最常用得调节方法就是( )。B A、改变吸入管路中阀门开度; B、改变压出管路中阀门得开度; C、安置回流支路,改变循环量得大小; D、车削离心泵得叶轮。 3、离心泵得扬程,就是指单位重量流体经过泵后获得得( )。B A、包括内能在内得总能量; B、机械能; C、压能; D、位能(即实际得升扬高度)。 4、离心泵得扬程就是( )。D A、实际得升扬高度; B、泵得吸液高度; C、液体出泵与进泵得压差换算成液柱高度 D、单位重量液体出泵与进泵得机械能差值。 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验,启动泵后,出水管水量很小,泵进口处真空计指示真空度很高,她对故障原因作出了正确判断,排除了故障,您认为以下可能得原因中,哪一个就是真正得原因( )。C 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。 6、为避免发生气蚀现象,应使离心泵内得最低压力( )输送温度下液体得饱与蒸气压。A A、大于; B、小于; C、等于。 7、流量调节,离心泵常用( ),往复泵常用( )。A;C A、出口阀 B、进口阀 C、旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机得气缸中,应采用( )。输送大流量,低粘度得液体应采用( )。C;A A、离心泵; B、往复泵; C、齿轮泵。 *9、1m3 气体经风机所获得得能量,称为( )。A A、全风压; B、静风压; C、扬程。 10、往复泵在启动之前,必须将出口阀( )。A A、打开; B、关闭; C、半开。 11、用离心泵从河中抽水,当河面水位下降时,泵提供得流量减少了,其原因就是( )。C A、发生了气缚现象; B、泵特性曲线变了; C、管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____,就是为了防止气缚现象发生。D A 灌水; B 放气; C 灌油; D 灌泵。 13、离心泵装置中_____得滤网可以阻拦液体中得固体颗粒被吸入而堵塞管道与泵壳。A A、吸入管路; B、排出管路; C、调节管路; D、分支管路。 14、为提高离心泵得经济指标,宜采用_____ 叶片。B A 前弯; B 后弯; C 垂直; D 水平。 选择题二(摘自化工管理学习指南,题号与指南同,答案见指南) 2、试选择适宜得输送机械完成如下输送任务: ⑴含有纯碱颗粒得水悬浮液( ); ⑵高分子聚合物黏稠液体( ); ⑶黏度为0、8mPa·s得有机液(要求,) ( )。 A、离心泵; B、旋涡泵; C、往复泵; D、开式碱泵
化工原理习题答案(第七章)
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第7章 吸收 7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --??）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：13kPa m 0.59kmol --??=H , 0.943m =） 解：3m kmol 582.010******* 1-?== c ， 31m Pa mol 59.09866.0582 .0--??===Pe c H ， 0099.03.101100760 4.7==e y ， 0105.01810017117 1=+= x ， 943.00105 .00099 .0== =x y m e 。 7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3?=,式中* p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-? ，或3m 0.35mol -? ） 解：kPa 3.213.10121.0=?=Pe ， 6 6 61042.610313.33.2110313.3-?=?=?= Pe x ， 36m g 4.111000 1832 1042.6--?=???= c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6， 吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为1 3kmol kmol 012.0-?NH 水。 此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-= y y Y ，0402.0004 .01004 .01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=?==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=?==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=?Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=?e Y Y Y 。 7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --??=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---???=G k ， 3-112m km ol h m 0.075km ol ????=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占 的分数。（答：1 1-2kPa h m 0.0408kmol --???=G K , 73.0） 解：112kPa h m kmol 0408.0075 .021 056.011 1 11---???=?+ = + = L G G HK K K ， 气相阻力所占分率：
七气液传质设备习题解答 1 解: 塔底压强=101+30=131[kn/m2], 在上此压强下水沸点为107℃ ,此温度下 ρG=18×131×273/×101×380)=[kg/m3] ρl=953[kg/m3] θ=[dyn/cm] μ=[cp] (ρl/ρG)1/2V l/V G=(ρG/ρl)1/2m l/m G =953)1/2×= H T=0.3m 当P148图11--6 ,C20= C=C200(σ/20)=20)= UF=C[(ρl-ρG)/ρG]=[/] =[m/s] U==×=2[m/s] 气体流量 : V G=m G/ρG==[m3/s] 塔的有效截面An(指塔版上可供气体通过的截面) An=V G/u=2=[m2] 塔的总截面为A,依题意0.9A=An , ∴A=An/==[m2] 塔截面为A,故塔径为D πD2/4=A D=(4A/π)=(4×=≈[m] 2 解: 已知a=, 86℃时, μ水=[cp]
μ甲醇=[cp] μaΩ=×+×=[cp] aμaΩ=×= 由图11--21查得总板效率E==42% 筛板塔增大10% 故得 E=×=46% 实际塔板数为(30-1)/E=29/=63 (釜算一块理论板) 塔板层高度为(63-1)×=[m] 3 解 : 校核液泛是否发生 气体通过筛孔压力降ho h O=(1/2g)(uo/Co)2ρG/ρl 式中:uo=[m/s] ,ρG=[kg/m3] ; ρl=953[kg/m3] 根据do/tp=4mm/2mm=2 ,由图11--9读出Co= ∴ho=(1/2953)=[m清液柱] 气体通过泡沫层压降e he=β(hw+how) 式中hw=0.05m ; β为充气系数,how为堰头高度。现先求β。它根据u AρG1/2 值从图中查取.u A为按工作面计算的气速: u A=V G/(A-2Ad)=××= [m/s] u AρG1/2== 由此查得β= 。 how=(V′l/lw)2/3 式中.V l为液体体积流量953)×3600=[m3/h] lw为堰长,lw=0.36 m(题给条件)
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 ---????=?=????????????=?????
7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200 时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为1 3 kPa m kmol --??）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：13 kPa m 0.59kmol --??=H , 0.943m =） 解：3m kmol 582.010******* 1-?== c ， 31m Pa mol 59.09866.0582 .0--??===Pe c H ， 0099.03.101100760 4.7== e y ， 0105.01810017117 1=+= x ， 943.00105 .00099 .0== =x y m e 。 7-2．C 100 时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3?=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧（答：3m g 4.11-? ，或3m 0.35mol -? ） 解：kPa 3.213.10121.0=?=Pe ， 66 61042.610313.33 .2110313.3-?=?=?=Pe x ， 36m g 4.111000 1832 1042.6--?=???= c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6， 吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为1 3kmol kmol 012.0-??NH 水。 此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-= y y Y ，0402.0004 .01004 .01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=?==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=?==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=?Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=?e Y Y Y 。 7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --??=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---???=G k ， 3-112m km ol h m 0.075km ol ????=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占 的分数。（答：1 1-2kPa h m 0.0408kmol --???=G K , 73.0） 解：112kPa h m kmol 0408.0075 .021 056.011 1 11---???=?+ = + = L G G HK K K ， 气相阻力所占分率：
第七章 干 燥 湿空气的性质 【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60?=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度?与湿度H 。 解 湿空气总压.1013p kPa = (1).06?=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375) 0622 0622002841013067375 s s p H kg kg p p ???==?=--?．水干气 焓 ()..1011882492I H t H =++ (...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +??+?= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..93 07541234 V s p p ?===． 湿度 . (93) 0622 =062200629101393 V V p H kg kg p p =?=--．水／干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70?=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。 解 总压.,.101333033007p kPa t K ?====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241) 0622 06220018810133074241 s s p H kg kg p p ???==?=--?．．水／干气 (2) 饱和湿度 (4241) 0622 062200272101334241 s s s p H kg kg p p ==?=--．水／干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气 .0622s s s p H p p =- (1013300188) 2970622062200188 s s s pH p kPa H ?= ==++ 从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t = (4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为 ()..1011882492H H t H =++
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 C F型 D sh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
第7章 吸收 7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --??）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：13kPa m 0.59kmol --??=H , 0.943m =） 解：3m kmol 582.01000 101171-?==c ， 31m Pa mol 59.09866 .0582.0--??===Pe c H ， 0099.03 .1011007604.7==e y ， 0105.018 100171171=+=x ， 943.00105 .00099.0===x y m e 。 7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3?=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-? ，或3m 0.35mol -? ） 解：kPa 3.213.10121.0=?=Pe ， 6661042.610 313.33.2110313.3-?=?=?=Pe x ， 36m g 4.111000 18321042.6--?=???=c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-?NH 水。此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-=y y Y ，0402.0004 .01004.01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=?==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=?==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=?Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=?e Y Y Y 。 7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --??=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---???=G k ， 3-112m kmol h m 0.075kmol ????=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答：11-2kPa h m 0.0408kmol --???=G K , 73.0） 解：112kPa h m kmol 0408.0075.021056.011111 ---???=?+=+=L G G HK K K ， 气相阻力所占分率：
1. 用一离心泵将敞口低位槽中的水送到高位水槽中，两水槽的垂直距离为8m ，且已知高位槽内的压力为200kPa （表压）。当管路内供水量为40m 3 /h 时，管内流动已进入完全湍流区。已知该泵的特性方程为20052.03.42Q H -=（H 单位为m,Q 单位为m 3/h ）.现该管路系统改送密度为1200kg/m 3的碱液，阀门开度和其它管路条件都不变，问此时泵的流量和有效功率是多少？ 解：输送水时，管路特性曲线方程为2240*1000 *81.92000008B BQ g p z H ++=+?+ ?=ρ，于是得管路特性方程为： B H 2404.28+= 该泵在水流量为40m 3 /h 时的工作压头可由离心泵的特性方程20052.03.42Q H -=求出： m H 3440*0052.03.422=-= 代入管路特性方程可得B 值：B= 改为输送碱液时，B 值不变，于是管路特性方程变为： 2220035.0250035.01200 *81.92000008Q Q BQ g p z H +=++=+?+?=ρ 泵的特性方程不变，此时它与管路特性方程求解可得输送碱液时的工作点： Q=h, H=32m 有效功率：W g HQ N e 466781.9*1200*3600 6.44* 32===ρ 2. 用离心泵向水洗塔送水。在额定转速下，从泵特性曲线查得：当输水量为s 时，泵提供的扬程为45m 。阀门全开时管路特性曲线可用25101.120Q H ?+=（Q 单位为m 3/s ）表示。为了将管路流量调节到s ，需关小阀门至一定位置。问： （1）因关小阀门而损失的压头； （2）关小阀门后管路特性曲线方程如何表示？ 解：（1）该泵在流量为s 时可为流体提供的压头是45m 。泵安装于管路时且当阀门全开时，流量达到s 管路所需要的压头为：m Q H 59.38101.12025=?+=；采用关小阀门，这样泵的扬程上升至H=45m 时流量会达到要求；（）= m 即为关小阀门而引起的压头损失。 (2)关小阀门后，管路特性将与原来有所不同，在2BQ A H +=中，g p z A ρ/?+?=不变，B 将发生变化。此时压头达到45，流量达到，将这些数据代入方程中可得51048.1?=B 因此新的管路特性方程为：251048.120Q H ?+=
第2章 1．锅炉钢板壁厚m m 201=δ，其导热系数()K m W/5.461?=λ。若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1m m 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12?=λ。已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。（原题1） 解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2， 001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：2221113 1111m m n i mi i i n S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-= ∑=+ 其中， K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461?=λ，()K m W/162.12?=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。 所以2222 1131W/m 874.3W/m 162 .1001.05.4602.0473 523=+ -=+-== λλb b t t S Q q 根据圆筒壁的导热速率方程：1112 1111m n i mi i i n S b t t S b t t Q λλ-=-= ∑=+ 可以得到：)K (3.5065 .46002 .0874.3523- 1 1 12=?- ==λqb t t 2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0?=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数 ()℃m 15W/.0?=λ。现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。已知钢管的平均导热系数()℃m W/45?=λ，试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。（原题2）
第一章流体流动 1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件? 连续性假设：假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。 质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。 2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。 3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降? 粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。 通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。 4、静压强有什么特性? ①静止流体中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力； ②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的； ③压强各向传递。 7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 由静力学方程可以导出)g -H(p 热冷ρρ=?，所以H 增加，压差增加，拔风量大。 8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段? 均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。 9、伯努利方程的应用条件有哪些? 重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。 12、层流与湍流的本质区别是什么? 区别是否存在流体速度u 、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 13、雷诺数的物理意义是什么? 物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。 14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些? 2 32d lu μ?=?应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。 15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管? 当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re 很大，λ与Re 无关的区域，称为完全湍流粗糙管。 16、非圆形管的水力当量直径是如何定义的?能否按4 2 e d u π计算流量? 当量直径定义为∏=?=A 44d 浸润周边管道截面积e 。不能按该式4 2e d u π计算流量。 17、在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，
第七章习题 物料衡算 1. 在一套三效蒸发器内将2000kg/h的某种料液由浓度10%(质量,下同)浓缩至40%。设第二效蒸出的水量比第一效多15%, 第三效蒸出的水量比第一效多30%, 求总蒸发量及各效溶液的浓度。 温度差损失 2. 完成液浓度30%(质量)的氢氧化钠水溶液, 在压强为60kPa(绝压)的蒸发室内进行单效蒸发操作。器内溶液的深度为2m, 溶液密度为1280kg/m3, 加热室用0.1MPa(表压)的饱和蒸汽加热, 求传热的有效温差。 单效蒸发计算 3. 在单效蒸发器中, 每小时将5000kg的氢氧化钠水溶液从10%(质量, 下同)浓缩到30%, 原料液的温度为50℃, 蒸发室的真空度为67kPa, 加热蒸汽的表压为50kPa。蒸发器的传热系数为2000 W/( m2?K)。热损失为加热蒸汽放热量的5%。 试求蒸发器的传热面积和加热蒸汽的经济性。 设由于溶液静压强引起的温度差损失可不考虑。当地大气压为101.3kPa。 4. 浓度为2.0%(质量)的盐溶液, 在28℃下连续进入一单效蒸发器中被浓缩至3.0%。蒸发器的传热面为69.7 m2，加热蒸汽为110℃饱和水蒸汽。加料量为4500kg/h, 料液的比热C P=4100J/(kg?℃)。因是稀溶液, 沸点升高可以忽略, 操作在1atm下进行。 (1) 计算蒸发的水量及蒸发器的传热系数； (2) 在上述蒸发器中, 将加料量提高至6800kg/h, 其它操作条件(加热蒸汽及进料温度、进料浓度、操作压强)不变时, 可将溶液浓缩至多少浓度? 多效蒸发 5. 一并流操作的三效蒸发器用以浓缩水溶液, 加热蒸汽为121℃饱和水蒸汽, 末效蒸发室的操作压强为2 6.1kPa(绝压)。原料预热至沸点加入第一效内, 料液的浓度很低, 沸点升高可以不计。各效蒸发器的传热系数为K1=2840W/(m2?K)；K2=1990W/(m2?K)；K3=1420 W/(m2?K)。各效传热面相等, 试作某些简化假定以估计各效溶液的沸点。 6. 有一双效并流蒸发装置。已知某水溶液的加料量为2000kg/h, 料液浓度为5%(质量, 下同), 设各效溶液的比热容均近似取为4.18kJ/(kg?℃), 且不随温度和浓度而变。进料温度为93℃，完成液浓度为45%, 加热蒸汽温度为20℃, 汽化潜热为2205kJ/kg 。第二效二次蒸汽的温度为53℃。各效传热面积相等。已知各效传热系数分别为K1 = 2000W/(m2?K) ；K2 =1500W/(m2?K)。设各种温度差损失、热量损失均不考虑。冷凝液在冷凝温度下排出, 且无额外蒸汽引出。试求每效的传热面积。 第七章思考题 1. 蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些? 2. 提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪? 降低单程汽化率的目的是什么? 3. 为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域? 4. 提高蒸发器生产强度的途径有哪些? 5. 试分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度、温度、完成液浓度、加热蒸汽 压强以及冷凝器操作压强均相等？ 6. 多效蒸发的效数受哪些限制? 7. 试比较单效与多效蒸发之优缺点? 290