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化工原理(1)

第一章

一．填空

1. 流量计安装时，孔板流量计可以在( 水平 )方向安

装，转子流量计( 垂直 )方向安装，流体流动方向应

取( 从下向上 )。

2. 图2示，流体在园管中自上而下流动，通过l 段的摩

擦阻力损失为h ∫ab ，压强差为△p ab ，指示液高度为R 1，

若流量及其他条件都不变，使流体自下而上流动通过

该l 段，则改变流动方向后的阻力损失h ∫ba 与改变

前h ∫ab 的关系为( 相等 )

3. 当流体的温度升高时，液体的粘度( 减小 )；

气体的粘度( 增加 )。

4. 某水平直管，输水时体积流量为Vs ，今改为输送3Vs 的有机物，

且μ=3μ水，ρ=0.5ρ水。设两种输液下，流体均在层流下流动，则

管路两端压差为水的 9 倍，阻力损失为水的 18 倍。

5、.在套管环间流动的流体，外管的内径是d 2，内管的外径是d 1，则当量直径d e ＝ d 2-

d 1 。

6、流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随__Re___ 和__相对粗糙度

而变。

7、流体在流动过程中，其物理参数（如ρ，u 等）只与位置有关，而与时间无关，此种流

动流动过程称为定态流动。

8、写出绝压、（外界）大气压与真空度之间的关系：真空度= _大气压-_绝压________。

9、流体在管内流内流动时，通过任一截面上径向各点的流速并不相等，在壁面处为

0 ，在管中心达到最大值,工程计算中采用平均流速。

10、因次分析法的主要依据是因次一致性原则 _____。

11、流体在光滑管内作湍流流动时，摩擦系数λ与 Re 和相对粗糙度有关；若

其作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与相对粗糙度有关。

12、当20℃的甘油（密度为1261 kg/m 3，粘度为1.499Pa.S ），流经内径为100 mm 的圆形直

管时，其平均流速为1m/s,其雷诺数为__84173____，流动形态为__滞流_____，管中心处的

最大流速为___2m/s____。

13、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___98.7_kPa

14、测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值___不变________，孔板

流量计两端压差值_____增大______（填增大、减小或不变）。

15、内径100mm 的圆直管内，流过密度为1000Kg/ m 3、、粘度1mPa.s 的液体，使液体保持层

流，则液体的最大体积流量为 0.565 m 3 /h ；

16、国际单位制规定的七个基本物理量及其基本单位为：

长度m 、时间s 、温度K 、质量kg 、物质量mol 、电流A 和光强

cd ；

17、化工原理中的“三传”指的是传质、传热、传动量；

18、流体层流流过直径为40mm 的圆形直管，用比托管测得管中心处的流速为2m/s,则该管

内流体平均流速为 1 m/s 体积流量为 4.52 m 3/h

19、如图19所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数的

关系式为__正比______。

填空题2图

20、牛顿粘性定律的表达式为 dy du

μτ= ，不服从牛顿粘性定律的流体称为非

牛顿型流体。

21、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的

1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的__0.5___倍。

22、流体在圆形直管中作层流流动，如果流量不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为

原来的___1/16______。

23、当20℃的甘油(ρ=1261kg.m -3,,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为

2.5m.s -1时,其雷诺准数Re 为___210______ ,其摩擦阻力系数λ为_____0.3043____。

24、水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小

后,水流量将____减小______，摩擦系数___减小_________，管道总阻力损失__不变______

（增大、减小、不变）。

25、设备的表压强为50KPa ，则它的绝对压强为 150kPa ，另一设备的真空度为50KPa ，

则它的绝对压强为 50KPa 。（当地大气压为100KPa ）

26、在完全湍流区，管内流体流量增大一倍后，则阻力损失增大到原来的 4 倍

27、流体在管路两截面间的压强差ΔP 与压强降ΔP f 相等的条件是水平管、等径管。

28、对边长为ａ的正方形风管，当量直径de ＝ a 。

二、选择题

1、一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，流速将为原来的

B ；产生的流动阻力将为原来的 D ；

A. 1/2

B. 1/4

C. 1/8

D. 1/16

2、内径为20 mm 的自来水管其设计输水能力宜为 B 。

(A) 0.1—0.3m 3/h (B) 1--3 m 3/h

倍，则层流时摩擦阻力损失是原来的 C 倍；高度湍流时，是原值的 B 倍；

A)1/4；1/16 B ）1/18；1/32 C ）1/16；1/32 D ）1/8；1/16

5、因次分析法的目的在于 B ；

A ）得到各变量间的确切定量关系；

B ）用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；

C ）得到各无因次数群的确切定量关系；

D ）用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

6、在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时

填空题19图

选择题3图

的C倍。

A. 2；

B. 6；

C. 4；

D. 1。

7. 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 C 。

A. 1.2m；

B. 0.6m；

C. 2.4m；

D. 4.8m。

8、长度为a, 宽度为b的矩形管道，其当量值de为A。

A. 2ab/(a+b)

B.ab/(a+b)

C.ab/2(a+b)

D.(ab)0.5

9、水在园形直管中作完全湍流时，当输送量，管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为原来的B倍；

A. 16

B. 32

C. 不变

10、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；

A. 增加；

B. 不变；

C. 减小；

D. 不确定。

11、参照下图，已知d1=2d2, u2=4 m/s, u1等于 A ；

A.u1=1 m/s

B. u2=0.5 m/s

C. u3=2 m/s

12、流体在管内呈湍流流动时B。

A.Re≥2000

B. Re>=4000

C. 2000

13、转子流量计的主要特点是____B__________。

A. 恒截面、恒压差

B. 变截面、恒压差

C. 恒流速、变压差

D. 变流速、变压差

14、流体在圆管内流动时，管中心处流速最大，若为层流流动，平均流速与管中心的最大流的关系为_______A_______。

A. u=0.5 u max

B. u=0.8 u max

C. u=0.3 u max。

15、当流体从管道流入容器时，其局部阻力系数为____B________。

A. 0.5

B. 1

C. 0.4

D.0.6

16、U型管压差计接在以速度u流动的水管上，水可视为理想流体，指示液为水银，则

以下指示液高度画法正确的是：B

选择题16图

17、用一孔板流量计测量水的体积流量，已知当压差计度数R=50mm时，体积流量

Vs=100m3/h,则当读数R=100mm时，水的体积流量Vs= a m3/h；

(a)141 (b)200 (c)400 (d)70.5

18、两根管长均为L，内径d1=2d2，水以流量V S在两管内层流流过，水的密度?、黏度μ

不变，则水流过两管的能量损失关系为Σh f2= dΣh f1 ：

（a ）1/2 （b ）2 （c ）8 （d ）16

19、用一孔板流量计测量水的体积流量，已知当压差计度数R=50mm 时，体积流量Vs=1 m 3/h,

则当读数R=100mm 时，水的体积流量Vs= b m 3/h:

(a) 2 (b) 1.414 (c)4 (d)0.707

20、据π定理，用因次分析法分析颗粒沉降阻力知影响颗粒直径、速度、流体粘度、密度

对其有影响，则该过程的无因次数群的个数为 c 个：

（a ）1 （b ）3 （c ）2 （d ）5

21、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制度选择有关的是___D____。

Ａ、普兰德准数；Ｂ、传热单元数NTU; Ｃ、雷诺准数; Ｄ、过滤常数K

22、有一并联管路如图22所示，两段管路的流量、流速、管经、管长及流动阻力损失分别

为Ｖ1、u 1、d 1、L 1、Σh f1及Ｖ2、u 2、d 2、L 2、Σh f2。若d 1=2d 2，L 1=2L 2，则

（1）Σh 1/ Σh 2＝ E ；

Ａ、2；Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1

（2）当管路中流体均作层流流动时，Ｖ1/Ｖ2= C ；

Ａ、2；Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1

（3）当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ1＝λ2，则Ｖ1/Ｖ2= B 。

Ａ、2；Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、

1/4

23、当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关

系为；

A. u ＝3/2.u max

B. u ＝0.8 u max

C. u ＝1/2. u max D u =0.75 u max

24、判断流体流动类型的准数为（）

A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数

25、牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈；

A ．层流流动

B 湍流流动

C 过渡型流动

D 静止状态

26、计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为。

A. 上游截面处流速

B. 下游截面处流速

C. 小管中流速

D. 大管中流速

三、计算题

1、有一输水系统如图1所示，管子规格为φ48×4，已知管路阻力(直管和局部阻力)损失为：

试求：(1)该体系的流量； (2)若欲使流量增大20％，水箱的高度应

增加多少米？(设摩擦阻力系数不变)

选择题22图

解：（1）∑++=

++f u p u p h Zg B A A 222

B ρρ 22)04.0785.0(1.2)785.0(22213311901.22.32222222

2Vs Vs h Zg d Vs u u f u ===+=

+=?∑B B B , Vs=(5×9.81/1331190)0.5=0.006m 3/s=21.85m 3/h （2）21

2212

Vs Vs Z Z = Z 2=Z 1(1.2)2=1.44Z 1=7.2m 高度增加:7.2-5=2.2m 2、如附图2所示，常温水在管道中流过。为测定a 、b 两点的压力差，安装一U 型压差计，

试计算a 、b 两点的压力差为若干？已知水与汞的密度分别为1000kg/m 3及13600kg/m 3。

解 :取管道截面a 、b 处压力分别为p a 与p b 。根据连续、静止的同一液体内同一水平面上各

点压力相等的原理，则p 1＇＝p 1 ……… （a ）, 因 p 1＇＝p a －x ρH2O g

p 1=R ρHg g+2 =R ρHg g+p 2＇=R ρHg g+p b －（R ＋x ）ρH2O g

根据式（a ），则p a －p b ＝x ρH2O g ＋R ρHg g －（R ＋x ）ρH2O g

＝R ρHg g －（R ＋x ）ρH2O g ＝

0.1(13600-1000)9.81=1.24*104Pa

3、如图3所示的管路系统，高位槽水面与水平主管中心

的垂直距离z 1=15m ，总管长L =150m （包括所有局部阻力当量长度），管径为φ55×2.5mm ，摩擦系数λ=0.025。现要求水量比原供水量增加25%，为满足此要求，在原管路上并联一根同样直径的水管。高位槽液面保持不变，水在管

路中流动已进入阻力平方区即摩擦系数λ与R e 无关保持

不变，求新并联管路的长度。

解 : (z1-z2)g=Σhf=(λL/d)u 2/2=λLVs 2/2d 5

, 并联后原管不变，所以流量不变，新管流量为0.25Vs,

即：LVs 2=l(0.25Vs)2,l=16L=150*16=2400m

4、有一除尘洗涤塔，塔底压力表读数为4.9×104Pa ，塔顶水银压差计读数R =300mm 。压

力表与水银压差计间垂直距离为8m ，塔内操作温度为303K ，气体在标准状态下的密度为

0.76kg/m 3 ，试求气体在塔内流动过程的流动损失。

解 : ∑+++=++f u p u

p h Zg we B

A A 222

ρρ P 2=0.3×9.81×13600=40025Pa, P=(p1+p2)/2+101330=145842Pa

ρρTP P T ==273×145842×0.76/(303×101330)=0.985 kg/m 3 =--=∑Zg h B

p p f ρρ(49000-40025)/0.985+8×9.81=9189J/kg

计算题2图计算题1图

计算题3图

5、用泵自储池向高位槽输送矿物油，流量为35m 3/h 。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中

液面高20m 。管径为Φ108×4mm，油的粘度为2840mPa.s ，密度为952kg/m 3，泵的效率为50%，

泵的轴功率为85kW 。求包括局部阻力当量管长的总管长。

6、用轴功率为0.55kW 的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa 的密闭高位槽

中。已知液体的流量为4 m 3/h ，密度为1200 kg/m 3

、粘度为31096.0-?Pa ·s ；输送管路的

内径为32 mm ，管路总长度为50 m （包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m ，试计算该离心泵的效率。(摩擦系数25.0Re 3164

.0=λ)

解：u1=u2=0,p1=0,p2=90000Pa(表)，在，z1=0,z2=12m u=4/(0.785*0.032*0.032)=1.38m/s, Re=0.032*1.38*1200/0.00096=55000

.0Re 3164.0

=λ=0.03164/550000.25=0.02 Σhf=(0.02*50/0.032+1.5)*1.382/2=31J/kg

we=z2g+p2/ρ+Σhf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kg

Ne=253*4*1200/3600=337J/kg η=337/550=61%

7、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为 38.4 m 3/h,高位槽中液面比油池中

液面高20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m, 进出口阻力不计。管径为φ108

×4mm,若油在输送温度下的密度为960kg/m 3, 粘度为340mPa.s, 求泵所需的实际功率, 设

泵的效率η=50%。(摩擦系数25.0Re 3164

.0=λ)

解：u1=u2=0,p1=0=p2， z1=0,z2=20m

u=38.4/(3600*0.785*0.12)=1.36m/s, Re=0.1*1.38*1200/0.00096=55000

.0Re 3164.0

=λ=0.03164/550000.25=0.02 Σhf=(0.02*50/0.032+1.5)*1.382

/2=31J/kg

we=z2g+p2/ρ+Σhf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kg

Ne=253*4*1200/3600=337J/kg η=337/550=61%

8、粘度为0.03 Pa.s ，密度为900 kg/m 3的液体自容器A 流经内径为40 mm 的管路进入容器

B 。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m ，阀后管长20m （均包

括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、阀后的压力表读数分别为90 kPa 和45 kPa 。

现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30 m 。试求管中的流量为多少m 3/s 。

解：静力学方程得：z 1=p 1/ρg=90000/(9.81*900)=10.2m, z 2=5.1m

(z 1-z 2)g=Σh f =(λl/d)u 2/2,估计为层流，Σhf=32u lu/d 2ρ=32u lVs/d 40.785ρ

Vs=(5.1*9.81*0.785*0.044*900)/32*0.03*(50+20+30)=0.001m 3/s=3.6m 3/h

U=0.796m/s,验证流动类型:Re=0.04*900*0.796/0.03=955<2000,为层流。

计算题8图计算题9图

9、如附图9所示的水平渐缩管，d 1=207 mm ，d 2= 150 mm ，在操作压力与温度下，密度为 1.43

kg/m 3（设为常数）的甲烷，以1600 m 3/h 的流量流过，U 形管压差计内指示液为水，如摩擦

损失可以略去，问U 形压差计读数为若干？解：2222B

u p u

p B

A A

+=+ρρ ,ρρρρ/2222

o H u

u p p Rg A B

=-=-B Vs=(л/4)d 2u , u B =(1600/3600)/[(3.14/4)×0.152

]=25.2m/s

u A =25.2×(150/207)2=13.2m/s

R=[(25.22-13.22) ×1.43/2]/(1000×9.81)=0.034m

10、如图10所示，用离心泵将水从贮槽输送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，管路的直

径为ф57×3mm ，泵入口处的真空表读数为24.66KPa ，水流经吸入与排出管的能量损失分别

为∑hf 1=2u 2，∑hf 2=10u 2(不包括喷头出口阻力),,排水管与喷头连接处的压强表读数为

98.07KPa ，泵的效率为65%

求：泵的轴功率。

解 :（1）大槽面1与泵入口2处应用柏努利方程

P 0/ρ= g Z 2+p 2/ρ+ /2+Σh f

P 真2/ρ- g Z 2=（0.5+2.0）u 22=2.5 u 22 U 2=2m/s

(2) 在大槽面1与喷头前3处应用方程，u 2=u 3=2m/s

We= g Z 3+p 3/ρ(表)+u 32/2+Σh f 1→2→3 =14×9.81+98.07×103/1000+12.5

u 22=285.1J/kg=29m

(3) Vs=?Лd 2u=0.785×0.0512×2=0.00408m 3/s=14.7m 3/h

m s =14.7×1000/3600=4kg/s

Ne=We ·m s =285.1×4=1140w=1.14kw

11、采用微差U 形压差计测压差。如图。已知U 形管内直径d 为6mm ，两扩大室半径均为80mm ，

压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m 3。当管路内气体压强p 与外

界大气压p 0相等时，两扩大室油面齐平，U 形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数

R=350mm ，试计算：（1）气体压强p （表）。

解 :低水面为等压面，p 左=p 右

p 左=p+Rg ρ油+p 同，p 右= Rg ρ水+ △hg ρ油+ p 同,

△h=R(D/d)2=（6/80）2R=0.0056R

p 表=Rg(ρ水-ρ油)+ 0.0056Rg ρ油=0.35×9.81×(1000-860) +0.0056×0.35×860×

9.81=497Pa

12、冻盐水循环系统，盐水密度为1100 kg/m 3，循环量为36 m 3/h ，管路的直径相同为Ф108

×4mm ，盐水由A 流经换热器而至B 的能量损失为40u 2 J/kg ，由B 到的A 能量损失为28 u 2 J/kg,

泵的效率的为70%，A 处压力表读数为200KPa 。

计算题11图计算题10图

计算：（1）泵的轴功率；

（2）B处的压力表读数为多少Kpa 。

解:Vs=(л/4)d2u , u=(36/3600)/[(3.14/4)×0.12)=1.27m/s

(1)循环过程：取A点，A→B→A则We=Σh f=28u2+40u2=68 u2 =110w/kg

泵轴功率：Ws=WeWs/η=110×1100×0.01/0.7=1.73kw

（2）从A→B间应用柏努利方程：

u A2/2+gZ A+P A/ρ=u B2/2+gZ B+ P B/ρ+Σh f A→B u A = u B Z A =0 Z B =7 P B=P A-ρΣh f A→B- ρgZ B=200-1.1(40×1.272+7×9.81)=53.5KPa

13、如图13，用U 型管压差计测量锅炉水面上方的蒸汽压，指示液为水银，两U管间的

连接管内充满水，已知水银的密度为13600 kg/m3，水的密度为1000kg/m3，水银面与基

准面的垂直距离分别为：h1=2.3m , h2=1.2m , h3=2.5m , h4=1.4m , 锅炉水面与基准面

的垂直距离 h5=3m，大气压强100kPa ，求锅炉上方水蒸气的压强P0

解:复式压差计，找出等压面，推出最终压强关系为：

p0=p a+ρ汞g(h1-h2+h3-h4)-ρ水g（h5-h4+h3-h2）

=100+13.6×9.81×(2.3-1.2+2.5-1.4)-1.0×9.81(3-1.4+2.5-1.2)

=365.07 KPa或p0=265.07KPa(表压)

14、用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85atm。水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。已知水流量为42.5m3/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。试计算摩擦系数λ值。

解:Vs=(л/4)d2u , u=42.5/[3600×(3.14/4)×0.12]=1.5 m/s

∑

p h

We B

h B p

∑ρ=321.5-0.85×101330/1000-22×9.81=19.25J/kg

∑λλ=19.28×0.1×2/(110×1.52)=0.016

15、用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为200kPa的塔中，溶液管出口至贮槽液面间的垂直距离为26m，送液量为20m3/h，管路为Ф68×4mm钢管，直管长度80m，弯头阀门等管件的当量长度总计为20m，管路的摩擦系数λ为0.022，离心泵的效率为60％，求泵的轴功率。

解：Vs=(л/4)d2u , u=20/[3600×(3.14/4)×0.062]=1.97m/s

计算题12图计算题13图

∑+++=++f u p u

p h Zg we B

A A

2222B

ρρ

2)(u d le l f h ζλ+=+∑=（0.022×100/0.06+1.5） × 1.972/2=74.1J/kg ∑++=f B h Zg P we ρ/=200000/1000+26×9.81+74.1=529J/kg

ηρ

we Vs N ==20×1000×529/(3600×0.6)=4900w=4.9Kw

16、为了确定容器中石油产品的液面，采用如附

图所示的装置。压缩空气用调节阀1调节流量，

使其流量控制得很小，只要在鼓泡观察器2内有

气泡缓慢逸出即可。因此，气体通过吹气管4的

流动阻力可忽略不计。吹气管内压力用U 管压差

计3来测量。压差计读数R 的大小，反映贮罐5

内液面高度。指示液为汞。当（Z 1－Z 2）＝1.5m ，

R 1＝0.15m ，R 2＝0.06m 时，试求石油产品的

密度ρP 及Z 1。

解：在本例附图所示的流程中，由于空气通往石油产品时，鼓泡速度很慢，可以当作静止流

体处理。因此可以从压差计读数R 1，求出液面高度Z 1，即：

，

Hg z z R R p ρρ212

1--==13600×（0.15-0.05）/1.5=816kg/m 3

z 1=0.15×13600/816=2.5m

17、有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。若在高楼范围内气温维持20℃不变。设大气

静止，气体压强为变量。地平面处大气压强为760mmHg 。试计算楼顶的大气压强，以mmHg

为单位。

解：gdz gdz dp RT pM

==ρ ， z p p RT gM

-=0ln ln

lnp=ln101330-9.81×0.029×102×4/(8.314×293)=11.479

p=96620Pa=724mmHg

19、水以70m 3/h 的流量流过倾斜的异径管通。如图19。已知小管内径d A =100mm ，大管内径

d B =150mm ，B 、A 截面中心点高度差h=0.3m ，U 形压差计的指示液为汞。若不计AB 段的流体

流动阻力，试问：U 形压差计R 为多少？

(R=3.92mm)

计算题16图

解：g z B u p u p B A A ++=+22

B ρρ ,ρρρρ/2222Hg u u p p Rg hg A B A =+-=-B Vs=(л/4)d 2u , u B =(70/3600)/[(3.14/4)×0.152]=1.1m/s

u A =1.1×1.52=2.475m/s

R=[(1.12-2.4752)/2+0.3×9.81] ×1000/(13600×9.81)=0.0036mm

20、水以6.4×10-4m 3/s 的流量流经由小至大的管段内。如图20。小管内径d 1=20mm ，大管内

径d 2=46mm 。欲测1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R ，采用倒U 形压差计。已知

压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m 3的空气，读数R=100mm 。求水由1至2截面的流动阻力∑

h f 。

解: ∑++=+f u p u p h B A A

B ρρ 22)(222222B B u u Rg u p u

p f A air B A A h -+-=--+=-∑ρρρρρ

Vs=(л/4)d 2u , u B =0.00064/[(3.14/4)×0.0462]=0.385m/s

u A =0.385×(46/20)2=2.04m/s

∑h f =-0.1×9.81×(1000-2.5)/1000+(2.042-0.3852)/2=3.06J/kg

21、将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中，两槽之间的垂直距离为18m ，输

送管路的规格为φ108×4mm, 溶液在管内的平均流速为 1.3m/s ，管路摩擦系数取λ=0.02,

管路总长为140m （包括全部局部阻力的当量长度）, 试求: （1）.溶液在管内的流型。（2）.

泵的轴功率（η=60%）（计算时, 取溶液密度为1500kg/m 3, 粘度为1.5cP ）。

解：(1)μρdu =

Re =0.1×1.3×1500/0.0015=130000>4000，湍流（2）∑+++=

++f u p u p h Zg we B

A A 2222

B ρρ 22

u d le l f h +

=∑λ=0.02×140×1.32/(0.1×2)=236.6J/kg

∑+=f h Zg we =18×9.81+236.6=413.2J/kg

ηρwe

u d N 2785.0==0.785×0.12

×1.3×413.2×1500/0.6=10542W=10.542KW

第二章离心泵题库一、选择题

1、采用出口阀门调节离心泵流量时，开大出口阀门，离心泵的流量 A ，压头 C ，

轴功率 A 。

计算题19图计算题20图

A. 增大

B. 不变

C. 减小

D. 先增大后减小

2、已知单台泵的特性曲线方程为H＝20－2V2，管路特性曲线方程为He＝10＋8V2（公式V 的单位均为m3/min）。现将两台泵组合起来操作，使流量达到1.58 m3/min。下列结论中正确的是A；

A）串联； B）并联； C）串、并联均可； D）无法满足要求。

3、离心泵的效率η和流量Q的关系为 B ;

A. Q增大，η增大；

B. Q增大，η先增大后减小；

C. Q增大，η减小；

D. Q增大，η先减小后增大。

4、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 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

5．下列关于离心泵的说法，错误的是 ___D_____ 。

A ．离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点

B ．离心泵并联后流量显著增大，扬程略有增加

C ．离心泵串联后扬程显著增大，流量略有增加

D ．离心泵泵出口阀门关小后，能量损失减小

6、离心泵铭牌上标明的扬程是指 D

A. 功率最大时的扬程

B. 最大流量时的扬程

C. 泵的最大扬程

D. 效率最高时的扬程

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 B

A. 包括内能在内的总能量

B. 机械能

C. 静压能

D. 位能（即实际的升扬高度）

8、往复泵在操作中 A

A. 可以采用开旁路阀来调节流量

B. 允许的安装高度与流量无关

C. 流量与转速无关

D. 可以输送含固体颗粒的悬浮液

9、一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是 A

A. 忘了灌水

B. 吸入管路堵塞

C. 压出管路堵塞

D. 吸入管路漏气

10、前向叶轮的动压比后向叶轮的动压 a 。

a、大

b、小

c、相等

d、不能比较大小

11、泵与风机的实际工作点应落在 C 点附近，工作才最经济。

a、最大压头

b、最大功率

c、最高效率

d、最大流量

12、叶轮的作用是使流体获得 c 。

a、动能

b、静压能

c、能量

d、位能

13、离心泵蜗壳的作用是 d 。

a、导向流体

b、使流体加速

c、使流体的能量增加

d、收集流体，并使流体的部分动能转变为压能

14、离心泵安装高度过高可能会造成： a

a、气蚀

b、气缚

c、烧坏电机

15、按工作原理，叶片式泵与风机一般分为轴流式、混流式和 d 。

a 、滑片式

b 、螺杆式

c 、往复式

d 、离心式

二、填空题

1、在离心泵的选型时，除应满足系统所需之流量和扬程外，还应使该泵在高效率区工作。

2、离心泵的性能参数包括＿流量、扬程、效率、功率

3、用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量___下降____，扬程

____________增加__。

4、离心泵的允许安装高度是指液面与泵的进口之间的垂直距离

5、写出下列离心泵操作中可能出现的事故：

（1）离心泵未灌液就启动电机，气缚

（2）离心泵安置过高，气蚀

启动电机前开了泵后阀，烧坏电机；

6 用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg.m -3 的某液

体(该溶液的其它性质与水相同)，与输送水相比，离心泵的流量不变 ,扬程不

变 ,轴功率变大。(变大,变小,不变,不确定)

7. 泵的扬程的单位是 m 。

8．离心泵的泵壳制成蜗牛状，其作用是将动能部分转换为静压能，减少能力损失。

9. 离心泵的工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点。

10、泵的主要结构部件中轴封装置的作用是 ________密封

11、离心泵的吸入管应当短而粗__ （细而长，短而粗）。

12、泵在运行中是否发生汽蚀，除了与__泵_______本身的汽蚀性能有关外，还与泵的___安装高度______有关。

13、为了减小能量损失，离心泵一般采用后向叶轮（前向、后向）

14、往复泵应在阀门____开启__时启动，离心式泵与风机应在出口阀门___关闭_时启动。

三、计算题

1、某离心泵在转速为2900r/min 下的特性方程为H =30-10.1Q 2（H 以m 表示，Q 以m 3/min

表示），将此泵用于两敞口容器间输水，两容器间位差为10m ，管径d =100mm ，管长80m （包

括所有局部阻力的当量长度），假设管内流动已进入阻力平方区，阻力系数λ=0.03，试求：

（1）管路的特性曲线

（2）离心泵的工作点

解：（1）f p e h hv h Z H +?+?+?= 其中 g u d

le l f h 22+

=λ=Q e 2×0 .03×80/(2×0.7852×0.15×9.81)=198506 Q e 2, Q e 单位为m 3/s,换算为m 3/min 得h f =55.1 Q e 2, He=10+55.1 Q e 2

(2)联解H =30-10.1Q 2与He=10+55.1 Q e 2得工作点H=34.5m ，Q=0.667m 3/min=40m 3/h

2、将20℃的水（粘度μ=0.001Pas ）以30 m 3//h 的流量从水池送至塔顶。已知塔顶压强为

0.05MPa （表），与水池水面高差为10m ，输水管φ89×4mm ，长18m ，摩擦系数λ=0.026,

管线局部阻力系数∑ξ=13（阀全开时），

（1）求所需的有效功率（kw ）；

（2）泵的特性可近似用下式表达：

扬程：Ｈ＝22.4+5Ｑ-20Ｑ2 m

效率：η＝2.5Ｑ-2.1Ｑ2式中Ｑ的单位为m 3/min 。

求：（1）阀门全开时的管路特性曲线

（2）最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。

（3）因调节阀门使功率消耗增加多少。

解：（1）阀门全开：f g p f p e h Z h hv h Z H ++

?=+?+?+?=ρ表）( 其中 Qe u Qe d Qe

2.1942

081.0785.0785.0?== g

u d l f h 22)(ζλ+== Q e 2 (0.026×18/0.081+13)×194.22/(2×9.81)=36095 Q e 2, Q e 单位为m 3/s,换算为m 3/min 得h f =10 Q e 2,

He=10+50000/(1000×9.81)+10 Q e 2=15.1+10 Q e 2

联解H =22.4+5Q-20Q 2与He=15.1+10 Q e 2得工作点H=18.5m ，Q=0.584m 3/min=35m 3/h

(2) η＝2.5Ｑ-2.1Ｑ2在dQ/d η=0取得最大效率：2.5-4.2Q=0, Q opt =0.595 m 3/min=35.7 m 3/h,

ηmax =74.4%,可见阀门全开时工作点在最高效率点附近，此泵适用。

（3）流量调节为Q=30 m 3/h =0.5m 3/min ，

消耗压头H= 22.4+5Ｑ-20Ｑ2=22.4+5×0.5-20×0.52=19.9m

在Q=30 m 3/h =0.5m 3/min 原管路要求的压头He=15.1+10 Q e 2=15.1+10×0.52=17.6m

关小阀门多耗压头=19.9-17.6=2.3m

3、用泵将20℃的苯从地下贮槽送至高位槽，流量为 300L/min ，高位槽液面比贮槽液面高

10m ，贮槽与高位槽均大与大气相通，已经吸入管路的总压头损失为 4.28J/kg ，排出管的

总压头损头为 150J/kg( 含进出口损失 ) ，苯的密度为880kg/m 3,求

(1) 泵的扬程; (2) 若泵的效率为 70% ，求泵的轴功率。

解：（1）f f p h Z h hv h Z H +?=+?+?+?==10+(4.28+150)/9.81=25.7m

(2) ==ηρQHg

N 0.300×25.7×9.81×880/(0.7×60)=1586W=1.586kW

4、离心泵的特性曲线为)(01.0302m Q H -= 输水管路的特性曲线为

)(05.0102m Q H += Q 的单位为m 3/h, 试问（1）此时的输水量为多少？（2）若要求输水

量为16m 3/h ，应采取什么措施？（两条特性曲线有何变化）

解： 2205.01001.030Q Q +=- h m Q /3.183

若要求输水量为16m 3/h ，流量变小，可以采用调节阀门开度的方法，即改变管路的特性曲线，

而泵的特性曲线不变。 221001.030BQ Q +=- 把h m Q /163= 带入得 B=0.068 所以关小阀门后管路特

性曲线变为： 2068.010Q H +=

5、在内径为150mm 、长度为280m 的管路系统中，用离心泵输送甲苯。已知该管路局部阻

力的当量长度为85m ；摩擦系数可取为0.03。离心泵的特性曲线为H=30.5-3Q 2, Q 单位为

m 3/min,若

为20m 甲苯柱，试求离心泵的工作点。

解：令Ｈe ＝Ａ＋BQ e 2A= ,

52)(8d le l g B +=πλ=0.03×8×(280+85)/(3.142×9.81×0.155)=11927 所以Ｈe ＝20+11927Q e 2, Q e 单位为m 3/s,换算为m 3/min 得Ｈe ＝20+3.31Q e 2

联解H=30.5-3Q 2和Ｈe ＝20+3.31Q e 2得工作点：Q=1.29m 3/min=77.4 m 3/h,H=25.5m 甲苯柱

6、用油泵从密闭容器里送出30℃的丁烷。容器内丁烷液面上的绝对压力为Pa 5

1045.3?。

液面降到最低时，在泵入口中心线以下2.8m 。丁烷在30℃时的密度为580kg/m 3，饱和蒸

汽压为Pa 51005.3?。泵入口管路的压头损失为1.5m 。所选用的泵汽蚀余量为3m 。试问

这个泵能否正常工作？

解：

∴ m Hg 4.25.1381

.958010)05.345.3(5

=--??-= 由于实际安装高度大于允许安装高度，不能保证整个输送过程中不产生汽蚀现象。为保证

泵正常操作，应使泵入口线不高于最低液面2.4m ，即从原来的安装位置至少降低0.4m ；或

提高容器内的压力

7、如附图所示，今有一输送河水的任务，要

求将某处河水以90m 3/h 的流量，输送到一高位槽中，

已知高位槽水面高出河面10m ，管路系统的总压头损

失为7mH 2O 。试从下列型号选择一适当的离心泵并估

算由于阀门调节而多消耗的轴功率。

型号

流量（m 3/h ）扬程（解以河面1-1截面为基准面，并取1-1与2-2截面列柏努利方程式，则

=10+0+0+7=17m

根据已知流量Q=90m3/h和H=17m可选IS100-80-125型号的泵。查得该泵性能为：流

量90m3/h；压头21mH2O；效率77%。

由于所选泵压头较高，操作时靠关小阀门调节，因此多消耗功率为：

=90×1000×9.81×(21-17)/(1000×3600×0.77)=1.27kw

第三章

1、静止流体中颗粒的重力沉降分为_____ _个阶段.起初为_______________阶段,而后为___________阶段,终端速度____________。（4分）两；加速；匀速； u t

2、叶滤机采用_____________洗涤法，洗涤速率_____________过滤终了时的过滤速率，而板框压滤机采用______________洗涤法，洗涤速率为过滤终了时滤液流率的_______________。（4分）置换；等于；横穿；1/4

3过滤的主要方式为_饼层过滤、_深床过滤，工业生产中应用较多的是饼层过滤_。（3分）；；4重力沉降中，K= 为层流区上限，K= 为牛顿区下限。（2分） 2.62 ；69.1 旋风分离器一般用来分离___________________物系；旋液分离器一般用来分离___________________物系。（4分）固-气；液-固

5.理论上降尘室的生产能力V S与降尘室底面积有关，而与降尘室高度H 无关，故降尘室可设计成扁平形或设置多层隔板。

6、过滤是的单元操作，原始的悬浮液称为，通过多孔介质的液体称为，被截留的固体物质称为。利用多孔性物质分离固液混合物料液（料浆）滤液滤饼

7、旋风分离器性能的好坏，主要以来衡量。

愈小，说明其分离性能愈好。临界粒径分离效率临界粒径

1、在3×105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤试验，测得过滤常数为K=5×10-5m2/s，q e=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08。现拟用有38个筐的BMY50/810-25型板框压滤机处理此浆料过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至筐内全部充满滤渣所需的时间；（5分）

（2）过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（5分）

（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少m3滤饼计）。（6分）

解：ΔP= 3 ×105Pa K = 5×10-5m2/s qe = 0.01m3/m2 υ=0.08

(1)框的体积= 38 ×0.81×0.81 ×0.025 = 0.6233 m3

滤框充满时滤液的体积：V= 0.623×312.5 = 7.79125m3；v2 + 2VVe = KA2θ

7.791252 + 2 ×7.79125× 0.01× 49.8636 = 5×10-5×49.86362θ；θ= 550.8s (2)(dV/d)w=KA2/8(V+Ve)=5×10-5×49.86362/8(7.79125+0.01×49.8636)= 1.875×

10-3m3/s

θw = Vw/( dV/dθ)w= 415.6s

(3)θ= θF + θw + θd = 550.8 + 415.6 + 15*60 = 1866.4s

θ = 3600 V饼/T = 0.6233/(1866.4/3600) = 1.202 m3滤饼/h

2、在实验室中于100kPa的表压下用一小型板框压滤机过滤含碳酸钙的水悬浮液，该压滤机

只有一个框，过滤面积为0.12 m2，过滤200s后得滤液1.2L，又过滤200s得滤液0.6L。若再过滤400s后得滤液多少L？（14分）

解：ΔP= P0+100Kpa = 2.013×105Pa A = 0.12m2

θ= 200s V1 = 1. 2×10–3 m3；θ= 400s V2 = 1.8×10–3 m3 ；θ= 800s V3 = ?

依据：v2 + 2VVe = KA2θ

0.00122 + 2× 0.0012× Ve = KA2×200 (a)

0.00182 + 2× 0.0018 ×Ve = KA2 ×400 (b)

V32 + 2V3 Ve = KA2 *800 (c)

由 (a)(b)可知 KA2 = 1.1 ×10 –8； Ve = 0.333× 10-3

代入（c）V3= 2.65 ×10-3m3

因此ΔV= 2.65-1.8=0.85L

第四章

1、燃烧炉墙壁由两种材料构成，已知t1=1000℃,t3=100℃,b1=2b2，导热系数λ1=0.5λ2；则t2=( )℃

(a)360 (b)280 t1 t2 t3

为使气体温度降到最底应采用的流程为_______。

(a)气体走管外，气体并联逆流操作；

(b)气体走管内，气体并联逆流操作；

(c)气体走管内，气体串联逆流操作；

(d)气体走管外，气体串联逆流操作。

3、空气以u=20m/s的速度在圆形直管内作强制湍流，测得对流传热系数a i =100w/m2.k，当其它条件不变，而将速度变为u=40m/s，则a i变为( ) w/m2.k

(a)100 (b) 174 (c) 200 (d)141

4、在换热器进、出口温度一定的情况下，冷、热流体的流动方式中，平均温度差最大的

是（）。

（ a）逆流；（b）并流；（c）错流；（d）折流。

5、导热系数为λA=0.4W/m·K与λB=0.2W/m·K的保温材料A,B在一根钢管上包上相同的厚度，为减少热损失，应放于内层的是（）

(a) A材料 (b) B材料 (c)都一样

7、在下列流体中，应走列管换热器壳程的是（）；

（a）水蒸汽冷凝；（b）HCl溶液被加热；

（c）高压空气升温；（d）硫酸被加热

8、在下列流体的物理性质中，（）值大，对流传热系数的值减少。

A导热系数 B密度 C 粘度 D比热

9、间壁式换热器两侧流体，若α1＞＞α2，则总传热系数近似等于（），壁温接近于（）侧流体温度。

A α 1

B α 2

C α1+α 2

D α1-α 2

10、总热阻是由热阻的那一侧的对流传热所控制，当两个对流传热系数相差较大时，若要提高K值，关键在于提高对流传热系数的值。（）

A 大、大

B 大、小

C 小、大

D 小、小

1.强化传热的途径有____________________、___________________,___________________。

2、蒸汽冷凝方式主要分为________________冷凝与______________冷凝.工业上冷凝器的设计以________冷凝计算

3、流动的流体通过温度与其不同的固体壁面时的传热过程称为，其中在靠近壁面的层流底层的传热方式为，在湍流主体中的传热方式为。

4、为对某管道保温，现需将二种导热系数分别为λ1和λ2的材料包于管外，已知λ1<λ2, δ1=δ2,则应将导热系数较的材料包于内层，更有利于保温。

5、黑体的________________为1，镜体的_______________为1，透热体的________________为1，灰体的吸收率A不随辐射线__________________而变。

6、传热的基本方式有、、；导热、热对流、热辐射

7、多层筒壁稳定导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差；若某层的平均导热面积最小，则通过该层的热流密度。

8、对流传热的热阻主要集中在中，因此

是强化对流传热的主要途径。

9、列管式换热器中，被冷却流体宜走，压强高的流体宜走

。

简答题

1、画出间壁式传热过程模型，并说明模型要点(10)

2、换热器传热过程的强化途径

计算题

1.在一列管式蒸汽冷凝器中，110℃的饱和水蒸气在壳程冷凝为同温度的水，蒸气冷凝传热系数为1.1×104W/(m2·℃)，水在管内被加热，其进口温度为25℃，比热容为4.18kJ/(kg·℃)，流量为12500kg/h，管壁对水的对流传热系数为1000 W/(m2·℃)。列管式换热器由φ25×

2.5mm长3m的32根钢管组成。试求冷水的出口温度。计算中忽略管壁及污垢热阻，不计换热器的热损失。

2.在套管换热器中，用冷却水将100℃的热水冷却到60℃，热水流量为3500kg/h，冷却水在管内流动，温度从20℃升到30℃，已知基于内管外表面积的K0=2320w/(m2.℃)，内管直径为φ180×10mm，若忽略热损失，且近似地认为冷水与热水的比热相同，均为4.187kJ/(kg.℃)试求（1）传热量Q（2）冷却水用量（3）两流体作逆流时的平均温度差及所需的管子长

3、保温良好的逆流列管换热器中，热空气在ф25×2.5mm的内管流动，温度由150℃降至70℃，管内空气对流传热系数为50W/m2.℃，冷水在壳程湍流，水温由30℃升至60℃，管外水对流传热系数为2000W/ m2.℃，水的流量为2000kg/h,忽略管壁及污垢热阻，比热数据为：Cp空气=1.01KJ/kg·K，Cp水=4.18 KJ/kg·K

求：（1）空气流量（2）传热平均温度差?t（3）若管长为6m，管数n为多少？（16分）

4、欲在直立式单程列管换热器的壳方将流量为0.35kg/s、温度为80℃的苯蒸气冷凝并冷却至30℃。苯的冷凝潜热为394kJ/kg，液苯的比热容为1.8 kJ/(kg·℃)。换热器由38根直径为Φ25×2.5mm、长度为2m的无缝钢管组成。钢的导热系数为45 W/(m˙℃)。苯蒸气在管外冷凝传热系数为αo1=1.4KW/(m2˙℃),液苯在管外传热系数为αo2=1.2 KW/(m2˙℃).冷却水在管内与苯呈逆流流动，其比热容为 4.18kJ/（kg·℃），其在管内的传热系数为αi=1.717KW/(m2˙℃),温度由20℃上升至30℃,试计算：

（1）冷却水的流量；

（2）该换热器能否满足要求。计算时忽略污垢热阻和热损失。（16分）

复习题

一、单选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分）

1、因次分析法的目的在于______。

（A）得到各变量间的确切定量关系；（B）得到各无因次数群的确切定量关系；（C）用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；

（D）用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠

2、在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数λ数值________。

(A) 与光滑管一样(B) 只取决于Re(C) 只取决于相对粗糙度(D) 与粗糙度无关

3、转子流量计的主要特点是___ _____。（从流道截面与压差改变考虑）

（A）恒截面、恒压差（B）变截面、变压差

（C）恒流速、恒压差（D）变流速、恒压差

4、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

5、离心泵铭牌上标明的扬程是指

（A）功率最大时的扬程（B）最大流量时的扬程

（C）泵的最大扬程（D）效率最高时的扬程

6、某液体在内径为100mm的管路中稳定流动，其平均流速为1m/s，当它以相同的体积流量通过长度相等内径为50mm的管子时，流速将变为原来的______ m/s；流动为层流时，管子两端压力降△p f为原来的____ __倍。

(A) 4 (B) 16 (C) 32 (D) 8

7、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计，其生产能力为5m3/h（滤液）。现将转速度提高一倍，其他条件不变,则其生产能力应为____________。

(A) 5m3/h (B) 2.5m3/h (C) 10m3/h (D) 7.07m3/h

8、在长为L m，高为H m的降尘室中，颗粒的沉降速度为u T m/s，气体通过降尘室的水平流速为u m/s，则颗粒能在降尘室内分离的条件是_ _。

(A) L/u＜H/u L (B) L/u T＜H/u (C) L/u T≥H/u (D) L/u≥H/u T

9、一定流量的液体在Φ25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流给热系数α＝2000W/(m2·℃)。如流量与物性都不变，改用一Φ19×2mm的直管，则其α值将变为 W/(m2·℃)。

(A) 1059 (B) 2667 (C) 4000 (D) 3357

10、下列流体应该走换热器壳程的是。

(A) 氯化氢气体 (B) 水蒸气冷凝 (C) 高压空气 (D)易结垢流体

二、填空题（本大题共10小题，每题2分，共20分）

1、单元操作遵循“三传”规律，流体流动遵循传，空气冷却遵循传。

2、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__________kPa.

3、边长为0.4m的正方形通风管道，当量直径为_________m。

4、某液体在圆形直管中稳定流动，管径为20mm，体积流量为1.13m3/h,其Re=1000，则平均流速为m/s，其管中心最大流速_______ m/s。

5、图2-1示为某塔设备的液封装置，进塔气体压力为80mmHg表压，大气压为100kPa, Hg 的密度为13600kg/m3,水的密度为1000kg/m3,为保证正常操作,水封高度h= m。

图2-1

6、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。

7、已知每kg流体经过泵后机械能增加196.2 J，则泵的扬程等于＿＿＿＿＿＿＿m。

8、根据传热机理的不同，传热的三种基本方式有_________,_________和__________，化工中流体和固体壁面间的传热称为。

9、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数K接近于_______侧的对流给热系数，而壁温接近于_____________侧流体的温度。

10、降尘室的生产能力只与_______及降尘室的_______有关，而与降尘室的_______无关；在牛顿区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比。

三、简答题（本大题共2小题，每题5分，共10分）

1、画出离心泵特性曲线示意图，并说明为什么离心泵启动前要关闭出口阀？

3、画出冷热流体稳态间壁传热过程温度变化示意图，简述对流传热机理。

四、计算题1

如图4-1

两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为 83×3.5

真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m

表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m

化工原理(1)-作业题文

绪论 1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。 (1) 水的粘度?=0.00856g/(cm?s) (2) 密度?=1386kgf?s2/m4 (3) 某物质的比热容c p=0.24BTU/(lb??F) (4) 传质系数K G=34.2kmol/(m2?h?atm) (5) 表面张力?=74dyn/cm (6) 导热系数?=1kcal/(m?h?K) 2. 湿物料原来含水16%(wt%)，在干燥器中干燥至含水0.8%，试求每吨物料干燥出的水量。第一章流体流动 1. 已知甲地区的平均大气压力为85.30kPa，乙地区的平均大气压力为101.33kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的绝对压力与甲地区操作时相同？ 2. 用一复式U管压差计测定水流管道A、B 两点的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m， R2=0.95m，问管道中A、B两点间的差压?p AB为多少？(先推导关系式，再进行数字运算)。第2题图 3. 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4×10－3m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？ 4.高位槽内的水面高于地面8m，水从 φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。在本题中，水流经系统的能量损失可按h f=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，试计算：（1）A－A截面处水的流速；（2）出口水的流量，以m3/h计。第4题图

化工原理答案

蒸馏 5、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为4000kg/h ，组成为0.3（二硫化碳质量分数），要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为88%。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔质量和摩尔分数表示。解：全塔物料衡算（质量分数表示） W D F Wx Dx Fx W D F +=+= 由题意得：F=4000，x F =0.3，x W =0.5，88.0%100=?=F D D Fx Dx η代入上式得故 943.01120 3.0400088.0/112028804000/288005.03.0400012.0=??===-===??D Fx x h kg D h kg W W F D D η 下面用摩尔分数表示 h kmol x D /36.14760.9741120D 974.0154/057.076/943.076/943.0=?==+= 18 6 在常压操作的连续精馏塔中分离甲醇0.4与水0.6（均为摩尔分数）溶液，试求以下各种进料状况下的q 值。（1）进料温度为40℃（2）泡点进料（3）饱和蒸汽进料（1）查得甲醇汽化潜热1150kJ/kg ，水的汽化热为2300 kJ/kg ，故平均汽化热为： kg /kJ 27.167618 6.0324.01823006.0186.0324.03211504.0r =?+???+?+???= 由题中数据可得x=0.4时，溶液泡点温度为75.3℃，则平均温度为： 65.572403.75=+= m t ℃ 查平均温度下甲醇比热为65kJ/kg·K 溶液平均比热为 K kg kJ ?=?+???+?+???=/35.318 6.0324.01818.46.0186.0324.03265.24.0cp 最后由热状态参数q 定义得： 07.127 .167627.1676)403.75(35.3=+-?=+?=r r t c q p

化工原理带答案

化工原理带答案 This manuscript was revised on November 28, 2020

第一章流体力学 1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度 2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（ B ）。 A. 绝对压 B. 表压 C. 真空度 D. 大气压 3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（ B ）。 A.真空度 B.表压强 C.绝对压强 D.附加压强 4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压 D. 无法确定 5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。 A. 80 B. －80 C. 某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（ D ）mmHg。 7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（ B ）。 A. 1个工程大气压 B. 2个工程大气压 C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压

8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。那么塔顶处水的压强（ A ）。 A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（ A ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等 10.液体的液封高度的确定是根据( C ). A.连续性方程 B.物料衡算式 C.静力学方程 D.牛顿黏性定律 11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ指-ρ）的值（ B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（ A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变，不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 D. 既随时间变，也随位置变

化工原理第一章习题及答案

第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 答1．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。质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。问题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? 答3．分子间的引力和分子的热运动。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。问题4. 静压强有什么特性? 答4．静压强的特性：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作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。问题 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下

大。 2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由) 答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。R 1不变，因为该 U 形管两边同时降低，势能差不变。问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?

化工原理考试习题有答案

化工原理（上）考试复习题及答案一、选择题（将正确答案字母填入括号内、四选一） 1．遵循流体动力学规律的单元操作是（ A ）。 A、沉降 B、蒸发 C、冷冻 D、干燥 2．U型管液柱压力计两管的液柱差稳定时，在管中任意一个截面上左右两端所受压力（ A ）。 A、相等 B、不相等 C、有变化 D、无法确定 3．以下有关全回流的说法正确的是（ A ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时所需理论塔板数量多 C、塔顶产品产出量多 D、此时所用回流比最小 4．吸收操作是利用气体混合物中各种组分（ B ）的不同而进行分离的。 A、相对挥发度 B、溶解度 C、气化速度 D、电离度 5．压力表在刻度盘上有红线是表示（ C ）。 A、设计压力、 B、公称压力 C、最高工作压力 D、最低工作压力 6．某车间测得一精馏塔得真空度为540mmHg，绝对压强为100mm/Hg，则当地大气压为（ C ）mmHg。 A、440 B、540 C、640 D、760 7. 用水吸收混合气体中的二氧化碳时，（ A ）下吸收效果最好。 A．低温高压B．高温高压 C．高温低压D．低温低压 8. 表压值是从压强表上读得的，它表示的是（ A ）。 A．比大气压强高出的部分 B．设备的真实压力 C．比大气压强低的部分 D．大气压强 9. 离心泵在停泵时，应先关闭出口阀，再停电机，这是为了防止（ C ）。 A．汽蚀现象 B．电流过大 C．高压流体倒流 D．气缚现象 10. 吸收操作的作用是分离（ A ）。 A．气体混合物 B．液体均相混合物 C．互不溶液体混合物 D．气液混合物 11．当液体内部任一点的压强有变化时，将使液体内部其它各点的压强（ B ）。 A．发生变化 B．发生同样大小的变化 C．不变化 D．发生不同情况的变化 12. 气体压送机械的出口压强与进口压强之比在4以上的是（ B ）。 A．鼓风机 B．压缩机 C．通风机 D．真空泵 13．某气相混合物由甲.乙两组分组成，甲组分占体积70%，乙组分占体积30%，那么( B )。 A．甲组分摩尔分率是0.3 B．乙组分压力分率是0.3 C．乙组分质量分率是0.7 D．甲组分质量分率是0.7 14．下列四个定律中哪个是导热的基本定律。（C） A．牛顿冷却定律 B．斯蒂芬-波尔茨曼定律 C．傅里叶定律 D．克希霍夫定律 15．三层不同材料组成的平壁稳定热传导，若各层温度差分布 t1> t2> t3,则热阻最大的是（ A ）。 A．第一层 B．第二层 C．第三层 D．无法确定 16．在列管换热器中，用水将80℃某有机溶剂冷却至35℃，冷却水进口温度为30℃，出口温度不低于35℃，两流体应（B）操作。 A．并流B．逆流C．都可以D．无法确定 17．当压力不变时，气体溶解度随着温度升高的情况是（ B ）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不一定 18．一定量的理想气体，在等温过程中体积增加一倍，则该气体的压力的变化情况是（ A ）。 A、减少一半 B、没有变化 C、增加一倍 D、无规律可循 19．流体在流动过程中损失能量的根本原因是（ D ）。 A、管子太长 B、管件太多 C、管壁太粗糙 D、流体有粘性 20．泵的特性曲线是以水作实验介质测定的，当泵输送的液体沸点低于水的沸点时，则泵的安装高度应该（ B ）。 A、加大 B、减小 C、不变 D、不一定 21．若将泵的转速增加一倍，则该泵的轴功率将为原来的（ C ）倍。 A、4 B、2 C、8 D、16 22．将泵的转速增加一倍，则泵的流量将为原流量的（ C ）倍。 A、1 B、2 C、4 D、8 23．将泵的转速增加一倍，则泵的扬程将增加（ B ）倍。 A、2 B、4 C、8 D、10 24．含有泥砂的水静置一段时间后，泥砂沉积到容器底部，这个过程称为（ B ）。 A、泥砂凝聚过程 B、重力沉降过程 C、泥砂析出过程 D、泥砂结块过程 25．工业上常将待分离的悬浮液称为（ B ）。 A、滤液 B、滤浆 C、过滤介质 D、滤饼 26．在一定操作压力下，过滤速率将随着操作的进行而（ B ）。 A、逐渐增大 B、逐渐降低 C、没有变化 D、无法确定 27．热量传递是由于物体之间（ B ）不同。 A、热量 B、温度 C、比热 D、位置 28．炉膛内烟气对炉管之间的传热方式是（ B ）传热。 A、对流 B、辐射 C、导热 D、对流、辐射和导热 29．平壁导热过程中，传热推动力是（ B ）。 A、物质的导热系数 B、平壁两侧温 C、导热速率 D、平壁两侧热量差 30．能够全部吸收辐射能的物体称为（ B ）。 A、白体 B、黑体 C、热透体 D、导热体 31．工业上常采用带翅片的暖气管代替圆管，其目的是（ B ）。 A、增加热阻，减少热损失 B、增加传热面积，提高传热效果 C、节省钢材 D、增加观赏性

化工原理带答案

第一章流体力学 1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度 2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（B ）。 A. 绝对压 B. 表压 C. 真空度 D. 大气压 3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（B ）。 A.真空度 B.表压强 C.绝对压强 D.附加压强 4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压 D. 无法确定 5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。 A. 80 B. －80 C. 21.3 D.181.3 6.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。 A.500 B.1250 C.1150 D.1900 7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（B ）。 A. 1个工程大气压 B. 2个工程大气压 C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压

8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。那么塔顶处水的压强（A ）。 A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等 10.液体的液封高度的确定是根据( C ). A.连续性方程 B.物料衡算式 C.静力学方程 D.牛顿黏性定律 11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ指-ρ）的值（ B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变，不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 D. 既随时间变，也随位置变 13.流体在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的（ B ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量 D.摩尔

化工原理课后答案

3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～

化工原理第四版第一章课后习题答案

第一章流体的压力【1-1】容器 A 中的气体表压为 60kPa ,容器 B 中的气体真空度为 1.2x104 Pa 。试分别 B 二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。进、出口的压力差 G =157 —(—12) =157+12 =169kPa 或 i p = 258. 3 -89. 3 =169 kPa 流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为的密度。 100k g/ km,o 正辛烷的摩尔质量为 114kg/ km 。I 将摩尔分数换算为质量分数从附录四查得 20 C 下正庚烷的密度 # =684kg / m 3 ,正辛烷的密度为骂=703kg / 1 P = = 696kg / m 3 m 0 369 丄 0 631 9 - -- + --- 684 703 【1-4】温度20 C,苯与甲苯按 4:6的体积比进行混合，求其混合液的密度。解 20 C 时，苯的密度为 879 kg/m 3，甲苯的密度为混合液密度 P =8 7 中.0 4 8 667 07.1 k8g / m 【1-5】有一气柜，满装时可装 6000m 3混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为求出A 、标准大气压力为 101.325k Pa 容器 A 的绝对压力 P A =101.325+60=161.325 kPa 容器 B 的绝对压力 P B =101.325—12=89.325 kPa 【1-2】某设备进、出口的表压分别为 -12kPa 和157kPa ，当地大气压力为 101.3kPa 。解进口绝对压力 P 进=101.3 -12 =89.3 kPa 出口绝对压力卩出=101.3 +157 =258.3 kPa 0.4，试求该混合液在解正庚烷的摩尔质量为正庚烷的质量分数 0.4X100 正辛烷的质量分数 - =0.369 0.4X100+0.6X114 =1 -0.369=0.631 混合液的密度 867 kg/m 3。

(01)第一章流体流动1化工原理答案

第一章流体流动流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32C O t C O =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722C O t C O =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144C H t C H =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=() kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 4．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

化工原理(上册)答案

设备内的绝对压强P 绝 = 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P 表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 6.9 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm ，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa k 问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P 油 ≤ σ螺解：P 螺 = ρgh ×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762=150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n ,P 油 ≤ σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。测得R 1 = 400 mm ， R 2 = 50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3 = 50 mm 。试求A ﹑B 两处的表压强。分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a –a ′为等压面，对于左边的压差计，b –b ′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。解：设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示 a –a ′处 P A + ρg gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记

化工原理试题及答案

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1

流体流动 8 .高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按∑ｈf = 6.5 u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算： ⑴ A—A'截面处水的流速； ⑵水的流量，以m3/h计。分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽1—1,和出管口 2—2,,如图所示，选取地面为基准面。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 Z1ｇ + 0 + Ｐ1/ρ= Z2ｇ+ ｕ2／2 + Ｐ2/ρ + ∑ｈf （Z1 - Z2）g = u2/2 + 6.5u2代入数据 (8-2)×9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s 换算成体积流量 V S = uA= 2.9 ×π/4 × 0.12× 3600 = 82 m3/h 10.用离心泵把20℃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Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑ｈf,1=2u2，∑h f,2=10u2计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解：总能量损失∑hf=∑hf+，1∑hf，2 u1=u2=u=2u2+10u2=12u2 在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1 （ P0-P1）/ρ= z1g+u2/2 +∑hf，1 ∴u=2m/s ∴ w s=uAρ=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/ρ+W e=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2 ∴W e= z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2—（ z1g+u2/2+P1/ρ） =12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×103+10×22 =285.97J/kg N e= W e w s=285.97×7.9=2.26kw 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20m。（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方程, 设槽面到管道的高度为x ρ水g(h+x)= ρ水银gR 103×(1.5+x) = 13.6×103×0.6 x = 6.6m 部分开启时截面处的压强 P1 =ρ水银gR -ρ水gh = 39.63×103Pa 在槽面处和1-1截面处列伯努利方程 Zg + 0 + 0 = 0 + u2/2 + P1/ρ + ∑ｈ而∑ｈ= ［λ(ι+Σιe)/d +ζ］· u2/2 = 2.125 u2 ∴6.6×9.81 = u2/2 + 39.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s 体积流量ωs= uAρ= 3.09×π/4×(0.1)2×3600 = 87.41m3/h ⑵闸阀全开时取2-2,3-3截面列伯努利方程 Zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025×(15 +ι/d)u2/2 u = 3.47m/s 取1-1﹑3-3截面列伯努利方程 P1'/ρ = u2/2 + 0.025×(15+ι'/d)u2/2 ∴P1' = 3.7×104Pa 第二章流体输送机械 1 . 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m3/h时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kw，转速为2900r/min，若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。解：取20 ℃时水的密度ρ=998.2 Kg/m 3 在泵出口和入口处列伯努利方程 u12/2g + P1/ρg + Η = u12/2g + P2/ρg + Ηf + Z ∵泵进出口管径相同, u1= u2 不计两测压口见管路流动阻力Ηf = 0 ∴ P1/ρg + Η = P2/ρg + Z Η = (P2- P1)/ρg + Z = 0.4 + (152+24.7)×103/998.2×9.8 =18.46 m 该泵的效率η= QHρg/N = 26×18.46×998.2×9.8/(2.45×103×3600) = 53.2.﹪ 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流量送往表压强为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: 查附录二十三 65Y-60B型泵的特性参数如下流量 Q = 19.8m3/s, 气蚀余量△h=2.6 m 扬程H = 38 m 允许吸上高度 H g = (P0- P V)/ρg - △h-Ηf,0-1 = -0.74 m > -1.2 扬升高度 Z = H -Ηf,0-2 = 38 –4 = 34m 如图在1-1,2-2截面之间列方程 u12/2g + P1/ρg + Η = u22/2g + P2/ρg + Ηf,1-2 + △Z 其中u12/2g = u22/2g = 0 管路所需要的压头: Ηe=(P2 – P1)/ρg + △Z + Ηf,1-2 = 33.74m < Z = 34 m 游品流量Q m = 15 m3/s < Q = 19.8m3/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 8.用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为 H=25—1×106Q2管路特性曲线方程可近似表示为 H=10+1×106Q2两式中Q的单位为m3/s，H的单位为m。试问两泵如何组合才能使输液量最大？（输水过程为定态流动）分析：两台泵有串联和并联两种组合方法串联时单台泵的送水量即为管路中的总量，泵的压头为单台泵的两倍；并联时泵的压头即为单台泵的压头，单台送水量为管路总送水量的一半解：①串联 H e = 2H 10 + 1×105Q e2 = 2×(25-1×106Q2) ∴ Q e= 0.436×10-2m2/s ②并联 Q = Q e/2 25-1×106× Q e2 = 10 + 1×105( Q e/2)2 ∴ Q e = 0.383×10-2m2/s 总送水量 Q e'= 2 Q e= 0.765×10-2m2/s ∴并联组合输送量大第三章机械分离和固体流态化 5.含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3，气体流量为1000m3/h，粘度为3.6×10-5Pa?s密度为0.674kg/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 ，ξ= 8.0 B = D/4 ，h = D/2 由V s = bhu i得 Bh = D/4 ·D/2 = V s /u i ∴ u i = 8 V s /D2 根据d c = [9μB/(πNeρs u i )]1/2计算颗粒的临界直径 ∴ d c = [9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.889)]1/2 = 8.04×10-6 m = 8.04 μm （2）分割粒径根据 d50 = 0.27[μD/u t（ρs- ρ）]1/2计算颗粒的分割粒径 ∴ d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2 = 0.00573×10-3m = 5.73μm （3）压强降根据△P = ξ·ρu i2/2 计算压强降 ∴△P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa 7.验室用一片过滤面积为0.1m3的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方方程求解解：⑴虚拟滤液体积由过滤方程式 V2 + 2VV e= KA2θ 过滤5min得滤液1L （1×10-3）2 + 2×10-3 V e= KA2×5 ① 过滤10min得滤液1.6L （1.6×10-3）2 + 2×1.6×10-3 V e= KA2×10 ② 由①②式可以得到虚拟滤液体积 V e= 0.7×10-3 KA2= 0.396 ⑵过滤15分钟假设过滤15分钟得滤液V' V'2 + 2V'V e= KA2θ' V'2 + 2×0.7×10-3V'= 5×0.396 V' = 2.073×10-3 ∴再过滤5min得滤液 V = 2.073×10-3 - 1.6×10-3 = 0.473×10-3 m3 0.473L 10.用一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固体质量分率为0.139，固相密度为2200kg/m3，液相为水。每1m3滤饼中含500kg水，其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数K=2.72×10-5m/s，q=3.45×10m3/m2。滤框尺寸为810mm×810mm×25mm,共38个框。试求：（1）过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积：（2）过滤完毕用0.8m清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。解：（1）滤框内全部充满滤渣滤饼表面积 A = （0.81）2×2×38 = 49.86 m2 滤框容积 V总 = （0.81）2×0.025×38 = 0.6233 m3 已知 1m3的滤饼中含水：500/1000 = 0.5 m3 含固体： 1 – 0.5 = 0.5 m3 固体质量：0.5×2200 = 1100 Kg 设产生1m3的滤饼可以得到m0，Kg（V0，m3）的滤液，则 0.139 = 1100/（1100 + 50 + m） ∴ m0 = 6313 Kg 滤液的密度按水的密度考虑 V0 = 0.314 m3 ∴形成0.6233 m3的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积 V =6.314×0.6233 = 3.935 m3 则过滤终了时的单位面积滤液量为 q = V/A = 3.935/49.86 = 0.07892 m3 /m2 ∵q e2 = Kθ e ∴θ e = q e2 / K = （3.45×10-3）2 / 2.72×10-5 = 0.4376 由（q + q e）2 = K（θ+θe）得所需的过滤时间为 θ = （q + q e）2 / K - θ e = （0.07892 + 0.00345）2/2.72×10-5 - 0.4376 =249 s ⑵洗涤时间 V e = q e×A = 3.45×10-3×49.86 = 0.172 由（dv/ dθ）Ww= KA2 /8（θ+θe）得洗涤速率 = 2.72×10-5×（49.86）2/ 8×（3.935 + 0.172） = 205×10-5 ∴洗涤时间为：0.8/205×10-5 = 388s 14：用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液，滤框边长为0.65m，已测得操作条件下的有关参数为：K=6×10-5m2/s，q e=0.01m3/m2，υ=0.1m3/m2。滤饼不要求洗涤。其它辅助时间为20min，要求过滤机的生产能力为9m3/h，试计算：（1）至少需要几个滤框n？（2）框的厚度L。解：设要得到V m的滤液需要的时间为θ，则由（V + Ve）2 = KA2（θ+θe）θ= （V + Ve）2/ KA2 - θe = （V + qeA）/ KA - qe/K 板框过滤机的生产能力 = 3600V/（Q + QD）= 9 ∴Q + QD = 400V 即（V + qeA）2/ KA2 - qe2/K + 20×60×9 = 400V （V + 0.01A）2/ 6×10-5A2 + 10800 = 400V ①而总过滤面积 A = （0.65）2×2×n = 0.845n ②联立①②可得 210V2 +（3.55n–3.6n2）V + 10.8n2 = 0 ③∴△= （3.55n–3.6n2）2 - 4×210×10.8n2 ≥ 0 n ≥ 27.44取n = 28 即需要28块板将n = 28带入③式可得到滤液体积 V = 7.8 m3 ∴滤饼体积7.8×0.1 = 0.78 m 设滤框的厚度为 L 则（0.65）2×L× 28 = 0.78 ∴L = 0.066 m = 66 mm

化工原理课后答案

第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误：（1）n没有计入（2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择：为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力

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