“化工原理”第一章复习题及参考答案
(化0403班、0404班，2006-9-17)
一、填空题：
1.（3分）雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.（Re=dｕρ/μ ; 105；湍流）
2.（2分）某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_________.（1m/s ）
3.（2分）牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_______________. 用剪应力的表达式为_______________.（F'=μAdu/dy; τ=μdu/dy）
4.（2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_________mmHg,真空度为_______mmHg. （850; -100）
5.（2分）圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s/,其体积流量为___________.平均流速为__________.( 0.0118m3/s,1.5m/s)
6.（4分）当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为______,直管摩擦阻力系数λ为_____.(9.93×104; 0.0178)
7.（2分）某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为__.( 24mm)
8.（3分）测量流体流量的流量计主要有如下四种: __ ___,______,____ , _______,测量管内流体点的速度,则用____. (转子流量计;孔板流量计;丘里流量计;湿式气体流量计;皮托管)
9.（2分）测量流体压强的仪器主要有如下两种: ______,_____.( U管压差计;弹簧压力计)
10.（4分）计算管道流体局部阻力的方法有: ________,____________,其相应的阻力计算公式为_____________,____________,( 当量长度法; 阻力系数法; h f=λ(le/d)(u2/2g); h f=(u2/2g) ) 11.（3分）题号1038 第1章知识点400 难度容易
在流体阻力计算中,当量长度的定义是_______________________________________. (能产生与某局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度。)
12.（2分）管出口的局部阻力系数等于________,管入口的局部阻力系数等于______.( 1.0; 0.5)
13.（3分）理想流体是指＿＿＿＿______＿＿＿；而实际流体是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。)
14.（3分）流体体积流量用＿＿＿＿＿来计算；质量流量用＿＿＿＿＿来计算；而流体流速用＿＿＿＿＿来计算。(Vs＝u.A m s＝u.A.ρ u＝Vs /A)
15.（3分）流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿，其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。( 湍流，u m＝0.8u max，滞流，u m＝0.5 u max。)
16.（3分）流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速＿＿＿,动压头＿＿＿,静压头＿＿＿。(填增加,减少,不变）( 减少,减少,增加。)
17.（2分）当量直径的定义是de＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,在套管环间流动的流体,外管的内径是d1,内管的外径是d2,则当量直径de＝＿＿＿＿＿＿＿。
( de＝4×流通截面积/浸润周边; de＝d1－d2 )
18. 流体的粘度指__________________________。粘度值随温度变化而变化,对于液体，温度升高，粘度________；对于气体，温度升高，粘度________。( 流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力; 减少; 增大)
19.(2分）米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的______倍。(2倍)
20.（3分）柏努利方程如衡算基准以J/kg表示,柏努利方程可表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿______________＿, 若用J/m3表示则可表示为________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。( gZ1+P1/ρ+u12/2= gZ2+P2/ρ+u22/2+∑W f; ρgZ1+P1+ u12/2×ρ=ρgZ2+P2+ u22/2×ρ+∑W f g) 21..(2分）孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______,变_____；后者是恒_________,变_________。( 截面；压差；压差；截面)
22.（2分）在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表______,流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表__________。( 冲压头；静压头)
23.（3分）某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_______型曲线,其管中心最大流速为平均流速的_______倍,摩擦系数λ与Re的关系为___________。(抛物线；;2倍; λ＝64/Re) 24.（3分）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_____,摩擦系数________,管道总阻力损失________。(减小;增大;不变)
25.（2分）流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_________。(粘性)
26.（2分）液体在等直径的管中作稳态流动,其流速沿管长_______,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长_________。(不变;降低)
27.（4分）流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的________。( 1/16)
28（4分）液体在园管内作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管内径的______次方成反比。( 2)
29.（2分）水塔内的水能通过管路引至各车间使用,这是因为水塔内的水具有______。（高位压头）
30.（4分）流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得___________处速度为零,管的________处速度最大。（管壁；中心）
31.（4分）测量流体的流量一般可采用________________________等流量计。测量管内流体点速度,则用_____________。（孔板；文丘里；转子；皮托管。）
32..（3分）在输送液体的管路中,要使P1-P2 = △P f的条件_________________。
（管径相等，处于同一水平面，无外加能量。）
33.（2分）圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m m3/s ,质量流量为_________,平均流速为_______。( 22kg/s;2.8m/s)
二、选择题
1.（2分）一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（）关系(答案A)
A. 体系＞大气压
B. 体系＜大气压
C. 体系＝大气压
2.（3分）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是( )（答案A）
A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关
B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关
C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关
3.（2分）层流与湍流的本质区别是：( )。（*答案* D）
A. 湍流流速>层流流速；
B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；
C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数；
D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
4.（2分）在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。***答案*** （*答案* C）
A. 2
B. 8
C. 4
5.（2分）柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽略
A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（）
（*答案*A）
A. a位置
B. c位置
C. b位置
6.（2分）流体在管路中作稳态流动时,具有（）特点.( D)
A. 呈平缓的滞流
B. 呈匀速运动
C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等；
D. 任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化
7.（2分）园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。（*答案* A）
A. 滞流
B. 过渡流
C. 湍流
8.（4分）流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（）成比例,作完全湍流时,则呈（）成比例。（*答案*C；A)
A. 平方
B. 五次方
C. 一次方
9.（2分）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（）。（*答案* 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
10.（4分）如图所示,当阀门关闭时,E、F、G的压强关系为：
P E（）P G（）P F. 当阀门打开后：P E（）P G
（）P F(***答案*** A; A; C; C)
A. 等于
B. 小于
C. 大于
三、判断题：
1.（2分）流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。（）(*答案* ×)
2.（2分）当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（）(*答案*×)
3.（2分）牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( ) (*答案* ×)
4.（2分）流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。（）(*答案* √)
5.（2分）当量直径即可用来计算非园形管的雷诺数（）；也可用来计算流体在非园形管内的流速。（）(*答案* √;×)
6.（2分）流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（）(*答案* √)
7.（2分）流体在园形管道中流动时,管壁处的流速为中心处流速的0.5倍。（）(*答案*×)
8.（2分）液体在园形管中作滞流流动时,其它条件不变,而流速增加一倍,则阻力损失增加一倍（）(*答案* √)
9（2分）转子流量计可用来测量高压蒸汽（）和腐蚀性流体（）的流量。(× ; √) 10．（2分）题号1288 第1章知识点100 难度容易
在静止的处于同一水平面上的各点的液体的静压强都相等。（）实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。（）(*答案* ×; √)
四、问答题
1.（8分）什么是流体连续稳定流动？流体流动的连续性方程的意义如何？
***答案***流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。
流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。
2.（8分）Z1＋p1/ρｇ＝Z2＋p2/ρｇ（1），ｐ＝ｐa＋ρｇh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？***答案***
(1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等；
(2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。
3.（6分）如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,
在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？
***答案***
p a/ρ+Zg=p2/ρ+Σh f ；
当(p a/ρ+Zg)>p2/ρ时, 由1流向2,
当(p a/ρ+Zg)< p2/ρ时, 由2流向1。
4.（10分）用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示：
根据以上实验数据，回答下列问题：
(1)、第4点的位压头，静压头和动压头各为多少mmH2O？
(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmH2O？
(3)、第1点的速度为多少m/s?
***答案***
(1) Z4=21(mmH2O ) , P4/(ρg)=H4-Z4=322-21=301(mm H2O)；
h动4=u42/(2g)=376.5-322=54.5(H2O)
(2) h f(2-3)=407.5-405.1=2.4(mm H2O)
(3) ∵ u12/(2g)=435.5-389.5=46(mmH2O)；∴ u1=0.95m/s
五、计算题
1.（12分）水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度), 1-1'到2-2'的高度H (m),规定供水量V m3/h。当忽略管出口局部阻力损失时，试导出管道最小直径d min的计算式。若L=150m，H=10m, V=10 m3/h , λ=0.023，求d min
***答案*** 在1-1′与2-2′间列柏努利方程，以通过水平管的中心线
为水平基准面
(Z1-Z2)+(p1-p2)/ρg=Wf =λ(L/d)u22/2g；由(p1-p2)=0 (Z1-Z2)=H
∴H=λ(L/d)u22/2g 而u2=V h/[3600(πd2/4)]代入上式
H=λ(8V h L/3600πgd2)
=> d2=λ(8LV h/3600πgH)∴d=[λ(8LV h/3600πgH)]0.5
代入数据：d=[0.023×(8×150×10/3600×π×9.81×10)] =0.0466m=46.6mm
2.（12分）某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的ΣW f=20.6u2/2 [J/kg],因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?
***答案*** ∵u1≈0≈u2; p1=p2
于是gZ1=gZ2+ΣW f
g(Z1-Z2)=ΣW f =20.6 u2/2
u=[2g(Z1-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6)0.5=2.39m/s
Z1′=Z2+20.6u′2/2g =5+20.6(1.3×2.39)2/(2×9.81) =15.14m
增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m
3.（15分）如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5×104N/m2，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: ⑴液体流经AB管段的压强差；
⑵若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的
功率为泵的有效功率的百分率。
***答案***
⑴在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：
gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f
p A-p2=ρ∑W f=ρλLu2/2d+△p孔
u0=C0[2gR(ρ2-ρ)/ρ]
=0.63[2×9.81×0.6(13600-867)/867] =8.284m/s
u=(16.4/33)2×8.284=2.046 m/s
∴p A -p B=0.024×(30/0.033)×(2.0462/2)×867+3.5×104 =74590 N/m2
⑵Ne=We .Ws=(74590/867)[(π/4)d2uρ] =86(0.785×0.0332×2.046×867)=130w
有效功率百分数=130/(500×0.6)×100%=43.3%
4.（18分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径
为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端
15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口
端之间距离为20m。
1．当闸阀关闭时测得R＝600mm，h＝1500mm；当闸阀部
分开启时，测得R＝400mm，h＝1400mm，管路摩擦系数取0.02，
入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。
2．当阀全开时（取闸阀全开le/d＝15，λ＝0.0 18），测压点B处的静压强为若干N/m2 （表压）。
***答案***
（1）当闸阀全关时，根据静力学关系：
（Z＋h）ρｇ＝R.ρ汞ｇ得水槽液位高度：Z＝Rρ汞/ρ－h=0.6×13.6-1.5=6.66m
列A－A与B－B截面柏努利方程式：
Z＝ｕ2/2ｇ＋P B/ρｇ＋∑ｈf
P B/ρｇ＝（Rρ汞－hρ）/ρ =(0.4×13600-1.4×1000)/1000=4.04m
Z－P B/ρｇ＝ｕ2/2ｇ＋（λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ2/2ｇ＝（1＋λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ2/2ｇ
6.66－4.04＝（1＋0.02×15/0.1＋0.5）ｕ2/2ｇ＝4.5ｕ2/2ｇ
∴u＝（2.62×2×9.81/4.5）0.5＝3.38 m/s
V＝0.785×0.12×3.38×3600＝95.5 m3/h
（2）当闸阀全开时，列A－A与C－C截面柏努利方程：
Z＝ｕ’2/2ｇ＋∑h f’＝（1＋λ（l＋le）/d＋ζ）ｕ’2/2ｇ
6.66＝(1+0.018(35/0.1+15)+0.5) ｕ’2/2ｇ; 解得u’＝4.02m/s ,
由A－A与B－B截面间柏努利方程式得：
Z＝ｕ’2/2ｇ＋P B’/ρｇ＋∑ｈf’ ＝P B’/ρｇ＋（1＋λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ’2/2ｇ
∴P B’/ρｇ＝Z－（1＋λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ’2/2ｇ
＝6.66－（1＋0.018×15/0.1＋0.5）×4.02 /(2×9.81)＝3.2 m, ∴P B’＝31392 N/m2
5.（15分）有一内径为d＝50mm的管子，用孔板流量计测量水的
流量，孔板的孔流系数C0＝0.62，孔板内孔直径d0＝25 mm，U形
压差计的指示液为汞：（1）U形压差计读数R＝200mm，问水的流
量为多少？（2）U形压差计的最大读数R max＝800mm，问能测量
的最大水流量为多少?（3）若用上述U形压差计，当需测量的最
大水流量为V max＝30m3/h时，则孔板的孔径应该用多大？（假设
孔板的孔流系数不变）
（1）ｕ0＝C0（2ｇＲ（ρs－ρ）/ρ）0.5＝0.62（2×9.81×0.2×12.6）0.5＝4.36m/s ∴ V＝0.785×0.0252×4.36×3600＝7.7m3/h
（2）ｕmax＝0.62（2Ｒmaxｇ（ρ －ρ）/ρ）0.5＝0.62（2×0.8×9.81×12.6）0.5＝8.72m/s ∴V max＝0.785×0.0252×8.72×3600＝15.4m3/h
（3）ｕmax＝8.72 m/s; V max＝30m3/h
30＝0.785×d02×8.72×3600 解得：d0＝0.0349m＝34.9mm
即应该用d0＝35mm孔径的孔板。
6.（12分）用内径为300mm的钢管输送20℃的水，为了测量管内水流量，
在2m长主管上并联了一根总长为10m（包括局部阻力的当量长度）内径
为53mm的水煤气管，支管上流量计读数为2.72m3/h,求总管内水流量为多
大？取主管的摩擦系数为0.018，支管的摩擦系数为0.03。
***答案***
设主管中水流量为V1，支管中水流量为V2
则V＝V1＋V2
V2＝0.785d22u2×3600＝2.72m3/h
u2＝2.72/（3600×0.785×0.0532）＝0.343m/s
∑W f2＝λ2（l2/d2）u22/2＝0.03×10/0.053×0.3432/2＝0.333Ｊ/kg
∑W f2＝∑W f1＝λ1（l1/d1）u12/2
∴0.018×2/0.3×u12/2＝0.333 Ｊ/kg
解得u1＝2.36 m/s
∴Vs＝π/4×d12ｕ1×3600＝0.785×0.32×2.36×3600＝600m3/h
∴总流量V＝600＋2.72＝602.72m3/h
7..（16分）在附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段
AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，
流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6×104Pa，AB段
摩擦系数λ取为0.022，试计算：⑴液体流经AB段的压强差；⑵若
泵的轴功率为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的
有效功率的百分率。已知:操作条件下液体的密度为870 kg/m3,U形管
中的指示液为汞,其密度为13600kg/m3。
***答案***
u o =C o[2gR(ρ′-ρ)/ρ]=0.63[2×0.6×9.81(13600-870)/870] =8.27m/s
u=(d o /d)2u o =(16.4/33)2×8.27=2.043m/s
Ws=2.043×[(π/4)×0.0332]×870 =1.52kg/s
⑴流体流经AB段的压强差：
在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)
Z A g+(p A /ρ)+(u A2/2)=Z B g+(p B/ρ)+(u B2/2)+ΣW f
Z A =Z B u A =u B
ΣW f=λ(l/d)(u2/2)+(6×10 /ρ) =0.022×(30/0.033)×(2.0432/2)+(6×104/870) =111J/kg
∴p A -p B=ρΣW f =870×111=96570Pa
⑵Ne=800×0.62=496w
AB段所消耗的功率N：N=WsΣW f =1.52×111=168.7w
∴N/Ne=118.7/496=0.34=34%
8.（18分）某液体密度800kg/m3，粘度73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。求：⑴管内流量为多少?
⑵若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少? 按该管折算的当量长度又是多少?层流:λ=64/Re;湍流λ=0.3164/Re0.25
***答案***
⑴在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：
u1≈u2≈0 gz =ΣW f= λ(l/d)(u2/2)
设流体流动符合柏拉修斯公式：λ=0.3164/Re0.25；Re=duρ/μ
∴gz =0.3164/Re0.25 (l/d)( u2/2) =[0.3164/(ρ/μ)0.25] (l/d1.25)(u1.75/2)
∴u1.75=2gz/{[0.3164/(ρ/μ)0.25]×(l/d1.25)}=9.01542;∴u=3.513m/s
验证：Re=0.3×3.513×800/0.073=11550>4000，假设正确
∴V= (π/4)d2u=(π/4)(0.3) 2×3.513×3600=893.95(m3/h)
⑵流量减半，即是流速减半u=3.513/2=1.7565m/s
Re=5775,符合柏拉斯式条件, 列1-1面至2-2之间的柏式：
gz=[(0.3164/Re0.25)(l/d)+ζ](u2/2);∴ζ=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d)
=2×9.81×3.2/1.7565-(0.3164/57750.25)×(50/0.3) =14.3
又ζ(u2/2)=λ(le /d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25)(le /d)(u2/2); ∴ζ=(0.3164/Re0.25)(le /d)
le =(dζ/0.3164)R e0.25 =(0.3×14.3/0.3164)×57750.25=118.2(m)
9.（20分）粘度为30cp，密度为900kg/m3的液体，自A经内径为40mm
的管路进入B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当
阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9atm和0.45atm。现将阀门打至
1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m
（均包括局部阻力的当量长度)。试求: (1）管路的流量m3/h ？(2）阀前
后压力表读数有何变化？
***答案*** （1）阀关时
P1＝Z1ρｇ，Z1＝P1/ρｇ＝0.9×9.81×104/(900×9.81)=10m
Z2＝P2/ρｇ＝0.45×9.81×104/（900×9.81）＝5m
阀开时，两槽面间列柏式:
P A/ρ＋Z Aｇ＋ｕA2/2＝P B/ρ＋Z Bｇ＋ｕB2/2＋∑W f
（1）（Z A－Z B）ｇ＝∑W f
（10－5）×9.81＝49.05＝∑W f
W f=λ（ｌ/d）u2/2=λ（（50＋20＋30）/0.04）u2/2＝1250λu2
代入（1）49.05＝1250λu2
设λ＝0.02，则ｕ＝（49.05/（1250×0.02））0.5＝1.4m/s
Re＝0.04×1.4×900/（30×10-3）＝1680 层流
λ＝64/1680＝0.038＞λ设
分析：λ↑，ｕ↓，∴仍为层流
49.05＝1250×64/（0.04×900ｕ/(30×1 0-3)）u2
∴ｕ＝0.736 m/s
Vs＝0.785×0.042×0.736×3600＝3 .33m3/h
（2）阀开后，P1↓，P2↑
10.（20分）用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直
径d0=70mm,流量系数α= 0.7, U形水银压差计读数R=170mm。已知
管路总能量损失为44J/kg，试求：⑴出口管路中水的流速。⑵泵出口
处压力表P3(与图对应)的指示值为多少?(已知P2与P3相距0.1m)。
***答案***
⑴∵u0=α (2△P/ρ)0.5
△P=Rg(ρo-ρ)=0.17×9.81×(13600-1000)=2.1×104
V=0.7(π/4)×(0.07)2(2.1×104×2/1000) 0.5 =0.7×0.785×(0.07) 2 (4.2×10) 0.5 =0.0174 m3/s
∴u=V/(0.785d2)=0.0174/(0.785×0.12)=2.22[m/s]
⑵选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程：
Z1+(p1/ρg)+(u12/2g)+He= Z2+(p2/ρg)+(u22/2g)+Σh f′
u1= u2= 0 , Z1= 0 , p2/ρg≈0
∴He= Z2+Σh f′-( p1/ρg) =10+(44/9.81)+0.6×13.6=22.7(mH2O)
再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努利方程：Z3+(p3/ρg)+(u32/2g)+He= Z4+(p4/ρg)+(u42/2g)
(p4/ρg)=H-ho -[( u42- u32)/2g]+ (p3/ρg) ;( u42- u32)/2g≈0
p4=ρg(H-ho +(p3/ρg)) =1000×9.8(22.7-0.1-0.294×13.6) =1.83×105Pa=1.8大气压(表)
p4=1.8kgf.cm-2 (表) 泵出口处的指示值为1.8kgf.cm-2
11.（18分）如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示液的U管压差计（ρs=13600kg/m3)，压差计测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？（2）当闸阀全开时（ζ阀=0.17 , λ=0.02），每小时从管口流出的水为若干m3/h？
***答案***
（1）闸阀关闭，系统内处于静止，由U管处等压面得：
ρ水g(Z+h)=ρs gR
∴Z=ρs.R/ρ水-h =13600×0.35/1000-1.5=3.26m
（2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为基准面，列柏式：
Z1+u12 /（2g)+P1/(ρg)= Z2+u22 /（2g)+P2/(ρg)+∑h f
又∵∑h f =(λ.L/d+∑ζ). u22/(2g) =(0.02×35/0.1+0.5+0.17)×u22 /(2g)=7.67 u22 /(2g)
则3.26+0+0=0+ u22/(2g)+0+7.67 u22/(2g)
解得u2=2.72m/s
V =π.d2.u2/4 =π.(0.1)2×2.72×3600/4=76.87m3/h
12.（20分）如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位
槽,管道直径均为φ83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压
力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m, 压力表安装位置
离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部
阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9 J/kg，压力表的
读数为2.5kgf.cm-2，泵的效率为70%，试求：⑴两液面的高度差H为
多少m? ⑵泵所需的实际功率为多少kw? ⑶真空表的读数多少
kgf.cm-2?
***答案*** ⑴取截面0-0, 1-1, 2-2, 3-3如图, 在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3)
Z2g+(p2/ρ)+(u22/2)= Z3g+(p3/ρ)+(u32/2)+W f
∵1[at]=9.807×104N/m2=1[kgf.cm-2] ;u=Q/A=(36/3600)[(π/4)0.0762]=2.21m/s
(2.5×9.807×104/103)+ (2.212/2) =H3×9.81+4.9
245.2+2.44=9.81H3+4.9 →H3=242.74/9.81=24.74[m];∴H= H3 +5=24.74+5=29.74[m]
⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)
Z0g+(p0/ρ)+(u02/2)+We=Hg +(p3/ρ)+(u32/2)+W f
We=Hg +W f=29.74×9.81+(1.96+4.9)=298.62[J/kg]
m s=V sρ=(36/3600)×103=10[kg/s];Ne=Ms·We= 10×298.62[w]
N实=Ne/η=2986.2/0.70=4267[W]=4.266[kw]
⑶在0－0和1－1间列柏氏方程以0－0为基准面
Z0g+(p0/ρ)+(u02/2)= Z1g+(p1/ρ)+(u12/2)+W f
(p0–p1)/ρ=4.8×9.81+(2.212/2)+1.96 =51.49[J/kg]
(p0–p1)=51.49×1000/(9.81×103)=0.525kgf.cm-2
化工07、06级C考 一．填空与选择（29分） 1．精馏过程是利用______________________________________的原理而进行的；最小回流比是指______________________ 的回流比。 2．精馏时，进料状态有_________种；若进料时气液摩尔流量比相等，则q＝_________; q 值最大的进料是_________进料。 3．某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于______；塔顶产品量等于________。 4．精馏塔顶部某理论板上液相泡点温度为t1，汽相露点温度为t2;塔底部某理论板上液相泡点温度为t3，汽相露点温度为t4。试比较下述每组温度的关系。 t1 t2 ，t2 t3 ，t3 t4 ，t1 t4 （＞、＝、＜） 5．恒沸精馏与萃取精馏都需加入添加剂（第三组分），其目的是__________ ____________________。 6．筛板塔，泡罩塔，浮阀塔相比较，造价最便宜的是_________;操作弹性最大的是_________; 单板压力降最大的是_________。 7. 一般而言，两组分Ａ、Ｂ的等摩尔相互扩散体现在__________单元操作中,而Ａ在Ｂ中单向扩散体现在__________单元操作中。 8.气体吸收计算中表示填料设备（填料）效能高低的一个量是________，而表示传质任务难易程度的一个量是________。 9．解吸时，溶质由_________向_________传递，若要有利于该过程进行，压力应________，温度应________。 10．在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。 11．对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的传质单元高度H OG将 _________，传质单元数N OG将_________（增加、减少、不变） 12．流量按双膜理论，用清水吸收氨气时，传质阻力主要集中在________。（两相界面、气膜、液膜、液相主体区） 13．萃取时，分配系数Ka＞1表示：__________ __________ 。二．计算题（8分） 在总压为101.3kpa时，95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为155.7kpa与63.3kpa，试求： （1）平衡时，苯的汽相组成及苯的液相组成（均以摩尔分率表示）； （2）苯与甲苯的相对挥发度。 三、计算题（22分） 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质，入塔混合气体量为100kmol/h，其溶质浓度为0.01（摩尔分率）,回收率要求达到90%，塔内液气比为1.4，气液平衡关系Y=X。又测得气相总体积传质系数为0.15kmol/m3·s，试求：
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?
化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地 区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为 原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ， 现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力 糸数？
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 （ ）
化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二
干燥 一、填空题： 1、空气湿度的测定是比较麻烦的，实际工作中常通过（），然后经过计算得到。 2、一定状态的空气容纳水分的极限能力为（） 3、物料与一定湿度的空气接触，不能被除去的水分称为（）。 4、干燥过程可分为两个阶段：（）和（），两个干燥阶段的交点称为（），与其对应的物料含水量称为（）。 5、恒速干燥阶段又称为（），其干燥速率的大小取决于（）。 6、降速干燥阶段又称为（），其干燥速率的大小取决于（），与外部的干燥条件关系不大。 7、临界含水量X 随（）的不同而异。 8、平衡水分X*与（）有关。 9、在连续干燥中，常采用湿物料与热空气并流操作的目的在于（），代价是（）。 10、干燥过程中采用中间加热方式的优点是（），代价是（）。 11、干燥过程中采用废气再循环的目的是（），代价是（）。 12、干燥速率是指（），其微分表达式为（）。 13、恒速干燥阶段干燥时间T=（） 14、若降速干燥阶段的干燥速率与物料的含水量X呈线性变化，干燥时间T=（） 15、干燥器按加热的方式可分为（），（），（）和介电加热干燥器。 16、干燥器中气体和物料的流动方式可分为（）、（）和（）。 17、结合水分和非结合水分的区别是（）。 时，若水的初温不同，对测定结果（）影响（有或没有）。 18、测定湿球温度t W 二、判断题： 1、只要知道湿空气的性质参数（如湿度H，相对湿度φ，比容vH，比热CH， ，绝热饱和温度tas，露点td）中的任意两个焓IH，干球温度t，湿球温度t W 就可确定其状态。（） 2、温度为t的湿空气，增大湿度其湿球温度升高。（） 3、同一房间内不同物体的平衡水汽分压相同，温度相等。（） 4、物料的平衡水分与物料的堆放方式有关。（） 5、物料的平衡水分是物料与一定状态的空气接触能被干燥的限度。（） 6、结合水的蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。（） 7、平衡水分必定是结合水分。（） 8、一定的温度下，物料中结合水分不仅与物料有关，而且与空气的状态有关。（） 9、等温干燥过程必定是升焓干燥过程。（） 三、选择题
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）
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理（上）考试试题A、B卷 题型例及思路 试题题型--- 填空10% （5小题）； 气体的净制按操作原理可分为________________、______________、 _______________.旋风分离器属________ ___ _ 。 选择10% （5小题）； 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（）。 A. 偏大； B. 偏小； C. 越大越好。 判断10% （5小题）； 若洗涤压差与过滤压差相等，洗水粘度与滤液粘度相同时，对转筒真空过滤机来 说，洗涤速率=过滤未速度。（） 问答10% （2~3小题）； 为什么单缸往复压缩机的压缩比太大，会使压缩机不能正常工作？ 计算60% （4小题）。 计算题题型： 一、流体流动与输送 20分 1、已知两截面的压强P 1 P 2 高度差⊿Z 有效功W e 摩擦系数λ管路总长Σl 管直径与壁厚φ密度ρ ,求体积流量 V (m3/h). 解题思路：求体积流量，需要知道管内流速。先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，有效功，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，衡算式中只有速度未知。求出速度，再乘于管道面积即得体积流量，再进行单位换算。 2、已知高度差⊿Z P 1 P 2 管路总长Σl 体积流量V 摩擦系数λ, 求(1)管径 d ;(2)在此管径d下, 摩擦系数λ改变后的体积流量V . 解题思路：（1）求管径，先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，无有效功，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，其中速度用已知的体积流量除于管道截面积表示，当中包含了直径，进行体积流量的单位换算，整个衡算只有直径未知。（2）在确定的直径下，用改变了的摩擦系数求体积流量，方法同题1。 3、已知管直径与壁厚φ密度ρ粘度μ位置高度Z 管路总长Σl (层流λ=64/Re, 需判断)，两截面的压强P 1 P 2 体积流量V 泵效率η，求轴功率N. 解题思路：求轴功率，需要求出有效功率，则先选取截面，列出机械能衡算式，代入 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, 化工原理期末考试试题 及答案 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 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× mm ，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS 2饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS 2走管外，其流量为250 kg ／h ，其冷凝潜热为356 kJ/kg ，液体CS 2的比热为 kJ ／(kg ·℃)；水走管内与CS 2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS 2冷凝和冷却时传热系数(以外表面积为基准)分别为K 1= 和K 2= W/(m 2·℃)，问此换热器是否适用 1. 解：CS 2冷凝的热负荷：Q 冷凝＝250×356＝89000kJ/h ＝ KW CS 2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250××（46－10）＝9450kJ/h ＝ KW 总热负荷Q 为：Q ＝＋＝ KW 冷却水用量q m2为：q m2＝ ＝s ＝940kg/h ×(30-5) 设冷却水进入冷却段的温度为t k ，则有：××（t k －5）＝ 解之得：t k ＝℃，则：（5分） 冷凝段对数平均温差：Δt m ＝ （46－30 ln 所需传热面积：A 冷凝＝×10－3×＝，（5分） 冷却段对数平均温差：Δtm ＝ （46－）－（ ln （5分） 所需传热面积：A 冷却＝×10－3×＝， 冷凝、冷却共需传热面积：ΣA i ＝＋＝， 换热器实际传热面积为：A 0＝30×××3＝>ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20分）某列管换热器由多根Φ25×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kg·K ,密度ρ为858kg/m 3，粘度μ为×10-3Pa·s ，导热系数λ为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/m 2·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） ·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）。 化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水 昆明理工大学试卷B（期末考）2008年12月 课程名称：化工原理（上册）化学工程学院2006级化工、轻化、制药专业 请将答案写在答题卷上，否则无效！ 一、填空题（20分） 1、连续性假定是指流体是由、、的介质； 2、在离心泵工作时，用于将动能转变为压强能的部件是，离心泵性能曲线测定 是在下得到的。 3、在降尘室中除去某粒径的颗粒,若降尘室高度增加一倍,则颗粒的沉降时间________,气流速度_______,降尘室的生产能力___________。 4、斯托克斯公式为___________。 5、在辐射传热中，黑体的反射率为，黑体的透过率为。 6、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差________。 7、随着温度的增加，空气的导热系数，金属的导热系数。 8、蒸发器的生产能力是指，提高蒸发器的生产能力的主要途径是。多效蒸发加料的方式有、、。 二、选择题（20分，每空两分） 1、有一敞口容器，底部有一出（进）水管（如图示）。容器内水面保持恒定，管内水流动的速 度头为0.5m水柱（流速u＝3.132m/s）。 （1）对图(1),水由容器流入管内，则2点的表压P2＝（）m水柱。 A.1.5m B.1.0m C.0.75m D.0.5m (2) 对图（2），水由水管进入容器，则2点的表压P2＝（）m水柱 2 2、（1）离心泵的设计点是指。 A）管路特性曲线B）离心泵特性曲线 C）管路特性曲线和离心泵特性曲线D）效率最高点 （2）开大排出阀时，离心泵入口真空表的读数按什么规律变化？。出口压力表的读数又按什么规律变化？ A）增大B）减小C）先增大再减小D）先减小后增大 3、（1）在湍流区颗粒的沉降速度正比于（）。 (A)（ρs-ρ）的1次方(B)μ的零次方 (C)粒子直径的0.5次方(D)粒子直径的平方 （2）当介质阻力不计时，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)滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的2倍 4、在两灰体间进行辐射传热,两灰体的温度差为30℃,现因某种原因,两者的温度各升高50℃,则此时的辐射传热量与原来的相比,应该________。 A.增大 B.变小 C.不变 D.不确定 5、（1）某套管换热器，管间用119.6℃饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动）使 空气温度由20℃升至60℃，若管壁清洁无垢，则管壁温度应接近于 A. 60℃ B. 119.6℃ C. 20℃ D. 40℃ （2）现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的。 A）1.084倍B）1.149倍C）2倍D）不变 三、简答题（5分） 简述工业上传热为什么常采用逆流流动？什么情况下采用并流？ 四、用泵输送密度为710kg/m3的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为两路：一路送到A塔顶部，最大流量为10800kg/h，塔内表压强为 98.07×104Pa。另一路送到B塔中部，最大流量为 6400kg/h，塔内表压强为118×104Pa。贮槽C内液面 维持恒定，液面上方的表压强为49×103Pa。 现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到规定的 最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：由截面1―1 至2―2为20J/kg；由截面2―2至3－3为60J/kg；由截 面2－2至4―4为50J/kg。油品在管内流动时的动能很小， 可以忽略。各截面离地面的垂直距离见本题附图。 已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。（20分） 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 1.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的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2.流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 3.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（ C ） 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 4.阻力系数法将局部阻力表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为( A ) A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75 5.有两种关于粘性的说法：( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。 A.这两种说法都对； B.这两种说法都不对； C.第一种说法对，第二种说法不对； D.第二种说法对，第一种说法不对。 第二章流体输送机械 1.往复泵在操作中( A ) 。 A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关 D.开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 2.一台试验用离心泵，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( D ) 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 3.离心泵吸入管路底阀的作用是（ B ）。 A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度 4.为了安全起见，离心泵的实际安装高度应比理论安装高度（ B ）。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定 5.齿轮泵的流量调节采用（ C ）。 A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 6.离心泵启动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超 负荷工作，这是因为（ A ）。 0≈0 B. >0>0 C. <0<0 7.离心泵的调节阀开大时，则（ B ）。 A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小 化工原理 试题与答案 北村（奥力体育）复印店 化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按 ________________的顺序排列组成。 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m。 16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。化工原理(上)考试试题及答案
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