第一章 流体流动
1-1 求空气在1MPa 和25℃时的密度。 解：由101.3kPa,0℃空气密度3/293.1m kg o =ρ得：
33
6/693.11293.1)
27325(103.10127310m kg T p pT O O O =?+???==ρρ 或36/705.11)
27325(314.829
100010m kg RT pM =+??÷==ρ 1-2 某混合溶液中乙醇含量为35%（质量分数），其余为水，试确定该混合溶液在293K 时的密度。
解：查表得293K 时乙醇和水的密度分别为763.63/m kg 和9973/m kg 则
33/65.900,101103.1997
35.016.76335.01
m kg =?=-+=
-ρρ
1-3 某水泵进口管处真空表读数为650mmHg ，出口管处压力表读数为2.5kgf/c ㎡。试求泵进口和出口两处的压强差为多少千帕？多少米水柱？
解：
O
83mH .3333.10325
.101835
.331835kPa .331331835Pa 86660245175)86660p ()245175p (p p 245175Pa
p p ,245175Pa 1007.985.2cm /5kgf .2p 86660Pa p p 86660Pa,1001325.1760
650
650mmHg 20012023220151=?=
==+=--+=-+==??==-==??=
=表
真p
1-4 某水管两端设置一水银U 形管压差计，用以测量水管两端的压强差。指示液的最大读数为20mm ，现因读数太小而影响测量精度，拟将最大读数放大20倍左右。试问：应选用密度为多少的液体为指示液？
解：由gR p p i )(21ρρ-=-得，压差不变，选用指示液的密度为'i ρ则
有201020)1000(1020)100013600(3'3???-=??---g g i ρ得
3'/163020
12600
1000m kg i =+
=ρ 1-5 某蒸汽锅炉用一复式U 形管压差计测量液面上方的蒸汽压，如本题附图所示，已知水银液面离水平基准面距离分别为h 1=2.3m 、h 2=1.2m 、h 3=2.5m 、h 4=1.4m,两U 形管间的连接管内充满了水。锅炉中水面与基准面间的垂直距离h 5=3m ，当地大气压为745mmHg 。试求锅炉上方水蒸汽的压强p o 为多少(Pa)？
解：先找出等压面如图：654321,,p p p p p p ===
[]
364367Pa
993012650669930181.9)149601300149601600(10013.1760
745
81.9)2.13.2(136001.22.51000-1.42.5136001.4-31000p )h h (g )h g(h )h h (g )h h (g )h h (g p p )h h (g p p ),h h (g p )h h (g p p )h g(h p )h h (g p p ),h h (g 521234345456o 45o 643343452312323211=+=+?+-+-=??+
?-?+-?-?+?-=
+-+---+--=--=-+=-+=-+=--=--=-+=）（）（）（大气水银水水银水水水水银水银水水水银大气ρρρρρρρρρρρp p 1-6 两根高度差为200mm 的水管，与一个倒U 形压差计相连，压差计两臂的水面差R=100mm ，见本题附图。试求下列两种情况的压强差： （1） 指示液密度为1.23/m kg 的空气； （2）指示液密度为9173/m kg 的油。
解：选取等压面如图，则21p p =
g
0.1-g 3.0p p gh g 1.0p p ,g )2.0h 1.0(i B A i 2B 1ρρρρρ水水水=-++=+++=p p A 代入数据得
（1）指示液密度为1.23/m kg 的空气
2942Pa 9.811.20.1-9.8110000.3g 0.1-g 3.0p p i B A =????==-ρρ水
（2）指示液密度为9173/m kg 的油
2043Pa 9.819170.1-9.8110000.3g 0.1-g 3.0p p i B A =????==-ρρ水
1-7 列管换热器的管束由121根mm 5.225?φ的钢管组成。空气以9m/s 流速在列管内流动。空气的平均温度为50℃，操作压强为
Pa 310196?（表），当地大气压为Pa 3107.98?。试求：①空气的质量流
量kg/h ；②操作条件下的体积流量h m /3。
解：h kg q q h
m V q s m uA q m kg RT pM m d n
A Vh mh S Vh VS /3.39182.12311825.3/2.12313600,/342.0038.09/1825.3)
50273(314.829)7.98196(038.0]10)5.2225[(4
1214333
2
232=?=====?===+??+===??-??
==-ρρπ
π
1-8 如图所示，水在水平管路中流过，其流量为9h m /3，已知
m h mm d mm d 8.0,25,50121===。若不计能量损失，试问连接于该管的手
缩短面上的细水管可将水自容器液面吸上的高度2h 为多少)(m ？
解：由题意知)025.0(11++=h g p p a ρ
s
m u u s m d u /092.54,/273.105.01001
360094122
211===?=??=
ππ由21z z =列1-1、2-2两截面的能量守恒方程有
ρ
ρ22
212122p u p u +=+代入数据可得 a a a p Pa p p p p 40611000
154.12)025.08.0(81.910001000)2
092.52273.1(2
212-=?-+??+=?-+=m g p p h a 414.081
.910004061
22=?=-=
ρ 1-9 一水箱下部接一内径为50mm 的钢管，水箱内水位维持恒定，液面比管出口高出6m,已知管路的全部能量损失可以用公式
2402
u h f =∑表示。试求：
（1）水的流量为多少h m /3？
（2）若要使水的流量增加20%，水箱内水位要增加多少（m ）? 解：取水箱液面和出口处两截面列柏努利方程，
∑+++=++f h u gz p u gz p 2
22
2
222111
ρρ 并选出口中心为基准面，u u z m z u p p p ======2211021,0,5,0,，则有 （1）
h
m u d q s m u u u h u gz Vh f /127.105.04
360043600,/7.141286.58,
2
402681.9,23222221=???=?==?=?+=?+=∑ππ
（2）要使水的流量增加20%，在管径不变时只有流速增加20%，
2
40
2',/04.22.1'2
'2'u u gz s m u u +===
代入数据可求得 m z z z m z 7.267.8',7.881
.9204.241'2
=-=-=?=??=
即水箱要增高2.7m 。
1-10 如图所示的冷冻盐水循环系统，已知盐水的密度为11003/m kg ，循环量为40h m /3，从A 处经换热器至B 处的总能量损失为120J/kg ，从B 处到A 处的总能量损失为50 J/kg ，B 处比A 处高7。试求：
（1）泵的有效功率；
（2）若A 处的压力表读数为250kPa ，求处的表压力。
解：(1)1kg 盐水由泵进口处被泵打出再回到进口处的一个循环过程，进出口位置、管径都相等，只不过增加了一个能量损失，故有
W
WeGs Ne s
kg q kg J h We ms f 207822.12170/22.123600
40
1100/17050120=?===?=
=+==∑ （2）取截面列柏努利方程，并选点中心为基准面，则有
∑→+++=++B fA B B
B A A A H z g
u g p z g u g p 222
2ρρ m g
H Pa kPa p m z z u u B fA A B A B A 23.12120
,10250250,7,0,3==
?=====∑→表 代入柏努利方程得
∑→+++=++B
fA B B B A A A H z g
u g p z g u g p 222
2ρρ表表 12.237102503++=?g p g B ρρ表
kPa Pa p B 5.4242489)723.12(81.91100250000==+??-=表
1-11 用离心泵把293K 的水从敞口清水池送到水洗塔的顶部（如图）。塔内工作压力为400kPa （表），操作温度为308K ，从水池水面到水洗塔的顶部垂直高度为20m ，清水池的水面在离心泵的进口以下2m 。水洗塔供水量为350h m /3，水管直径均为mm mm 6325?φ，泵进口水管压头损失为2O mH 2，出口水管压头损失为估计为10O mH 2。若当
地大气压为750mmHg ，水的密度取10003/m kg ，问此离心泵对水提供的有效压头为多少？离心泵入口处的压力为多少？
解：O
97mH .5078.4019.10O
78mH .4033.10325
.101400
400kPa 19.1033.10760750
750/26.1313
.03600350
436004,
313.031362325,/3502222202
23=+==?===?===???==
==?-==p p O mH mmHg p s m d V u m mm d h m q h Vh 表ππ
（1）列截面1-1，2-2的柏努利方程
∑+++=+++f g H z g
u g p H z g u g p 22
2
2121122ρρ 取水池水面为基准面，且维持恒定，则
O mH p p m H m z z s m u u u f 201212119.10,12,20,0,/26.1,0========∑
代入柏努利方程得
m H g
H g g 86.72,1220226.197.5019.102=+++=+
（2）取泵入口处截面为4-4，列1-1，4-4截面的柏努利方程
∑+++=++f H z g
u g p z g u g p 42
4
4121122ρρ 取水池水面为基准面
O mH p p m H m z z s m u u u f 201214119.10,2,2,0,/26.1,0========∑
代入柏努利方程得
40kPa
6010060101.33760
750
605983181.91000)081.019.6(,22226.119.10442
4=-=-?=≈=??-=+++=真p kPa
Pa p g
g p ρ
1-11 用离心泵把293K 的水从敞口清水池送到水洗塔的顶部。塔内工作压力为400kPa （表），操作温度为300K ，清水池的水面在离心泵的进口以下1m 保持恒定，从地面到水洗塔的顶部垂直高度为15m ，。水洗塔供水量为80h m /3，水管直径均为φ108×4mm ，水从水管进口处到塔顶出口处的压头损失为10O mH 2。若当地大气压为750mmHg 。问此离心泵对该管路提供的有效功率为多少？
解：O
97mH .5078.4019.10O
78mH .4033.10325
.101400
400kPa 19.1033.10760750
750/83.21.0360080
436004,1.010042108,/802222202
2,3=+==?===?===???=
=
==?-==p p O
mH mmHg p s
m d q u m mm d h m q h
V Vh 表ππ （1）列截面1-1，2-2的柏努利方程
∑+++=+++f e H z g
u g p H z g u g p 22
2
2121122ρρ 取水池水面为基准面，且维持恒定，则
O
mH p p m H m z z s m u u u f 201212119.10,10,16151,0,/83.2,0====+=====∑代入柏努利方程得
m H H e e 2.67,101681
.9283.297.5019.102=++?+=+
kW W g q H Ne S V e 6.141459881.95.9963600
80
2.67,==???
==ρ
1-12 如图所示，一段水管的内径由200mm 逐渐缩小到100mm 。在粗细两管上连有一U 形压差计，指示液为水。当密度为0.6453/m kg 的甲烷气从管内流过时，测得U 形管压差计R 值为112mm ，设U 形管压差计两接口之间管路的能量损失可忽略不计，试问甲烷的流量为多少（h m /3）？
解：要求甲烷气的流量，只要求出在A 或B 处的流速
m mm R u u u m mm d m mm d A A B B A 112.0112,4)1
.02.0(
,1.0100,2.02002
========列A 、B 两处的柏努利方程有
2
222B
B B A A A
u gz p u gz p ++=++ρρ 又Pa gR p p z z i B A B A 1098112.081.9)645.01000()(,=??-=-=-=ρρ代入得
h
m u d q s m u u u p u p A A Vh A A B B A A
/4.170407.152.04
360043600/07.15,645
.01098215,223222
22=???====+=+π
πρρ
1-13 283K 的水在内径为25mm 的钢管中流动，流速为1m/s ，试计算Re 数值，并判断其流型。 解：283K 水的
s m u m mm d S Pa m kg /1,025.025,1053.130,/7.99953===??==-μρ则
40001914710
53.1307
.9991025.0Re 5
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流。 1-14 有一根内管及外管组成的套管换热器，内管直径为
mm mm 5.357?φ，外管直径为mm mm 4108?φ，套管环隙内流过冷冻盐水，
其流量为5000kg/h 。盐水的密度为11503/m kg ，黏度为1.2cP 。试判断盐水的流动类型。
解：盐水的流道面积222220053.0)057.01.0(4
)(4
m d D A o i =-=-=π
π
4000931310
2.11150226.004
3.0Re 043.0057.01.0,/226.00053
.01150360050003
=???===-=-==??==
-μρu d m d D d s m A V u e o i e S
为湍流。
1-15 输水管内径为150 mm ，管内油的流量为16h m /3，油的运动黏度为0.2s cm /2，密度为8603/m kg 。试求直管长度为1000m 的沿程能量损失及压强降。 解
m
l m kg s m s cm s
m d q u h m V m mm d Vh h 1000,/860,/102.0/2.0/25.015.0360016
436004,/16,15.015032422
23==?====??==
===-ρρ
μ
νππ
2000187510
2.025.015.0Re 4
=??=
=
-μ
ρ
du 为层流03413.0187564
Re 64===λ Pa
h p kg
J u d l h f f f 611611.7860/11.72
25.015.010*******.022
2=?==?=??==ρλ 1-16 水在mm mm 5.138?φ的水平钢管内流过，流速为2.5 m/s ，温度为20℃，管长为100m ，管子的绝对粗糙度为0.3mm 。试求直管阻力
和压强降。
解：20℃水的s m u s Pa m kg /5.2,10005.1,/2.99833=??==-μρ
,035.0355.1238,3.0,100m mm d mm m l ==?-===ε 40008690810
005.12.9985.2035.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，再与00857.0353
.0==d ε 查莫迪图可得038.0=λ则
Pa
h p kg
J u d l h f f f 33867411.72.998/3402
5.2035.0100038.022
2=?==?=??==ρλ 1-17 从A 到B 一段管路，只管长度为20m ，管内径为100mm ，摩擦系数为0.042，管路上装有三个90°的标准弯头，一个全开的截止阀。若通过的流量为0.025s m /3，试求该段管路的总压头损失。 解：s m d q u s m V m mm d VS S /2.31.0025
.044,/025.0,1.01002
23=??==
===ππ 90°标准弯头和全开截止阀的阻力系数分别为4.6,75.021==ζζ
m
g u u d l H f 9.881.922.3]4.675.031.020042.0[]2)3(2[2
2212=÷?+?+?=÷++=∑ζζλ 1-18 水在管路中流动，流量为h m /503，试选用有缝钢管普通级管子的型号。
解：由某些流体的适宜流速表选取流速为u=2m/s,则：
m u
V d S
094.02
360050
44=??==
ππ
选取DN100的有缝钢管，实际外径为114.6mm ，普通级壁厚4mm ，其 内径为106.6mm 。实际流速
s m d V u S /56.11066.0360050
442
2=??==
ππ 在适宜流速范围内，故所选管子适用。
1-19 水从密闭容器容器A 水面沿一内径为25mm ，直管长度为10m 的管道流入敞口容器B 。已知容器A 水面表的压力为196.2kPa ，容器B 水面比A 水面高出5m ，内摩擦系数为0.025，管路上安装有三个90°的标准弯头，一个全开的截止阀，试求管路中的流速和流量（h m /3）？ 解：设管路中的流速为u ，90°标准弯头和全开截止阀的阻力系数分别为4.6,75.021==ζζ，则
22
2212325.92)4.675.03025.010025.0(2)3(2u u u u d l h f =?+?+?=++=∑ζζλ
以容器A 水面为基准面列A 、B 两处的柏努利方程
∑+++=++f 22h 2
2B
B B A A A
u gz p u gz p ρρ 00,0,102.1962.196,5,03===?====B A B A B A u u p Pa kPa p m z z ，表表代入得
23
325u .9581.91000
102.196+?=?解得s m u /4=
h m u d q Vh /1.74025.04
360043600322=???==π
π
1-20 用一油泵将密度为1050 kg/m3，粘度为70cP 的油从一常压贮槽A 送至表压强为0.3MPa 的设备中去。贮槽中液面比管路出口低15m ，管路直径均为φ108?4mm 的钢管，直管长度为100m ，管路中装有一单向吸入底阀（ζ=4.5），3个90°的标准弯头（ζ=0.75），一个全开调节阀（ζ=6.4），流量为30 m 3/h ，若的效率为65%，试问泵所消耗的轴功率。
解：
1-21 用泵将水池中20℃水送到比水池水面高35m 的水塔中去。输水管直径为mm mm 3106?φ，长度为1700m 的钢管（包括管件的当量长度，但不包括管路进出口的当量长度。已知泵的送液能力为60h m /3，管路的绝对粗糙度为0.2mm ，泵的总效率为0.65，试求泵的轴功率（W ）。 解：20℃水的
s
m d V u m
mm d s
m q h m q i S i VS Vh /06.11.01033.8441.010042108/1033.8/302
3
233=???====?-=?==--ππ为层流
20005.15911070105006.11.0Re 3
=???==-μρdu ∑∑∑+++=+++=+=+==??++=?==??=??====
f
22221121'
f f f 22'
f 2
2f h gz p
2u We gz p 2u kg
/30J 44.76.22h h h kg
/44J .7206.1)75.034.65.4(2u h kg
/6J .22206.11.01000402.02u d l h 0402.05
.159164Re 64ρ
ρζλλ由：238kW .66238W 65
.075
.4054Ne
N 75W .405475.84.463q We Ne s /75kg .81033.81050q q kg /4J .463302
06.11581.91050103h 2
u gz 1.06m/s u 0,15,0,1033.0,0ms 3VS ms 25f
2
2222121521===
=
=?=?==??===++?+?=+++=
====?===-∑η
ρρ
表
得到：，表表p We u m z z Pa MPa p p
m mm d s Pa m kg 1.010032106,10005.1,/2.99833==?-=??==-μρ
4000
21056510005.12.99812.21.0Re /12.21.0360060
4360043
2
2 =???===???==
-μρππdu s
m d q u Vh
为湍流，再根据
002.0100
2
.0==
d
ε
查摩迪图得024.0=λ kg J u u d l h f /2.920212.2)5.11.01700024.0(2)15.0(22
22=?+?=++=∑λ
列水池水面和水塔水面的柏努利方程
∑+++=+++f 22
222111
h 2
2u gz p W e u gz p ρρ 0212121,0,35,0p p p u u m z z ======代入得
kg J We /5.12632.9203581.9=+?=
W
Ne N W
We q Ne ms 3233965.021*********.12633600
2
.99860====??=
=η
1-22 水从水塔引至车间，采用直径为mm mm 4114?φ，绝对粗糙度为0.3mm 的水煤气管，其长度为500m ，设水塔内水面维持恒定，高于排水管口15m ，若水温为285K ，试确定管内的流量，m 3/h 。
解：285K 时水的密度、黏度分别为3/4.999m kg =ρ和
S Pa S mPa ??=?=-310236.1236.1μ00283.0,
106.010642114===?-=d
m mm d ε
设水管中水的流速为u ，则
∑+=f h u gz 221本题不考虑局部阻力则有22
u d l h f λ=∑代入有
2943)47171(,2
)47171(1581.9,2222
221=++=?+=u u u d l u gz λλλ
须用试差法求解：令u=1
20008570910236.14
.9991106.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，由摩迪图查得λ=0.027
代入2943)47171(2=+u λ，左边=29434.1281)027.047171(2≠=??+ 再令u=2
200017141810236.14
.9992106.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，由摩迪图查得λ
=0.026
代入2943)47171(2=+u λ，左边=29434952)026.047171(2≠=??+ 再令u=4
200034283610
236.14
.9994106.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，由摩迪图查得λ=0.025
代入2943)47171(2=+u λ，左边=294319034)025.047171(2≠=??+ 再令u=4.5
200038569010
236.14
.9995.4106.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，由摩迪图查得λ=0.025
代入2943)47171(2=+u λ，左边=294324085.4)025.047171(2≠=??+ 再令u=5
200042854510236.14
.9995106.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，由摩迪图查得λ
=0.024
代入2943)47171(2=+u λ，左边=294328555)024.047171(2≠=??+ 再令u=5.1
200043711610
236.14
.9991.5106.0Re 3
=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，由摩迪图查得λ=0.024
代入2943)47171(2=+u λ，左边=29436.29701.5)024.047171(2≈=??+ 故u=5.1m/s ，则
h m u d q VS /1621.5106.04
36004
3600322=???
=?
=π
π
1-23 在内径为50mm 的圆形管内装有孔径为25mm 的孔板，管内流体为25℃清水，按标准测压方法以U 形管压差计测压差，指示液为汞。测得压差计读数R 为500mm ，设孔板流量系数O C 为0.64，试求圆形管内水的流量。 解：由公式ρ
ρρg
R C u i o
o )(2-=
64.0,/997,/13600,5.050033=====o i C m kg m kg m mm R ρρ代入得
h
m s
m u o /13/003497.0997
81
.9)99713600(5.02)1025(4
64.03323==?-??
???=-π
1-24 某新购置的转子流量计，要用于常压15℃氯气流量的测定，试写出氯气实际流量与刻度读数之间的关系。 解：氯气在常压15℃的密度32/004.3)
27315(314.871
3.101m kg =+??=
ρ
空气在常压20℃的密度31/2.1m kg =ρ 转子一般为不锈钢其密度3/7920m kg f =ρ 代入公式
632.0)
2.17920(004.3)
004.37920(2.1)()(12211
,2,=-?-?=--=
ρρρρρρf f S V S V q q
即刻度读数为1时实际流量为0.632。
第二章 流体输送
2—1某离心泵以71h m /3的送液量输送密度为8503/m kg 的溶液，在压出管路上压力表读数为313.8kPa ，吸入管路上真空表读数为29.33kPa ，两表间的垂直距离为0.4m ，泵的进出口管径相等。两测
压口之间管路的流动阻力可忽略不计，如泵的效率为60%，求该泵的轴功率。
解：由伯努利方程∑+++=
+++f e H z g
p
g u H z g p g u 222
2112122ρρ结合题意有 21u u =，Pa kPa p 311033.29-29.33?-==表，Pa kPa p 32108.3138.313?==表
01=z ，m z 4.02=，0=∑f H ，则 m g
p p H e 6.414.02.414.081
.9850)1033.29(108.3134.03312=+=+??--?=+-=
ρ表
表
W g q H N S V e e 3.684181.98503600
71
6.41,=???
==ρ W N N e
11402%
603
.6841==
=
η
2—2一离心泵将河水送到25m 高的常压水塔中去。泵的进出口管径均为60mm ，管内流速为2.5s m /，测得该流速下泵入口真空度为
4103?Pa ，出口压力表读数为5106.2?Pa ，两表之间的垂直高度为
0.4m ，河水取10003/m kg 。试求：
（1）该泵在该流量下所提供的扬程，m ；
（2）该流量下整个管路的能量损失，kPa ；写出该管路的特性曲线方程。 解：
m g
p p H e 304.06.294.081
.91000)
103(106.24.04512=+=+??--?=+-=
ρ表
表
由∑+++=
+++f e H z g
p
g u H z g p g u 222
2112122ρρ得 m H H
e f
5253025=-=-=∑则
Pa g H p f f
49050100081.95=??==?∑∑ρ=49.05kPa
管路的特性曲线方程为2Bq A H e +=中25=A
s m u d q /007065.05.206.04
14
.34
322=??=
=
π
100171
007065.0/)2530(/)(22=-=-=q A H B e
2210017125q Bq A H e +=+=
2—3一离心泵在转速为1450min /r 时流量为22h m /3，扬程为25m ，现将转速调至1300min /r ，此时泵的流量和扬程分别为多少？
解：由2121n n q q =和2
2121???? ??=n n H H
，14501=n min /r ，13002=n min /r ，221=q h m /3，251=H m 得：
72.19221450
1300
1122=?==
q n n q h m /3 1.2025145013002
12
12
2=???? ??=???
? ??=H n
n H m 2—4用内径100mm 的钢管从江中取水，送入蓄水池。池中水面高出江面30m ，管路长度（包括管件的当量长度）为60m 。水在管内的流速为1.5s m /。今仓库里有下列四种规格的离心泵，试从中选出一台合用的泵。已知管路的摩擦系数为0.028。
解：由题意知m mm d 1.0100==，s m u /5.1=则
1322775.11/011775.05.11.04
4
-?==??=
??=
S L h m u d q π
π
m g u d l l H z H e f e 3281
.925.11.060028.0302302
22=???+=++=+=∑λ
综合考虑应选用Ⅲ号离心泵，流量为151-?S L ，扬程为35O mH 2。 2—5某离心泵用20℃清水做性能实验，测得流量为580h m /3时，泵出口压力表的读数为300kPa ，吸入口真空表读数为26.7kPa 。两表之间垂直高度为0.4m ，试求该流量下的扬程（m ）。 解：m g
p p H e 7.334.03.334.081
.91000)
107.26(103004.03312=+=+??--?=+-=
ρ表
表
2—6某车间丁烷贮槽内储存温度为30℃的丁烷溶液，贮槽液面压强为324kPa （绝），槽内最低液面高度在泵进口管中心线以上2.4m 。已知30℃时丁烷的饱和蒸汽压为314kPa ，相对密度为0.58，泵吸入管路的压头损失为1.6m ，泵的气蚀余量为3.2m 。试问该泵的安装高度能否保证正常操作？
解：由58.0277
=T
d 得580100058.0=?=ρ3/m kg ，m NPSH r 2.3)(=， m
NPSH NPSH r a 16.42.33.1)(3.1)(=?==m H
f
6.1=∑，
Pa kPa p 3010324324?==，Pa kPa p v 310314314?==则
m
H NPSH g p g p H f a v g 02.46.116.481
.95801031481.958010324)(3
30-=--??-??=---=∑ρρ即泵必须安装在槽内最低液面4.02m 以下才能正常操作，而实际只安装在2.4m 处，故不能正常操作。
2—7现库房存有一台m H h m q r n 22,/5.94m in,/12003===的离心泵，欲用此泵将储槽内相对密度为1.12的溶液送到高位槽内。高位槽内液面的表压强为39.2kPa ，地面储槽液面表压强为0，两槽液面高度差为13m ，需要送液量为92h m /3。输送管路均为mm
mm 5.4140?φ
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 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（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
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’～
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
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(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
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
第二章 流体输送机械 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35 h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？ 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===33 1820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600 (2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱
6. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃，40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现生产任务要求油的出口温度降至80℃℃，假设油和水的流量，进出口温度及物性不变，若换热器的管长为1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解：根据题意列出关系式： 热流体（油）：T1=150℃→ T2=100℃ 冷流体（水）：t1=15℃→ t2=40℃ 现在要求：热流体（油）：T1=150℃→T2=80℃ 冷流体（水）：t1=15℃→ t2=开始： Q= W h C ph（T1 - T2）=50 W h C ph =W c C pc（t2-t1）=25W c C pc =K0S0Δtm Δt m=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=（135-60）/ln（135/60）= 改变后： Q，=W h C ph（T1 - T2）=700 W h C ph =W c C pc（t2，-t1）=（t2，-15）W c C pc =K0S0，Δtm， ∴25/（t2，-15）=50/70 ∴t2，=50℃ Δt m， =（Δt1-Δt2，）/ln（Δt1/Δt2，）= ∴Q/Q*= K0SΔtm / K0S，Δtm，= LΔtm / L，Δtm，=50/70 ∴ L，== 7.重油和原由在单程套换热器中呈并流流动，粮站油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157 ℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及他们的终温。假设在两种流动情况下，流体的无性和总传热系数均不变，换热器的热损失可以忽略。解：由题意得： 并流时：热流体（重油）：T1=243℃→ T2=167℃冷流体（原油）：t1=128℃→ t2=157℃∴ Q =W h C ph（T1 - T2）=76 W h C ph =W c C pc（t2-t1）=29W c C pc=K0S0Δtm Δt m =（Δt1-Δt2）/ln （Δt1/Δt2）=43 改为逆流后：热流体（重油）：T1=243℃→ T2，= 冷流体（原油）：t2，= ← t1=128℃ 同理：
第二章 习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当 流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/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。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p P a =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为： 5 21213(1.520.247)10()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率3 2618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη??==?=??
该效率下泵的性能为： 326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =
3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为 760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用 65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流 量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。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：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值 比较。 由本教材附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下： 319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r NPSH m = 在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面11'-
化工原理——带答案 (D O C) 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
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 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 14.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（ B ）倍。W=vpA
化工原理复习资料 一、选择题 1、两种不同的流体在进行热交换时，在各种流向中，传热温度差最大的是（②） ①并流②逆流 ③错流④折流 2、描述对流传热过程的基本规律是…………………………………………（③） ①牛顿粘性定律②傅立叶定律 ③牛顿冷却定律④费克定律 3、稳定传热是指传热系统内各点的温度……………………………………（②） ①既随时间而变，又随位置而变②只随位置而变，但不随时间而变 ③只随时间而变，但不随位置而变④既不随时间而变，又不随位置而变 4、表示流体的物理性质对传热膜系数系数的影响的准数是………………（③） ①努塞尔特准数②雷诺准数 ③普兰朗特准数④格拉斯霍夫准数 5、下列材料中导热系数最小的物质应是……………………………………（③） ①金属②建筑材料 ③气体④水 6、总传热速率公式Q＝KSΔtm中，Δtm的物理意义是…………………………（②） ①器壁内外壁面的温度差②器壁两侧流体对数平均温度差 ③流体进出口的温度差④器壁与流体的温度差 7、属于液液传质过程的单元操作是…………………………………………（②） ①气体的吸收②液体的萃取 ③结晶④固体干燥 8、液体中溶质的扩散系数与下列哪个因数无关……………………………（④） ①物系的种类②温度 ③溶质的浓度④压力 9、属于气固传质过程的单元操作是…………………………………………（①） ①固体干燥②液体的萃取 ③结晶④气体的吸收 10、混合物中某组分物质的量的与惰性组分物质的量的比值称为…………（④） ①质量分数②质量比 ③摩尔分数④摩尔比 11、混合气体中溶解度小的组分被称为………………………………………（①） ①吸收质②惰性组分 ③吸收剂④溶 12、描述分子扩散过程的基本规律是…………………………………………（④） ①亨利定律②拉乌尔定律 ③傅立叶定律④费克定律 13、属于散装（乱堆）填料的是…………………………………………………（③） ①格栅填料②脉冲填料 ③鲍尔环④波纹填料 14、在吸收操作中，吸收操作线总是位于平衡线的…………………………（①）
第六章 蒸 馏 11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q 线方程分别为y =+；y = +,试求：（1）进料热状况参数q 及原料液组成x F ；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。 解：由q 线方程 y = +知 5.01 -=-q q 故q =1/3 又675.01 =-- q x F 故x F =（1-q ）=×（1 -1/3）= 因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q 线的交点，所以 y q = + y q =+ 联立求解 x q = y q = 12、用逐板计算习题10中泡点进料时精馏段所需理论板层数。在该组成范围内平衡关系可近似表达为y =+ 解：由习题10知 x F = 、x D = 、R = 设塔顶为全凝器，故y 1=x D = 由平衡关系 y 1=+= 得 x 1= 由精馏段操作线方程 26.072.06 .395.06.36.2111+=+=+++= +n n D n n x x R x x R R y 得 y 2=×+= 又 += 得 x 2= 同理 y 3=×+= 又 += 得 x 3= y 3=×+= 又 += 得 x 4= 26.06 .395 .016.295.01==+=+R x D 在图中确定b 点，并连接ab 为精馏段操作线。 已知原料为饱和液体，故q =1 ，q 线为e 点出发的一条垂直线，与精馏段操作线交于d 点，连接cd 为提馏段操作线。绘阶梯数为9，故N T =8（不包括再沸器）。 由图可知第五块为进料板。 14、在常压下用连续精馏塔分离甲醇－水溶液。已知原料液中甲醇含量为（摩尔分数，下同）馏出液及釜液组成分别为和，泡点进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热， 操作回流比为最小回流比的 2倍。求（1）理论板层数及进料板位置；（2）从塔顶向下第二块理论板上升的蒸汽组成。平衡数据见习题10。 解： （1）根据第10题的平衡数据作出y-x 图，由图中可知q 线与平衡线交点坐标为 x q = 、y q = 由式（6-36）得 71.035 .025 .035.070.070.095.0min ==--= --= q q q D x y y x R R =2R min =2×= 由精馏段操作线截距 39.042 .295 .01==+R x D 与a 点连接，作出精馏段操作线ab 。 ab 与q 线交于d ，连接cd 即为提馏段操作线。绘出阶梯数为8，故理论板层数为8（包括再沸器），进料板为第6块 （2）图中查得从塔顶第二块板上升的蒸汽组成为 。 15、用简捷法求算习题13中连续精馏塔所需的理论板层数。 解： 由习题13图中读得q 线与平衡线交点坐标为 x q = y q = 由式（6-36）得 习题6－13附图 习题6－14附 图 第六章 蒸 馏 11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q 线方程分别为y =0.8x +0.19；y = -0.5x +0.675,试求：（1）进料热状况参数q 及原料液组成x F ；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。 解：由q 线方程 y = -0.5x +0.675知 5.01 -=-q q 故q =1/3 又675.01 =-- q x F 故x F =0.675（1-q ）=0.675×（1 -1/3）=0.45 因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q 线的交点，所以 y q = -0.5x q +0.675 y q =0.8x q +0.18 联立求解 x q =0.373 y q =0.489 12、用逐板计算习题10中泡点进料时精馏段所需理论板层数。在该组成范围内平衡关系可近似表达为y =0.46x +0.545 解：由习题10知 x F =0.4 、x D =0.95 、R =2.6 设塔顶为全凝器，故y 1=x D =0.95 由平衡关系 y 1=0.46x 1+0.545=0.95 得 x 1=0.88 由精馏段操作线方程 26.072.06 .395.06.36.2111+=+=+++= +n n D n n x x R x x R R y 得 y 2=0.72×0.88+0.26=0.89 又 0.46x 2+0.545=0.89 得 x 2=0.75 同理 y 3=0.72×0.75+0.26=0.80 又 0.46x 3+0.545=0.80 得 x 3=0.55 y 3=0.72×0.55+0.26=0.66 又 0.46x 4+0.545=0.66 得 x 4=0.25 化工原理上册答案 The latest revision on November 22, 2020 1.某设备上真空表的读数为×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为×103 Pa。解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P 绝 = ×103 Pa ×103 Pa =×103 Pa 设备内的表压强 P 表 = -真空度 = - ×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 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×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××××=×103 N σ螺 = ×103×××n ,P油≤σ螺得 n ≥ 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 即：P A = ×103×× + ×103×× = ×103 Pa b-b ′处 P B + ρg gh 3 = P A + ρg gh 2 + ρ水银gR 1 P B = ×103×× + ×103 =×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相 槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的 距离H = 1m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密 度为820Kg ／。试求当压差计读数R=68mm 时，相界面 与油层的吹气管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 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 ， 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R1 = 400 mm ， R2 = 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R3 = 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 gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管 出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间 P1 = P2 + ρ水银gR ∵P1 = P4，P2 = P3 且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h） 联立这几个方程得到 ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即 ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据 1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103) ｈ= 0.418ｍ化工原理答案
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