柴诚敬《化工流体流动与传热》(第2版)配套题库【章节题库+模拟试题】(名校考研真题)【圣才出品】

第2章流体输送机械1．如图2-1所示，用离心泵将密闭贮槽A中的常温水送往密闭高位槽B中，两槽液面维持恒定。

输送管路为φ108mm×4mm的钢管，全部能量损失为。

A槽上方的压力表读数为0.013MPa，B槽处U形压差计读数为30mm。

垂直管段上C、D两点间连接一空气倒U形压差计，其示数为170mm。

取摩擦系数为0.025，空气的密度为，试求：（1）泵的输送量；（2）单位重量的水经泵后获得的能量；（3）若不用泵而是利用A、B槽的压力差输送水，为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为多少？图2-1解：（1）C、D间倒U形压差计实际测得的是水流经该段的能量损失，即故输水量（2）单位重量的水经泵后获得的能量即为外加压头。

在A槽液面1-1'截面与B槽管出口外侧2-2'截面间列伯努利方程其中故（3）若利用A、B槽的压力差输送水，仍在1-1'截面与2-2'截面间列伯努利方程简化：所以即为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为294.4kPa。

2．如图2-2所示，用离心泵将水由贮槽A送往高位槽B，两槽均为敞口，且液位恒定。

已知输送管路为φ45mm×2.5mm，在出口阀门全开的情况下，整个输送系统管路总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数可取为0.02。

在输送范围内该泵的特性方程为（Q的单位为，H的单位为m）。

试求：（1）阀门全开时离心泵的流量与压头；（2）现关小阀门使流量减为原来的90％，写出此时的管路特性方程，并计算由于阀门开度减少而多消耗的功率（设泵的效率为62％，且忽略其变化）。

图2-2解：（1）设管路特性方程为其中故管路特性方程为而离心泵特性方程为二式联立，可得阀门全开时离心泵的流量与压头：（2）在图2-3中，阀门全开时的管路特性曲线为1所示，工作点为M；阀门关小后的管路特性曲线为2所示，工作点为M'。

关小阀门后M'流量与压头分别为设此时的管路特性方程为由于截面状况没有改变，故A'＝3不变，但B'值因关小阀门而增大。

第11章固体物料的干燥一、选择题1．对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度（）。

[重庆大学2010研]A．愈高B．愈低C．不变D．不一定，与其它因素有关【答案】B【解析】湿球温度是干球温度和湿度的函数。

干球温度不变，则其只与湿度有关。

相对湿度愈低，饱和蒸汽压不变，水汽分压减小，则湿度减小，可知湿球温度减小。

2．对于不饱和湿空气，表示该空气的三个温度：干球温度T，湿球温度T W和露点T d 之间的大小关系是（）。

[中山大学2011研]【答案】w dT＞T＞T【解析】对于不饱和空气w as dT=T=T=T。

T＞T=T＞T，对于饱和空气w as d 3．提高进入干燥器的空气中水汽分压，同时其温度保持不变，则恒速阶段干燥速率（）。

[华南理工大学2012研]A．不变B．变小C．变大D．不确定【答案】B【解析】恒速干燥速率大小取决于物料外部的干燥条件，V H ∝-，水汽分压增大。

则0.622v vp H p p =-增大，干燥速率减小。

二、填空题1．提高干燥器中空气出口湿度，则空气的消耗量会______，干燥推动力将______。

[华南理工大学2012研]【答案】减少；减小【解析】空气消耗量L＝W/（H 2－H 1），H 2增大，则L 减小。

干燥器推动力与温度差有关，温度差越小，推动力越小。

2．恒速干燥阶段，物料表面保持______，湿物料表面达到的稳定温度为______，此阶段的干燥速率属______部条件控制，干燥速率与物料种类______关。

[南京理工大学2010研]【答案】充分湿润；tw（湿球温度）；外；无【解析】恒速干燥阶段固体物料的表面非常润湿，物料表面的温度等于空气的湿球温度。

此阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的气化速率，即取决于物料的外部干燥条件，与物料本身无关。

3．已知某湿物料量为150kg/h，水分含量为20%，现要将其干燥到含水2%，需要脱除的水量应为______kg/h。

第5章传热过程基础一、选择题1．冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的对流传热系数α1为100W/（m2·K），热流体一侧的对流传热系数α2等于1000W/（m2·K），总传热系数K接近哪一侧的对流传热系数α值，要提高K，应提高哪一侧的α值（）。

A．接近α1，提高α2B．接近α2，提高α1C．接近α1，提高α1D．接近α2，提高α2【答案】C2．下列各种情况下对流给热系数由大到小的正确顺序是（）。

①空气流速为30m/s时的α②水的流速为1.5m/s时的α③蒸汽滴状冷凝时的α④水沸腾时的αA．③＞④＞①＞②B．④＞③＞②＞①C．③＞④＞②＞①D．③＞②＞④＞①【答案】C【解析】因为有相变时的给热系数比无相变时要大，而气相的给热系数又大于液相，所以蒸汽滴状冷凝时的α＞水沸腾时的α＞水的α＞空气的α。

3．强制对流（无相变）流体的对流传热系数关联式来自（）。

A．理论方法B．量纲分析法C．数学模型法D．量纲分析和实验相结合的方法【答案】D4．在间壁式传热中，热量从热流体传到冷流体的过程，热阻主要集中在（）。

A．金属壁B．冷、热流体的层流底层内C．冷、热流体的主体D．平均分配在各层【答案】B5．在对流传热系数关联式中，反映流体流动状况对对流传热影响的准数是（）。

A．努塞尔特准数NuB．普朗特准数PrC．雷诺准数ReD．格拉斯霍夫准数Gr【答案】C6．热量传递的基本方式是（）。

A．恒温传热和定态变温传热B．导热给热和热交换C．汽化、冷凝与冷却D．传导传热、对流传热和辐射传热【答案】D7．关于辐射传热，下列几种说法中错误的是（）。

A．除真空和大多数固体外，热射线可完全透过B．热射线和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围C．热射线和可见光一样，都服从折射定律D．物体的温度不变，其发射的辐射能也不变【答案】A【解析】任何物体只要其绝对温度不为零度，都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量，且热辐射线可以在真空中传播，无需任何介质。

第3章非均相混合物分离及固体流态化1．某球形颗粒直径为40μm，密度为4000kg/m3。

在水中作重力沉降。

试求（1）该颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（2）直径为80μm的该类颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（3）直径为40μm的该类颗粒在50℃的水中沉降速度为多少？（4）与直径为40μm的球形颗粒同体积的立方体颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？解：（1）20℃时水的黏度为1×10－3Pa·S。

假设颗粒沉降运动处在层流区，用Stokes 公式计算沉降速度如下：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。

（2）颗粒直径加倍而其他条件均不变。

假定此时沉降运动仍处于层流区，由Stokes公式可知：，于是：校核沉降运动是否处在层流区：由于颗粒雷诺数正比于颗粒直径与沉降速度的乘积，故所以，该颗粒沉降运动仍处在层流区，以上计算有效。

（3）50℃时水的黏度为0.549×10－3Pa·S，密度ρ＝988kg/m3。

假设沉降运动处在层流区，由Stokes公式可知：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。

（4）因该立方体颗粒与上述球形颗粒体积相等，故该颗粒的当量直径与球形颗粒相同，de＝40μm。

立方体颗粒的边长为：立方体颗粒的形状系数为：为求立方体颗粒沉降速度表达式，列该颗粒受力平衡方程式如下：式中，A指立方体颗粒的最大投影面积：由试差法求沉降速度，设沉降速度u t＝0.0018m/s．则颗粒雷诺数：根据形状系数0.807可得再设u t＝0.00164m/s，则查得，故近两次计算结果接近，试差结束，沉降速度为0.00161m/s。

2．采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。

降尘室底面积为10m2，高1.6m。

操作条件下气体密度为0.5kg/m3，黏度为2.0×10－5Pa·S，颗粒密度为3000kg/m3。

第4章液体搅拌一、选择题在搅拌槽壁上安装垂直挡板的目的在于（）。

A．保护槽壁B．抑制打漩，改善搅拌效果C．防止结垢D．减小搅拌功率【答案】B二、简答题1．改善搅拌效果的工程措施有哪些？答：（1）提高转速；（2）在搅拌釜内装挡板；（3）搅拌器偏心安装；（4）导流筒。

2．搅拌器的放大准则有哪些?答：（1）保持搅拌雷诺数不变，（2）保持单位体积能耗不变，（3）保持叶片端部切向速度不变，（4）保持搅拌器的流量和压头之比值不变，。

3．简述搅拌过程中强化湍动的主要措施。

答：搅拌过程中强化湍动的主要措施：（1）提高转速；（2）在搅拌釜内装挡板；（3）搅拌器偏心安装；（4）导流筒。

第5章传热过程基础一、选择题1．冷热流体进行对流传热，冷流体一侧的对流传热系数α1为100W/（m2·K），热流体一侧的对流传热系数α2等于1000W/（m2·K），总传热系数K接近哪一侧的对流传热系数α值，要提高K，应提高哪一侧的α值（）。

A．接近α1，提高α2B．接近α2，提高α1C．接近α1，提高α1D．接近α2，提高α2【答案】C2．下列各种情况下对流给热系数由大到小的正确顺序是（）。

①空气流速为30m/s时的α②水的流速为1.5m/s时的α③蒸汽滴状冷凝时的α④水沸腾时的αA．③＞④＞①＞②B．④＞③＞②＞①C．③＞④＞②＞①D．③＞②＞④＞①【答案】C【解析】因为有相变时的给热系数比无相变时要大，而气相的给热系数又大于液相，所以蒸汽滴状冷凝时的α＞水沸腾时的α＞水的α＞空气的α。

3．强制对流（无相变）流体的对流传热系数关联式来自（）。

A．理论方法B．量纲分析法C．数学模型法D．量纲分析和实验相结合的方法【答案】D4．在间壁式传热中，热量从热流体传到冷流体的过程，热阻主要集中在（）。

A．金属壁B．冷、热流体的层流底层内C．冷、热流体的主体D．平均分配在各层【答案】B5．在对流传热系数关联式中，反映流体流动状况对对流传热影响的准数是（）。

第6章换热器一、选择题1．当换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是（）。

[中南大学2009研]A．Δt m 并＜Δt m 逆＜Δt m 折B．Δt m 逆＝Δt m 并＝Δt m 折C．Δt m 并＜Δt m 逆＝Δt m 折D．Δt m 并＜Δt m 逆>Δt m 折【答案】D【解析】逆流的平均温度差为m t ∆逆，折流的平均温度差为=m m t t ϕ∆∆逆折，而1ϕ<；逆流时的平均温度差总是大于并流。

2．对固体间壁两侧流体换热的换热器而言，总传热系数数值接近（）大侧流体的对流传热系数。

[北京理工大学2007研]A．流速B．导热系数C．密度D．热阻【答案】D【解析】总传热系数接近热阻大，对流传热系数较小的一侧。

3．翅片管换热器的翅片应安装在（）。

[浙江大学2006研]A．α小的一侧B．α大的一侧C．管内D．管外【答案】A【解析】安装翅片是为了增大传热系数，而要提高换热器的总传热系数，应从提高传热阻力小的一侧入手，所以应安装在传热系数小的一侧。

4．当换热器中冷热流体进出口温度一定时，下面说法中正确的是（）。

[浙江工业大学2005研]A．B．C．D．【答案】D【解析】在两流体进出口温度都相同的情况下，逆流时平均温度差最大，并流时最小，折流时=1m m t t ϕϕ∆∆<逆折，。

5．翅片管加热器一般用于（）。

[浙江工业大学2005研]A．两侧均为液体B．两侧流体均有相变化C．一侧为气体，一侧为蒸汽冷凝D．一侧为液体沸腾，一侧为高温液体【答案】C6．一管壳式换热器，管内走液体，管间走蒸汽，由于液体入口温度下降，在流量不变情况下，仍要达到原来的出口温度t，此设备已不允许再提高蒸汽压力强度，采取简便有效措施（）。

[浙江工业大学2005研]A．管内加扰流内件B．提高壳程数【答案】A二、填空题依据气、液流动与传热的特点，利用水平列管换热器采用蒸汽冷凝加热有机液体时应将有机液置于______程。

第9章蒸馏1．在苯-甲苯的精馏中，（1）已知塔顶温度为82℃，塔顶蒸气组成为苯0.95，甲苯0.05（摩尔分数），求塔顶操作压力；（2）若塔顶压力不变而塔顶温度变为85℃，求塔顶蒸气的组成。

已知苯和甲苯的蒸气压方程分别如下：其中压强的单位为kPa，温度的单位为℃。

解：（1）由蒸气压方程求82℃时苯和甲苯作为纯组分时的蒸气压：由露点方程：①②联立求解式①、式②两式可得：x＝0.880p＝99.67kPa（2）由蒸气压方程求85℃时苯和甲苯作为纯组分时的蒸气压：由泡点方程求液相组成：由露点方程求气相组成：2．苯-甲苯混合液（理想溶液）中，苯的质量分数＝0.3。

求体系总压分别为109.86kPa 和5.332kPa时的泡点温度和相对挥发度，并预测相应的气相组成。

（蒸气压方程如上题所示）解：将苯的质量分数转化为摩尔分数：（1）总压为109.86kPa时试差：设泡点温度为100℃，由蒸气压方程求得：由泡点方程计算苯的摩尔分数：计算值与假定值足够接近，以上计算有效，溶液泡点温度为100℃。

相对挥发度：由相平衡方程预测气相组成：（2）总压为5.332kPa时，同理，可以试差求得体系的泡点温度为20℃。

在试差过程中已求得20℃苯的饱和蒸气压为：由露点方程求气相组成：相对挥发度：3．某混合液含易挥发组分0.30（摩尔分数，下同），以饱和液体状态连续送入精馏塔，塔顶馏出液组成为0.93，釜液组成为0.05。

气、液相在塔内满足恒摩尔流假定条件。

试求：（1）回流比为2.3时精馏段的液-气比和提馏段的气-液比及这两段的操作线方程；（2）回流比为4.0时精馏段的液-气比和提馏段的气-液比。

解：塔顶产品的采出率：（1）R＝2.3时，精馏段液气比：精馏段操作线方程：将R＝2.3、代入得：y＝0.697x＋0.282泡点进料，q＝1提馏段气液比：提馏段操作线方程：将D/F＝0.284、R＝2.3及代入上式可得y＝1.764x－0.038（2）R＝4时，精馏段液气比：提馏段的气液比为：4．某二元混合物以10kmol/h 的流量连续加入某精馏塔，塔内气、液两相满足恒摩尔流假定。

第3章流体与颗粒之间的相对运动一、选择题1．要除去气体中含有的5μ～50μ的粒子。

除尘效率小于75%，宜选用（）。

[中南大学2009研]A．除尘气道B．旋风分离器C．离心机D．电除尘器【答案】B 2．恒压过滤时，恒压过滤方程式表明滤液体积与过滤时间的关系是（）。

[中南大学2009研]A．直线关系B．椭圆关系C．抛物线关系D．双曲线关系【答案】C【解析】由222e V VV kA θ+=可知呈抛物线。

3．恒压过滤过程中，如果粘度降低20%，过滤介质阻力忽略不计，则在同一时刻滤液增加（）。

[西北大学2009研]A．10%B．20%C．11.8%D．0【答案】C 【解析】由221,k V KA θμ∝=可以得出22''5,' 1.118'4V K V V K V μμ====。

4．降尘室没有以下优点（）。

[浙江工业大学2005研]A．分离效率高B．阻力小C．结构简单D．易于操作【答案】A 【解析】降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常只适用于预除尘。

5．一定流量的液体在一ф33.5×3.25mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数1000W/m 2·℃。

如流量与物性都不变，改用一ф19×2mm 的直管，则其α值将变为（）W/m 2·℃。

[南京工业大学2008研]A．1120B．1600C．288D．889【答案】C 【解析】0.40.8C μλρα0.023μλp ud =d ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，所以0.80.2αu d ∝ 1.8d -∝。

6．在重力场中发生的沉降过程，（）不是沉降速度的影响因素。

[中国石油大学（华东）2007研]A．流体的流速B．颗料的几何形状C．颗料的大小D．流体物理性质【答案】A 【解析】由公式()43s t gd u ρρξρ-=BCD 项有关，与流体流速无关。

7．当介质阻力不能忽略时，恒压过滤所得滤液体积加倍时（）。

17．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 =5.5u 2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（m 3/h ）。

解：（1）A - A '截面处水的平均流速在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得22121b12b2f 1122p p gz u gz u h ρρ++=+++∑ （1）式中 z 1=7 m ，u b1～0，p 1=0（表压） z 2=1.5 m ，p 2=0（表压），u b2 =5.5 u 2 代入式（1）得22b2b219.8179.81 1.5 5.52u u ⨯=⨯++ s m 0.3b =u（2）水的流量（以m 3/h 计）()h m 78.84s m 02355.0004.02018.0414.30.3332b2s ==⨯-⨯⨯==A u V 18. 20℃ 水以2.5m/s 的流速流经φ38×2.5mm 的水平管，此管以锥形管和另一φ53×3m 的水平管相连。

如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。

若水流经A ﹑B 两截面的能量损失为1.5J/㎏，求两玻璃管的水面差（以ｍｍ计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

分析:根据水流过A 、B 两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解 解：设水流经Ａ﹑Ｂ两截面处的流速分别为u A 、 u B u A A A = u B A B∴ u B = （A A /A B ）u A = （33/47）2×2.5 = 1.23m/s 在Ａ﹑Ｂ两截面处列柏努力方程Z 1ｇ + ｕ12／2 + Ｐ1/ρ = Z 2ｇ+ ｕ22／2 + Ｐ2/ρ + Σｈf∵ Z 1 = Z 2∴ （Ｐ1-Ｐ2）/ρ = Σｈf +（ｕ12-ｕ22）／2 g （h 1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2 h 1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm19.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。