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化工原理习题

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例1-1 静力学方程应用

如图所示，三个容器A、B、C内均装有水，容器C敞口。密闭容器A、B间的液面高度差为z1=1m，容器B、C间的液面高度差为z2=2m，两U形管下部液体均为水银，其密度0=13600kg/m3，高度差分别为R=0.2m，H=0.1m，试求容器A、B上方压力表读数pA、pB的大小。

解 如图所示，选取面1-1、2-2，显然面1-1、2-2均为等压面，即2211pppp，。

再根据静力学原理，得：

于是 1.0281.910001.081.91360020HzggHppaB

=–7259Pa

由此可知，容器B上方真空表读数为7259Pa。

同理，根据p1=p1及静力学原理，得：

所以 gRRzgppBA01)(()()表表

=2.727104Pa

例1-2 当被测压差较小时，为使压差计读数较大，以减小测量中人为因素造成的相对误差，也常采用倾斜式压差计，其结构如图所示。试求若被测流体压力p1=1.014105Pa（绝压），p2端通大气，大气压为1.013105Pa，管的倾斜角=10，指示液为酒精溶液，其密度0=810kg/m3，则读数R为多少cm？

若将右管垂直放置，读数又为多少cm？

解 （1）由静力学原理可知：

将p1=1.014105Pa， p2=1.013105Pa，0=810kg/m3，=10代入得：

05502110sin81.981010013.110014.1singppR=0.073m=7.3cm

（2）若管垂直放置，则读数

05502190sin81.981010013.110014.1singppR=0.013m=1.3cm

可见，倾斜角为10时，读数放大了7.3/1.3=5.6倍。

例1-3 一车间要求将20C水以32kg/s的流量送入某设备中，若选取平均流速为1.1m/s，试计算所需管子的尺寸。

若在原水管上再接出一根1594.5的支管，如图所示，以便将水流量的一半改送至另一车间，求当总水流量不变时，此支管内水流速度。 pB

pA

z1 B

A z2 pa

 C

R 2

H 2

1 1

0

例1-1附图

p1

R p2

 R

0

例1-2图 倾斜式压差计

例1-3附图 解 质量流量 42duuAm

式中u=1.1m/s，m=32kg/s，查得20C水的密度=998kg/m3，

代入上式，得：

14.31.1998324d0.193m=193mm

对照附录，可选取2196mm的无缝钢管，其中219mm代表管外径，6mm代表管壁厚度。于是管内实际平均流速为：

95.010622199983244622dmum/s

若在原水管上再接出一根1594.5的支管，使支管内质量流量m1=m/2，则：

将d1=159-24.5=150mm=0.15m，d=219-26=207mm=0.207m，u=0.95m/s代入得：

9.015.0207.095.021212211dduum/s

例1-4 20℃水以0.1m/s的平均速度流过内径d=0.01m的圆管，试求1m长的管子壁上所受到的流体摩擦力大小。

解 首先确定流型。

查附录得20℃水的物性为：=998.2kg/m3，=1.005cP=1.005×10-3Pas，于是 20002.99310005.12.9981.001.0Re3du

可见属层流流动。由式1-88得：

0804.001.01.010005.18843duRuwN/m2

1m长管子所受的总的摩擦力

0025.0101.00804.0dLFwN

例1-5 关于能头转化

如附图1所示，一高位槽中液面高度为H，高位槽下接一管路。在管路上2、3、4处各接两个垂直细管，一个是直的，用来测静压；一个有弯头，用来测动压头与静压头之和，因为流体流到弯头前时，速度变为零，动能全部转化为静压能，使得静压头增大为（p/g+u2/2g）。假设流体是理想的，高位槽液面高度一直保持不变，2点处直的细管内液柱高度如图所示；2、3处为等径管。试定性画出其余各细管内的液柱高度。

1 1

3

H p2/g 4

3 4

2 z3

2

例1-5附图1 解 如图1-25所示，选取控制面1-1面、2-2面、3-3面和4-4面。对1-1面和2-2面间的控制体而言，根据理想流体的柏努利方程得：

式中u1=0，p1=0(表压)，z2=0(取为基准面)，于是，上式变为：

gpguH2222

(1)

这就是2点处有弯头的细管中的液柱高度，见附图2，其中比左边垂直管高出的部分代表动压头大小。

同理，对1-1面和3-3面间的控制体有：

gpguzH32332

(2)

可见，3点处有弯头的细管中的液柱高度也与槽中液面等高，又因为2、3处等径，故u2= u3，而z3>z2=0，故由式1、式2对比可知，p3/g< p2/g，静压头高度见图1-26。

在1-1面和4-4面间列柏努利方程有：

gpguzH42442 (3)

可见，4点处有弯头的细管中的液柱高度也与槽中液面等高。又z3= z4，u4>

u3，对比式3、式2可见： gpgp34

例1-6 轴功的计算

如图所示，用泵将河水打入洗涤塔中经喷嘴喷出，喷淋下来后流入废水池。已知管道尺寸为1144mm，流量为85m3/h，水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔内压力高20kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。求泵的有效轴功率。

解 取河面为1-1面，喷嘴上方管截面

2 2 气体

洗涤塔

5m

泵 气体

3 3

1m

1 1m 1 4 4

河水

废水池

例1-6附图 0.2m

u22/2g

1 1

u32/2g u42/2g

p4/g

H p3/g 3 4

p2/g

3 4

z3

2

2

例1-5附图2 为2-2面，洗涤塔底部水面为3-3面，废水池水面为4-4截面。

河水经整个输送系统流至废水池的过程中并不是都连续的，在2-2面和3-3面之间是间断的，因此，机械能衡算方程只能在1-2、3-4之间成立。

在1-1面和2-2面间列机械能衡算方程：

取河面为基准面，则z1=0，z2=7m，又u10（河面较管道截面大得多，可近似认为其流速为零），422dVu68.24104211436008562m/s，p1=0(表)，wf=10J/kg。将以上各值代入上式，得：

式中p2由3-3面与4-4面间的机械能衡算求取。因流体在3、4面间的流动损失不计，故有： )(2)(242443233表表pugzpugz

取4-4面为基准面，则z3=1.2m，z4=0，又u3u4 0，p4(表)=0代入上式解之得：

77.1181.92.133gzp（表）J/kg

而 23.81000102077.111020)()(3332表表ppJ/kg

于是 49.9023.826.82ew J/kg

故泵的有效轴功率为：360049.90851000eeVwmw=2137W2.14kW

例1-7 如图所示，将敞口高位槽中密度870kg/m3、粘度0.810-3Pas的溶液送入某一设备B中。设B中压力为10kPa（表压），输送管道为382.5无缝钢管，其直管段部分总长为10m，管路上有一个90标准弯头、一个球心阀（全开）。为使溶液能以4m3/h的流量流入设备中，问高位槽应高出设备多少米即z为多少米？

解 选取高位槽液面为1-1面、管出口内侧截面为2-2面，并取2-2面为位能基准面。在1-1面与2-2面间列机械能衡算式：

式中：421100.1)(0)(表，表ppPa，=870kg/m3，30.14033.0360044222dVum/s

4310665.4108.087030.1033.0Redu，可见属湍流流动，查表1-1并取管壁绝对粗糙度=0.3mm，则/d=0.00909，查图1-30得=0.038（或按式1-117计算得）。

查表1-2得有关的各管件局部阻力系数分别为：

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化工原理计算练习题(含答案)

化工原理计算练习题(含答案)

1 1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m3/h, 液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？

Q(L/s)

0

3

6

9

12

15

H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12

(%) 0 17 30 42 46 44

已知：酸液在输送温度下粘度为1.1510-3Pas；密度为1545kg/m3。摩擦系数可取为0.015。

解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得：

feHgpzguHgpzgu2222112122

式中0)(0,7,0212121u，uppmzz表压

管内流速：smdQu/99.1080.0*785.0*360036422

管路压头损失：mgudllHef06.681.9*299.108.0160015.0222

管路所需要的压头：mHzzHfe06.1306.6711

以（L/s）计的管路所需流量：sLQ/1036001000*36

由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s时所提供的压头即达到了14.4m，当流量为管路所需要的10 L/s，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。

3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m3·h-1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m-3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答：

(1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率；

化工原理试卷习题及答案

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《化工原理》考试试题

一、选择与填空

1. 在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的

倍。

A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。

2. 流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数与 和 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与 有关。

3. 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 。

A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。

4. 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. 不变； C. 减小； D. 不确定。

5. 离心泵的效率η和流量Q的关系为 。

B. Q增大，η先增大后减小；

6. 若沉降室高度降低，则沉降时间 下降； ；生产能力 . 不变 。

7. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（θ的单位为s），则K为

m2/s，qe为 m3/ m2，为 s。

8. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、

和 。

二、解释下列概念或术语

1. 质量流速

2. 汽蚀余量

3. 过滤速率

化工原理（上）练习题

一、填空

1. 离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前

_ 、 启动后通过__ 调节流量；住复泵

化工原理题库习题及答案(修改)

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化工原理题库

第一章 流体流动

一、名词解释（每小题2分）

1、法定计量单位

由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。

2、稳定流动

流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。

3、不稳定流动

流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。

4、流动边界层

流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。

5、边界层分离

流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。

6、速度梯度

dudy速度梯度，即在与流动方向垂直的y方向上流体速度的变化率。

7、牛顿黏性定律

dydu

8、当量长度el

把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为

el的直管阻力。所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。

9、因次分析法

用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。

10、相对粗糙度 ε /d—相对粗糙度。

11、黏性与黏度

运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。

SyuF，—比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力黏度，简称黏度。

12、点速度 流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S。

13、绝压

以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

14、表压

表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。

15、真空度

真空度等于大气压强减去绝对压强。

二、单选择题（每小题2分）

1、某物体的质量为1000kg，则其重量为______。B

A 1000 N B 9810 N C 9810 kgf D 1000/9.81 kgf

2、4℃水在SI制中密度为______；重度为______；在工程单位制中密度为______；重度为______。 B D C A

化工原理_习题集(含答案)

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第 1 页 共 19 页 《化工原理》课程习题集

一、单选题

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. 某物体的质量为1000 kg，则其重量为( )。

A 1000 N B 9810 N C 9810 kgf D 1000/9.81 kgf

3. 某系统的绝对压力为0.04 MPa，若当地大气压力为0.1 MPa，，则该系统的真空度为（ ）。

A.0.1 Mpa B.0.14 Mpa C.0.04 Mpa D.0.06 MPa

4. 4 ℃水在SI制中密度为( )，重度为( )。

A 1000 kgf·m-3 B 1000 kg·m-3 C 102 kgf·s2·m-4 D 9810 N·m-3

5. 4 ℃水在在工程单位制中密度为( )，重度为（ ）。

A 1000 kgf·m-3 B 1000 kg·m-3 C 102 kgf·s2·m-4 D 9810 N·m-3

6. 将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（ ）。

Ａ 离心泵 Ｂ 往复泵 Ｃ 齿轮泵 Ｄ 喷射泵

7. 某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（ ）。

Ａ 停泵，向泵内灌液 Ｂ 降低泵的安装高度

Ｃ 检查进口管路有否泄漏现象 Ｄ 检查出口管路阻力是否过大

8. 离心通风机的铭牌上标明的全风压为100 mmH2O意思是( )。

A 输任何条件的气体介质全风压都达100 mmH2O

B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100 mmH2O

C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100 mmH2O

D 输送20 ℃，101325 Pa的空气，在效率最高时，全风压为100 mmH2O

9. 离心泵的实际安装高度( )允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。