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第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm=101325 Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4×273703×2200101.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分，101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp101325=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为101325 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=101325×330763=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
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石的现象叫边界层的分离。
6.速度梯度7.牛顿粘度定律8.当量长度Le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 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.因次分析法用位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.粘性与粘度运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。
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e l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____________。
BA 1000NB 9810N C9810kgf D 1000/9.81kgf2 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 AA 1000kgf/m3B 1000kg/m3C 102kgf·s2/m4D 9810N/m33 如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度U与____有关。
AA HB H、dC dD PaE H、d、Pa4 用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等，d1＝d2＝d3，各管流速相等。
【化工原理期末考试习题】题库及习题答案1化工原理课后习题及解答第一章流体流动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 Pa2．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 Nσ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×nP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 = 400mm ，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 Pab-b′处P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 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。
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 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%、CH 4 1%，大气压力为 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 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==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 mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．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 m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t 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 kPa ，乙地区的平均大气压力为 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。
化⼯原理期末考试第⼀章练习题及答案练习⼀流体流动填充1、理想流体是指没有粘度的流体。
2、测量流体流量时，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。
3、圆管内湍流和层流的区别是：4、圆形直管内，q V⼀定，设计时若将d 增加⼀倍，则层流时h f是原值的16 分之⼀倍，完全湍流时，h f是原值的32 分之⼀倍。
（忽略e/d 的变化）5、流体在直管内流动造成阻⼒损失的根本原因是流体的粘性，直管阻⼒损失体现在静压能减⼩。
6、某孔板流量计⽤⽔测得C o=0.64 ，现⽤于测ρ=900kg/m3，µ=0.8mPa·s 的液体，⽔的粘度 1.005mPa·s，问此时C o 等于0.64 。
（>, =, < ）7、如图⽰管线，将⽀管A的阀门开⼤，则管内以下参数如何变化？（↑, ↓）12. 如果管内流体流量增⼤ 1 倍后，其流动型态仍为层流，则流动阻⼒是原来的 2 倍。
13. 流体在湍流的阻⼒平⽅区流动，若其他条件不变，其压降随着管⼦的相对粗超度增加⽽增⼤，随着流体密度的增⼤⽽增⼤。
14. 能够直接读出流量的流量计是转⼦流量计。
15. 从液⾯恒定的⾼位槽向常压容器中加⽔，若将放⽔管路上的阀门开度关⼩，则管内⽔流量将减⼩，管路的局部阻⼒将增⼤，直管阻⼒减⼩，管路总阻⼒不变。
16. 由三⽀管组成的并联管路，各直管的长度和摩擦系数相等，管径⽐为 1：2： 3，则三⽀管的流量⽐为 1:4 根号 2:9 根号 3 。
（设在阻⼒平⽅区）17. 不可压缩流体在⽔平变径管路中流动时，在管径缩⼩的截⾯处，其流速增⼤，压⼒减⼩。
18. 不可压缩流体在⽔平管内作定态流动时，流动摩擦阻⼒所消耗的能量是总机8、图⽰管路系统中，已知流体流动的总阻⼒损失 h f =56J/kg, 若关⼩阀门，则总阻⼒损失 h f '= 56 J/kg ，两槽液⾯的垂直距离 H=5.7 ⽶。
《化工原理》第一学期期末考试试卷一：填充题（20 分）1、牛顿粘性定律，粘度在SI 制中的单位是。
2、常用测定流量的流. . 。
3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随而变，不随而变，称为稳定流动。
若以上各量既随而变，又随而变，称为不稳定流动。
4、等边三角形的边长为a，其当量直径为。
5、流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的，縻擦糸数 与R e 的关系为。
6、泵是指，按其工作原理来分可分为. . . 。
7、气体按压缩比来分，可分为. . . 。
8、降沉室内颗粒得以沉降的条件。
9、过滤操作实际上是滤液通过和的流动过程，过滤速率是指。
10、传热一般采用逆流操作，但为.时采用并流操作。
11、用二种厚度相同的材料保温时，往往把的材料包在内层，以达到好的保温效果。
12、蒸发是利用溶液中溶质的，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去溶液的浓度或析出溶质。
13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而，随其温度的升高。
14、对流传热的热阻主要集中在,因强化对流传热的重要途径。
15、工程上流体流经换热器的压降通常限定在Kpa。
二：问答题（30 分）m2 1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？3、采用多级压缩的优点有哪些？4、列管式换热器为何要进行热补偿？5、单层圆筒壁的内、外半径分别为 r 1 和r 2 ，壁表面温度分别为T '和t ' ，若t ' 〈T '，试写出圆筒任意半径 r 处的温度表达式？三：计算题（50 分） 1、 流量为 5000 m 3的水通过一根 20Km 长的水平管，总压降为 0.5Mpa 。
现在中央接一完全相同的平行管到中点。
问总流量变为多少 m 3 h动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。
？（设总压降始终不变，流2、 泵将 200C 的水由一贮槽打到另一贮槽， 其中吸入管和排出管的管径为φ98 ⨯ 4mmm 的无缝钢管。
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，mm 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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．气体是（）的流体。
BA 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。
5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
CA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。
AA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
DA 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
AA 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。
AA 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。
DA 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。
12. 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( )。
AA. 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。
13.层流底层越薄( )。
CA. 近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C. 流动阻力越大；D. 流体湍动程度越小。
第1章流体流动学习目的与要求1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。
2、掌握流体静力学平衡方程式。
3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。
4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。
5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。
6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。
7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。
8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。
综合练习一、填空题1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。
当地大气压强为101.33 103Pa.2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。
3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。
4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。
5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。
6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。
摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。
7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。
8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。
邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。
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××；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强。
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R1、R2，两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R1与R2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R2减小。
化⼯原理第1章--流体流动-习题及答案⼀、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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．⽓体是（）的流体。
BA 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。
5．在静⽌的流体内，单位⾯积上所受的压⼒称为流体的（）。
CA 绝对压⼒；B 表压⼒；C 静压⼒；D 真空度。
6．以绝对零压作起点计算的压⼒，称为（）。
AA 绝对压⼒；B 表压⼒；C 静压⼒；D 真空度。
7．当被测流体的（）⼤于外界⼤⽓压⼒时，所⽤的测压仪表称为压⼒表。
DA 真空度；B 表压⼒；C 相对压⼒；D 绝对压⼒。
8．当被测流体的绝对压⼒（）外界⼤⽓压⼒时，所⽤的测压仪表称为压⼒表。
AA ⼤于；B ⼩于；C 等于；D 近似于。
9．（）上的读数表⽰被测流体的绝对压⼒⽐⼤⽓压⼒⾼出的数值，称为表压⼒。
AA 压⼒表；B 真空表；C ⾼度表；D 速度表。
10．被测流体的（）⼩于外界⼤⽓压⼒时，所⽤测压仪表称为真空表。
DA ⼤⽓压；B 表压⼒；C 相对压⼒；D 绝对压⼒。
11. 流体在园管内流动时，管中⼼流速最⼤，若为湍流时，平均流速与管中⼼的最⼤流速的关系为（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。
12. 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( )。
AA. 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。
13.层流底层越薄( )。
CA. 近壁⾯速度梯度越⼩；B. 流动阻⼒越⼩；C. 流动阻⼒越⼤；D. 流体湍动程度越⼩。
化工原理第一章习题答案化工原理第一章习题答案化工原理是化学工程专业的基础课程之一，通过学习化工原理，我们可以了解化学反应、传质传热、流体力学等基本原理和计算方法。
本文将为大家提供化工原理第一章习题的详细答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
1. 什么是化学反应速率？如何计算化学反应速率？化学反应速率指的是反应物浓度随时间变化的快慢程度。
可以通过以下公式计算化学反应速率：速率= (1/ν) × d[A]/dt = (1/ν) × d[B]/dt = ... = (1/ν) × d[C]/dt其中，ν表示反应物的化学计量系数，[A]、[B]、[C]分别表示反应物A、B、C的浓度，t表示时间。
2. 什么是反应级数？如何根据反应速率确定反应级数？反应级数指的是反应速率与反应物浓度的关系。
根据反应速率与反应物浓度的关系可以确定反应级数。
对于一般的反应A + B → C，如果反应速率与A的浓度的一次方成正比，与B的浓度的一次方成正比，与C的浓度的零次方成正比，则反应级数为一次级反应。
如果反应速率与A的浓度的二次方成正比，与B的浓度的一次方成正比，与C的浓度的零次方成正比，则反应级数为二次级反应。
3. 什么是化学平衡？如何判断化学反应是否达到平衡？化学平衡指的是反应物浓度和生成物浓度达到一定比例时，反应速率前后基本保持不变的状态。
判断化学反应是否达到平衡可以通过以下方法：- 观察反应物和生成物的浓度是否保持不变；- 观察反应物和生成物的颜色、气味等性质是否保持不变；- 利用化学平衡常数判断，当反应物和生成物的浓度满足一定的比例关系时，反应达到平衡。
4. 什么是化学平衡常数？如何计算化学平衡常数？化学平衡常数指的是在一定温度下，反应物和生成物浓度的比例关系的常数。
可以通过以下公式计算化学平衡常数：Kc = ([C]^c × [D]^d) / ([A]^a × [B]^b)其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的浓度，a、b、c、d分别表示反应物和生成物的摩尔系数。
流体流动习题一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R1、R2和 R3，试判断：1）R1R2（＞，＜，＝）；2）R30（＞，＜，＝）；3）若水面压强 p 增大，则 R1R R有何变化？（变大、023变小，不变）答： 1）小于，根据静力学方程可知。
2）等于3）变大，变大，不变．如图所示，水从内径为1的管段流向内径为2管段，已知d22d1，d1管2d d段流体流动的速度头为0.8m，h10.7m，忽略流经 AB 段的能量损失，则h2m， h3m。
答案： h2 1.3m ，h3 1.5m u12u22h1h22g2gu2u1 ( d1 ) 2u1 (1) 2u1d 22d1， d 222 222u22u1u2 1 u10.2m， 2g 4 2g4h2 1.3mh3h2u221.5m 2g3．如图所示，管中水的流向为 A→ B，流经 AB 段的能量损失可忽略，则p1与p2的关系为。
A)p1 p2B)p1 p2 0.5mC)p1 p2 0.5mD) p1p2答： C据伯努利方程gz A u A2gz Bu B2p2 p122p1p2g( z B z A )(u B2u A2 )2p1p20.5 g(u B2u A2 )2u B u Ap1p2 0.5 g4．圆形直管内，Vs一定，设计时若将 d 增加一倍，则层流时 h f是原值的倍，高度湍流时， h f是原值的倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
答： 16 倍，32 倍5．某水平直管中，输水时流量为Vs，今改为输 2Vs 的有机物，且2水，0.5 水，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的倍。
答： 4，2h f l u 2u2d 2d不变，qV2q V，u2u h f 4h fpl u2p f2h f水平直管，d0.5 ，hf4h fp 2 p6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A、 B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R（图示为正）。
第1章练习1．湍流流动的特点是，故其瞬时速度等于与之和。
2．雷诺准数的物理意义是___________________________________________________。
3．当地大气压为755mmHg，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg，则其真空度为mmHg。
4．以单位体积计的不可压缩流体的机械能衡算方程形式为。
5．实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是。
6．如图所示，水由敞口恒液位的高位槽流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管路总阻力损失（包括所有局部阻力损失）将。
(1)不变 (2)变大 (3)变小 (4)不确定7．如图所示的并联管路，其阻力关系是。
（A）(h f)A1B(h f)A2B（B）(h f)AB=(h f)A1B+(h f)A2B（C）(h f)AB=(h f)A1B=(h f)A2B（D）(h f)AB(h f)A1B=(h f)A2B8．孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒、变，而后者是恒、变。
9．如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的水平管子流出，阀门前、后的管长见图。
槽中水位恒定。
今测得阀门全闭时，压力表读数p=59.3kPa。
现将阀门全开，试求此时管内流量。
已知阀门（全开）的阻力系数为6.4，管内摩擦因数=0.018。
第一章练习答案1．答：脉动，时均速度，脉动速度2．答：黏性力和惯性力之比。
3．答：405 mmHg4．答：5．答：黏性6．答：（1）7．答：（C）8．答：截面、压头，压头、截面9．答：槽面水位高度在槽面与管子出口间列机械能衡算式，得：解得：。
练习一 流体流动
一、 填充
1、 理想流体是指 没有粘度的流体 。
2、 测量流体流量时，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 。
3、 圆管内湍流和层流的区别是：
4、圆形直管内，q V 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时 h f 是原值的 16分之一 倍，完全 湍流时，h f 是原值的 32分之一 倍。
（忽略e/d 的变化）
5、流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因是 流体的粘性 ，直管阻力损失
体现在 静压能减小 。
6、某孔板流量计用水测得C o =0.64，现用于测ρ=900kg/m 3，μ=0.8mPa ·s 的液体，水的粘度1.005mPa ·s ，问此时C o 等于 0.64。
（>, =, <）
7、如图示管线，将支管A 的阀门开大，则管内以下参数如何变化？(↑,↓) q VA 增大 ， q VB 减小 ， h fA 减小 ， h fMN 减小
8、图示管路系统中，已知流体流动的总阻力损失h f =56J/kg, 若关小阀门，则总阻力损失h f ’= 56 J/kg ，两槽液面的垂直距离H=5.7米。
9、图示管路系统中，已知d ab =d cd , e ab
=e cd ，l ab =l cd ，μ≠0。
比较 u a 相等 u c ,(p a -p b ) 小于 (p c -p d )。
10、如图示供水管线。
管长L ， 流量q V ，今因检修管子， 用若干根直径为0.5d 、管长相同于L 的管子并联代替原管，保证输水量q V 不变,设λ为常数,e/d 相同，局部阻力忽略，则并联管数至少需要 6 根。
阻力均忽略，则并联管数至少需要
6。
11、如图通水管路，当流量为q V 时，测得（P 1-P 2）=5mH 2O ，若流量为 2 q V 时，（P 1-P 2）= 11 mH 2O(设在阻力平方
区）
12.如果管内流体流量增大1倍后，其流动型态仍为层流，则流动阻力是原来的 2 倍。
13.流体在湍流的阻力平方区流动，若其他条件不变，其压降随着管子的相对粗超度增加而 增大 ，随着流体密度的增大而 增大 。
14.能够直接读出流量的流量计是 转子流量计 。
15.从液面恒定的高位槽向常压容器中加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将减小 ，管路的局部阻力将 增大 ，直管阻力 减小 ，管路总阻力 不变 。
16.由三支管组成的并联管路，各直管的长度和摩擦系数相等，管径比为1：2：3，则三支管的流量比为 1:4根号2:9根号3 。
(设在阻力平方区） 17.不可压缩流体在水平变径管路中流动时，在管径缩小的截面处，其流速 增大 ，压力减小 。
18. 不可压缩流体在水平管内作定态流动时，
流动摩擦阻力所消耗的能量是总机
械能中的 静压能 。
19.阻力平方区是指 流体阻力和速度的平方成正比 ，产生阻力平方区的原因是：
流体质点与粗糙管壁上凸出的地方直接碰撞产生的惯性阻力占压倒地位。
20.圆形直管内，q V 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时 h f 是原值的 倍，完全湍流时，hf 是原值的 倍。
（忽略e/d 的变化）
21.如果管内流体流量增大1倍后，其流动型态仍为层流，则流动阻力是原来 的 倍。
22.当管子由水平放置改为垂直放置时，其他条件不变，其能量损失（ ）。
答案：增大、减小、不变、不确定
23.某液体在内径为d 的水平管路中作稳定层流流动其平均流速为u ，当以相同的体积流量通过等长的内径为原来的二分之一的管子时，则其流速为原来的（ 4 ）倍，压降为原来的（16 ）倍。
24.经内径为158mm 的钢管输送运动粘度为902/m s 的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大流速不能超过 1.14 /m s 。
25.流体在一段水平管中流动，测得平均速度0.5 /m s ，压强降为10Pa ，雷诺数为1000，则管中心线速度为 1 /m s 。
若平均速度1 /m s ，则压强降变为 20 Pa
26.流动边界层的含义是指紧贴壁面非常薄的一薄层流体，该薄层内速度梯度很大。
二、选择
1、倒U 型压差计，指示剂为空气，现改指示剂为油（水的流向不变），则R （ A ） A) 增大
B) 变小
C) 不变 D) R 不变，但倒U 型压差计中左侧液位高于右侧。
2、圆形直管内径d=100mm ，一般情况下输水能力为（ B ） A ）3m 3/h B ）70m 3/h C ）260 m 3/h
3、某孔板流量计，当水流量为q V 时，U 型压差计读数R=600mm,（ρi =3000kg/m 3）, 若改 用ρi =6000 kg/m 3的指示液，水流量不变，则此时读数R 为（ D ） A) 150 mm B) 120mm C) 300mm D) 240mm
4.空气在内径一定的圆管中作定态流动，若空气的质量流量保持不变，当温度升高时，雷诺数将 B 。
A增大 B减小 C不变 D不确定
5.当流体流过（ C ）时，随着流量的增大，其压差不变。
A孔板流量计 B文丘里流量计 C转子流量计
6.在管内流动的完全湍流区，当管子的相对粗糙度一定时，因流体内摩擦引起的机械能损失（ B ），摩擦系数（ D ），在层流区，因内摩擦引起的机械能损失（ A ），摩擦系数（ E ）。
A与流速的一次方成正比 B与流速的平方成正比 C与流速的三次方成正比 D与流速的无关 E与流速成反比
７.请选择下列流体在管路中的常用流速：（１）水及低粘度液体（ A ），（2）一般常压气体（C），（3）粘性较大的液体(B)。
A1～3m/s B 0.5～1m/s C10～20m/s D 40m/s以上
8.某并联管路由1、2两个支管组成，该两支管的流体均作层流流动。
当
d 1=2d
2
,L
1
=2L
2
时，则
A u
1/u
2
=( 2 ) 2 ,0.5 , 4 ,0.25
B q
m,s1/q
ms,2
=(8 ) 8 ,16 ,4 , 2
C p
f,1/p
f,2
=( 1 ),0.5 ,0.25 ,1 ,4
9.层流与湍流的主要区别是（D ）
A湍流流速大于层流
B层流雷诺数小于湍流雷诺数
C湍流时流通截面积大，层流时流动截面积小
D层流时流体质点无宏观混合，湍流时流体质点发生高频脉动。
10.下列流量计属于变截面定压差式流量计是。
A转子流量计，B文丘里流量计
C孔板流量计，D皮托管测速计
11.测量管内流体流动参数（如流速、流量、压力等）时，测量点一般应选在管路的。
A稳定段长度之后，B稳定段长度之前， C流量调节阀之后，D流量调节阀之前
12．内径为27mm 的自来水管其设计输水能力宜为 。
A 0.2 m 3/h ， B 2 m 3/h C 20 m 3/h ，D 200 m 3/h 13.流体静力学中，等压面满足的条件是 。
A 同一流体内部，B 连通的两种流体
C 同一连续流体，
D 同一水平面上，同一种连续的流体
14. 参考教材图1-5，流体在倾斜变径管内流动，则u 形管压差计上读数R 的大小反映： 。
（如果流体静止，u 形管压差计上读数R 的大小反映是？如果管子水平放置，是什么结果？）
A .1.2两截面间的动能变化和位能变化之和
B. 1.2两截面间的流动阻力损失和动能变化变化之和
C. 1.2两截面间的压差值
D. 1.2两截面间的流动阻力损失
三、计算
1、 如图所示三只容器A 、B 、C 均装有水（液面恒定），已知：z 1=1m, z 2=2m, U 型水银压差计读数：R=0.2m, H=0.1m 试求：1) 容器A 上方压力表读数p 1 2) 若p 1（表压）加倍，则（R+H ）值为多少？
2、某敞口高位槽输送管路（见下图），在管路OC 段的水平位置装一孔板流量计，已知孔径do=25mm, 流量系数Co=0.62。
管长L OC =45m, L CB =15m, L CD =15m(均包括全部局部阻力的当量长度）,管径d oc =50mm, d CB =40mm, d CA =40mm, 压力容器B 中的压强维持在9.81kPa （表压）。
试求：1）阀门D 全关时，孔板两侧的压差△P 为多少Pa ？
2）逐渐打开D 阀，直到使得CA 、CB 管段中的流速相等，此时压力表P D 读数为多少？ （已知液体密度为1000kg/m 3,λ均取0.03）
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