化工原理课后思考题参考答案

化⼯原理课后思考题参考答案

第⼆章流体输送机械2-1 流体输送机械有何作⽤

答：提⾼流体的位能、静压能、流速，克服管路阻⼒。2-2 离⼼泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体启动后，液体在泵内是怎样提⾼压⼒的泵⼊⼝的压⼒处于什么状体

答：离⼼泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空⽓。由于空⽓的密度很⼩，所产⽣的离⼼⼒也很⼩。此时，在吸⼊⼝处所形成的真空不⾜以将液体吸⼊泵内。虽启动离⼼泵，但不能输送液体（⽓缚）；

启动后泵轴带动叶轮旋转，叶⽚之间的液体随叶轮⼀起旋转，在离⼼⼒的作⽤下，液体沿着叶⽚间的通道从叶轮中⼼进⼝位置处被甩到叶轮外围，以很⾼的速度流⼊泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截⾯逐渐扩⼤，⼤部分动能转变为静压能。

泵⼊⼝处于⼀定的真空状态（或负压）2-3 离⼼泵的主要特性参数有哪些其定义与单位是什么

1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。

2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m

3、功率与效率：

轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。

有效功率P e ：gH q v ρ=e P

效率η：p P e =η 2-4 离⼼泵的特性曲线有⼏条其曲线的形状是什么样⼦离⼼泵启动时，为什么要关闭出⼝阀门

答：1、离⼼泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条；2、离⼼泵的压头H ⼀般随流量加⼤⽽下降

离⼼泵的轴功率P 在流量为零时为最⼩，随流量的增⼤⽽上升。η与q v 先增⼤，后减⼩。额定流量下泵的效率最⾼。该最⾼效率点称为泵

的设计点，对应的值称为最佳⼯况参数。3、关闭出⼝阀，使电动机的启动电流减⾄最⼩，以保护电动机。

2-5 什么是液体输送机械的扬程离⼼泵的扬程与流量的关系是怎样测定的液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响

答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量2、在泵的进、出⼝管路处分别安装真空表和压⼒表，在这两处管路截⾯1、

2间列伯努利⽅程得：f V M H g

u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ

3、离⼼泵的流量、压头均与液体密度⽆关，效率也不随液体密度⽽改变，因⽽当被输送液体密度发⽣变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正⽐。当被输送液体的粘度⼤于常温⽔的粘度时，泵内液体的能量损失增⼤，导致泵的流量、扬程减⼩，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发⽣变化。2-6 在测定离⼼泵的扬程与流量的关系时，当离⼼泵出⼝管路上的阀门开度增⼤后，泵出⼝压⼒及进⼝处的液体压⼒将如何变化

答：泵出⼝压⼒变⼩，进⼝处真空度增加2-7 离⼼泵操作系统的管路特性⽅程是怎样推导的它表⽰什么与什么之间的关系

答：当离⼼泵安装到特定的管路系统中操作时，若贮槽与受液槽两液⾯保持恒定，则泵对单位重量(1N)流体所做的净功为∑+?+?+?=f e H gu g P Z H 22

ρ，忽略022

≈?g

u 令g

P Z H ρ?+?=0， 22452282v v e e f kq q d d l l g g u d l l H =

++= ++=∑∑∑∑∑ξλπξλ 得管路特性⽅程20v kq H H +=

2-8 管路特性⽅程20v kq H H +=中的0H 与k 的⼤⼩，受哪些因素影响

答：0H 与液⾯⾼度差和静压差有关。k 与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻

⼒系数有关。2-9 离⼼泵的⼯作点是怎样确定的流量的调节有哪⼏种常⽤的⽅法

答：1、离⼼泵在管路中正常运⾏时，泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值⼀致。安装于管路中的离⼼泵必须同时满⾜管路特性⽅程与泵的特性⽅程，即管路特性⽅程20v kq H H +=和泵的特性⽅程 H =f(Q)，联解上述两⽅程

所得到两特性曲线的交点，即离⼼泵的⼯作点。2、改变⼝阀开度（改变管路特性曲线）；改变泵的转速（改变泵的特性曲线）；离⼼泵并联操作；离⼼泵的串联操作。

2-10 何谓离⼼泵的⽓蚀现象如何防⽌发⽣⽓蚀

答：1、当叶⽚⼊⼝附近的最低压⼒等于或⼩于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在此处汽化或者是溶解在液体中的⽓体析出并形成⽓泡。含⽓泡的液体进⼊叶轮⾼压区后，⽓泡在⾼压作⽤下急剧地缩⼩⽽破灭，⽓泡的消失产⽣局部真空，周围的液体以极⾼的速度冲向原⽓泡所占据的空间，造成冲击和振动。⾦属表⾯受到压⼒⼤，频率⾼的冲击⽽剥蚀以及⽓泡内夹带的少量氧⽓等活泼⽓体对⾦属表⾯的电化学腐蚀等，使叶轮表⾯呈现海绵状、鱼鳞状破坏。这种现象称为汽蚀。2、为了避免⽓蚀的发⽣，泵的安装⾼度不能太⾼，可⽤泵规格表中给出的

⽓蚀余量对泵的安装⾼度加以限制。2-11 影响离⼼泵最⼤允许安装⾼度的因素有哪些

答：最⼤允许安装⾼度∑-?--=f v H h

g p g p H ρρ0；环境⼤⽓压，⼯作温度下的液体饱和蒸⽓压，允许⽓蚀余量，吸⼊管路的压头损失。

2-12 往复泵有没有⽓蚀现象

答：往复泵⼀样有⽓蚀问题，只是相对较⼩，但在实际使⽤中⼀样需要满⾜⼊⼝压⼒要求。2-13 往复泵的流量由什么决定与管路情况是否有关

答： ASn q v =理；往复泵的流量由泵缸尺⼨、活塞⾏程及往复频率所决定，(即

单位时间内活塞扫过的体积)。与管路情况（⼏乎）⽆关。2-14 往复泵的扬程（对液体提供压头）与什么有关最⼤允许扬程是由什么决定的

答：1、 2、最⼤允许扬程由泵的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定。2-15 何谓通风机的全风压其单位是什么如何计算

答：全风压：单位体积⽓体流经通风机后所获得的总机械能。单位是Pa ，()()2112212212-22d d s s s s t p p p p u u p p gH P +-=

-+-==ρρρ2,222

22

11u p u p d d ρρ==

2-16 通风机的全风压与静风压及动风压有什么关系

答：全风压为静风压和动风压之和。()动风压静风压2112-d d s s t p p p p P +-=

2-17 为什么通风机的全风压与⽓体密度有关在选⽤通风机之间，需要把操作条件下的全风压⽤密度换算成标定条件下的全风压。但为什么离⼼泵的压头H 与密度⽆关

答：因为通风机全压gH P t ρ=，所以和密度有关

离⼼泵的理论压⼒T Q b D g ctg u g u H 222222πβ-=

第三章 沉降与分离3-1 固体颗粒与流体相对运动时的阻⼒系数在层流层区（斯托克斯区）与湍流区（⽜顿区）有何不同

答：10-4< Re <2的区域称为层流区或斯托克斯定律区。Re 24=ξ； 湍流区或⽜顿（Newton ）定律区（500< Re <2x105）

3-2 球形颗粒在流体中从静⽌开始沉降，经历哪两个阶段何谓固体颗粒在流体中的沉降速度沉降速度受哪些因素影响

答：1、加速阶段和等速阶段2、匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度u t 称为沉降速度

3、影响因素由沉降公式()

ξρρρ34-=

p p t gd u 可以确定。d p 、p ρ 、ρ及阻⼒系数有

关。 重点掌握层流区()µρρ182-=p pt gd u

3-3 固体颗粒在流体中沉降，其雷诺数越⼤，流体粘度对沉降速度的影响如何 答：粘度越⼤沉降速度越⼩。

3-4 固体颗粒在流体中沉降，其沉降速度在层流层区（斯托克斯区）和湍流区

（⽜顿区）与颗粒直径的关系有何不同

答：沉降速度在层流层区（斯托克斯区）()µρρ182-=p p t gd u ，与颗粒粒径的平⽅成正⽐；

在湍流区（⽜顿区）()ρρρp 3.03d g u p t -=，与颗粒粒径的平⽅根成正⽐。3-5 某微⼩颗粒在⽔中按斯托克斯定律沉降，试问在50℃⽔中的沉降速度与在20℃⽔中的沉降速度⽐较，有何不同

答：按照沉降速度在层流层区（斯托克斯区）()µρρ182-=p p t gd u ，液体温度升⾼，

粘度降低，密度降低，所以沉降速度增加。 3-6 球形颗粒于静⽌流体中在重⼒作⽤下的⾃由沉降都受到哪些⼒的作⽤其沉降速度受哪些因素影响

答：重⼒，浮⼒，阻⼒；沉降速度受d p 、p ρ 、ρ及阻⼒系数有关3-7 利⽤重⼒降尘室分离含尘⽓体中的颗粒，其分离条件是什么答：t u H u L≥

3-8 何谓临界粒径pc d 何谓临界沉降速度tc u

答：临界粒径：能100%除去的最⼩粒径；临界沉降速度WL q u vs tc =

。3-9 ⽤重⼒降尘室分离含尘⽓体中的尘粒，当临界粒径pc d 与临界沉降速度tc u 为⼀定值时，含尘⽓体的体积流量与降尘室的底⾯积及⾼度有什么关系 答：成正⽐3-10 当含尘⽓体的体积流量vs q ⼀定时，临界粒径pc d 及临界沉降速度tc u 与降尘室的底⾯积WL 有什么关系。

答：成反⽐3-11 如果已知含尘⽓体中的临界沉降速度tc u ，如何计算多层隔板式降尘室的⽓

体处理量vs q

答：()tc vs WLu n q 1+=3-12 何谓离⼼分离因数提⾼离⼼分离因数的途径有哪些 答：离⼼分离因数：同⼀颗粒所受到离⼼⼒与重⼒之⽐g

r K c 2ω=； 3-13 离⼼沉降与重⼒沉降有何不同

答：在⼀定的条件下，重⼒沉降速度是⼀定的，⽽离⼼沉降速度随着颗粒在半径⽅向上的位置不同⽽变化。3-14 对于旋风分离器，提⾼离⼼分离因数的有效⽅法是什么

3-15 要提⾼过滤速率，可以采取哪些措施

答：过滤速率⽅程()AV V r p A d dV e /+?=µυτ 3-16 恒压过滤⽅程式中，操作⽅式的影响表现在哪⾥

答：τ2e 22KA VV V =+τK qq q =+e 22

3-17 恒压过滤的过滤常数K 与哪些因素有关 答：µυr p K ?=

2

第四章 传热4-1 根据传热机理的不同，有哪三种基本传热⽅式他们的传热机理有何不同 答：根据传热机理的不同，热的传递有三种基本⽅式：热传导、对流传热和辐射传热。

热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动⽽从物体中的⾼温区向低温

区移动的过程。在固体、液体和⽓体中都可以发⽣。

对流传热：由流体内部各部分质点发⽣宏观运动⽽引起的热量传递过程，只能发⽣在有流体流动的场合。

热辐射：因热的原因⽽产⽣的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地⽅传递⽽⽆需任何介质。4-2 傅⽴叶定律τ

λd dt A Q -=中的负号表⽰什么意思 答：热量传递的⽅向沿着温度梯度下降的⽅向。

4-3 固体、液体、⽓体三者的热导率⽐较，哪个⼤，哪个⼩

答：⼀般固体>液体>⽓体4-4 纯⾦属与其合计⽐较，热导率哪个⼤

答：纯⾦属⼤于合⾦