化工原理习题
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z 1=1m ，容器B 、C 间的液面高度差为z 2=2m ，两U 形管下部液体
均为水银，其密度?0=13600kg/m 3
，高度差分别为R =，H =，试求容器A 、B 上方压力表读数p A 、p B 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2211p p p p '='=，。
再根据静力学原理，得：
()gH p H z g p a B 02ρρ+=++ 于是 ()
()1.0281.910001.081.91360020+?-??=+-=-H z g gH p p a B ρρ
=–7259Pa
由此可知，容器B 上方真空表读数为7259Pa 。
同理，根据p 1=p 1?及静力学原理，得：
gR gz p gR p B A 01)()(ρρρ++=+表表
所以
gR R z g p p B A 01)(()()ρρ+-+=表表
()2.081.9136002.0181.910007259??+-?+-= =?104
Pa
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p 1=?105
Pa （绝压），p 2端通
大气，大气压为?105Pa ，管的倾斜角?=10?，指示液为酒精溶液，其密度?0=810kg/m 3
，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：
αρρsin 0021R g gR p p '==- 将p 1=?105Pa ， p 2=?105
Pa ，?0=810kg/m 3，?=10?
代入得： 0
5502110sin 81.981010013.110014.1sin ???-?=
-='αρg p p R ==
（2）若管垂直放置，则读数
5
502190sin 81.981010013.110014.1sin ???-?=-='αρg p p R ==
可见，倾斜角为10?时，读数放大了=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s ，试计算所需管子的尺寸。
若在原水管上再接出一根?159?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。
解 质量流量
42d u uA m πρρ?== 式中u =s ，m =32kg/s ，查得20?C 水的密度?=998kg/m 3，
代入上式，得：
例1-1附图 p 2
例1-2图 倾斜式压差计
=
???=
14.31.199832
4d =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：
95.0106221999832446
22=??-??==-ππρd m u m/s
若在原水管上再接出一根?159?的支管，使支管内质量流量m 1=m /2，则：
22211ud d u = 将d 1=159-2?=150mm=，d =219-2?6=207mm=，u =s 代入得：
9.015.0207.095.021212
2
11=???
????=???? ??=d d u u m/s
例1-4 20℃水以s 的平均速度流过内径d =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：?=m 3，?==×10-3
Pa?s ，于是
2000
2.99310005.12.9981.001.0Re 3
<=???==-μρdu
可见属层流流动。由式1-88得： 0804.001.01.010005.18843-=???-=-=-=-d u R u w μμτN/m 2
1m 长管子所受的总的摩擦力
0025.0101.00804.0=???=-=ππτdL F w N
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 +u 2
/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。
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：
g p g u z g p g u H ρρ2
2
2212122++=++ 式中u 1=0，p 1=0(表压)，z 2=0(取为基准面)，于是，上式变为：
例1-5附图1
g p g u H ρ2
222+= (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：
g p
g u z H ρ3
2
332++= (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u 2= u 3，而z 3>z 2=0，故由式1、式2对比可知，p 3/?g < p 2/?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：
g p
g u z H ρ4
2442++= (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z 3= z 4，u 4> u 3，对比
式3、式2可见： g p g p ρρ3
4
<
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85m 3
/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：
f
e w p
u gz w p u gz +++=+++ρρ22
22121122
例1-6附图
2
例1-5附图2
取河面为基准面，则z 1=0，z 2=7m ，又u 1?0（河面较管道截面大得多，可近似认为其流
速为零），422d V
u π=()68.2410421143600856
2=??-=-πm/s ，p 1=0(表)，w f =10J/kg 。将以上各值代入上式，得：
ρρ)(26.8210)(268.281.972
22表表p p w e +=+++?= 式中p 2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：
ρρ)(2)(24
2443233表表p u gz p u gz ++=++ 取4-4面为基准面，则z 3=，z 4=0，又u 3?u 4? 0，p 4(表)=0代入上式解之得：
77.1181.92.133
-=?-=-=g z p ρ（表）J/kg
而 23
.81000102077.111020)
()
(3
3
32=?+-=?+
=
ρ
ρ
ρ
表表p p J/kg
于是
49.9023.826.82=+=e w J/kg 故泵的有效轴功率为：360049.90851000??==e e Vw mw ρ=2137W?
例1-7 如图所示，将敞口高位槽中密度870kg/m 3、粘度?10-3
Pa?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?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4m 3
/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：
f
w p u p gz +++=+
+ρρ
)(20)
(02221表表 式
中
：
421100.1)(0)(?==表，表p p Pa ，?=870kg/m 3，30
.14033.0360044222=?==
ππd V
u m/s
4
3
10
665.4108.087030.1033.0Re ?=???=
=
-μ
ρ
du ，可
见属湍流流动，查表1-1并取管壁绝对粗糙度?=，则?/d =，查图1-30得?=（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：
突然缩小 ：?1=； 90?标准弯头 ：?2=；
球心阀（全开）：?3=。
于是
65.74.675.05.0=++=∑ζ
例1-7附图
kg
J 19.16230
.165.7033.010038.02
2
2
2
=???? ??+?=?
?? ??∑+=u d l w f ζλ
将以上各数据代入机械能衡算式中，得：
91
.281.919
.1681.9230.181.9870100.12)(242
22=+?+??=++=g w g u g p z f ρ表m
本题也可将2-2面取在管出口外侧，此时，u 2=0，而w f 中则要多一项突然扩大局部损
失项，其值恰好为u 22
/2，故管出口截面的两种取法，其计算结果完全相同。
例1-8 设计型问题
已知一自来水总管内水压为2?105Pa （表压），现需从该处引出一支管将自来水以3m 3
/h 的流量送至1000m 远的用户（常压），管路上有90?标准弯头10个，球心阀（半开）2个，试计算该支管的直径。已知水温20?C ，由于输送距离较长，位差可忽略不计。 解 从支管引出处至用户之间列机械能衡算方程，得：
22
2
1u
d l w p p f ??? ??∑+==-ζλρ (1) 式中 ，p 1=2?105Pa ，p 2=0，?=1000kg/m 3，?=?10-3
Pa?s ，l =1000m ，查表1-2得，90?标准弯头10个：?1=?10=；球心阀（半开）2个：?2=?2=19 所以 ??=?1+?2=
2
32
210062.14360034d d d V
u -?===ππ
代入式（1）得： 5410547.310265.0?=??? ??+d d λ
(2)
因?与d 有复杂的函数关系，故由式（2）求d 需用试差法。?变化较小，试差时可选用?作为试差变量。试差过程如下：
首先假设流动处在完全湍流区，取?=，则：0077
.003876.0103.03=?=-d ε
查图1-30，得?=，由式（2）得：04.0=d m
4
3
3
1064.210056.110005.136003100044Re ?=?=????===-d d d V du ππμρμρ
属湍流。再由?/d =及Re 查图1-30或由式1-117计算得：037.0=λ
与?初值相差不大，试差结束。最后结果为：40=d mm 。根据管子标准规格（见附录）圆整，可选用?48?的镀锌水管。此时管内流速为：
63.0041.036003442
2=??==ππd V
u m/s
可见，u 处在经济流速范围内。
例1-9 操作型问题分析
如图所示，通过一高位槽将液体沿等径管输送
至某一车间，高位槽内液面保持恒定。现将阀门开度减小，试定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数p A 、p B 如何变化
解 (1) 管内流量变化分析
2
取管出口截面2-2面为位能基准面，在高位槽液面1-1面和2-2面间列机械能衡算方程：
f
w u p p gz ++=+222
2
11ρρ
而
22
2
u d l w f ??? ??∑+=ζλ 于是
212
2
2
11u d l p p gz ?
?? ??+∑+=-+ζλρ 将阀门开度减小后，上式等号左边各项均不变，而右边括号内各项除??增大外其余量均不变（?一般变化很小，可近似认为是常数），故由此可推断，u 2必减小，即管内流量减小。 (2) 阀门前后压力表读数p A 、p B 变化分析
取压力表p A 所在管截面为A-A 面，由1-1面、A-A 面间的机械能衡算可得：
212
11
1A
A A u d l p gz p -??? ??+∑+-+=ζλρρ 当阀门关小时，上式等号右边各项除u A 减小外，其余量均不变，故p A 必增大。 p
B 的变化可由B-B 面、2-2面间的机械能衡算分析得到：
212
2
22
u d l p p B B
-??? ??+∑++=ζλρρ
当阀门关小时，上式等号右边各项除u 2减小外，其余量均不变，故p B 必减小。
讨论：由本题可引出如下结论：简单管路中局部阻力系数的变大，如阀门关小，将导致管内流量减小，阀门上游压力上升，下游压力下降。这个规律具有普遍性。
例1-10 操作型问题计算
用水塔给水槽供水，如图所示，水塔和水槽
均为敞口。已知水塔水面高出管出口12m ，输水管为?114?4mm ，管路总长100m （包括所有局部损失的当量长度在内），管的绝对粗糙度?=，水温
20?C 。试求管路的输水量V 。
解 因管出口局部摩擦损失已计入总损失
中，故管出口截面取外侧，为面2-2，此时u 2=0。
在水塔水面1-1面与2-2面间列机械能衡算方
程，得： 22
1u d l l gz e ∑+=λ
将z 1=12m ，l +?l e =100m ，d =114-2?4=106mm=代入并化简得：
例1-10附图
25.02
=u λ 由此式求u 需试差。
假设流动进入阻力平方区，由?/d =106=查图得?=，代入上式得：
1.3=u m/s 从附录查得20?C 水?=1000kg/m 3，?=1?10-3
Pa?s ，于是
5
3
1029.310110001.3106.0Re ?=???==-μρdu
由Re 数和?/d =重新查图得：?=，与假设值相同，试差结束。
流量
0273
.01.3106.04
4
22=??=
=
π
π
u d V m 3
/s = h
例1-11 设计型问题
某一贮罐内贮有40?C 、密度为710kg/m 3
的某液体，液面维持恒定。现要求用泵将液体分别送到设备一及设备二中，有关部位的高度和压力见图。送往设备一的最大流量为10800kg/h ，送往设备二的最大流量为6400kg/h 。已知1、2间管段长l 12=8m ，管子尺寸为?108?4mm ；通向设备一的支管段长l 23=50m ，管子尺寸为?76?3mm ；通向设备二的支管段长l 24=40m ，管子尺寸为?76?3mm 。以上管长均包括了局部损失的当量长度在内，且阀门均处在全开状态。流体流动的摩擦因数?均可取为。求所需泵的有效功率N e 。
解 这是一个分支管路设计型问题。将贮罐内液体以不同流量分别送至不同的两设备，所需的外加功率不一定相等，设计时应按所需功率最大的支路进行计算，为此，先不计动能项（长距离输送时动能项常可忽略不计），并以地面作为位能基准面，则3、4点的机械能为：
4
.433710100.53781.9)(4
333=?+?=+=ρ表p gz Et J/kg
9
.392710100.73081.9)
(4
444=?+?=+
=ρ表p gz Et J/kg
可见，Et 3>Et 4，又通向设备一的支路比通向设备二的支路长，所以有可能设备一所需的外加功率大。故下面先按支路23进行设计。
在2、3间列机械能衡算方程： 22
23
232333
232u d l Et w Et Et f λ
+=+=-
将Et 3=kg ，?=，l 23=50m ，d 23=，()
2
223
232307.071036001080044???=
=
ππρ
d
m u
1.1=m/s 代入得：
8
.44921.107.050038.04.4332
2=??+=Et J/kg
再在2、4间列机械能衡算方程：
22
24
242442u d l Et Et λ
+= 将有关数据代入得：29.224=u m/s ， 25
.642422424==
u d m ρπ
kg/s=22514kg/h?6400kg/h
可见，当通向设备一的支路满足流量要求时，另一支路的流量便比要求的大，这个问题可通过将该支路上的阀门关小来解决。所以，按支路23进行设计的设想是正确的。 下面求所需外加有效功率。在1、2间列机械能衡算方程：
22
12
121222
121
1u d l Et w Et w p gz f e λ
ρ
+=+=++
-
将 z 1=5m ，p 1=?104
Pa ，Et 2=kg ，?=，l 12=8m ，d 12=， 421212d m u πρ=
()()86.041.071036006400108002=??+=
πm/s 代入得：
5.331710100.5581.928
6.01.08038.08.44942=????
???+?-??+=e w J/kg
泵的有效功率 ： ()158436005.331640010800=?+==e e mw N W?
例1-12 操作型问题分析
如图1-41所示为配有并联支路的管路输送系统，假设总管直径均相同，现将支路1上的阀门k 1关小，则下列流动参数将如何变化
（1）总管流量V 及支管1、2、3的流量V 1、V 2、V 3；
（2）压力表读数p A 、p B 。
解 （1）总管及各支管流量分析 取管出口外侧截面为2-2面，沿支路1在1-1面与2-2面间列机械能衡算方程（参
见式1-133）：
21121fB B fA A f w w w Et Et +++= (1)
式中
2
1215
22
1182V B V d l l u d l l w A A e A e A
f =??? ??∑+=??? ??∑+=λπλ
2
112115
22
11182V B V d l l u d l l w B A e B A e B fA =??? ??∑+=??? ??∑+=λπλ
2
2
22522
122
82V B V d l l u d l l w B B e B e fB =??? ??∑+=??? ??∑+=λπλ
25
2215211521888B e B B A e A e A d l l B d l l B d l l B ???? ??∑+=???? ??∑+=???? ??∑+=
λπλπλπ，，其中
B 1A 、B 1、B B2分别代表总管段1A 、支路1、总管段B2的阻力特性，由其表达式可见，其值与摩擦因数、管长、局部阻力当量长度及管径大小有关，也就是说，与管路状况有关。
于是，式(1)可改写成：2
22112121V B V B V B Et Et B A +++= (2)
同理，分别沿支路2、3在1-1面与2-2面间列机械能衡算方程得：
222222121V B V B V B Et Et B A +++=
(3) 222332121V B V B V B Et Et B A +++=
(4) 式中 ，B 1A 、B B2表达式同上，
B A e
B A e d l l B d l l B 35
23252288???? ??∑+=???? ??∑+=λπλπ，
再由并联管路的特点可知： 321V V V V ++=
(5)
由式（2）、（3）、（4）分别导出V 1、V 2、V 3的表达式，然后代入式（5），得：
()(
)
321221211
11
B B B V B B Et Et V B A +++--=
2 2
3
例1-12附图
即 (
)
()2
212
3
2121111V B B B B B Et Et B A ?????
?++++=--
(6)
当阀门k 1关小时，1支路的局部阻力系数增大，使B 1增大，而式(6)中Et 1、Et 2、B 2、B 3、B 1A 、B B2均不变（?变化很小，可视为常数），故由式（6）可判断出总管流量V 减小。
根据V 减小及式（3）、式（4）可推知，支路2、3的流量V 2、V 3均增大，而由式（5）可知V 1减小。
（2）压力表读数p A 、p B 的变化分析
由1-1面与A 之间的机械能衡算Et 1= Et A +w f 1A 可知，当阀门k 1关小时，u 减小，w f 1A 减小，故Et A 增大，而Et A 中位能不变、动能减小，故压力能必增大，即p A 增大。
而由B 与2-2面间的机械能衡算，得：
()22
2
2u
d l p g z z p B B ??? ??++-=λρρ （7）
当阀门k 1关小时，式中z 2、z B 、p 2、?、l 和d 均不变，而u 减小，故p B 减小。
讨论：本例表明，并联管路上的任一支管局部阻力系数变大，必然导致该支管和总管内流量减小，该支管上游压力增大，下游压力减小，而其它并联支管流量增大。这一规律与简单管路在同样变化条件下所遵循的规律一致（见例1-9）。
注意：以上规律适用于并联支路摩擦损失与总管摩擦损失相当的情形，若总管摩擦损失很小可忽略，则任一支管的局部阻力的变化对其它支管就几乎没有影响。
例1-13 操作型问题计算
高位槽中水经总管流入两支管1、2，然后排入大气，测得当阀门k 、k 1处在全开状态而k 2处在1/4开度状态时，支管1内流量为h ，求支管2中流量。 若将阀门k 2全开，则支管1中是否有水流出
已知管内径均为30mm ，支管1比支管2高10m ，
MN 段直管长为70m ，N1段直管长为16m ，N2段直
管长为5m ，当管路上所有阀门均处在全开状态时，总管、支管1、2的局部阻力当量长度分别
为?l e =11m ，?l e 1=12m ，?l e 2=10m 。管内摩擦因数?可取为。 解 (1)支管2中流量
在0-0面与1-1面间列机械能衡算方程：
2221112
10u d l l u d l l gz gz e e ∑++∑++=λλ
将z 0?z 1=20 ?10=10m ，?=，l +?l e =70+11=81m ，d =，l 1+?l e1 =16+12=28m ，2
.0403.036005.042211=?==ππd V u m/s 代入得：
u =s 总管流量
0012
.07.103.04
4
22=??=
=
π
π
u d V m 3
/s=h
故 8.35.03.412=-=-=V V V m 3/h (2) 阀门k 2全开时
支管2上的阀门k 2全开后，管路系统总阻力下降，因而总管内流量V 将增大。在0-0截面与N 处应用机械能衡算式不难得知N 处的压力下降，所以支管1内流量V 1将减小，甚至有可能导致V 1=0。
假设支管1中无水流出，于是，由0-0与2-2间的机械能衡算可知：
例1-13附图
()()22
220u d l l l l gz e e ∑++∑+=λ
203.010********.02081.92
u ?
+++?=? u =s
再由N 处与2-2截面间的机械能衡算可知：
5
.30221.203.0105025.0202
2222
2=?+?=∑++=+=u d l l w Et Et e fN N λJ/kg
而
1.981081.911=?==gz Et J/kg 可见，Et N < Et 1，支管1中无水流出的假设是正确的。若Et N ? Et 1，则支管1中有水流出，原假设错误，此时需按分支管路重新进行计算
【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3
，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4
998
4.018306.01+=m ρ
=（+）10-4
=×10-4
ρm =1372kg/m 3
【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为×104
Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文
100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m 3
根据式1-3a 气体的平均密度为：
3kg/m 916.0373314.896.281081.9=???=m ρ
【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=、密度ρ1=800kg/m 3
，水层高度h 2=、密度ρ2=1000kg/m 3
。
（1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。
解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。
p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的
同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。
（2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，
p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即
p A=p a+ρ1gh1+ρ2gh2
p A'=p a+ρ2gh
于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh
简化上式并将已知值代入，得
800×+1000×=1000h
解得h=
【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。
解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则
p a=p a'
又由流体静力学基本方程式可得
p a=p1－ρgM
p a'=p2－ρg（M－R）－ρg gR
联立上三式，并整理得
p1－p2=（ρ－ρg）gR
由于ρg《ρ，上式可简化为
p1－p2≈ρgR
所以p1－p2≈1000××=1962Pa
【例1-5】如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=，z2=，z4=，z6=，z7=。
试求锅炉内水面上的蒸汽压强。
解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器
内、同一水平面上的压强相等，故有
p1=p2，p3=p4，p5=p6
对水平面1-2而言，p2=p1，即
p2=p a+ρi g（z0－z1）
对水平面3-4而言，
p3=p4= p2－ρg（z4－z2）
对水平面5-6有
p6=p4+ρi g（z4－z5）
锅炉蒸汽压强p=p6－ρg（z7－z6）
p=p a+ρi g（z0－z1）+ρi g（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）
则蒸汽的表压为
p－p a=ρi g（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）
=13600××－+－－1000××
－+－
=×105Pa=305kPa
【例1-6】 某厂要求安装一根输水量为30m 3
/h 的管路，试选择合适的管径。 解：根据式1-20计算管径
d =u
V s π4
式中 V s =3600
30m 3
/s
参考表1-1选取水的流速u=s mm 77m 077.08
.1785.0360030==?=
d 查附录二十二中管子规格，确定选用φ89×4（外径89mm ，壁厚4mm ）的管子，其内径为：
d =89－（4×2）=81mm= 因此，水在输送管内的实际流速为：
()m/s 621081078503600302
...u =?=
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d 1=10cm ，细管内径
d 2=5cm ，当流量为4×10－3m 3/s 时，求粗管内和细管内水的流速
解：根据式1-20
()m/s 51.01.04
1042
3
11
=??==-πA V u S
根据不可压缩流体的连续性方程 u 1A 1=u 2A 2 由此
倍45102
2
2112=??
? ??=???? ??=d d u u u 2=4u 1=4×=s
【例1-8】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以s 的速度流动。设料液在管内压头损失为（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米
解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x ，同时在此液面处的u 1及p 1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程：
f h u p gZ u p gZ ∑ρρ+++=++2
22
2
22211
1
式中p 1=0（表压）高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，即u 1≈0，Z 1=x ，p 2=0（表压），u 2=s ，Z 2=0，f h ∑/g =
将上述各项数值代入，则
=()2
5.02
+×
x =
计算结果表明，动能项数值很小，流体位能的降低主要用于克服管路阻力。
【例1-9】20℃的空气在直径为80mm 的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U 管压差计，在直径为20mm 的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U 管压差计读数R =25mm 、h =时，试求此时空气的流量为若干m 3
/h 。当地大气压强为×103
Pa 。 解：文丘里管上游测压口处的压强为
p 1=ρHg gR =13600×× =3335Pa(表压) 喉颈处的压强为
p 2=－ρgh =－1000××=－4905Pa （表压） 空气流经截面1-1'与2-2'的压强变化为
()()
%20%9.7079.03335
10133049051013303335101330121<==+--+=-p p p 故可按不可压缩流体来处理。 两截面间的空气平均密度为
()300 1.20kg/m 101330
29349053335211013302734.22294.22=??
??
???-+?
===Tp p T M m m ρρ 在截面1-1'与2-2'之间列柏努利方程式，以管道中心线作基准水平面。两截面间无外功加入，即W e =0；能量损失可忽略，即f h ∑=0。据此，柏努利方程式可写为
ρ
ρ2222121122p
u gZ p u gZ ++=++
式中 Z 1=Z 2=0
所以 2
.14905
22.1333522
221-
=+u u 简化得 13733212
2=-u u （a ）
据连续性方程 u 1A 1=u 2A 2
得
2
1
2
2
1
1
2
1
1
202
.0
08
.0
?
?
?
?
?
=
??
?
?
?
?
=
=u
d
d
u
A
A
u
u
u2=16u1（b）
以式（b）代入式（a），即（16u1）2－2
1
u=13733
解得u1=s
空气的流量为
/h
m
8.
132
34
.7
08
.0
4
3600
4
36003
2
1
2
1
=
?
?
?
=
?
=
π
π
u
d
Vs
【例1-10】水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动，管路直径没有变化，水流经管路的能量损失可以忽略不计，试计算管内截面2-2'、3-3'、4-4'和5-5'处的压强。大气压强为×105Pa。图中所标注的尺寸均以mm计。
解：为计算管内各截面的压强，应首先计算管内水的流速。先在贮槽水面1-1'及管子出口内侧截面6-6'间列柏努利方程式，并以截面6-6'为基准水平面。由于管路的能量损失忽略不计，
即f h ∑=0，故柏努利方程式可写为
ρ
ρ22
22121122p u gZ p u gZ ++=++
式中 Z 1=1m Z 6=0 p 1=0（表压） p 6=0（表压） u 1≈0
将上列数值代入上式，并简化得
2
181.92
6
u =?
解得 u 6=s
由于管路直径无变化，则管路各截面积相等。根据连续性方程式知V s =Au =常数，故管内各截面的流速不变，即
u 2=u 3=u 4=u 5=u 6=s
则 J/kg 81.92
2222262524
2322=====u u u u u
因流动系统的能量损失可忽略不计，故水可视为理想流体，则系统内各截面上流体的总机械能E 相等，即
常数=++=ρ
p u gZ E 22
总机械能可以用系统内任何截面去计算，但根据本题条件，以贮槽水面1-1'处的总机械能计算较为简便。现取截面2-2'为基准水平面，则上式中Z =2m ，p =101330Pa ，u ≈0，所以总机械能为
J/kg 8.1301000
101330381.9=+?=E
计算各截面的压强时，亦应以截面2-2'为基准水平面，则Z 2=0，Z 3=3m ，Z 4=，Z 5=3m 。 （1）截面2-2'的压强
()Pa 120990100081.98.130222
2
2=?-=???
? ??--=ρgZ u E p （2）截面3-3'的压强
()Pa 915601000381.981.98.130232
33=??--=???
? ??--=ρgZ u E p （3）截面4-4'的压强
()Pa 8666010005.381.981.98.130242
4
4=??--=???
? ??--=ρgZ u E p （4）截面5-5'的压强
()Pa 915601000381.981.98.130252
5
5=??--=???
? ??--=ρgZ u E p 从以上结果可以看出，压强不断变化，这是位能与静压强反复转换的结果。
【例1-11】 用泵将贮槽中密度为1200kg/m 3
的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，
其上方压强为×103
Pa ，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa （真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m ，进料量为20m 3
/h ，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg ，求泵的有效功率。管路直径为60mm 。
解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为2―2截面，并以1―1截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程。
f e h p
u gZ W p u gZ ∑+++=+++ρ
ρ22
22121122
式中 Z 1=0 Z 2=15m p 1=0（表压） p 2=－26670Pa （表压） u 1=0
()
m/s 97.106.0785.03600202
2=?=u f h ∑=120J/kg 将上述各项数值代入，则 ()J/kg 9.2461200
26670
1202
97.181.9152
=-
++
?=e
W 泵的有效功率N e 为： N e =W e ·w s 式中
kg/s 67.63600120020=?=?=ρs s V w
N e =×=1647W =
实际上泵所作的功并不是全部有效的，故要考虑泵的效率η，实际上泵所消耗的功率（称轴功率）N 为 η
e N N =
设本题泵的效率为，则泵的轴功率为： kW 54.265
.065.1==N
【例1-12】 试推导下面两种形状截面的当量直径的计算式。
（1）管道截面为长方形，长和宽分别为a 、b ；
（2）套管换热器的环形截面，外管内径为d 1，内管外径为d 2。 解：（1）长方形截面的当量直径 ∏A d e 4=
式中 A=ab ∏=2（a+b ） 故
()()
b a ab b a ab d e +=
+=
224
（2）套管换热器的环隙形截面的当量直径
()22
2122214
4
4
d d d d A -=-=πππ ()2121d d d d +=+=πππ∏ 故
()()
212122
21
4
4d d d d d d
d e -=+-?
=ππ
【例1-13】 料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。塔内压强为×104
Pa （表压），输送管道为φ36×2mm 无缝钢管，管长8m 。管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。为使料液以3m 3
/h 的流量流入塔中，问高位槽应安置多高（即位差Z 应为多少米）。料液在操作温度下的物性：密度ρ=861kg/m 3
；粘度μ=×10－3
Pa ·s 。 解：取管出口处的水平面作为基准面。在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程
f h u p gZ u p gZ ∑ρρ+++=++
2
22
222211
1 式中 Z 1=Z Z 2=0 p 1=0（表压） u 1≈0 p 2=×104
Pa
()m/s 04.1032.0785.036003
4
2
22===d V u s π 阻力损失
2
2
u d l h f ??? ??+=ζλ∑ 取管壁绝对粗糙度ε=，则：
00938
.032
3.0==d ε
()湍流43
104641064308610410320?=???==-....du Re μρ 由图1-23查得λ=
局部阻力系数由表1-4查得为 进口突然缩小（入管口） ζ= 90°标准弯头 ζ= 180°回弯头 ζ= 球心阀(全开) ζ= 故
()204.14.65.175.025.0032.08039.02
???
? ??++?++?
=f h ∑
=kg 所求位差
()m 46.381
.96.1081.9204.181.98611096.12242
212=+?+??=++-=g h g u g p p Z f ∑ρ
截面2－2也可取在管出口外端，此时料液流入塔内，速度u 2为零。但局部阻力应计入突然扩大（流入大容器的出口）损失ζ=1，故两种计算方法结果相同。
【例1-14】 通过一个不包含u 的数群来解决管路操作型的计算问题。
已知输出管径为Φ89×，管长为138m ，管子相对粗糙度ε/d =，管路总阻力损失为50J/kg ，求水的流量为若干。水的密度为1000kg/m 3
，粘度为1×10－3
Pa ·s 。
解：由式1-47可得 2
2lu
dh f =λ 又 2
2???
? ??=μρdu Re 将上两式相乘得到与u 无关的无因次数群
22
322μ
ρλl h d Re f = （1-53）
因λ是Re 及ε/d 的函数，故λRe 2
也是ε/d 及Re 的函数。图1-29上的曲线即为不同相对粗糙度下Re 与λRe 2
的关系曲线。计算u 时，可先将已知数据代入式1-53，算出λRe 2
，再根据λRe 2
、ε/d 从图1-29中确定相应的Re ，再反算出u 及V s 。
将题中数据代入式1-53，得 82
3232
232
104)
101(13850)1000()082.0(22?=?????==
-μρλl h d Re f
根据λRe 2及ε/d 值，由图1-29a 查得Re =×105
m/s 83.11000
082.010105.13
5=???==-ρμd Re u
水的流量为： /h 34.8m /s m 1066.983.1)082.0(785.04
33322=?=??==-u d V s π
【例1-15】 计算并联管路的流量
在图1-30所示的输水管路中，已知水的总流量为3m 3
/s ，水温为20℃，各支管总长度分别为l 1=1200m ，l 2=1500m ，l 3=800m ；管径d 1=600mm ，d 2=500mm ，d 3=800mm ；求AB 间的阻力损失及各管的流量。已知输水管为铸铁管，ε=。
解：各支管的流量可由式1-58和式1-54联立求解得出。但因λ1、λ2、λ3均未知，须用试差法求解。
设各支管的流动皆进入阻力平方区，由
0005.0600
3
.01
1==
d ε 0006.05003.022==d ε
000375.0800
3
.03
3==
d ε 从图1-23分别查得摩擦系数为：
λ1=；λ2=；λ3=
由式1-58
()()()800
0156.08.0:
1500
0177.05.0:
1200
017.06.0::5
5
5
321???=
s s s V V V
=∶∶ 又
V s 1+ V s 2 +V s 3 =3m 3
/s 故
()
/s m 72.0162.00343.00617.03
0617.031=++?=s V
()
/s m 40.0162.00343.00617.03
0343.032=++?=
s V
()
/s m 88.1162.00343.00617.03
162.033=++?=s V
校核λ值：
d
V d V d du Re s s πμρπμρμρ44
2=?==
已知 μ=1×10－3
Pa ·s ρ=1000kg/m 3
d
V d V Re s
s 53
1027.11010004?=???=-π 故
6611052.16
.072
.01027.1?=?
?=Re 6621002.15.04
.01027.1?=?
?=Re 6631098.28
.088
.11027.1?=??=Re
由Re 1、Re 2、Re 3从图1-23可以看出，各支管进入或十分接近阻力平方区，故假设成立，以上计算正确。
A 、
B 间的阻力损失h f 可由式1-56求出
()()
J/kg 1106.072.01200017.0885225122
111=???==ππλd V l h s f
【例1-16】 用泵输送密度为710kg/m 3
的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为两路：一路送到A 塔顶部，最大流量为10800kg/h ，塔内表压强为×104
Pa 。另一路送到B 塔中部，最大流量为6400kg/h ，塔内表压强为118×104
Pa 。贮槽C 内液面维持恒定，液面上方的表压强为49×103
Pa 。
现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到规定的最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：由截面1―1至2―2为201J/kg ；由截面2―2至3－3为60J/kg ；由截面2－2至4―4为50J/kg 。油品在管内流动时的动能很小，可以忽略。各截面离地面的垂直距离见本题附图。
已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。 解：在1―1与2―2截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面。
2122
22211
12
2-+++=+++f e h u p gZ W u p gZ ∑ρρ
式中 Z 1=5m p 1=49×103
Pa u 1≈0
Z 2、p 2、u 2均未知，Σh f 1－2=20J/kg
设E 为任一截面上三项机械能之和，则截面2―2上的E 2=gZ 2+p 2/ρ+u 2
2/2代入柏努利方程得
06.98710
104981.9520232-=?-?-+=E E W e
(a )
由上式可知，需找出分支2―2处的E 2，才能求出W e 。根据分支管路的流动规律E 2可由
E 3或E 4算出。但每千克油品从截面2―2到截面3－3与自截面2－2到截面4－4所需的能
量不一定相等。为了保证同时完成两支管的输送任务，泵所提供的能量应同时满足两支管所需的能量。因此，应分别计算出两支管所需能量，选取能量要求较大的支管来决定E 2的值。
仍以地面为基准水平面，各截面的压强均以表压计，且忽略动能，列截面2－2与3－3的柏努利方程，求E 2。
60710
1007.9881.9374
3
23
32+?+?=++
=-f h p gZ E ρ
=1804J/kg
列截面2－2与4－4之间的柏努利方程求E 2 50710
1011881.9304
4
24
42+?+?=++
=-f h p gZ E ρ
=2006J/kg
比较结果，当E 2=2006 J/kg 时才能保证输送任务。将E 2值代入式（a ），得 W e =2006－=1908 J/kg 通过泵的质量流量为
化工原理试题库(含答案)
化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二
化工原理试题库3
化工原理试题库3 试题1 一：填充题（20分） 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比， 相同要求下，所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。， 7、实验室用水吸收空气中的20C ，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时，若解吸因素L mV 增加，而气、液进料组成不变，则 溶质 的回收率将_________。 9、组分A 、B 的分配糸数之比值1 β，能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指 ____________________________________________. 11、 总压为0.1Mpa 的空气温度小于C 0100时，空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中，料液为F ，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S 点，当达到__________,溶液变为均一相。 二：问答题（30分） 1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 2、何谓塔的漏液现象？如何防止？ 3、填料可分为哪几类？对填料有何要求？ 4、写出任意一种求温度的方法？ 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？ 三：计算题（50分） 1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知3=α，进料浓度为3.0=F x ，进 料量为h Kmol 2000 ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为
(完整版)化工原理复习题及习题答案
化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.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与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。
(完整版)《化工原理》试题库答案(2)
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通 着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM 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 填空题 I. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零_。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2― 勺、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3. 水在内径为? 105mmX25mm 只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s ,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s ，贝U Re=99502流动类型为湍流。 4. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的2—倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的1/4倍. 5. 求取对流传热系数常采用 因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次 数群，再通过实验确定各特征数 数之间的关系，即得到各种条件下的 关联 式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_,间壁换热和蓄热换热. 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： ⑴(2)若p > pe 或Ce > C 则属于吸收过程 9. 计算吸收塔的填料层高度，必须运丽口下三个方面的知识关联计算：_平衡关系 ,物料衡算，传质速率.. 10. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分。 II. ,当20E 的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm 勺光滑管内流 动时,若流速为1.0m/s 时，其雷诺准数Re 为9.93 x 105；直管摩擦阻力系数入为 0.0178._ 12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13. 计算管道流体局部阻力的方法有：当量长度法；阻力系数法；,其相应的阻力计 14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。 15. 进行换热的两流体，若a 1》a 2时，要提高K 值，应设法提高a 2； 当a 1 "a 2时，要提高K 值，应使 a 1a 2同时提高 。 16. 某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为 0.023 Re 0.8 Pr 0.4.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系 d 数a =2.61(kw/ (nt K ).若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s 时，此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K ). 17. 强化传热的方法之一是提高 K 值.而要提高K 值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数. 18. 吸收剂用量增加，操作线斜率增大，吸收推动力增大。 (增大，减小，不变) 19. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜 之中。 20. 对不饱和湿空气，干球温度大于湿球温度，露点温度小于湿球温度。 算公式为h f 2 l e U d 2g ；,h f 2g 1.某精馏塔的设计任务为：原料为F, X f ，要求塔顶为X D，塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V 不变，精馏段下降 液体量L不变。（增加，不变，减少） 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96（摩尔分率）.精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时，F，X f ，q，V保持不变，增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_，X w减小，D减小，L/V 增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、—同种_的流体中，处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa?s， 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ，流动类型为_______ 湍流________ 。 8.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的_4_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法，将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群，再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系，即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度，总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数. 一流体流动 流体密度计算 1.1在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]? 1.2燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含8.5％CO2,7.5％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少？ 静力学方程的应用 1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少？ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干？ ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝1.594×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知图中h1= 2.3m，h2=1.2m，h3=2.5m，h4=1.4m，h5=3m。大气压强Ｐ0=745[mmHg]，试求容器中液面上方压强P C=? 1.8如图所示,水从倾斜管中流过，在断面A和B间接一空气压差计，其读数R=10mm，两测压点垂直距离 a=0.3m，试求A,B两点的压差等于多少？ 流量、流速计算 1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。计算： (1)管段1和3中的质量流量； (2)管段1和3中的平均流速； (3)管段1中的质量流速。 1.10某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at(绝压)、温度t=20℃的空气，已知流量为6300[Nm3/h] (标准状况下体积流量)。试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。 (注：at为工程大气压，atm为物理大气压)。 1.11压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动，当气体压强变为5atm时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动，问此时管内径应为若干？ 化工原理复习题 一 判断题 流体流动与输送 1. 当流体在管内流动达完全湍流时，摩擦系数λ与雷诺数Re 的大小无关。（ ） 2. 文丘里流量计和转子流量计均属变压差流量计。（ ） 3. 离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（ ） 4. 流体做层流流动时，摩擦系数λ只是Re 的函数，而与管壁的粗糙度无关。（ ） 5. 流体在圆管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度为零。（ ） 6. 离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（ ） 7. 理想流体流动时，无流动阻力产生。（ ） 8. 设备内的真空度愈高，表明绝对压强愈大。（ ） 9. 离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。（ ） 转子流量计可以读出任何流体的流量。 离心泵铬牌上的性能参数是指泵效率最高点下的性能参数。 离心泵流量为零时轴功率最小。 （） 孔板流量计测流量时，流量大小不仅与压差计读数R 有关，而且与孔板孔径有关。 （） 转子流量计在测流量时，转子稳定后，其上下两截面的压差随流量增大而增大。 （） 离心泵使液体的实际升扬高度总是小于泵所提供的扬程。 （ ） 传热 1. 冬天，室外温度为2℃，刮着风，潮湿的衣服晒在外面不可能会结冰。（ ） 2. 在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作所需的传热面积小。（ ） 3. 导热系数和给热系数都是物性常数之一。（ ） 4. 换热器的平均传热温度差，是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差值。( ) 5. 在相同条件下，采用逆流操作比采用并流操作所需传热面积小。（ ） 给热系数也是物质的一种物理性质 冬天坐在铁板上比坐在木板上要冷些，是因为木板的温度比铁板高。 （） 使用列管式换热器时，压力高的物料走管内，这样外壳可以不承受高压。 （） 对流传热过程热阻主要集中在流体的滞流内层上。 （） 在套管式换热器中，以水蒸汽加热空气，壁温一定很接近水蒸汽的温度。（） 逆流传热时的平均温度差一定大于并流时的平均温度差（） 蒸馏 1. 当精馏塔各板的板效率相等时，其全塔效率与板效率相等。（ ） 2. 若精馏段操作线方程 3.080.0+=x y ，则这个方程是错误的。（ ） 3. 根据恒摩尔流假设，精馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。（ ） 1.在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2.流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 3.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 4.阻力系数法将局部阻力表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为( A ) A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75 5.有两种关于粘性的说法：( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。 A.这两种说法都对； B.这两种说法都不对； C.第一种说法对，第二种说法不对； D.第二种说法对，第一种说法不对。 第二章流体输送机械 1.往复泵在操作中( A ) 。 A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关 D.开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 2.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出 口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 3.离心泵吸入管路底阀的作用是（ B ）。 A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度 4.为了安全起见，离心泵的实际安装高度应比理论安装高度（ B ）。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定 5.齿轮泵的流量调节采用（ C ）。 A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 6.离心泵启动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超 负荷工作，这是因为（ A ）。 0≈0 B. >0>0 C. <0<0 7.离心泵的调节阀开大时，则（ B ）。 A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小 三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452× 、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理练习题 0 绪论 1. 化工原理中的“三传”是指④ ①动能传递、势能传递、化学能传递，②动能传递、内能传递、物质传递 ③动量传递、能量传递、热量传递，④动量传递、热量传递、质量传递 2. 下列单元操作中属于动量传递的有① ①流体输送，②蒸发，③气体吸收，④结晶 3. 下列单元操作中属于质量传递的有② ①搅拌，②液体精馏，③流体加热，④沉降 4. 下列单元操作中属于热量传递的有② ①固体流态化，②加热冷却，③搅拌，④膜分离 5、 l kgf/cm2=________mmHg=_______N/m2 6. 在 26 ℃和1大气压下 ,CO2在空气中的分子扩散系数 D 等于 0.164cm2/s, 将此数据换算成m2/h 单位 , 正确的答案为___④___ ① 0.164m2/h ② 0.0164 m2/h ③ 0.005904 m2/h, ④ 0.05904 m2/h 7. 己知通用气体常数 R=82.06atm.cm3/mol.K, 将此数据换算成用kJ/kmol.K所表示的量 , 正确的答案应为__③_____ ① 8.02 ② 82.06 ③ 8.314 ④ 83.14 第3 章机械分离 一、选择题 1. 下面过滤速率方程式中属于恒压过滤方程的是 ② ①dq/d θ=K/2(q+q e )；②q 2＋2q.q e =K.θ； ③q 2＋q.q e =2K.θ；④q 2＋q.q e =K.θ/2 2. 过滤速率基本方程为 ① ① dq/d θ=K/2(q+q e )；② dq/d θ=K/(q+q e )； ③dq/d θ=KA 2/2(V+V e )；④dV/d θ=K/2(V+V e ) 3 恒压过滤中单位面积累积滤液量q 与时间θ的关系可表示为下图中的 ① 4 对静止流体中颗粒的自由沉降而言，在沉降过程中颗粒所不会受到的力有：① ①牛顿力；②浮力；③曳力 (阻力)；④场力(重力或离心力) 。 5叶滤机洗涤速率与终了过滤速率之比为：④ ①1/2； ②1/3； ③1/4； ④1。 6恒压过滤中，当过滤时间增加1倍， ； /2； ③2； ④0.5。 7关于离心沉降速度和重力沉降速度，下述说法正确的是 ③ 。 ① ② ④ 化工原理（上）考试试题A、B卷 题型例及思路 试题题型--- 填空10% （5小题）； 气体的净制按操作原理可分为________________、______________、 _______________.旋风分离器属________ ___ _ 。 选择10% （5小题）； 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（）。 A. 偏大； B. 偏小； C. 越大越好。 判断10% （5小题）； 若洗涤压差与过滤压差相等，洗水粘度与滤液粘度相同时，对转筒真空过滤机来 说，洗涤速率=过滤未速度。（） 问答10% （2~3小题）； 为什么单缸往复压缩机的压缩比太大，会使压缩机不能正常工作？ 计算60% （4小题）。 计算题题型： 一、流体流动与输送 20分 1、已知两截面的压强P 1 P 2 高度差⊿Z 有效功W e 摩擦系数λ管路总长Σl 管直径与壁厚φ密度ρ ,求体积流量 V (m3/h). 解题思路：求体积流量，需要知道管内流速。先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，有效功，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，衡算式中只有速度未知。求出速度，再乘于管道面积即得体积流量，再进行单位换算。 2、已知高度差⊿Z P 1 P 2 管路总长Σl 体积流量V 摩擦系数λ, 求(1)管径 d ;(2)在此管径d下, 摩擦系数λ改变后的体积流量V . 解题思路：（1）求管径，先选取截面，列出机械能衡算式，代入已知的压强，高度差，无有效功，大截面上的速度约为零，摩擦损失用计算公式代入，其中速度用已知的体积流量除于管道截面积表示，当中包含了直径，进行体积流量的单位换算，整个衡算只有直径未知。（2）在确定的直径下，用改变了的摩擦系数求体积流量，方法同题1。 3、已知管直径与壁厚φ密度ρ粘度μ位置高度Z 管路总长Σl (层流λ=64/Re, 需判断)，两截面的压强P 1 P 2 体积流量V 泵效率η，求轴功率N. 解题思路：求轴功率，需要求出有效功率，则先选取截面，列出机械能衡算式，代入 化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水 第三章机械分离 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度 s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5. 临界直径dc 离心分离器分离颗粒最小直径 6．过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是_______。 Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度 Ｃ颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 Ｄ颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。 Ａ等速运动段的颗粒降落的速度 Ｂ加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度 Ｄ净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度 B 3、对于恒压过滤_______。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的?2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍 D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___ 。 Ａ增大至原来的2倍Ｂ增大至原来的4倍 Ｄ增大至原来的倍 1.外径为120mm的蒸汽管道，其外包扎一层厚度为400mm的保温层，保温层材料的导热系数为0.6W/(m?K)。若蒸汽管道的外表面面180℃，保温层的外表面温度为40℃，试求每米管长的热损失及保温层中的温度分布关系式。 2.在温度25℃的环境中横穿一外径为100mm的蒸汽管道，管道外包有两层保温材料，内层厚40mm，导热系数为0.05W/(m?k)；外层厚30mm，导热系数为0.1W/(m?k)。管道与环境间对流传热系数为6W/(m2?k)，与环境接触表面的温度为60℃。试求：管道单位长度散热量及保温层单位长度总热阻。 3.在间壁式换热器中，要求用初温为25℃的原油来冷却重油，使重油从170℃冷却至100℃。重油和原油的流量分别为1.2×104kg/h和1.5×104kg/h。重油和原油的比定压热容各为2.18 kJ/(kg?K)和1.93 kJ/(kg?K)，试求重油和原油采用逆流和并流时换热器的传热面积各为多少？已知两种情况下的总换热系数均为100W/(m2?k)。 4.有一列管式换热器，管束由管径Φ25mm×2mm的不锈钢管组成，管长2.5m。用饱和水蒸气在壳程加热管程空气，已知水蒸气的对流传热系数为10kW/(m2?k)，空气的普朗特数Pr为0.7，雷诺数Re为2×104，空气的导热系数为0.03W(m?k)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失也可忽略。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基准）。 5.在101.3kPa、20℃下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的硫化氢。已知混合气进塔组成为0.055（摩尔分数，下同），尾气出塔组成为0.001。操作条件下系统的平衡关系为p*=4.89×104xkPa，操作时吸收剂用量为最小用量的1.65倍。试计算吸收率和吸收液组成。 6.在一填料塔层高度为8m的吸收塔中，用纯溶剂吸收某混合气体中的溶剂组分。已知进塔混合气体的流量为400kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数），溶质的回收率为95%，操作条件下的气液平衡关系为Y=2.2X，溶剂用量为最小用量的1.5倍。试计算气相总传质单元高度。 昆明理工大学试卷B（期末考）2008年12月 课程名称：化工原理（上册）化学工程学院2006级化工、轻化、制药专业 请将答案写在答题卷上，否则无效！ 一、填空题（20分） 1、连续性假定是指流体是由、、的介质； 2、在离心泵工作时，用于将动能转变为压强能的部件是，离心泵性能曲线测定 是在下得到的。 3、在降尘室中除去某粒径的颗粒,若降尘室高度增加一倍,则颗粒的沉降时间________,气流速度_______,降尘室的生产能力___________。 4、斯托克斯公式为___________。 5、在辐射传热中，黑体的反射率为，黑体的透过率为。 6、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差________。 7、随着温度的增加，空气的导热系数，金属的导热系数。 8、蒸发器的生产能力是指，提高蒸发器的生产能力的主要途径是。多效蒸发加料的方式有、、。 二、选择题（20分，每空两分） 1、有一敞口容器，底部有一出（进）水管（如图示）。容器内水面保持恒定，管内水流动的速 度头为0.5m水柱（流速u＝3.132m/s）。 （1）对图(1),水由容器流入管内，则2点的表压P2＝（）m水柱。 A.1.5m B.1.0m C.0.75m D.0.5m (2) 对图（2），水由水管进入容器，则2点的表压P2＝（）m水柱 2 2、（1）离心泵的设计点是指。 A）管路特性曲线B）离心泵特性曲线 C）管路特性曲线和离心泵特性曲线D）效率最高点 （2）开大排出阀时，离心泵入口真空表的读数按什么规律变化？。出口压力表的读数又按什么规律变化？ A）增大B）减小C）先增大再减小D）先减小后增大 3、（1）在湍流区颗粒的沉降速度正比于（）。 (A)（ρs-ρ）的1次方(B)μ的零次方 (C)粒子直径的0.5次方(D)粒子直径的平方 （2）当介质阻力不计时，对于恒压过滤（）。 (A)滤液体积增大一倍，则过滤时间增大为原来的2倍 (B)滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的2倍 (C)滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍 (D)滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的2倍 4、在两灰体间进行辐射传热,两灰体的温度差为30℃,现因某种原因,两者的温度各升高50℃,则此时的辐射传热量与原来的相比,应该________。 A.增大 B.变小 C.不变 D.不确定 5、（1）某套管换热器，管间用119.6℃饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动）使 空气温度由20℃升至60℃，若管壁清洁无垢，则管壁温度应接近于 A. 60℃ B. 119.6℃ C. 20℃ D. 40℃ （2）现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的。 A）1.084倍B）1.149倍C）2倍D）不变 三、简答题（5分） 简述工业上传热为什么常采用逆流流动？什么情况下采用并流？ 四、用泵输送密度为710kg/m3的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为两路：一路送到A塔顶部，最大流量为10800kg/h，塔内表压强为 98.07×104Pa。另一路送到B塔中部，最大流量为 6400kg/h，塔内表压强为118×104Pa。贮槽C内液面 维持恒定，液面上方的表压强为49×103Pa。 现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到规定的 最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：由截面1―1 至2―2为20J/kg；由截面2―2至3－3为60J/kg；由截 面2－2至4―4为50J/kg。油品在管内流动时的动能很小， 可以忽略。各截面离地面的垂直距离见本题附图。 已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。（20分）化工原理例题与习题
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