(完整版)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ρ0=13600kg/m 3，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??+-?+-= =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p 1=1.014?105Pa （绝压），
p 2端通大气，大气压为 1.013?105
Pa ，管的倾斜角α=10?，指示液为酒精溶液，其密度ρ0=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=1.014?105Pa ， p 2=1.013?105Pa ，
ρ0=810kg/m 3，α=10?代入得： 0
5
502110sin 81.981010013.110014.1sin ???-?=
-='αρg p p R =0.
073m=7.3cm
（2）若管垂直放置，则读数 0
5
502190sin 81.981010013.110014.1sin ???-?=
-='αρg p p R =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φ159?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。
解 质量流量
42d u uA m πρρ?==
例1-1附图
p 2
例1-2图 倾斜式压差计
例1-3附图
式中u =1.1m/s ，m =32kg/s ，查得20?C 水的密度ρ=998kg/m 3， 代入上式，得：
=
???=
14.31.199832
4d 0.193m=193mm
对照附录，可选取φ219?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φ159?4.5的支管，使支管内质量流量m 1=m /2，则：
22
211ud d u = 将d 1=159-2?4.5=150mm=0.15m ，d =219-2?6=207mm=0.207m ，u =0.95m/s 代入得：
9.015.0207.095.021212
2
11=???
????=???? ??=d d u u m/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：ρ=998.2kg/m 3，μ=1.005cP=1.005×10-3Pa ?s ，于是
20002.99310005.12.9981.001.0Re 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/ρg +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++=++
例1-5附图1
式中u 1=0，p 1=0(表压)，z 2=0(取为基准面)，于是，上式变为：
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/ρg < p 2/ρg ，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
2
442++= (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φ114?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
2
443233表表p u gz p u gz ++=++ 取4-4面为基准面，则z 3=1.2m ，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 ≈2.14kW
例1-7 如图所示，将敞口高位槽中密度870kg/m 3、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φ38?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：4
21100.1)(0)(?==表，表p p Pa ，ρ=870kg/m 3，
30
.14033.0360044222=?==ππd V
u m/s
4
3
10665.4108.0870
30.1033.0Re ?=???=
=
-μ
ρ
du ，可
见属湍流流动，查表1-1并取管壁绝对粗糙度
ε=0.3mm ，则ε/d =0.00909，查图1-30得λ=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：
突然缩小 ：ζ1=0.5； 90?标准弯头 ：ζ2=0.75；
球心阀（全开）：ζ3=6.4。
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，ρ=1000kg/m 3，μ=1.005?10-3Pa ?s ，l =1000m ，查表1-2得，90?标准弯头10个：ζ1=0.75?10=7.5；球心阀（半开）2个：ζ2=9.5?2=19 所以 ∑ζ=ζ1+ζ2=26.5
2
32210062.14360034d d d V
u -?===ππ
代入式（1）得： 5410547.310265.0?=??? ??+d d λ
(2) 因λ与d 有复杂的函数关系，故由式（2）求d 需用试差法。λ变化较小，试差时可选用λ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ε=0.3mm ，则：0077
.003876.0103.03=?=-d ε
查图1-30，得λ=0.035，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ε/d =0.0077及Re 查图1-30或由式1-117计算得：037.0=λ
与λ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φ48?3.5mm 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
2
例1-9附图
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 ++=+22
2
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∑ζ增大外其余量均不变（λ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φ114?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
ε=0.3mm ，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=0.106m 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ε/d =0.3/106=0.0028查图得λ=0.026，代入上式得：
1.3=u m/s
从附录查得20?C 水ρ=1000kg/m 3，μ=1?10-3Pa ?s ，于是
5
3
1029.310110001.3106.0Re ?=???==-μρdu
由Re 数和ε/d =0.0028重新查图得：λ=0.026，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 = 98.4m 3/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φ108?4mm ；通向设备一的支管段长l 23=50m ，管子尺寸为φ76?3mm ；通向设备二的支管段长l 24=40m ，管子尺寸为φ76?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λ均可取为0.038。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
232333232u d l Et w Et Et f λ
+=+=- 将Et 3=433.4J/kg ，λ=0.038，l 23=50m ，d 23=0.07m ，()22
23232307.071036001080044???==ππρd 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
.64242
2424==
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=5.0?104Pa ，Et 2=449.8J/kg ，λ=0.038，l 12=8m ，d 12=0.1m ， 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 ≈1.58kW
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
221182V 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
2225
22
122
82V B V d l l u d l l w B B e B e fB =??? ??∑+=??? ??∑+=λπλ
2522
152********B 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
2121111
V 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（λ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、λ、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0.5m 3/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λ可取为0.025。 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 ，λ=0.025，l +∑l e =70+11=81m ，d =0.03m ，l 1+∑l e1 =16+12=28m ，2
.0403.036005.042211=?==ππd V u m/s 代入得：
u =1.7m/s 总管流量
0012
.07.103.04
4
22=??=
=
π
π
u d V m 3/s=4.3m 3/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 =2.21m/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
=（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4
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9.81×104Pa 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 =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/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=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、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 +ρ1gh 1+ρ2gh 2
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
800×0.7+1000×0.6=1000h
解得h=1.16m
【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≈1000×9.81×0.2=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=2.1m，z2=0.9m，z4=2.0m，z6=0.7m，z7=2.5m。
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）
=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81×
(2.0－0.9+2.5－0.7)
=3.05×105Pa=305kPa
【例1-6】某厂要求安装一根输水量为30m3/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=1.8m/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=0.081m 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=4×0.51=2.04m/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0.5m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m （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=0.5m/s ，Z 2=0，f h ∑/g =1.2m
将上述各项数值代入，则
9.81x =()2
5.02
+1.2×9.81
x =1.2m
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 =0.5m 时，试求此时空气的流量为若干m 3/h 。当地大气压强为101.33×103Pa 。 解：文丘里管上游测压口处的压强为
p 1=ρHg gR =13600×9.81×0.025 =3335Pa(表压) 喉颈处的压强为
p 2=－ρgh =－1000×9.81×0.5=－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
12
211211202.008.0??? ??=???
? ??==u d d u A A u u u 2=16u 1 （b ）
以式（b ）代入式（a ），即（16u 1）2－21u =13733 解得 u 1=7.34m/s
空气的流量为 /h m 8.13234.708.04
36004
360032121=???
=?
=ππu 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1.0133×105Pa 。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=4.43m/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=4.43m/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=3.5m ，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101.33×103Pa ，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 =246.9×6.67=1647W =1.65kW
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0.65，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1.96×104Pa （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=0.643×10－
3Pa ·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
2
22211
1
式中 Z 1=Z Z 2=0 p 1=0（表压） u 1≈0 p 2=1.96×104Pa
()m/s 04.1032.0785.0360034
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=0.3mm ，则：
00938
.032
3.0==d ε
()湍流43
104641064308610410320?=???==-....du Re μρ 由图1-23查得λ=0.039
局部阻力系数由表1-4查得为 进口突然缩小（入管口） ζ=0.5 90°标准弯头 ζ=0.75 180°回弯头 ζ=1.5 球心阀(全开) ζ=6.4 故
()204.14.65.175.025.0032.08039.02
???
? ??++?++?
=f h ∑ =10.6J/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Φ89×3.5mm ，管长为138m ，管子相对粗糙度ε/d =0.0001，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－
3Pa ·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 22322μ
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 =1.5×105
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=0.3mm 。
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
0005.06003.011==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=0.017；λ2=0.0177；λ3=0.0156 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
=0.0617∶0.0343∶0.162 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－
3Pa ·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=49×103Pa 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 22/2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
化工原理期末试卷6
《食工原理》期末考试卷（B）2005.9 一、概念题 [共计30分]： 1. 某二元物系的相对挥发度＝3，在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知y n＝0.4， 则y n+1＝ (由塔顶往下数)。全回流操作应用场合通常是 2. 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料 层的压力降与空塔气速关系线上存在着两个转折点，其中下转折点称为，上转折点称 为。 3. 判断题：在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。( ) 4. 某连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，则其馏出液组成x D= 5. 总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K L=1/k L+H/k G, 其中1/k L表示，当 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制 6. 判断题：亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气 体。( ) 7. 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 (A)大于液相传质分系数； (B)近似等于液相传质分系数； (C)小于气相传质分系数； (D)近似等于气相传质分系数。 8. 填料塔内提供气液两相接触的场所是 9. 吸收操作中，当气液两相达到平衡时，其吸收推动力，吸收速率 10. 当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与其和有关 11. 在下列情况下可认为接近恒定的干燥条件： (1)大里的空气干燥少量的湿物料；(2)少量的空气干燥大里的湿物料；则正确的判断是( ) (A).(1)对(2)不对 (B).(2)对(1)不对；(C)(1)(2)都不对 (D). (1)(2)都可以 12. 在一定的物料和干燥介质条件下：(1)临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点。 (2)平衡湿含 量是区分可除水份与不可除水份的分界点。 正确的判断是：( ) (A)两种提法都对 (B)两种提法都不对 (C)(1)对(2)不对 (D)(2)对(1)不对 13. 氮气与甲醇充分且密切接触，氮气离开时与甲醇已达传热和传质的平衡，如系统与外界无热交换，甲 醇进出口温度相等，则氮气离开时的温度等于( ) (A) 氮气进口温度 (B)绝热饱和温度 (C) 湿球温度 (D) 露点温度 14. 指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( ) (A)相对湿度 (B)湿球温度 (C)露点温度 (D)绝热饱和温度 15. 我校蒸发实验所用蒸发器的类型是，这种蒸发器中不存在的一种温差损失是 16 进行萃取操作时应使: ( ) (A)分配系数大于 1 (B)分配系数小于 1 (C)选择性系数大于 1 (D) 选择性系数小于 1 17 一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k值: ( ) (A)大于 1 (B)小于 1 (C)等于 1 (D) 难以判断，都有可能 18. 萃取操作依据是____溶解度差异，___________萃取操作中选择溶剂主要原则：较强溶解能力，较高 选择性，易于回收 19. 单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂S' 代替溶剂S， 则萃取相量与萃余相量之比将＿＿＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低，萃取液的浓度(指溶质)将＿ ＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低 二、计算题 [20分]
化工原理期末试题-2-答案
徐州工程学院试卷 — 学年第 学期 课程名称 化工原理 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名 一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是 D A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大 2. 判断流体流动类型的准数为___ A ____。 A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数 3. 在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 形压差计，当流体流过该管 段时，压差计读数R 值反映的是 A A A 、 B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力 C A 、B 两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是 A 。 A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是 D A Z 2-Z 1=0 B Σh f = 0 C 22 21022 u u -= D p 2-p 1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置 上宜 A A. 先除尘后升温 B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓 7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t 1=100℃, △t 2=25℃，则第一、二层 的热阻R 1、R 2的关系为_____D______。 A. 无法确定 B. R 1 = 0.25R 2 C. R 1 = R 2 D. R 1 = 4R 2 8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效 B A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。 9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y 10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条 件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分 30 15 15 40 100 得分
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
化工原理期末试题及答案
模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C,
(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 word可编辑，欢迎下载使用！ 1. 吸收塔的填料高度计算中，N OG反映吸收的难易程度。 2.在气体流量、气相进出口组成和液相进出口组成不变条件下，若减少吸收剂用量，则 操作线将靠近平衡线，传质推动力将减小，若吸收剂用量减至最小吸收剂用量时，意味着完成吸收任务需要的填料高度为无穷高。 3.精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热 蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增大（增大、减小）。 4.在精馏塔设计中，进料温度越高，进料状态参数q越小，完成相同的生产任务需 要的理论板数越多，塔底再沸器的热负荷越小。 5要分离乙醇-水共沸物，用恒沸精馏，所加入的第三组分为苯塔底的产物为无水乙醇。 6.在常压操作中，x A=0.2(摩尔分数，下同)的溶液与y A=0.15的气体接触，已知m=2.0，此时 将发生解析过程。 7.操作中的精馏塔，如果进料状态为泡点进料，进料组成为含轻组分0.4（摩尔分数）则 q线方程为：x=0.4 。 8.某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求塔顶产量为60 kmol/h，则塔顶组成 x D最大为100% 。 9.设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为Y=2X，入塔Y1=0.09，液气比（q n,l/q n,v） =3，则出塔气体浓度最低可降至0 ，若采用（q n,l/q n,v）=1.5，则出塔气体浓度最低可降至0.225 。 10.提馏塔的进料是在塔顶，与精馏塔相比只有提馏段。 11.吸收速率方程中，K Y是以Y- Y* 为推动力的气相总吸收系数，其单位是 kmol/m2 s 推动力。 1.在精馏操作中，进料温度不同，会影响_____B______。 A.塔顶冷凝器热负荷 B. 塔底再沸器热负荷 C. 两者都影响 2.某含乙醇12.5%（质量分数）的乙醇水溶液，其所含乙醇的摩尔比为（B ）。 B .0.0559 C 0.0502 3. 填料塔的正常操作区域为 A 。 A.载液区 B .液泛区 C 恒持液量区 D 任何区域 4.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.4，相应的泡点为t1，气相组成为y A=0.4，相应的露点组成为t2，则 D 。 A t1=t2 B t1 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 模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生：而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大（大、小）一侧的：?值。间壁换热器管壁温度t w接近于：?值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a. Q.（y i —Y2）/ △ Y m,式中：△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;（Y i—丫2） /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 （A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C, 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？ 填空题 1.（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.在静止的、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φ105mmX2.5mm的只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s，密度为1000kg*m3，流速为1m/s，则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: (1) 若pe〉p 或C 〉Ce则属于解吸过程 (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,必须运用如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。 11.,当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内 22.对于间壁式换热器：m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A.△tm 等式成立的条件是_稳定传热、_无热变化、_无相变化。 选择题 1.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( A ) A. 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 2.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（B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 3. 若将20℃硫酸用φ48×3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速 为（D ）。已知20℃时，硫酸的密度为1831 kg/m3粘度为25.4cP。 A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s 4. 层流与湍流的本质区别是：( D )。 A. 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。 5.离心泵的性能曲线中的H－－Q线是在( C )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌ）一定。 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× 一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个单元操作和化工单元构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以物理衡算；能量衡算；平衡关系；过程速率四个概念为依据的。 3．常见的单位制有程单位制；国际单绝对单位制；工位制 (SI 制)。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的基本物理量、基本单位，因而产生了不同的单位制。5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过平衡关系来判断。6．单位时间内过程的变化率称为过程速率。 二、问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操作？ 8.提高过程速率的途径是什么？ 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为密度，它与比容互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为流量，其表示方法有质量流量和体积流量两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是连续流动的。 5．产生流体阻力的根本原因是内摩擦力；而流体的运动状态是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力的大小有影响。 6．流体在管道中的流动状态可分为层流和湍流两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别 是湍流的质点有脉动而层流没有。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是静止的、连通的、连接的是同 一种液体。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是：分别或同时提高流体的位压 头；动压头；静压头以及弥补损失能量。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将增大，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值不变。 二、选择题 模拟试题一 1、当地大气压为745测得一容器内的绝对压强为350，则真空度为 395 。测得另一容器内的表压强为1360 ，则其绝对压强为 2105 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 0 ，临近管壁处存在层流底层，若值越大，则该层厚度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生；而且离心泵的安装高度也不能够太高，目的是避免汽蚀现象发生。 4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻大（大、小）一侧的值。间壁换热器管壁温度接近于值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、（.Ω）.(y1－Y2)/△,式中：△称气相传质平均推动力 , 单位是吸收质惰气；（Y1—Y2）/△称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数是指，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分 、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化工原理例题与习题
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