复习题——化工原理上册.doc

考试基本题型：填空题（20题，20分），单项选择题（10题，20分），计算题（60分）考试章节：第一章，流体流动 第二章，流体输送设备 第四章，传热 第五章，蒸发流体流动一、单选题 3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在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ ）。 C A 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（ ）。 A A 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。 D A 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。 A A 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。 A A 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。 D A 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。 11. 流体在圆管内流动时，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（ ）。 B A. Um1/2Umax； B. Um0.8Umax； C. Um3/2Umax。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( )。 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。13.层流底层越薄( )。 C A. 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。14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 变截面、恒压差； 16.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；B、；C、；D、；冷流体 热流体 水 气 体水沸腾 水蒸气冷凝 水 水 水 轻油答案：D7、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下面两种说法：加热器应置于该空间的上部；冷凝器应置于该空间的下部；正确的结论应该是（ ）。A、这两种说法都对； C、第一种说法对，第二种说法错；B、这两种说法都不对； D、第二种说法对，第一种说法错；答案：B8、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（ ）。A、； C、；B、； D、； 空气流速为30m/S时的a； 水的流速为1.5m/s时的a； 蒸汽滴状冷凝时的a； 水沸腾时的a；答案：C*10、在冷凝器中用水冷凝苯蒸汽，水走管程，其雷诺数,此时对流传热系数为。若将水的流量减半，其对流传热系数（ ）。A、(1/2)； B、(1/2)；C、=(1/2)； D、无法确认；答案：B分析：水的流量减半后，按流(公式计算，但本例中流型 已变成渡流，此时。又，11、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（ ）。A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；B、热辐射和光辐射的本质相同，不同的仅仅是波长的范围；C、热射线和可见光一样，都服从折射定律；D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变；答案：A*12、关于下面两种说法的正确结论应是（ ）。1）物体的相应位置确定后，系统的黑度只与表面黑度有关；2）通过改变表面黑度的方法不能强化或消减辐射过程。A、这两种说法都对； C、第一种说法对，第二种说法不对；B、 两种说法都不对； D、第二种说法对，第一种说法不对；答案：C13、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90C，出口温度为50C，冷水走管程，冷水进口温度为15C，出口温度为53C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的（ ）。A、5.26%； B、5%； C、6%； D、7%；答案：A解：由 ，得 ()()()()0526.0383840155315535090121221=-=-=-=-ttttTTQQQcch14、某套管换热器由1084mm和552.5mm钢管组成，流体在环隙间流动，其当量直径为（ ）mm。A、53； B、45； C、50； D、58；答案：B16、对在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中（ ）在工程上是可行的：A、提高空气流速；B、提高蒸汽流速；C、采用过热蒸汽以提高蒸汽温度；D、在蒸汽一侧管壁上加装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液；答案：A17、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是（ ）A. 通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；B. 系统中任一点的温度维持恒定；C. 总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和；D. 系统中任一传热面上的热通量在过程中不变；答案：C18、在常压饱和水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20，则壁温约为（ ）A、20； B、100； C、60； D、49.7。答案：B19、有一套管换热器，长10m，管间用饱和水蒸气作加热剂。一定流量下且做湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度为原来的（ ）A、2倍； B、1.75倍； C、1.15倍； D、2.30倍；答案：20、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）、表面光滑，颜色较浅；、表面粗糙，颜色较深；、表面粗糙，颜色较浅；、表面光滑，颜色较深；答案：（一） 填空题2、对流给热是以 和 的差作为传热推动力来考虑问题的。答案：流体的平均温度；壁面温度*3、流体在垂直管内自上而下流动同时被加热时，其对流传热系数比用普通准数关联式计算的结果要 。答案：大分析：流体被加热时，自然对流的方向是自下而上，恰与流体流动的方向相反，引起湍动加剧。4、金属的导热系数大都随其纯度的增加而 ，随其温度的升高而 。答案：增大；减小6、对流传热的热阻主要集中在 ，因此， 是强化对流传热的重要途径。答案：滞流内层；减薄湍流内层的厚度7、在、 、 这4个物性参数中，若 值大，对流传热系数就增大；若 值大，对流传热系数就减小。答案：、；8、流体在圆形直管内作强制湍流流动，若传热推动力增大1倍，则对流传热速率增大 倍。答案：19、在计算换热器的平均传热推动力时，若两端的推动力相差不大于2倍，则其算术平均值与对数平均值相差不大于 。答案：4%10、大容积沸腾时，由核状沸腾转变为膜状沸腾时的温度差称为 。这时单位时间、单位面积所传递的热量称为 。答案：临界温度差；临界热通量11、处理量为440kg/h的有机溶液在某换热器中预热。运转一周期后，该溶液在管内生成积垢，使换热器总热阻增加了10%。若维持冷、热介质出口温度不变，则该溶剂的处理量变为 。答案：400kg/h分析：设Q= =1.1故 Q=400kg/h12、苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（）。如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数将变为 （）。答案：612分析： =0.023 =0.023 = =0.482 =0.482=0.4821270=612W/()*13、热油和水在一套管换热器中换热，水由20升至75。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为 。答案：104分析：= =0.65 =10414、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于 的缘故。答案：传热管表面有污垢积存15、传热效率随传热单元数的增加而 ，但最后趋于一定值。答案：增大*16、流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加有折流板的情况下,。可见对流传热系数与当量直径的_成反比。答案：0.45次方*17、对大空间的自然对流，通常取加热（或冷却）表面的 为特征尺寸。答案：垂直高度*19、柴油在圆形直管内作强制滞流流动，给热系数可用下式计算：。若流量和物性不变，将管内径减半后仍为滞流，则管内对流传热系数变为原来的 倍。答案：2分析：知 故*20、滴状冷凝的膜系数大于膜状冷凝膜系数。21、间壁式换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。22提高间壁式换热器传热系数的主要途径是提高流体流速、增强人工扰动；防止结垢，及时清除污垢。23消除列管换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加膨胀节，采用浮头式结构或采用U型管式结构。24翅片式换热器安装翅片的目的是增加传热面积；增强流体的湍动程度以提高。25为提高冷凝器的冷凝效果，操作时要及时排除不凝气和冷凝水。26间壁换热器管壁温度tw接近大的一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近热阻大的一侧的值。如在传热实验中用饱和水蒸气加热空气，总传热系数接近于空气侧的对流传热膜系数，而壁温接近于水蒸气侧的温度。蒸发 蒸发习题及答案 一.选择题1. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（ ）。 B A. 生蒸汽 ； B. 二次蒸汽 ； C. 额外蒸汽2. 蒸发室内溶液的沸点（ ）二次蒸汽的温度。 B A. 等于 ； B. 高于 ； C. 低于3. 在蒸发操作中，若使溶液在（ ）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。 A A. 减压 ； B. 常压 ； C. 加压4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（ ）1kg的加热蒸汽。 C A. 等于； B. 小于； C. 不少于5. 蒸发器的有效温度差是指（ ）。 A A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差； B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差； C. 温度差损失6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（ ）。 C A. 传热温度差； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数； D. 传热面积； 7. 中央循环管式蒸发器属于（ ）蒸发器。 A A. 自然循环； B. 强制循环； C. 膜式 8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（ ）蒸发器。 B A. 列文式； B. 膜式； C. 外加热式； D. 标准式9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（ ）。 A A. 减少； B. 增加； C. 不变 10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（ ）。 B A. 越少； B. 越大； C. 不变11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（ ）。 B A. 完成液的浓度； B. 加热蒸汽经济程度； C. 生产能力12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（ ）换取的。 A A. 传热面积； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（ ）。 A A. 越小； B. 越大； C. 不变14. （ ）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低。 A A. 并流； B. 逆流； C. 平流15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（ ）蒸发器。 C A. 中央循环管式； B. 悬框式； C. 升膜式二.填空题1. 蒸发是_浓缩溶液_的单元操作。2. 为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给_热能_，并随排除气化出来的_溶剂蒸气_。3. 蒸发操作中，造成温度差损失的原因有： (1) _溶质的存在使蒸气压下降，沸点升高 , (2) _液柱静压强引起 , (3) _ 管道流体阻力导致 。4. 蒸发器的主体由_加热室 _和_蒸发室_组成。5. 在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：_采用多效蒸发,_ _预热原料液_,_加强设备保温。6. 蒸发操作按蒸发器内压力可分为：_加压_,_常压_, _真空_蒸发。7. 蒸发操作中，加热蒸气放出的热量主要用于：（1）_二次蒸汽气化所需的潜热（2）_预热原料液（3）_补偿蒸发器的热损失。8. 并流加料的多效蒸发装置中，各效的蒸发量略有增加，其原因是料液从前一效进入后一效时有_自蒸发_。9. 蒸发器的生产强度是指_单位传热面积上单位时间内所蒸发的水分量。10. 蒸发器的生产能力是指_单位时间内蒸发的水分量_。11. 单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次，_不作_循环流动，且溶液沿加热管呈_膜状 流动，故又称为_膜式_蒸发器。12. 降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜，在每根管的顶部装有_液体分布器_。13. 自然循环蒸发器内溶液的循环是由于溶液的_受热程度不同，而引起的_密度差异所致。14. 标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管_下降_，而从其它加热管_上升 ，其循环的原因主要是由于溶液的_受热程度_不同，而引起的_密度差异_所致。计算题计算题类型题：作业题、课堂练习题，补充习题辅助复习流体流动【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 =（3.28+4.01）10-4=7.2910-4 m=1372kg/m3【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81104Pa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 Mm=320.21+280.78+39.90.01 =28.96kg/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=0.7m、密度1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度2=1000kg/m3。（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=pA pB=pB（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 pA=pA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。pB=pB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，pA=pA，而pA=pA都可以用流体静力学基本方程式计算，即 pA=pa+1gh1+2gh2 pA=pa+2gh于是 pa+1gh1+2gh2=pa+2gh简化上式并将已知值代入，得 8000.7+10000.6=1000h解得 h=1.16m【例1-4】 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=pa+ig（z0z1）对水平面3-4而言， p3=p4= p2g（z4z2）对水平面5-6有 p6=p4+ig（z4z5）锅炉蒸汽压强 p=p6g（z7z6） p=pa+ig（z0z1）+ig（z4z5）g（z4z2）g（z7z6）则蒸汽的表压为 ppa=ig（z0z1+ z4z5）g（z4z2+z7z6） =136009.81(2.10.9+2.00.7)10009.81 (2.00.9+2.50.7) =3.05105Pa=305kPa【例1-5】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4103m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？解：根据式1-20 根据不可压缩流体的连续性方程 u1A1=u2A2由此 u2=4u1=40.51=2.04m/s【例1-6】 如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/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。提示：（1）利用范宁公式：（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，【例1-7】课后习题8，10,20流体输送设备【例21】附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：泵进口处真空表读数p1=2.67104Pa(真空度)泵出口处压强表读数p2=2.55105Pa(表压)泵的流量Q=12.5103m3/s功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW吸入管直径d1=80mm压出管直径d2=60mm两测压点间垂直距离Z2Z1=0.5m泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为0.93实验介质为20的清水试计算在此流量下泵的压头H、轴功率N和效率。解：（1）泵的压头 在真空表及压强表所在截面11与22间列柏努利方程： 式中 Z2Z1=0.5m p1=2.67104Pa（表压） p2=2.55105Pa（表压） u1= u2= 两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故 H=0.5+ =29.88mH2O（2）泵的轴功率 功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为0.93，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为： N=6.20.93=5.77kW（3）泵的效率 =在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的H、N和值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。【例22】 将20的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m。水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。输水管为1404.5mm的钢管，总长为200m（包括局部阻力的当量长度）。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。摩擦系数可按0.02计算。解：求泵运转时的流量、轴功率及效率，实际上是求泵的工作点。即应先根据本题的管路特性在附图上标绘出管路特性曲线。（1）管路特性曲线方程在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程 式中Z=13m p=0由于离心泵特性曲线中Q的单位为L/s，故输送流量Qe的单位也为L/s，输送管内流速为： = 本题的管路特性方程为： He=13+ （2）标绘管路特性曲线根据管路特性方程，可计算不同流量所需的压头值，现将计算结果列表如下：Qe/Ls10481216202428He/m1313.1413.5514.2315.216.4317.9419.72由上表数据可在4B20型水泵的特性曲线图上标绘出管路特性曲线HeQe。（3）流量、轴功率及效率 附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，从图中点M读得： 泵的流量 Q=27L/s=97.2m3/h 泵的轴功率 N=6.6kW 泵的效率 =77%【例23】选用某台离心泵，从样本上查得其允许吸上真空高度Hs=7.5m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，已知吸入管的压头损失为1 mH2O，泵入口处动压头为0.2 mH2O，夏季平均水温为40，问该泵安装在离水面5m高处是否合适？解：使用时的水温及大气压强与实验条件不同，需校正：当水温为40时 pv=7377Pa在海拔500m处大气压强可查表2-1得 Ha=9.74 mH2O Hs=Hs+（Ha10） =7.5+（9.7410）（0.750.24）=6.73 mH2O泵的允许安装高度为： （2-22b） =6.730.21 =5.53m5m故泵安装在离水面5m处合用。【例24】泵的工作点和流量的调节，及离心泵串联和并联时对流量和扬程的影响【例25】 已知空气的最大输送量为14500kg/h。在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa（以风机进口状态计）。风机的入口与温度为40，真空度为196Pa的设备连接，试选合适的离心通风机。当地大气压强为93.3103Pa。解：将系统所需的风压pT换算为实验条件下的风压pT，即 操作条件下的计算：（40，p=（93300196）Pa）从附录中查得1.0133105Pa，40时的=1.128 kg/m3 所以 风量按风机进口状态计 根据风量Q=13940m3/h和风压pT=1846Pa从附录中查得47211NO.6C型离心通风机可满足要求。该机性能如下：风压 1941.8Pa=198mmH2O风量 14100 m3/h效率 91%轴功率 10kW【例26】1,3,5传 热【例4-1】 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m）及0.7W/（m）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700，外表面温度为130。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚