精编《化工原理》习题集上册.doc

1 化工基础化工基础 A 总论总论 1 1 共 共 23 题 题 一 填空题 共 7 题 11 分 1 2 分 1004 T1004 物料衡算和能量衡算是化学工程学中极为重要的方法 例如 精馏过程的操作线方程 是通过 建立起来的 又如 气固相催化反应器的绝热操作线方程是通过 建立起来的 2 1 分 1501 T1501 若基本物理量为质量 M 长度 L 和时间 T 则粘度的量纲式 因次式 为 3 2 分 1504 T1504 根据标准大气压 或称物理大气压 的定义值为 1 atm mm Hg m H2O 将其换算成 SI 单位 Pa 时的准确换算值为 1 atm Pa 4 1 分 1505 T1505 粘度的国际制单位是 Pa s 其 SI 基本单位表达式 或称单位因次式 为 5 2 分 1508 T1508 将下列非 SI 单位计量的物理量分别换算成指定的 SI 单位 质 量 2 5 kg f s2 m 1 kg 压 强 30 kg f cm 2 Pa 热 量 1 00 kcalIT J 比定压热容 0 50 kcal kg 1 1 J kg 1 K 1 6 1 分 1511 T1511 已知某溶液粘度为 1 25 厘泊 将其换算成国际单位制 粘度应为 7 2 分 1513 T1513 气体的粘度值随温度的升高而 液体的粘度值随温度的升高而 二 选择题 共 5 题 10 分 2 8 2 分 1052 T1052 一般说来 连续操作较之间歇操作具有生产能力大 产品质量稳定 操作条件便于控 制 且易于自动化的优点 但某些过程又不得不采用间歇操作 因此 究竟采用何种操作 方式为宜 则须视具体情况而定 9 2 分 1054 T1054 为了将实验室研究结果进行迅速有效的放大 现拟将实验室小试设备按比例放大 10 倍 并保持物料种类 操作温度 压力和流体流速等操作条件与实验室模型试验时完全相同 则放大后应得到与实验室研究相同的结果 2 分 1055 T1055 物料衡算和能量衡算是化学工程学中极为重要的方法 例如 在传递过程和单元操作 中 曾通过物料衡算建立起来各种表征设备性能和操作特征的操作方程 或称操作线方程 但在表征各种化学反应器的性能和操作特征时 操作方程却失去了效用 11 2 分 1552 T1552 对于不可压缩流体而言 流体的密度因物质种类而异 不随其温度和压力而改变 12 2 分 1554 T1554 液体的粘度受压力的影响很小 但随温度的升高而显著地降低 气体的粘度则随温度 的升高而增大 也随压力的增大而有所增大 三 判断题 共 3 题 6 分 13 2 分 1602 T1602 用因次分析法分析某过程时 得出影响该过程的变量有 m 个 因次分析用的基本物理 量为 n 个 通过因次分析可以得到量纲一数群 无因次数群 数为 A m n B m n C m n 1 D m n 1 14 2 分 1604 T1604 流体的粘度随温度而变 温度升高 液体和气体的粘度分别为 3 A 前者减小 后者减小 B 前者减小 后者增大 C 前者增大 后者增大 D 前者增大 后者减小 15 2 分 1606 T1606 表压 绝对压与真空度的正确关系是 A 表压 绝对压 大气压 B 表压 大气压 绝对压 C 表压 绝对压 真空度 D 表压 真空度 大气压 四 计算题 共 8 题 60 分 16 10 分 1151 T1151 一贮槽存有 100 m3盐水溶液 该溶液已溶有 40 kg 盐 清水以 5 m3 min 1的流量流入 贮槽 盐水溶液以同样的流量自贮槽流出 设在贮槽中充分混合 在整个时间内贮槽中的 盐浓度保持均匀 试求 50 min 后贮槽还有多少千克盐 盐溶液的密度与水的密度大致 相等 17 5 分 1152 T1152 有一套苛性钠水溶液蒸发浓缩设备 质量分数为 w1 0 10 的 NaOH 水溶液以 3600 kg h 1的质量流量送入第一蒸发器 蒸出部分水分得到质量分数为 w2 0 18 的溶液 再送 入第二蒸发器进一步蒸发 得到质量分数为 w3 0 50 的产品 试计算每台蒸发器每小时蒸 出的水量 第二台蒸发器的进料量及产品量 18 10 分 1154 T1154 用带有循环的净化系统从含二甲基甲酰胺的质量分数为 w DMF 0 55 的废气中回 收 DMF 如图所示 利用图中数据计算 1 DMF 的回收率 2 循环的 DMF 质量流 量 19 10 分 1155 4 T1155 某锅炉采用连续稳定操作 每小时送入一定量煤和空气 同时排出炉渣和烟道气 空 气组成 体积分数 为 O2 0 21 和 N2 0 79 1 若送入煤的量为 1000 kg h 1 煤中碳的质量分数 w 0 72 烟道气中各种气体的 摩尔分数为 x CO2 0 132 x N2 0 756 x O2 0 057 设燃烧充分完全 求烟道气 的质量流量每小时多少千摩尔 2 每燃烧 100 kg 煤 应加入多少千摩尔的空气 20 10 分 1651 T1651 从手册中查得 某流体的导热系数 1 434 10 3 cal cm 1 1 比定压热容 cp 1 00 cal g 1 1 粘度 1 004 厘泊 试证明用国际单位制 SI 和用上述 CGS 单位制计算 数群 所得数值是相同的 为什么 cp 21 5 分 1653 T1653 在一定温度范围内 管道对周围环境空气的传热系数关联式可简化为 K 1 42 10 2 G0 6 D0 4 式中 K 为传热系数 cal cm 2 min 1 G 为质量流速 g cm 2 min 1 D 为管道外径 cm 如果将 K G D 均改用 SI 一贯制单位 试问关联式将如何变化 22 5 分 1654 T1654 从资料中查得某石油产品的重度为 960 kg f m3 试求用国际单位制表示时该油品 的密度为每立方米多少千克 该油品每立方米的重量为多少牛顿 23 5 分 1658 T1658 在一列管换热器中 用饱和水蒸气加热空气 空气走管程 若已知空气对管壁的传热系数 29 53 W m 2 K 1 管子规格为53 1 5 mm 空气的导热系数 0 0228 kcal m 1 h 1 K 1 以 SI 制计算努塞尔特数 Nu 的数值 d A 总论总论 1 1 共 共 23 题 题 答案答案 5 一 填空题 共 7 题 11 分 1 2 分 1004 D1004 物料衡算 能量衡算 2 1 分 1501 D1501 M L 1 T 1 3 2 分 1504 D1504 760 10 33 1 01325 105 4 1 分 1505 D1505 kg m 1 s 1 5 2 分 1508 D1508 24 5 2 94 106 4 18 2 09 103 6 1 分 1511 D1511 1 25 10 3Pa s 7 2 分 1513 D1513 增大 减小 二 选择题 共 5 题 10 分 8 2 分 1052 D1052 正确 9 2 分 1054 D1054 错误 2 分 1055 D1055 错误 11 2 分 1552 D1552 6 错误 12 2 分 1554 D1554 是 三 判断题 共 3 题 6 分 13 2 分 1602 D1602 A 14 2 分 1604 D1604 B 15 2 分 1606 D1606 A 四 计算题 共 8 题 60 分 16 10 分 1151 D1151 设在时间 t 时的贮槽中盐为 x kg 则 t 0 时 x 40 kg t t t 时间间隔内对盐进行物料衡算 累积量 流入量 流出量 x t t x t 0 5 t 100 x 等式两边同除以 t 得 0 05x t xx tt t t 0 时 0 05x t xx tt t t 0 lim 故 0 05 x t x d d 0 05 dt x xd 则 0 05 x x x 40 d 50 0dt lnx ln40 0 05 50 0 ln 2 5 40 x x 3 28 kg 7 17 5 分 1152 D1152 对第一蒸发器物料衡算 qq qq mm mm 3 1 3 1 3600 18 0 010 0 3600 qm 3 2000 kg h 1 qm 1 1600 kg h 1 对第二蒸发器物料衡算 qqq qqq mmm mmm 4 2 3 4 2 3 50 0 018 0 20000 18 qm 40 50 qm 4 720 kg h 1 qm 2 1280 qm 1 kg h 1 18 10 分 1154 D1154 对整个系统作物料衡算 则可列出下列两物料衡算方程 总物料衡算 qm 1 qm 2 qm 3 qm 1 进料的质量流量 qm 2 回收物料的质量流量 DMF 衡算 0 55 qm 1 qm 2 0 1qm 3 qm 3 排放掉的废气的质量流量 解两方程得 qm 2 qm 3 500 kg h 1 对结点 1 作物料衡算 则可列出如下两式 总物料衡算 qm 1 qm 4 qm qm 4 循环物料的质量流量 qm 进入净化单元的总物 料的质量流量 DMF 衡算 0 55 qm 1 0 1qm 4 0 25qm 解得 qm 2000 kg h 1 DMF 的回收率 0 91 1 2 55 0 m m q q 100055 0 500 DMF 的循环量 0 1qm 4 200 kg h 1 19 10 分 1155 qm 1 qm 2 w1 0 1 蒸 w2 0 18 蒸 w3 0 50 NaOH 水溶液 发 NaOH 水溶液 发 NaOH 水溶液 3600 kg h 1 器 qm 3 器 产品 qm 4 1 2 8 D1155 1 每小时进入系统的碳元素 在煤中 和排走的碳元素 在烟道气中 的质量必须 相等 设烟道气的摩尔流量为 F1 kmol h 1 1000 0 72 F1 0 132 12 F1455 kmol h 1 2 取 100 kmol h 1烟道气为基准 计算比较方便 考虑 N2的物料衡算 则 100 0 756 F2 0 79 F2 空气的摩尔流量 kmol h 1 F2 95 7 kmol h 1 烟道气中 CO2由煤中来 则 100 0 132 qm 2 煤的质量流量 kg h 1 12 72 0 2 qm qm 2 220 kg h 1 则 100 100 43 5 kmol 空气 100 kg 煤 q F m 2 2 220 7 95 20 10 分 1651 D1651 量纲分析 M0 L0 T0 cP T L M T L T L M 1 3 1 1 2 1 1 1 证明该数群为量纲一数群 不论用何种单位制应得到相同数值 用 CGS 制计算值 7 00 cP 10 434 1 00 1 10 004 1 3 2 用 SI 的计算值 1 004 10 3 Pa s cp 4 184 103 J kg 1 K 1 10 1 184 4 00 1 3 6 00 10 1 J m 1 s 1 K 1 10 1 184 4 10 434 1 2 3 7 00 cP 10 00 6 10 184 4 10 004 1 1 33 两种计算值也证实完全相同 21 5 分 1653 D1653 9 暂以 K G D 表示国际单位制中公式的各参数 1 换算 K K C cm min cal 2 K m s J 2 J 187 4 cal 1 min1 s 60 2 1 433 10 3 K cm 100 m 1 C 1 K 1 G G 2 2 6 G 2 cm min g 2 m s kg kg 1 g 1000 min1 s 60 cm 100 m 1 C 1 K 1 D cm D m 100 D m 1 cm 100 2 代入原式 1 433 10 3 K 1 4210 2 4 0 6 0 100 6 D G 3 整理得 K 4 602 G 0 6 D 0 4 将式中的 K G D 分别用 K G D 表示为 K 4 602 G0 6 D0 4 式中 K J m 2 s 1 k G kg m 2 s 1 D m 22 5 分 1654 D1654 SI 制密度 960 kg m 3 在 SI 制中 每立方米的重量 960 9 81 9418 N 23 5 分 1658 D1658 0 0228 0 0228 0 0265 W m 1 K 1 K h m kcal 3600 s K m J 10 4187 3 Nu 55 72 d 0265 0 05 0 53 29 化工基础化工基础 B 流体流动过程流体流动过程 4 1 共 共 45 题 题 一 填空题 共 12 题 21 分 1 2 分 2003 T2003 在研究流体流动规律时 要注意区分是定常 或称定态 流动和不定常 或称不定态 10 流动 稳定态和不稳定态 如果所考察的流体流动过程或系统中任何一个部位或任何一个 点上的流体性质和过程参数都不随时间而改变 则该过程为 过程 反之 则为 过程 当流体流动过程的雷诺数大于 1 104时 可以认为是 的湍流 当雷诺数在 2000 4000 之间流体的流动型态为 的过渡区域 2 1 分 2004 T2004 20 时 浓硫酸的密度为 1 813 103 kg m 3 粘度为 2 54 10 2 Pa s 用48 mm 3 5 mm 的无缝钢管输送时 达到湍流的最低流速为 m s 1 3 2 分 2006 T2006 以单位质量为基准 不可压缩实际流体的伯努利方程式为 各项单位为 4 2 分 2009 T2009 流体在管道中流动 层流时 其平均流速等于管道中心最大流速的 倍 湍流时 则 约为 倍 5 1 分 2012 T2012 流体在25 mm 2 5 mm 及57 mm 3 5 mm 组成的套管换热器环隙中流动 其当 量直径为 6 1 分 2014 T2014 粘度为 4 0 10 2 Pa s 相对密度为 0 975 的某液体 在57 mm 3 5 mm 管内流动时 如果要保持层流状态 允许的最大流速为 m s 1 7 2 分 2015 T2015 密度为 800 kg m 3 粘度为 8 0 10 2 Pa s 的某油品 连续稳定地流过一根异径管 细管直径为45 mm 2 5 mm 流速为 1 5 m s 1 粗管直径为57 mm 3 5 mm 油品通 过粗管的流速为 m s 1 则油品通过粗管的雷诺数 Re 为 流体的流动型态 为 8 2 分 2018 T2018 雷诺数 Re 是流体流动 的判据 流体在管道中流动 当 Re 时为稳定层流 当 Re 时 可以形成湍流 只有当 Re 时 方可达到稳定的湍流 11 9 2 分 2022 T2022 液体的粘度随温度升高而 因此温度升高 固体颗粒在液体中的沉降速度 气体的粘度随温度升高而 因此温度升高 固体颗粒在气体中的沉降速度 2 分 2026 T2026 伯努利方程 gZ1 We gZ2 适用的条件是在 流动时的 1 p 2 2 1 u 2 p 2 2 2 u 21 f H 流体 11 2 分 2031 T2031 流体流动的连续性方程 u1A1 u2A2是在 条件下得出 它仅适用 于 的流体 它是 原理在化学工程中的应用 12 2 分 2035 T2035 如图所示 油水混合液连续进入油 水分离器 利用两者之间密度 油 780 kg m 3 水 1000 kg m 3 的不同 使之自 动分层 油由分离器左上部溢出 水通过 U 形溢流管溢出 为在视镜中观察到两液体的分 界面 当 z1 1 m 时 z2的高度应为 m 由于油 水流动缓慢 可作为静力学问题处 理 二 选择题 共 10 题 20 分 13 2 分 2052 T2052 凡服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体 而不遵循牛顿粘性定律的流体称为非牛 顿型流体 12 14 2 分 2053 T2053 当流体湍流流动时 流体间产生大量的旋涡和不规则运动 因而消耗了流体的能量 为此 工业生产中输送流体时 使其处于湍流状态是不合理的 15 2 分 2056 T2056 流体在导管中流动 在某一横截面 A 处单位质量流体所具有的动能是用u2 2 表示的 其中 u 为平均流速 由于在管道中流速有一定的分布 单位质量流体所具有的动能应为 A截面上各微元流体所具有动能的代数和 因而用 u2 2 表示单位质量流体所具有的动能 在层流状态略有偏差 16 2 分 2057 T2057 实际流体在定态流动过程中 存在着三种不同的流型 层流 湍流和过渡流 17 2 分 2058 T2058 当雷诺 Reynolds 数中的各物理量采用不同单位制时 雷诺数的值将发生变化 18 2 分 2063 T2063 流体在管道中流动时的流动型态可以用雷诺数 Re 来判断 如 Re 2000 就必然是层 流 如 Re 4000 就一定是湍流 19 2 分 2066 T2066 实际流体在导管内作定常态流动时 各种形式的能量 或压头 可以相互转化 导管 任一截面的位压头 动压头和静压头之和为一常数 20 2 分 2069 T2069 在测定流体流动阻力的实验中 用水求得的摩擦系数 Re 的曲线 对其它流体也 能适用 21 2 分 2071 T2071 13 滞流时 流体沿管道的轴向作有规则的直线运动 流体的质点一层滑过一层的位移 湍流时 出现了剧烈的涡流 流向很不规则 因而 一般说来湍流的摩擦阻力系数比层流 大 而且湍流程度越高 摩擦阻力系数越大 22 2 分 2073 T2073 在流体流动系统中 存在明显速度梯度的区域称为流体流动边界层 边界层的厚度与 雷诺数 Re 有关 Re 越大 边界层的厚度越大 三 判断题 共 18 题 36 分 23 2 分 2102 T2102 水从高位槽中流出时 则 A 水的静压能转变为动能 B 水的位能转变为动能 C 除水的静压能转变为动能外 由于位能的减少 水的内能略有下降 D 除水的位能转变为动能外 由于静压能的减少 水的内能略有下降 24 2 分 2104 T2104 流体的静力学基本方程 p2 p1 g Z1 Z2 适用于 A 任何场合下的同一种流体 B 同一种连续的静止流体 C 连续流动的流体 D 不同种类连续的静止流体 25 2 分 2106 T2106 流体流动的连续性方程可表示为 A u S C 常数 B u S C C u C D u S C 以上各式中 u 为流体的流速 S为管道的横截面积 为流体的密度 26 2 分 2109 T2109 实际流体流经一根直径均等的水平导管 流动过程中因阻力造成的单位质量流体的能 量损耗主要表现为 A 压强能的减少 B 动能的减少 C 内能的减少 D 三者兼而有之 14 27 2 分 2112 T2112 如将牛顿粘性定律表达为流体流动时所产生的剪应力与单位体积流体的动量梯度成正 比 则这时的比例常数应为 A B C D m q V q 其中 流体的粘度 流体的密度 qm 流体的质量流量 qV 流体的体积流量 28 2 分 2113 T2113 50 的温水从一高位槽中流出 经过一条 20 m 长的导管流入一水池 流入水池时水 温已降为 47 现有人试图列出伯努利方程以求取水流出导管时的流速 你认为 A 伯努利方程式中必须考虑因水温变化而散失的能量 B 可按水温不发生变化时来列出伯努利方程式 C 由于水温发生变化 计算时还必须考虑内能的变化 因此不能用伯努利方程式 D 上述三种说法都是错误的 29 2 分 2123 T2123 流量为 0 01 m3 s 1的流体从套管环隙 套管外管内径为 50 mm 内管外径为 25 mm 管壁为 2 5 mm 中流过 环形截面的当量直径 为 A 30 mm B 27 5 mm C 25 mm D 22 5 mm 30 2 分 2118 T2118 流体在确定的系统内作连续的定常流动时 通过质量衡算可得到 A 流体静力学基本方程 B 连续性方程 C 伯努利方程 D 泊谡叶方程 31 2 分 2119 T2119 在一容积很大液面恒定的贮槽底部有一个小孔 流体从小孔中流出 流体流出的速度 为 u 若损失压头可忽略不计 则 u 正比于 A H H 贮槽内液面的高度 B H 15 C p p 大气压强 D 流体的密度 g 重力加速度 Hg p 32 2 分 2121 T2121 流量为 0 01 m3 h 1的流体从套管环隙 套管外管内径为 50 mm 内管外径为 25 mm 管壁为 2 5 mm 中流过 流体的流速 为 A 20 5 m s 1 B 14 2 m s 1 C 6 8 m s 1 D 31 8 m s 1 33 2 分 2126 T2126 以下四个式子中 较直观地表述了流动过程中的动量传递关系为 A B C D r u d d r M d d r u d d r M d d 式中 剪应力 流体的流速 u 单位体积流体所具有的动量 M 两层流体间的距离 r 34 2 分 2127 T2127 如图安装的压差计 当旋塞慢慢打开时 压差计中的指示剂 汞 的液面 将 A 左高右低 B 左低右高 C 维持高度不变 D 不能确定 35 2 分 2130 T2130 如图所示理想流体在管内流动 用 U 形管 测得 R 为 16 A 0 8 m B 0 059 m C 0 m D 0 7 m 36 2 分 2132 T2132 水从高位槽中流出时 水的能量变化为 A 水的位能转化为动能 B 水的静压能转变为动能 C 除水的静压能转变为动能外 由于位能的减少 水的内能略有下降 D 除水的位能转变为动能外 由于静压能的减少 水的内能略有下降 37 2 分 2137 T2137 不可压缩流体在圆管内作定态流动时 流速 u 与管道的截面积 S 和内径 d 的关系为 A u2 u1 S2 S1 B u2 u1 S1 S2 C u2 u1 d2 d1 D u2 u1 d2 d1 2 38 2 分 2140 T2140 右图所示两种情况 理想流体定态流动时的 压强表达式正确的是 A p1 p2 gH B p3 p4 gH C A B 两式都对 D A B 两式都错 39 2 分 2141 T2141 水连续地从内径为 90 mm 的粗管流入 30 mm 的细管内 则细管内水的流速是粗管 的 A 3 倍 B 1 9 倍 C 9 倍 D 1 3 倍 40 2 分 2142 T2142 如图 管路中流动着实际流体 所 测 R 为 A 正值 B 负值 17 C 零 D 无法确定 四 计算题 共 5 题 40 分 41 10 分 2154 T2154 用虹吸管将某液面恒定的敞口高位槽中的液体吸出 如图 所示 液体的密度 1500 kg m 3 若虹吸管 AB 和 BC 段的 全部能量损失 J kg 1 可分别按 0 5u2和 2u2 u 为液体在管 中的平均流速 公式计算 试求 虹吸管最高点 B 处的真空度 42 10 分 2155 T2155 如图所示 水以 4 8 m3 h 1的流量流过水 平放置的文丘里管 该管的内径及其喉径分别 为 30 mm 和 8 mm 管前方截面 1 1 处的静压 强为 3 0 105 Pa 表压 文丘里管喉颈处接有 一细管 细管另一端浸在一个敞口水池中 液 面与管轴线的垂直距离为 4 m 试判断细管内 水的流向 设流动阻力损失不计 43 5 分 2156 T2156 如图所示敞口容器中盛有不互溶的油和水 油 和水的密度分别为 800 kg m 3和 1000 kg m 3 水层高度为 0 40 m 油层高度为 0 50 m 求细管 中的液面与容器的液面哪一个高 高度差为多少 44 5 分 2151 T2151 如图所示 敞口高位槽底部连接内径 100 mm 的输水管路 当阀门 F 全闭时 压 力表 p 的读数为 50 kPa 表压 当阀门全开 18 时 压力表的读数变为 20 kPa 表压 试求阀门全开时水的流量为多少 设液面高度保持 不变 并忽略阻力损失 45 10 分 2152 T2152 如图所示 贮槽内水位恒定 距液面 6 m 深处用一 内径为 80 mm 的钢质水管与水槽相连 管路上装有一阀 门 距管路入口端 3 m 处有一压力表 当阀门全开时 压力表的读数为 2 6 104 Pa 表压 直管的摩擦系数 0 03 管路入口处的局部阻力系数 0 5 试求 阀 门阻力引起的能量损失 B 流体流动过程流体流动过程 4 1 共 共 45 题 题 答案答案 一 填空题 共 12 题 21 分 1 2 分 2003 D2003 定常 定态 不定常 不定态 稳定 不稳定 2 1 分 2004 D2004 1 37 3 2 分 2006 D2006 gZ1 We gZ2 J kg 1 1 p 2 2 1 u 2 p 2 2 2 u f h 4 2 分 2009 D2009 0 5 0 8 5 1 分 2012 D2012 25 mm 6 1 分 2014 19 D2014 1 64 7 2 分 2015 D2015 0 96 4 80 102 层流 8 2 分 2018 D2018 型态 4000 1 104 9 2 分 2022 D2022 降低 增大 增大 降低 2 分 2026 D2026 定常 定态 不可压缩 11 2 分 2031 D2031 流体充满导管作定态流动 不可压缩 质量守恒 12 2 分 2035 D2035 0 78 二 选择题 共 10 题 20 分 13 2 分 2052 D2052 正确 14 2 分 2053 D2053 错误 15 2 分 2056 D2056 正确 16 2 分 2057 D2057 错误 20 17 2 分 2058 D2058 错误 18 2 分 2063 D2063 错误 19 2 分 2066 D2066 错误 20 2 分 2069 D2069 正确 21 2 分 2071 D2071 错误 22 2 分 2073 D2073 错误 三 判断题 共 18 题 36 分 23 2 分 2102 D2102 B 24 2 分 2104 D2104 B 25 2 分 2106 D2106 B 26 2 分 2109 D2109 A 27 2 分 2112 D2112 B 21 28 2 分 2113 D2113 B 29 2 分 2123 D2123 C 30 2 分 2118 D2118 B 31 2 分 2119 D2119 B 32 2 分 2121 D2121 C 33 2 分 2126 D2126 D 34 2 分 2127 D2127 C 35 2 分 2130 D2130 C 36 2 分 2132 D2132 A 37 2 分 2137 D2137 B 38 2 分 2140 D2140 B 22 39 2 分 2141 D2141 C 40 2 分 2142 D2142 B 四 计算题 共 5 题 40 分 41 10 分 2154 D2154 对 1 1 和 3 3 截面 如图所示 gZ1 u2 u2 0 5 2 u2 2 1 f h 2 1 u2 gZ1 g 3 g 9 81 m2 s 2 3 1 3 1 对 2 2 和 3 3 截面 gZ2 hf BC 2u2 2 p 3 p 3 p 则 B 点的真空度 p3 p2 gZ2 2u2 9 81 4 2 9 81 1500 2 94 104 Pa 42 10 分 2155 D2155 设细管内的水不流动 对 1 1 和 2 2 截 面 如图所示 1 p 2 2 1 u 2 p 2 2 2 u 其中 u1 1 9 m s 2 4 d qV 2 03 0 3600 8 44 1 注 大气压强近似取 1 0 105 Pa u2 2 u1 2 1 9 26 7 m s 1 p1 4 0 105 Pa 绝对压强 2 1 d d 8 30 解得 p2 p1 4 0 105 26 72 1 92 4 5 104 Pa 绝对压强 2 2 1 2 2 u u 2 1000 而 p2 gh 4 5 104 103 9 81 4 8 4 104 Pa 105 Pa 则细管内的水向上流动 23 43 5 分 2156 D2156 细管中的压强与容器中液体的压强处于平衡状态 g H2O H H2O 油 H 油 g H2O h h 0 80 m 1000 5 08004 01000 0 50 0 40 0 80 0 10 m 容器中的液面比细管中的液面高 0 10 m 44 5 分 2151 D2151 取高位槽液面为 1 1 液面 压力表所在截面为 2 2 截面 当阀门全关时 Z1 Z2 g p 1 g u 2 2 1 g p 2 g u 2 2 2 当阀门全开时 Z1 Z2 g p 1 g u 2 2 1 g p 2 g u 2 2 2 g p 2 g u 2 2 2 g p 2 g u 2 2 2 已知 p2 50 kPa u2 0 p2 20 kPa 则 平均流速 u2 7 75 m3 s 1 2 22 pp 1000 10 2050 2 3 体积流量 qV 0 061 m3 s 1 2 2 4 ud 75 7 1 0 4 2 45 10 分 2152 D2152 对 1 1 和 2 2 截面 如图所示 gZ1 1 表压 2 2 2 u d l1 2 p 2 2 u 1 22 1 21 dl pgZ 08 0 303 0 5 01 1000 106 22681 9 2 4 25 0 m2 s 2 对 2 2 和 3 3 截面 u2 u3 24 表压 hf 阀门 2 p 2 2 2 u d l2 则阀门阻力引起的能量损失 hf 阀门 2 6 104 1000 0 03 2 25 08 0 4 26 18 75 7 25 J kg 1 化工基础化工基础 B 流体流动过程流体流动过程 4 2 共 共 60 题 题 一 填空题 共 15 题 30 分 1 2 分 2301 T2301 从压强恒定的粗水管 A 向一条管径相同的水平支管供水 支管中有一闸阀 F 如图 考虑到直管 BC DE 和闸阀的能量损失 当阀门由全开变为半开时 支管出口处的流量将 直管 DE 的阻力损失将 使阀门下游 D 处的压强将 2 1 分 2303 T2303 精馏塔塔釜液面高度为 2 0 m 液面上方压强为 8 0 104 Pa 表压 釜液的密度为 1100 kg m 3 则塔底的绝对压强为 Pa 3 2 分 2304 T2304 在流体的流量或流速测量设备中 能用来测量管道截面中某一点的流速的设备通常用 用来测量水平管道截面上的平均流速的设备通常有 4 1 分 2305 T2305 用文丘里流量计测量水的流量时 与文丘里流量计相联接的 U 形管压差计中采用汞作 指示液 当水的流量为 qV时 压差计读数为 R 当水的流量为 2 qV时 压差计的度数为 R 5 1 分 2306 T2306 生产中常用孔板流量计测量流体的流量 在流量较大时 其孔流系数 C0为一常数 因 此 当孔板前后压差增大为原来的 2 倍时 其流量增大为原来的 倍 6 2 分 2307 25 T2307 双液 U 形微压差计 是利用两种互不相溶指示液的 差小 在同样压差下增大 压差计指示液的 差来提高测量的精度 7 2 分 2308 T2308 流体在一根圆形水平直管中流动 测得其平均流速为 0 5 m s 1 雷诺数 Re 1000 压 降 p 10 Pa 问管中心处的最大流速为 m s 1 若平均流速增大为 1 m s 1 则压降 p 为 Pa 8 2 分 2311 T2311 液柱压差计是基于 原理的测压装置 用 U 形管压差计测某处的压强 当其 一端与大气相通时 其液柱高度差读数 R 表示的是 或 9 5 分 2602 T2602 离心泵的流量由零开始增大 其扬程 功率 效率 流量调节 通常采用 离心泵安装时为避免 的发生 其安装高度必须小于离心 泵的允许吸上高度 2 分 2604 T2604 与往复泵相比 一般说来离心泵输出液体的压头 输送量 11 2 分 2606 T2606 离心泵的主要性能参数有 和 12 2 分 2607 T2607 流体在导管中流动的型态为层流时 直管阻力引起的能耗 Hf与流速 u 的 次方成正比 流型为完全湍流时 Hf与 u 的 次方成正比 13 2 分 2609 T2609 水由直管流向喷射泵 喷嘴内径为直管内径的 1 4 则喷嘴处的流速为直管内流速的 倍 喷嘴处的动能为直管内动能的 倍 喷嘴处增大的动能由 能转换而来 由此在喷嘴处可形成 压 14 2 分 2612 T2612 流体湍流时 摩擦系数通常与以下五个参数有关 26 把长度 质量和时间作为基本物理量时 用量刚分析的方法 可写成与量纲一数 无因次数 和 的关系式 15 2 分 2613 T2613 流体在直管中流动时 摩擦阻力系数大小和速度的关系在层流区是 在完 全湍流区是 摩擦阻力造成的压头损失 Hf的大小和速度的关系在层流区是 在完全湍流区是 二 选择题 共 3 题 6 分 16 2 分 2352 T2352 测定空气流量的转子流量计 其量程为 1 m3 h 1到 10 m3 h 1 现工作需要扩大量程 为 2 m3 h 1到 15 m3 h 1 可以用减小转子截面积的方法达到要求 17 2 分 2355 T2355 用标准孔板流量计测量管内流体流量时 若流量增大了 1 倍 则其压差计的读数也增 大了 1 倍 18 2 分 2356 T2356 用两个同样的孔板流量计分别测量水平和垂直安装的管径相同的管道的流量时 如果 两管道的体积流量相同 则两孔板流量计的液柱压差计的读数也相同 三 判断题 共 6 题 12 分 19 2 分 2401 T2401 如图所示 两个 U 形管压差计串联来测 量容器上方 A 处的压强 两个 U 形管中装的 指示液均为水银 除水银外均为空气柱 从实 测结果读得 R1 80 mm R2 60 mm R3 150 mm A 点的表压强为 A 9 33 kPa B 30 7 kPa C 21 3 kPa D 38 7 kPa 20 2 分 2403 T2403 将商店中购得的用于测定氮气流量的转子流量计 安装在某管线中测定氢气的流量 这时氢气的流量应为实际读数乘以校正因子 27 A B C D 2 H N 2 2 N H 2 2 H N 2 2 N H 2 2 式中 为氮气的密度 为氢气的密度 N 2 H 2 21 2 分 2406 T2406 实验中用 U 形管压差计测得某设备内的压力读数为零 说明该设备的绝对压为 A 0 Pa B 101 3 kPa C 当时当地大气压强 D 1 MPa 22 2 分 2407 T2407 气体转子流量计是在 20 常压的条件下用空气标定的 现若用于测量二氧化硫气体 的流量 则其测定范围将 A 变大 B 变小 C 不变 D 不能判断 23 2 分 2408 T2408 若将转子流量计中的塑料转子 改用相同尺寸的不锈钢转子 则其测量流量的范围 应 A 变大 B 变小 C 不变 D 不能使用 24 2 分 2409 T2409 当需要测量一个 80 kPa 左右的气体表压强时 下列规格的水银真空计中宜选 用 A 300 mm B 500 mm C 600 mm D 800 mm 四 计算题 共 36 题 290 分 25 15 分 2157 T2157 在地球表面的大气层内 海拔每升高 1000 m 大气的平均温度约下降 5 某地的海 平面的压力为 102 kPa 温度为 20 求在什么高度空气的压强降低到 51 kPa 假设空气 可看作理想气体 空气的平均摩尔质量为 28 8 g mol 1 26 10 分 2158 T2158 储油罐盛有密度为 960 kg m 3的油 油面高于罐底 10 7 m 油面上方的压力为大气压 28 强 在罐的下部有一个直径为 800 mm 的圆孔 其中心距罐底 820 mm 孔盖用直径为 10 mm 的螺钉旋紧 如螺钉材料能承受的应力为 6 87 107 Pa 问至少需要几个螺钉 t 27 10 分 2159 T2159 两块面积很大的相互平行的平板间的距离为 8 00 mm 它们之间的相对运动速度为 0 380 m s 1 两平板间充满了密度为 960 kg m 3 粘度为 42 10 3 Pa s 的液体 1 求液体受到的剪应力 并试用动量传递的速度 或称动量通量 来表示剪应力 2 如平板间液体换成一种粘度为 20 0 10 3 Pa s 密度不变的液体 两平板间距 离调整为 3 0 mm 相对运动速度仍为 0 380 m s 1 求剪应力又为多少 28 15 分 2161 T2161 流体层流流经一根水平导管 当流体的流量增大到原来的 3 倍时 此时仍为层流 求 1 流体的压降为原来的几倍 2 如欲使压降保持不变 则导管的内径应为原导管内径的几倍 29 10 分 2162 T2162 右图是利用 U 形管测压计测定管 道两截面 AB 间的直管阻力造成的能量 损失 若对于同一管道 AB 由水平变为 倾斜 并保持管长与管内流量不变 请 说出两种情况下的压差计读数 R 和 R 是否一样 试证明之 管道中的密度 为 压差计指示液的密度为 倾 R 斜时 B 点比 A 点高 h 30 10 分 2163 T2163 从一水池中用虹吸管吸水 系统的尺寸如图所示 所用的虹 吸管直径为38 mm 2 5 mm 1 求水管每小时的输水量 设管道的阻力可忽略 2 A 点位于进水口水管的中心 B 点位于水管顶端的中心 求输水过程中 A B 两点的静压强 水的密度取 1000 kg m 3 31 10 分 2165 29 T2165 如图 槽内水位保持不变 槽的底部与内径为 100 mm 的钢质水管相连 管路上装有一个闸阀 阀的上游 距管路入口端 15 m 处装有以汞为指示液的 U 形管压差 计 其一臂与管道相连 另一臂通大气 压差计连接管 内充满了水 当闸阀关闭时 测得 R0 600 mm h0 1500 mm 当闸阀部分开启时 测得 R 400 mm h 1400 mm 问每小时从管中流出的水为多少立 方米 已知管路的摩擦系数为 0 02 入口处局部阻力的 当量长度为 2 5 m 水的密度为 1000 kg m 3 汞的密度为 13600 kg m 3 32 5 分 2166 T2166 用钢管输送质量分数为 98 的硫酸 要求输送的体积流量为 2 0 m3 h 1 已查得 98 硫 酸的密度为 1 84 103 kg m 3 粘度为 2 5 10 2 Pa s 管道的内径为 25 mm 求流动流 体的雷诺数 若流量增大一倍时 而欲使流动过程的雷诺数保持不变 则应使用多大直径 的管道进行硫酸的输送 33 10 分 2168 T2168 如图所示 水以 11000 kg h 1的质量流量流经管径分别为60 mm 3 5 mm 和 42mm 3 mm 的水平异径管路 在 A 和 B 两截面处分别 与倒置 U 形管压差计相接 其读数 R 为 90 mm 试计算 1 每 1 kg 水流经 A B 两截面间的能量损失 2 由该能量损失造成的压降 34 5 分 2170 T2170 水槽液面至出水口垂直距离保持 8 2 m 导管管径 为119 mm 4 5 mm 阻力造成压头损失为 7 5 m 水 柱 试求管中水的体积流量 35 10 分 2172 T2172 某厂用喷射泵吸收氨制取浓氨水 管路中稀氨水的质量流量为 12000 kg h 1 管道 1 1 处压强为 1 50 105 Pa 表压 其 内径为 50 mm 喷管口内径为 15 mm 稀氨水密度为 1000 kg m 3 若忽略阻力 损失 试求喷管口处的压强 30 36 5 分 2176 T2176 某厂利用喷射泵由稀氨水吸收氨制浓氨水 在直管 1 1 处管内径为 50 mm 压强为 2 5 105 Pa 绝对压 喷管口内径 15 mm 若 要使喷管口产生合适的吸氨压强 7 00 104 Pa 绝对压 管内稀氨水的质量流量应为每小 时多少千克 稀氨水密度为 1000 kg m 3 压头损失忽略不计 37 5 分 2180 T2180 在油水分层器 如图所示 中 若使油水界面 控制在液面以下 0 6 m 处 试计算器底 U 形排水管 出口与分层器内液面距离 h 已知分层器内液面上 方绝对压强为 1 45 105 Pa 排水管出口绝对压强 为 1 01 105 Pa 排水管为56 mm 3 0 mm 排 水量为 7 5 m3 h 1 油的密度为 850 kg m 3 水的 密度为 1000 kg m 3 压力损失可忽略不计 38 10 分 2182 T2182 某料液在内径为 14 mm 的水平钢管内流动 流速为 0 8 m s 1 已知料液密度为 820 kg m 3 其粘度为 9 10 3 Pa s 试求 1 雷诺数 并判断流型 2 代表平均流速的流体层与管轴的距离 39 5 分 2183 T2183 某料液在内径为 15 mm 的水平钢管内流动 流速为 0 8 m s 1 已知料液密度为 820 kg m 3 其粘度为 9 10 3 Pa s 试求 1 雷诺数 并判断流型 2 若上游压力为 1 50 105 Pa 表压 流体流过 30 m 管长后 压强将降为何值 40 5 分 2185 T2185 流量为 1 10 3 m3 s 1的水通过管径相同的水平管 管线全程的压降为 2 105 Pa 求 单位时间所消耗的机械能 若管道与外界无热交换 损耗的机械能全部转换为热能 问水 的温度升高多少度 已知水的密度为 1000 kg m 3 热容为 4 18 103 J kg 1 K 1 41 5 分 2188 T2188 某合成氨厂有一个湿式圆筒气柜 如图所示 其内径为 31 8 m 用以贮存水煤气 它的金属钟罩与附件的总质量为 6000 kg 如果不计算罩浸没在水 中的浮力 试问 1 气柜内气体的压强 表压 为多大时 可将钟罩顶起 2 当气柜中的贮气量增加时 气体的压强是否有变化 42 5 分 2189 T2189 有一水喷射泵 水入口管内径为 20 mm 水在入口处的流速 为 0 3 m s 1 进口压强为 5 0 105 Pa 绝压 喷嘴内径为 2 0 mm 求在喷嘴处能产生多大的真空度 水的密度为 1000 kg m 3 当地大气压强为 100 kPa 水入口管和喷嘴间的距离很短 位 差可以忽略不计 水流经喷嘴的阻力忽略不计 43 5 分 2191 T2191 现有图 a b 中的两个水槽 槽中液面与 导管出口的垂直距离均为 h 导出管的直径 a 槽 为 b 槽的 2 倍 试证明 1 水由两导管流出的速度是否相同 2 水由两导管流出的体积流量是否相同 压头损失很小可略 44 5 分 2192 T2192 如图所示 一个油水分离器内径 d 0 5 m 油 水界面由玻璃管 B 指示 当 a 0 2