化工原理习题.doc

第一章 流体流动学生自测一、 填空或选择1某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为_kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为_。（当地大气压为101.33 kPa）答：201.33 kPa，360mmHg2如图所示，容器中盛有800kg/m3的油品，U形管中指示液为水(1000kg/m3)，a1、a2、a3在同一水平面上，b1、b2、b3及b4也在同一高度上，h1=100mm，h2=200mm，则各点的表压pa1=_，pa2=_，pb2=_，pb3=_，h3=_。（表压值以mmH2O表示）答：0，100，200，300，340，2003流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_型曲线。其管中心最大流速为平均流速的_倍，摩擦系数与Re关系为_。答：抛物线，2， =64/Re4流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数与_和_有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与_有关。答：Re， ； 5流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_。答：滞流内层；愈薄6因次分析的依据是_。答：因次一致性7从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_，管路的局部阻力将_，直管阻力将_，管路总阻力将_。（设动能项可忽略。）答：变小、变大、变小、不变8牛顿粘性定律的表达式为_，该式应用条件为_流体作_流动。答： ，牛顿型，滞流9水力半径的定义式为_，当量直径为_倍水力半径。答： ，410局部阻力的计算方法有_和_。答：阻力系数法，当量长度法11水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d1管段的压头损失Hf1=1m（包括局部阻力）d2管段的压头损失Hf,2=2m（不包括出口损失）。则管口喷出时水的速度 u3=_m/s，d1管段的速度u1=_m/s，水的流量V=_m3/h，水喷射到地面的水平距离x=_m。答：7，1.75，1.98，8.0612LZB-40转子流量计，出厂时用20空气标定流量范围为6m3/h60m3/h，现拟用以测定40的空气，则空气流量值比刻度值_，校正系数为_，实际流量范围为_m3/h。答：大，1.034，6.26213一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20Pa；当流量增加到1.5m3/h时，相应的压强降_。答：不变。14在SI单位制中，通用气体常数R的单位为(B)。Aatmcm3/molK BPam3/molKCkgfkmolK DIbfft/IbmolK15通常流体粘度随温度t的变化规律为(C)。At升高、减小 Bt升高、增大C对液体粘度t升高减小，对气体则相反. D对液体t升高增大，对气体则相反16流体在圆形直管中流动时，若其已进入阻力平方区，则摩擦系数与雷诺数Re的关系为(C)。ARe增加，增大 BRe增加，减小CRe增加，基本上不变 DRe增加，先增加大后减小17滞流和湍流的本质区别是(D)。A湍流流速大于滞流流速 B滞流时Re数小于湍流时Re数C流道截面大时为湍流，截面小的为滞流 D滞流无径向脉动，而湍流有径向脉动18因次方析的目的在于(B)。A得到各变量间的确切定量关系. B用无因次数群代替变量,使实验与关联简化.C得到无因次数群间定量关系. D无需进行实验，即可得到关联式.19滞流内层越薄,则以下结论是正确的(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20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型压差计,当流体流过该管时,压差计读数R值反映(A).AA、B两截面间的压强差 BA、B两截面间的流动阻力CA、B两截面间动压头变化 D突然扩大或缩小的局部阻力21在一定管路中，当孔板流量计的孔径和文丘里流量计的喉径相同时，相同流动条件下，文丘里流量计的孔流系数CV和孔板流量系数C0的大小为（B）。AC0=CV BC0CV CC0CV D不确定.22流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈滞流。两管的管长L1=L2、管内径d1=2d2，则体积流量V2/V1为（C）。A1/2 B1/4 C1/8 D1/16 二计算题1内截面为1000mm1200mm的矩形烟囱的高度为30m。平均摩尔质量为30kg/kmol、平均温度为400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49Pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20，地面处的大气压强为101.33103Pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为若干kg/h？答：4.62104kg/h2.如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管口入口端15m处安有以水银为指示液的U形管压差计，其一臂与管路相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20m。（1）当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm，当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取0.025，管路入口处局部阻力系数为0.5。问每小时从管中流出水多少立方米？（2）当闸阀全开时，U管压差计的静压强为若干（Pa，表压）？闸阀全开时，le/d=15，摩擦系数仍可取0.025。答：（1）88.5m3/h；（2）3.30104Pa（表压）3.某油品的密度为800kg/m3，粘度为41cP，由附图中所示的A槽送至B槽，A槽比B槽的液面高1.5m。输送管径为893.5mm、长50m（包括阀门的当量长度），进、出口损失可忽略。试求：（1）油的流量，m3/h；（2）若调节阀门的开度，使油的流量减少20，此时阀门的当量长度为若干，m？答：（1）23m3/h；（2）12.37m4.本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离为11m。AB管段内径为38mm、长为58m；BC支管的内径为32mm、长为12.5m；BD支管的内径为26mm、长为14m，各段长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB与BC管段的摩擦系数均可取为0.03。试计算：（1）当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为若干，m3/h？（2）当所有的阀门全开时，两支管的排水量各为若干，m3/h？BD支管的管壁粗糙度可取为0.15mm，水的密度为1000kg/m3，粘度为0.001Pas。答：（1）7.1 m3/h（2）VBC=5.18m3/h，VBD=2.77m3/h第二章 流体输送机械学生自测一填空或选择 1离心泵的主要部件有 、 和 。2离心泵的泵壳制成蜗壳状，其作用是 。3离心泵的主要特性曲线包括 、 和 三条曲线。4离心泵特性曲线是在一定 下，用常温 为介质，通过实验测定得到的。5离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生 现象。而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生 现象。6若离心泵入口真空表读数为700mmHg，当地大气压为101.33kPa，则输送上42水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内 发生汽蚀现象。7离心泵安装在一定管路上，其工作点是指 。8若被输送的流体的粘度增高，则离心泵的压头 、流量 、效率 、轴功率 。9离心泵通常采用 调节流量；往复泵采用 调节流量。10离心泵允许汽蚀余量定义式为 。11离心泵在一管路系统中工作，管路要求流量为Qe，阀门全开时管路所需压头为He，而与相对应的泵所提供的压头为Hm，则阀门关小压头损失百分数为 。12离心通风机的全风压是指 ，它的单位是 。13离心通风机的特性曲线包括 、 、 和 四条曲线。14往复泵的往复次数增加时，流量 ，扬程 。15齿轮泵的特点是，适宜于输送 液体，而不宜于输送 。16写出三种正位移泵的名称，即 ， ， 。17离心泵的效率和流量Q的关系为（ ）A.Q增大，增大 B.Q增大，先增大后减小C.Q增大，减小 D.Q增大，先减小后增大18离心泵的轴功率N和流量Q的关系为（ ）A.Q增大，N增大 B.Q增大，N先增大后减小C.Q增大，N减小 D.Q增大，N先减小后增大19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（ ）A. Z2-Z1=0 B. hf =0C. u22/2 u12/2=0 D. p2-p1=020离心泵停止操作时宜（ ）A.先关出口阀后停电 B.先停电后关阀C.先关出口阀或先停电均可 D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀21往复泵适用于（ ）A.大流量且要求流量特别均匀的场合 B.介质腐蚀性特别强的场合C.流量较小，压头较高的场合 D.投资较小的场合22在测定离心泵性能时，若将压力表装在调节阀以后，则压力表读数p2将（ ），而当压力表装在调节阀以前，则压力表读数p1将（ ），A.随流量增大而减小 B.随流量增大而增大C.随流量增大而基本不变 D.随真空表读数的增大而减小23离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（ ）。A.最高效率点对应值 B.操作点对应值C.最大流量下对应值 D.计算数据24有自吸能力的泵是（ ）A.离心泵与旋涡泵 B.往复泵与回转泵C.齿轮泵与离心泵 D.回转泵与旋涡泵二计算题 1用离心泵将池中清水送至高位槽，两液面恒差13m，管路系统的压头损失Hf =3105Qe2（Qe的单位为m3/s），流动在阻力平方区。指定转速下，泵的特性方程为H =282.5105Q2（Q的单位为m3/s）试求：（1）两槽均为敞口时，离心泵的流量和轴功率；（2）两槽敞口，改送碱的水溶液（=1250kg/m3），泵的流量和轴功率；（3）若高位槽密闭，其表压为4.91104Pa，输送碱液和清水的流量；（4）库房有一台规格相同的离心泵，欲向表压为4.91104Pa的密闭高位槽送碱液（=1250kg/m3），试比较并联还是串联能获得较大流量。答：(1) Q=18.8m3/h，N=1.55kW；(2) Q=18.8m3/h，N=1.94kW；(3) Q水=15.35m3/h，Q碱=16.1m3/h；(4) 串联流量大，Q串=25.13m3/h2用离心泵将20的清水以30m3/h的流率送至吸收塔的塔顶（表压为4.91104Pa），管路出口和水面之间的垂直距离为10m，管内径为81mm，直管长度18m，管路上阀门全开时，所有局部阻力系数之和为13。泵的特性方程为 H =22.4+5Q-20Q2（Q的单位为m3/min，下同）泵的效率为 =2.5Q-2.1Q2管路摩擦系数 =0.01227+0.7543/Re0.38 试求：（1）泵的理论功率Ne；（2）泵的最高效率max，并评价泵的适用性(Q，H和)；（3）因调节泵的出口阀多消耗的功率。答：（1）Ne=1418W；（2）max=74.4%，=72.5%=97.5%max；Q=0.5952m3/minQe=0.5m3/min，H=19.9mHe=17.02m；（3）208.5W3用4B15型的离心泵将常压、20的清水送往A、B两槽，其流量均为25m3/h，主管段长50m，管内径为100mm，OA与OB段管长均为40m，管内径均为60mm（以上各管段长度包括局部阻力的当量长度，OB段的阀门除外）。假设所有管段内的流动皆进入阻力平方区，且摩擦系数=0.02。分支点处局部阻力可忽略。试求：（1）泵的压头与有效功率；（2）支路OB中阀门的局部阻力系数；（3）若吸入管线长（包括局部阻力当量长度）为4m，泵的允许吸上真空度为5m，试确定泵的安装高度。答：(1)H=17.7m，Ne=2.41kW；(2)=13；(3)Hg=4.71m4用一往复泵将密度为1200kg/m3的液体从A池输送到B槽中，A池和B槽液面上方均为大气压。往复泵的流量为5m3/h。输送开始时，B槽和A池的液面高度差10m。输送过程中，A池液面不断下降，B槽液面不断升高。输送管路管内径为30mm，长为15m（包括局部阻力当量长度）。A池截面积为12m2，B槽截面积为4.15m2。液体在管中流动时摩擦系数为0.04。试求把25m3液体从A池输送到B槽所需的能量。答：所需能量为5300kJ第三章 机械分离与固体流态化 【学生自测】一填空或选择1固体粒子的沉降过程分_阶段和_阶段。沉降速度是指_阶段颗粒相对于_的速度。2在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（ ）A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸C）粒子及流体密度D）流体的流速3在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间_，气流速度_，生产能力_。4在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的_次方成正比，而在牛顿区，与其直径的次方成正比。5沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响_。6一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。若空气温度由20提高至50，则其沉降速度将_。7降尘室操作时，气体的流动应控制在_区。8含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s，则降尘室的最大生产能力为_m3/s。9降尘室内，固粒可被分离的条件是_。10理论上降尘室的生产能力与_和_有关，而与_无关。11在降尘室内，粒径为60m的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42m的颗粒能被除去的分率为_。（沉降在滞流区）12在离心分离操作中，分离因数是指_。某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R0.2m，切向速度uT=20m/s，则分离因数为_。13选择旋风分离器的依据是：_、_、_。14化工生产中，除去气体中尘粒的设备有_、_、_、_等。15旋风分离器的分离效率随器身_的增大而减小。16根据分离目的，离心机可分为_、_、_三大类。17饼层过滤是指_；深床过滤是指_。18工业上应用最广泛的间歇压滤机有_和_，连续吸滤型过滤机为_。19用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，其过滤方程式为q2+0.062q=510-5，式中q的单位为m3/m2，的单位为s，则过滤常数值及其单位为：K_，qe_，e_。若该过滤机由6356352mm的10个框组成，则其过滤面积A_m2，介质的虚拟滤液体积Ve_m3。20根据过滤基本方程式（ ）说明提高过滤机生产能力的措施是（最少写出三条）_、_、_。21以下说法中正确的是（ ）A） B） C） D） 22在板框压滤机中，若过滤压力差增加一倍，则过滤速率变为原来的倍，生产能力为倍。A） B）2C）1D）4（过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩）23板框压滤机中横穿洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为；叶滤机置换洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为( )。（p、在过滤最终与洗涤相同）A）1/4 B）1/2C）4D）124恒压过滤某种悬浮液（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），已知10min单位过滤面积上得滤液0.1m3。若1h得滤液2m3,则所需过滤面积为_m。25连续真空过滤机的生产能力为QAanbpc（A为过滤面积，m2；n为转筒转速，r/min；p为过滤压力差，Pa；介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），则式中的a=_，b=_，c=_。26叶滤机过滤某种悬浮液，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩，K2.510-3m2/s。若过滤终了时，q2.5m3/m2，每m2过滤面积上用0.5m3清水洗涤（p、与过滤终了相同），则所需过滤时间_s，洗涤时间w=_s。27在空床气速u增加时，气体通过流化床的压强降。A）puC）pu1.75B）pu2D）p不变28要使固粒在流态化操作，通常要使气速高于_而低于_。29实际流化床可能有两种不同的流化形式，即_和_。流化床的不正常现象有_和_。30按固气比R，气力输送分为_和_两类。二计算题1体积流量为0.95m3/s，温度为20，压力为9.81104Pa的含尘气体，在进入反应器之前需除尘并升温至400。尘粒密度S=1800kg/m3，降尘室的底面积为60m2，试求：（1）若先预热后除尘，理论上可全部除去的最小颗粒直径；（2）若先除尘后预热，为保持除去的最小颗粒直径不变，则空气的流量为若干m3/s。20时，1.8110-5Pas；400时，3.3110-5Pas