生物化工原理期末复习资料

1、一、选择题1. 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( A ) A. 气缚现象 B. 汽蚀现象 C. 汽化现象 D. 气浮现象2. 同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( C )A. 水温太高 B. 真空计坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞3. 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

2、管路漏气4. 当离心泵输送的液体的粘度增大时，则其（ B ）A. 扬程减少，流量、效率、轴功率均增大； B. 扬程、流量、效率均降低，轴功率增大；C. 扬程、效率增大，流量，轴功率减少； D. 扬 程、流量、效率均增大，轴功率减少。5. 为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度，应采用（B）的转鼓。 A. 高转速、大直径； B. 高转速、小直径； C. 低转速、大直径； D. 低转速，小直径；6. 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（ C ）倍。 A. 1； B. 1/2； C. 1/4； D.1/87

3、. 在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ A ）倍。A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。8. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ B ）。A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。9. 随着温度的升高液体的粘度（ ），气体的粘度（ ）。 （ D ）A. 增加，降低； B. 增加，不变； C. 降低，不变； D.降低，增加10. 某液体在一段水平圆形直管内流动，已知Re值为1800，若平均流速为0.5m/s则管中心点处速度为（ C ）。A. 0.25m/s； B. 0.5 m/s；

4、C. 1.0m/s； D. 2.0m/s。二、填空题 1. 某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa ，则设备内的绝对压强为 _85.4×103 Pa _, 表压强为 _-13.3×103 Pa_ 。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa 。 2. 某设备的进、出口压强分别为 1200 mmH2O （真空度）和 1.6 kgf/cm 2 （表压）。若当地大气压为 760 mmHg, 设备进、出口的压强差为 -1.687×105 N/m 2 。（用 SI 制表示）3. 有一内径为 25 mm 的水管，如管中水的流速为 1.0 m/s

5、，管中水的流动类型 _湍流_; 管中水保持层流状态的最大流速 _0.08 m/s _ （水的密度 =1000 kg/m3 , 粘度 = 1 cp ）。 4. 一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，因流动阻力产生的能量损失为原来的 _16_ 倍。 5. 离心泵的工作点是_管路特性曲线_曲线与_离心泵特性曲线_曲线的交点。6. 牛顿粘性定律的表达式是 =(du/dy) ，粘度在SI制中的单位是 Pa·s 。7. 离心泵最常用的调节方法是 改变阀门开度; 往复泵的流量调节是采用 _旁路调节_ 。 8. 离心泵停车时要 先关出口阀后断电 。 9. 离

6、心泵装置中吸入管路的 _底阀_ 的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。 10. 一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由 20 升至 50 ，则其沉降速度将 _下降_（填上升、下降或不变）。11. 降尘室的生产能力与降尘室的 _长_ 和 _宽_ 有关。 12. 板框压滤机主要由滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成，三种板按 _123212321_的顺序排列组成。13. 旋风分离器当切向进口速度相同时，随着旋风分离器的直径增大其离心分离因数越_小_；而同样转速下离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越_大_。 三、计算题：1. （20分）每小时将2×104kg

7、、45氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示）， 管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Ø76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45氯苯的密度为1075 kg×m-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：各局部阻力系数 全开闸阀 1 = 0.17 90标准弯头 2 = 0.75摩擦系数计算式 = 0.1( + )0.23 解：如图，取1-1、2-2界面

8、，以1-1截面为基准面p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 » 0 p2 = 101.3kPa（绝压）z2 = 15m =1.178m =0.4717m =23.83mNe = HeqVrg = 23.83 ´ 5.168 ´ 10-3 ´ 1075 ´ 9.81 = 1.30 ´ 103W Na = 2.（20分）如图，20软水由高位槽分别流入反应器B和吸收塔C中，器B内压力为0.5atm（表压），塔C中真空度为0.1atm，总管为57 x 3.5mm，管长（20+zA）m，通向器B的管路为25 x 2.5mm，长

9、15m。通向塔C的管路为25 x 2.5mm，长20m（以上管长包括各种局部阻力的当量长度在内）。管道皆为无缝钢管，粗糙度可取为0.15mm。如果要求向反应器供应0.314kg/s的水，向吸收塔供应0.471kg/s水，问高位槽液面至少高于地面多少？解：（1）因题中未给管路的摩擦系数，故先求 主管路由 /dAO=0.15/50=0.003 和 ReAO查得 AO=0.0305，通向反应器的管路OB，uOB=0.314/(/4)×0.022×1000=1.0m/sReOB=0.02×1.0×1000/(1×10-3)=2×104由 /d

10、OB=0.15/20=0.0075 和 ReOB查得 Ob=0.038。通向反应器的管路OC，uOC=0.471/(/4)×0.022×1000=1.5m/sReOC=0.02×1.5×1000/(1×10-3)=3×104由 /dOC=0.15/20=0.0075 和 ReOC查得 Ob=0.0365(2)在A槽液面和B槽进口管处水平面之间列机械能衡算方程（以B槽进口管处水平面为基准面）：将以上数据代入（），并整理得解得 zA=10.66m（3）在A槽液面与吸收塔液体入口所在截面之间列机械能衡算式： 将以上数据代入（），并整理得解得

11、 zA=11.46m比较两个zA值，取其大者，即zA=11.46m为最终结果。3. （10分）用108×4的热轧无缝钢管将经沉淀处理后的河水引入一贮水池，最大输水量为60m3/h，池中最高水位高于河水面15m，泵中心（吸入口处）高出河面2.0m，管路总长140m，其中吸入管总长30m（均包括局部阻力的当量长度），钢管的磨擦系数0.028，河水冬季水温10，夏季为25 ，密度取1000kg/m3，当地大气压强为98kPa； (1)试选一台合适的离心泵；(2)校核泵的安装高度泵的性能参数如下表：型 号流量Qm3/h扬程Hm允许汽蚀余量(NPSH)r，m效率%轴功率NkW电机功率kWIS8

12、06516060293.0726.597.5IS1008012560244.0675.8611.0解：d:108×4，热轧无缝钢管；Q=60m3/h；h3:15m；h2:2.0m；管路总长140m；吸入管总长30m（均包括局部阻力的当量长度；0.028，t1=10，t2=25 ，=1000kg/m3， P0=98kPa； 河水经沉淀以后较干净，且在常温下输送，可选用IS型单级单吸离心式清水泵。 （1）计算管路系统要求泵提供的压头He，列河水面与池水面间的柏努利方程，得式中，z =15m， p=0， u20, 取10水的密度1000kg/m3,粘度=1.3mPas，水在管内的流速为 则

13、水在管内的Re为： 为湍流 管壁的相对粗糙度为/d=0.4/100=0.004，查图得=0.028，则所以，He=15+9=24m,选用IS8065160更为适宜，其原因是：a、在泵正常流量与最大流量下效率都较高；b、流量和扬程有一定裕度，调节余地大；c、电机功率匹配适当，可长期在较高的功率因数下运转。然后还应当校核泵的安装高度是否满足要求。（2）校核安装高度 要求安装高度为2.0m，允许安装高度为式中，p0=98kPa，由表查，按25查得水的饱和蒸汽压为3.167kPa，p0=98kPa，pv=3.167kPa，则允许安装高度为故此型号的泵合用，但其进口内径为80mm，出口内径为65mm。因

14、此进出口都应使用锥形管同108×4管相连接。4. （10分）拟在9.81×103Pa 的恒定压强差下过滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为0.1mm 的球形颗粒状物质悬浮于水中组成，过滤时形成不可压缩滤饼，其空隙率为60%，水的粘度为1.0×10Pa·s，过滤介质阻力可以忽略，若每获得1m3 滤液所形成的滤饼体积为0.333m3。试求：1）每平方米过滤面积上获得1.5m3 滤液所需的过滤时间；2）若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？解：1）求过滤时间 已知过滤介质阻力可以忽略的恒压过滤方程为 单位面积获得的滤液量 q=1.5 m3/ m2 过滤常数 对于不可压缩滤饼，s=0，r'=r=常数，则 已知p=9.81×103Pa，=1.0×103Pa·s，v=0.333m3/m2根据式3-37知，又已知滤饼的空隙率=0.6球形颗粒的比表面m2/m3所以 1/m2则 m2/s所以 s 2）过滤时间加倍时增加的滤液量 s则 m3/m2 m3/m2即每平方米过滤面积上将再得0.62m3滤液。5、用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（以上均为摩尔分率）。原料液为气液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔数比）。苯-甲