化工原理上册复习题2

第一章流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，其单位为kg/m3。2.20℃时苯的密度为880kg/m3，甲苯的密度为866kg/m3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为871.55。3.流体的粘度是描述流体流动性能的物理量，一般用符号μ表示；流体的粘度越大，流动时阻力损失越大。4.流体的流动形态有层流和湍流两种，可用雷诺数Re判断。5.流体阻力产生的根本原因是流体本身的粘性，而流动型态与管路条件是产生流体阻力的外因。6转子流量计应垂直安装，流体由下而上流动；读数读转子的最大截面处，一般为转子的顶部。8.离心泵的构造主要包括叶轮和泵轴组成的旋转部件以及泵壳和轴封组成的固定部件。9.离心泵开车时，泵空转、吸不上液体、进口处真空度低，此时泵发生了气缚现象，其原因可能是没有灌泵或轴封不严密。10.离心泵运转时，泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降，此时泵发生了气蚀现象，其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。11.流体的特征是具有一定的体积；无一定的形状，其形状随容器的形状而改变；在外力作用下内部会发生相对运动。二、选择题1.有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。d1＜d2。其流体稳定流过该管道。今确知d1管段内流体呈层流。请断定流体在d2管段内的流型为(c)。A.湍流B.过渡流C.层流D.须计算确定。2.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会表现出来。A.这两种说法都对B.第一种说法对，第二种说法不对C.这两种说法都不对D.第二种说法对，第一种说法不对3.水以2m·s-1的流速在Ø35mm×2.5mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000kg·m-3，其流动类型为(bA.层流B.湍流C.过渡流D.无法确定4.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)kPa。A.150B.50C.75D5.各种型号的离心泵特性曲线(d)。A.完全相同 B.完全不相同C.有的相同，有的不同 D.图形基本相似6.某设备上真空表读数为0.09MPa，若当地大气压强为0.1MPa，则设备内绝对压强为(b)。A.101.33kPaB.10kPaC.0.91kPaD.90kPa8.当两个同规格的离心泵串联使用时，只能说(c)。A.串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍B.串联泵的工作点处较单台泵的工作点处扬程增大一倍C.当流量相同时，串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上的扬程的两倍D.在管路中操作的串联泵，流量与单台泵操作时相同，但扬程增大两倍10.判断流体流动类型的准数为(a)。A.Re数B.Nu数C.Pr数D.Fr数11.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈(c)。A.过渡型流动B.湍流流动C.层流流动D.静止状态12.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)。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13.离心泵停止操作时宜(b)。A.先停电后关阀B.先关出口阀后停电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14.关于黏性和黏度的叙述错误的是（c）。A.静止的流体和流动的流体都具有黏性B.黏度是衡量流体黏性大小的物理量C.流体的黏度随温度的升高而减小D.压力改变对液体黏度的影响很小，可以忽略，不很高的压力对气体黏度的影响也可以忽略15.下列说法正确的是(d)。A.柏努利方程不能表示静止流体内部能量转化与守恒的规律B.流体作用在单位面积上的压力，称为静压强C.可以用液柱高度表示压力的大小D.在静止、连通的流体中，处于同一水平面上各点的压力均相等16.关于U形管压差计的指示液，下列说法错误的是（c）。A.指示液与被测流体不互溶B.指示液不能与被测流体发生化学反应C.指示液的密度一定要比被测流体大D.指示液最好带一些颜色，方便读数17.下列说法错误的是(b)。A.黏性是流体阻力产生的根本原因B.静止的流体没有黏性C.静止的流体没有阻力D.流体的流动型态与黏度有关18.下列说法正确的是(b)。A.流体的流动型态有层流、过度流和湍流三种B.湍流与滞流的本质区别是流体质点有无作径向运动C.流体在管内流动时，湍流和滞流不可能同时存在D.直管阻力与局部阻力均与流体的动能成正比例关系19.流体在直管内作湍流流动时，若管径和长度都不变，且认为λ不变，若流速为原来的2倍，则阻力为原来的(d)倍。A.B.C.2D.420.不能减少流体阻力的措施是(c)。A.减短管路，减少管件、阀门B.放大管径C.增大流速D.加入某些药物，以减少旋涡21.离心泵的扬程为（d）。A.用泵将液体从低处送到高处的高度差B.升扬高度和安装高度之差C.泵对1kg液体做的功D.液体在泵出口处和入口处的总压头差22.离心泵上铭牌注明的性能参数是（b）的性能。A.实际使用时B.效率最高时C.设计点时D.轴功率最大时23.下列说法正确的是（d）。A.在离心泵的吸入管末端安装单向底阀是为了防止“气蚀”B.“气蚀”与“气缚”的现象相同，发生原因不同C.调节离心泵的流量可用改变出口阀门或入口阀门开度的方法来进行D.允许安装高度可能比吸入液面低24.对由外管直径为d1，内管直径为d2组成的套管而言，按润湿周边计算而得得当量直径为(c)。A.B.d1＋d2C.d1－d2D.d2－d三、判断题1.压力的单位也可用流体的液柱高度来表示。（√）2.国际单位制中表示压力的单位为大气压即atm。（×）3.流体的流速是指单位时间流体质点流过的距离，化工计算中一般用管路截面上的平均流速，通过体积流量除以流通截面积得到。（√）4.流体的粘度是表示流体流动性能的一个物理量，粘度越大的流体，同样的流速下阻力损失越大。（√）5.流体的粘度是流体的动力学性质，静止时粘度为0。（×）6.U形管压差计中指示液密度必须大于被测流体的密度。（×）7.压差一定时，U形管压差计的读数R与U形管的长、短无关。（√）8.柏努利方程是流体的机械能衡算式，不包括能量损失。（×）9.流体的流动型态有三种，即层流、过渡流和湍流。（×）10.雷诺数Re是一个描述流体流动型态的无因次数群，只要各参数用同一单位制的数值代入，其计算结果都是一样的。（√）11.，所以，当管路中流量不变时，管径增大Re也增大。（×）12.当量直径等于4倍的水力半径。（√）13.粘性是产生流体阻力的根本原因。（√）14.摩擦系数随Re的增大而增大。（×）15.转子流量计应垂直安装在管路中，流体自上而下流过流量计。（×）16.离心泵上铭牌注明的性能参数是轴功率最大时的参数。（×）17.离心泵的扬程为用泵将液体从低处送到高处的高度差。（×）18.在离心泵的吸入管末端安装单向底阀是为了防止“气蚀”。（×）四、简答题1.静止的流体有粘度吗？温度对流体粘度影响如何？试分析之？答：有，但没有表现；液体的黏度随温度的升高而降低，气体的粘度随温度的升高而升高，因为温度升高，液体的分子间距增大，分子之间的作用力减小，粘度降低，而对于气体，分子之间的作用是靠碰撞进行的，温度越高，碰撞机会越多，所以粘度增大。2.流体的流动型态有哪两种？如何来判断流体的流动型态？影响流动型态的因素有哪些？答：流体的流动型态有层流和湍流；用Re来判定，Re小于等于2000为层流，Re大于4000为湍流；影响流动型态的因素主要有管径、流速及流体的密度和粘度。3.试述减小流体阻力的途径？答：缩短直管长度、减少不必要的管件，适当放大管径，加入一些添加剂以减小流体粘度，减小管路的相对粗糙度。4.离心示输送流体的工作原理？答：借助于高速旋转的叶轮施加于流体离心力，使流体获得较高的动能，在泵壳的作用下，部分动能转化为静压能排出泵外，而叶轮旋转中心随流体抛出后形成负压而吸入流体。5.什么是离心泵的气缚现象，试分析引起原因？答：现象：泵空转，吸不上流体。原因：泵内有空气。一是没灌泵或没灌满；二是可能轴封不严密。6.什么是离心泵的气蚀现象，试分析引起原因？答：现象：泵振动大，噪音大，流量与扬程下降，泵壳和叶轮金属离子被剥落。原因：叶轮旋转中心负压太大。一是泵的安装高度可能过高；二是可能吸入管路阻力太大；三是可能被输送流体的温度过高。五、计算题1.苯和甲苯的混合蒸气可视为理想气体，其中含苯0.60（体积分数）。试求30℃、Pa绝对压强下该混合蒸气的平均密度?2.常温下苯的密度为879，甲苯的密度为866，试求浓度为40%（质量）苯、甲苯溶液的平均密谋？3.合成氨工业的碳化工段操作中，采用本题图所示的喷射泵制浓氨水。喷射泵主体为Φ57mm×3mm的管子渐收缩成内径为13mm的喷嘴。每小时将1×104kg的稀氨水连续送入，流至喷嘴处，因流速加大而压力降低将由中部送入的氨气吸入制成浓氨水。稀氨水性质与水近似，可取其密度为1000kg/m3。稀氨水进口管上压强表读数为1.52×1054.如图所示的水冷却装置中，处理量为60m3/h，输入管路的内径为100mm的钢管，喷头入口处的压强不低于0.5at（表压），管路计算总长度（包括所有局部阻力的当量长度）为100m，摩擦系数5.在离心泵性能实验中，当泵入口处真空表读数为56kpa时，恰好出现气蚀现象，试求在操作条件下的气蚀余量Δh和允许吸上真空度H，当地大气压为100kpa，20℃6.现有一台离心泵，允许吸上真空度，用来输送20C的清水，已知流量为20m3/h，吸入管内径为50mm，吸入管的全部阻力损失为，当地大气压为10mH2O。试计算此泵的允许安装高度为多少米？解：7.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。1/ρ=0.6/1830+0.4/998=(3.28+4.01)10^-4=7.29*10^-4ρ=1372kg/m^38.用泵将贮槽中密度为1200kg/m3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20m3/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第二章非均相物系的分离一、填空题1.非均相物系一般有两相组成，其中一相称为连续相另一相称为分散相。2.非均相物系的主要分离方法有沉降、过滤、离心分离及湿法分离。3.沉降分离是依据分散介质与分散物质间的密度差来分离的。4.沉降器的生产能力与面积和颗粒的沉降速度正比；与降尘室的沉降高度无关。5.沉降分离的必要条件是颗粒在沉降器中的停留时间大于或等于沉降时间。6.旋风分离器的操作是混合气体从筒体上部的切向方向进入（径向或切向），顶部排出净化气体，底部间歇排灰（顶部或底部）。7.过滤方法有饼层过滤、深床过滤和动态过滤三种。8.常用的过滤介质有织物状、粒状和固体多孔三种。9.根据连续相的状态不同，非均相物系可分为气态非均相物系和液态非均相物系。10.过滤操作中，待过滤的悬浮液称为滤浆，而过滤后分离出的固体称为滤渣或滤饼，通过过滤介质的液体称为滤液。二、选择题1.下列属于非均相物系的是（D）。A.空气B.水银C.乙醇水溶液D.氯化钙水溶液2.在重力场中，固体颗粒的沉降速度与下列因素无关的是（D）。A.粒子几何形状B.粒子几何尺寸C.粒子与流体密度D.流体的流速3.描述颗粒特性的参数不包括（C）。A.形状B.大小C.密度D.表面积4.含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s，则除尘室的生产能力为（A）。A.3m3/sB.1m3/sC.0.75m35.某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（C）。A.增加一倍B.为原来1/2C.不变D6.织物状过滤介质不包括（D）。A.滤布B.滤纸C.滤网D.滤板7.过滤方法不包括（B）。A.饼层过滤B.滤布过滤C.深层过滤D.动态过滤8.下列各项中不用于表示过滤推动力的是（B）。A.液柱静压力B.浓度差C.惯性离心力D.压力差9.固液分离不可以选用的分离设备是（A）。A.旋风分离器B.砂滤器C.转筒真空过滤机D.叶滤机10.下列为连续式操作设备的是（B）。A.板框压滤机B.转筒真空过滤机C.叶滤机D.三足式离心机11.旋液分离器是利用离心力分离（B）。A.气液混合物的设备B.液固混合物的设备C.液液混合物的设备D.气固混合物的设备12.下列说法哪种是错误的（C）。A.降尘室是分离气固混合物的设备B.叶滤机是分离液固混合物的设备C.沉降式离心机是分离气固混合物的设备D.沉降槽是分离液固混合物的设备13.下列不属于沉降设备的是（D）。A.旋风分离器B.降尘室C.增稠器D.叶滤机三、判断题1.液-液相物系不构成非均相物系。（×）2.沉降操作只能用来分离悬浮液。（×）3.过滤操作适用于分离含固体物质的非均相物系。（√）4.沉降分离的原理是依据分散物质与分散介质之间的粘度差来分离的。（×）5.沉降分离的必要条件是物料的停留时间必须大于或等于粒子的沉降间（√）6.沉降速度一般是指粒子在匀速沉降时的速度。（√）7.过滤推动力是指悬浮液的压力大小。（×）8.过滤阻力主要是过滤介质的阻力。（×）9.滤饼是主要的过滤阻力。（√）10.转筒真空过滤机是连续生产的过滤机。（√）11.旋风分离器是分离气-固相混合物的设备。（√）12.离心机是分离液-固相混合物的设备。（√）四、问答题1.什么是非均相物系？答：物系内部存在有稳定的相界面，界面两侧物质的性质是完全不同的，这种物系称为非均相物系。2.过滤方法有几种？分别适用于什么场合？答：有饼层过滤、深床过滤以及动态过滤三种饼层过滤适用于固粒浓度较高的物料，深床过滤适用于固粒浓度极低的物料，动态过滤适用于固粒浓度较低的物料。3.工业上常用的过滤介质有哪几种，分别适用于什么场合？答：有织物状介质、固体多孔介质以及粒状介质三种；织物状介质适用于过滤颗粒浓度高、粒径小的物料；固体多孔介质适用于过滤颗粒浓度小、粒径较大的物料；粒状介质适用于过滤固粒浓度小于0.1%的物料。4.过滤得到的滤饼是浆状物质，使过滤很难进行，试讨论解决方法？答：采用活性碳助滤剂，直接混合在悬浮液中，让其随机地停留在滤饼层中起支撑作用，使过滤过程得以进行。5.旋风分离器的进口为什么要设置成切线方向？答：①以使气流进入分离器后沿筒壁作向下的螺旋运动，减小沉降距离；②不至于将已沉降的颗粒再重新卷起。第三章传热一、填空题1.列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气，则传热管的壁温接近饱和水蒸气，总传热系数K的值接近空气传热膜系数。2.多程列管式热交换器的壳程中常装有一定数目与管束相垂直的折流挡板(简称挡板)，其目的是提高对流传热系数。3.在换热过程中，温度较高放出热量的流体称为热载热体；温度较低吸收热量的流体称为冷载热体。5.导热速率与温度梯度以及垂直于热流方向的导热面积成正比。7.间壁式换热器中传热速度与传热温度差成正比，与传热热阻成反比。8.换热器中两流体的流动形式有：并流、逆流、错流和折流等。9.强化传热的途径有增大传热面积提高传热温度差及提高传热系数。二、选择题1.下列说法中错误的是(C)。A.热量总是自发地从高温处向低温处传递B.固体中存在热传导，不存在热对流C.液体中存在热对流，不存在热传导D.辐射传热不仅是能量的传递，同时还拌有能量形式的转换2.关于热导率的叙述错误的是(D)。A.金属的热导率随纯度的增高而增大B.气体的热导率随压力的升高而增大C.与固体和液体相比气体的热导率最小D.物质的热导率均随温度的升高而增大3.气体的导热系数数值随温度的变化趋势为(A)。A.T升高，λ增大B.T升高，λ减小C.T升高，λ可能增大或减小D.T变化，λ不变5.下列比较铜、铁、熔化的铁水三种物质导热系数的大小论断中正确的是(A)。A.铜的导热系数最大，铁水的最小B.铁水导热系数最大，铁的最小C.铜的导热系数最大，铁的最小D.铁的导热系数最大，铁水的最小6.多层平壁定态热传导时，各层的温差与各相应层的热阻(A)。A.成正比B.成反比C.没关系D.不确定7.对由三层平壁组成的多层平壁稳定热传导而言，若三层的传热推动力△t1＞△t2＞△t3，则三层平壁的传热阻力R1，R2，R3之间的关系是(A)。A.R1＞R2＞R3B.R1＜R2＜R3C.R1＞R3＞R2D.R2＞R1＞R8.双层平壁稳定热传导，壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1＞△t2，则λ1和λ2的关系为(A)。A.λ1＜λ2B.λ1＞λ2C.λ1＝λ29.由厚度都相同的平壁组成的三层平壁而言，若λ1＞λ2＞λ3，则热阻R1，R2，R3之间的关系为(B)。A.R1＞R2＞R3B.R1＜R2＜R3C.R1＞R3＞R2D.R3＞R1＞11.能显著提高传热速率的是(B)。A.尽量减少管壁的厚度B.定期检查除垢C.间壁两侧对流传热系数相差很大时，增加对流传热系数大的那一侧流体的流速D.间壁两侧对流传热系数相差很小时，增加对流体热系数小的那一侧流体的流速12.对于三层圆筒壁的稳定热传导而言，若Q1，Q2，Q3为从内向外各层的导热量，则它们之间的关系为(C)。A.Q1＞Q2＞Q3B.Q3＞Q1＞Q2C.Q1＝Q2＝Q313.某燃烧炉炉壁内外表面温度分别为t1，t2，今在炉壁外表面加一层保温层，炉壁内外表面的温度变化为T1，T2。下列判断中正确的是(B)。A.T1=T2，T1－T2＞t1－t2B.T1＞T2，T1－T2＞t1－t2C.T1＜T2，T1－T2＞t1－t2D.以上都不对14.由傅立叶定律，可以定义出导热系数λ；由牛顿冷却定律，可以定义出对流传热系数α。对于λ及α的下列认识中正确的是(C)。A.λ和α皆为物质的热物理性质B.λ和α具有相同的因次C.λ和α不一样，仅λ为物质的热物理性质D.λ和α不一样，仅α为物质的热物理性质15.一般情况下，下列说法错误的是(B)。A.湍流时α的值比滞流时大得多B.无相变时α的值比有相变时大得多C.强制对流时α的值比自然对流大D.计算α常采用实验得到的关联式16.生产中为提高传热推动力尽量采用(A)。A.逆流B.并流C.错流D.折流17.适用于壳程流体清洁且不结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高场合的是(A)换热器。A.固定管板式B.浮头式C.U形管式D.填料函式18.下列结构最紧凑且流体作严格的逆流流动的是(B)换热器。A.列管式B.套管式C.夹套式D.螺旋板式19.可在器内设置搅拌器的是(C)换热器。A.套管B.釜式C.夹套D.热管20.在列管换热器中，用饱和蒸气加热空气，下面两项判断中正确的是(A)。甲：传热管的壁温将接近加热蒸气温度乙：换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数A.甲、乙均合理B.甲、乙均不合理C.甲合理、乙不合理D.乙合理、甲不合理三、判断题1.化工生产中对传热的要求可分为强化传热和削弱传热两种情况。(√)3.多管程换热器中，一般管程数为偶数。(√)4.热负荷是对换热器换热能力的要求，而传热速率是换热器本身具有的换热能力。(√)5.换热器还未选定或设计出来之前无法确定传热速率，但可计算热负荷。(√)6.显热法可用于物质无相变或有相变的传热量的计算。(×)7.冷、热流体间的平均温度差即流体进出口温度差的算术平均值(×)8.水蒸气是生产过程中最常见的加热剂。（√）9.水是生产过程中最常用的冷却剂。（√）12.换热器内设置挡板是为了提高管外流体流速，提高传热速率。（√）13.在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对α没有影响。（×）14.温度升高，气体的热导率增大。（√）15.对流传热过程既包括热对流，也包括热传导。（√）16.传热过程中，热负荷一定小于或等于换热器的传热速率。（√）17.传热速率是冷、热流体在单位时间内通过传热面所传递的热量。（√）四、简答题1.热的基本方式有哪几种?各有什么特点?答传热的基本方式有三种：（1）热传导：是指物体内部温度较高的分子或自由电子，以振动或碰撞的形式将能量传给相邻温度较低的分子的过程。其特点是物体内的分子没有宏观的相对位移。（2）热对流：是指流体质点之间产生宏观相对位移而引起的热量传递。其特点是传热过程中流体质点要产生宏观位移。（3）热辐射：是指热量以电磁波形式传递的现象。其特点是不需要任何介质做媒介。2.什么叫稳态传热?什么叫不稳态传热?答稳定传热：流体在管道内流动时，任一管截面处的物理量（如流量、流速、压强等）不随时间而改变。不稳定传热：流体在管道内流动时，任一管截面处的物理量（如流量、流速、压强等）要随时间而改变。3.何谓换热器的传热速率和热负荷?两者关系如何?答换热器的传热速率是指单位时间内通过换热面传递的热量，常用Q表示，单位为W（或J/s）.换热器的热负荷是指工艺上或生产任务对换热器提出的换热要求。一台合用的换热器，其传热速率必须等于或稍大于热负荷。4.换热器热负荷的确定方法有哪几种?答换热器的确定方法有以下三种：（1）显热法，适用于流体在换热过程没有相变的情况。（2）潜热法，适用于换热过程中流体仅发生恒温相变时的情况。（3）焓差法。5.热导率λ的物理意义和单位是什么?答热导率λ的物理意义：热导率也称导热系数，表示当导热面积为1m2，温度梯度为1K/m时，单位时间内以导热方式传递的热量，其单位为W/(m·K)6.传热系数K的物理意义和单位是什么?提高传热系数的具体方法有哪些?答传热系数K的物理意义为：当冷、热流体主体的温度差为1K时单位时间内单