化工原理习题集(含答案)

《化工原理》课程习题集

一、单选题

1.因次分析法的目的在于0。

A得到各变量间的确切定量关系

B得到各无因次数群的确切定量关系

C用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化

D用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠

2.某物体的质量为1000kg,则其重量为（）o

A1000NB9810NC9810kgfD1000/9.81kgf

3.某系统的绝对压力为0.04MPa,若当地大气压力为0.1MPa,,则该系统的真空度为

（）o

A.0.1MpaB.0.14MpaC.0.04MpaD.0.06MPa

4.4°C水在SI制中密度为。，重度为（）。

A1000kgfm-3B1000kgm3C102kgf-s2-m-4D9810Nm-3

5.4℃水在在工程单位制中密度为（）,重度为（）o

A1000kgfm-3B1000kg-in3C102kgf-s2-m4D9810Nm-3

6.将含晶体1（）%的悬浮液送往料槽宜选用（）。

A离心泵B往复泵C齿轮泵D喷射泵

7.某泵在运行1年后发现有气缚现象，应（）。

A停泵，向泵内灌液B降低泵的安装高度

C检查进口管路有否泄漏现象D检查出口管路阻力是否过大

8.离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mm比。意思是（）。

A输任何条件的气体介质全风压都达lOOmmH?。

B输送空气时不论流量多少，全风压都可达lOOmmFhO

C输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100nlmH?。

D输送20℃,101325Pa的空气，在效率最高时，全风压为lOOmm^O

9.离心泵的实际安装高度（）允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。

A大于B小于C等于D近似于

W.操作条件下允许吸上真空高度为Hs，允许的最大安装高度为4,max，泵的入口速度为

为，SMm为吸入管路单位重量液体的阻力损失，则（）o

A//g.inax=B/Vg.max=Hs+l4，/2g

C//g,inax=D”g,max=一〃[2/2g—SHf,O-1

H.泵的工作点是（）

A由泵铭牌上的流量和扬程所决定B即泵的最大效率所对应的点

C由泵的特性曲线所决定D是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点

12.某液体在内径为力的管路中稳定流动，其平均流速为的，当它以相同的体积流量通

过长度相等内径为加32="2）的管子时，流速将变为原来的（）倍；流动为层流时，管子

两端压力降为原来的（）倍。

A4B16C32D8

13.往复泵在操作中（）。

A不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关

B活塞的行程（移动距离）与流量无关

C流量与转速无关

D开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无

14.孔板流量计的孔流系数C,,当Re数增大时，其值（）o

A总在增大B先减小，当心数增大到一定值时，&保持为某定值

C总是减小D不定

15.在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为-1m,则测得入口处的压力（）0

A自始至终大于大气压力

B随着流量的增大，经历大于大气压力，等于大气压力，小于大气压力三个阶段

C自始至终小干大气压力

D自始至终等于大气压力

16.用离心通风机将空气输入加热器中，由20℃加热至140该通风机安于加热器前,

或加热器后，则（）o

A输送的流量不变B需要的全风压不变

C需要的全风压不变，但流量要变D输送的流量和需要的全风压都要变

17.在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数2数值（）。

A与光滑管一样B只取决于出

C只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关

18.以下不是离心式通风机的性能参数是（）。

A风量B扬程C效率D静风压

19.离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能（）o

A泵壳和叶轮B叶轮C泵壳D叶轮和导轮

20.在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数2数值（）。

A与光滑管一样B只取决于双

C只取决于相对粗糙度D与粗糙度无关

21.在完全湍流区，直管流动阻力与（）成正比。

A管内流动的雷诺数B管内平均速度的平方

C管长LD液体的粘度

22.层流底层越薄，则以下结论正确的是（）o

A近壁处速度梯度越小B流动阻力越小

C流动阻力越大D流体湍动程度越小

23.在完全湍流中粗糙管的摩擦系数（）0

A与光滑管一样B取决于Re

C取决十£/dD与Re,£/d有关

24.两台型号相同的泵串联操作的总压头（）单台泵压头的两倍。

A低于B等于

C大于D不能确定

25.离心泵的扬程是指单位质量流体经过泵以后以下能量的增加值（）o

A包括内能在内的总能量B机械能

C静压能D位能（即实际的升扬高度）

26.对于恒压过滤（）。

A滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的42倍

B滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍

C滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍

D当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的血倍

27.在重力场中微小颗粒的沉降速度与（）无关

A.粒子的几何形状B粒子的几何尺寸

C.流体与粒子的密度D.流体的流速

28.下列干燥设备中那一种使用了流态化技术（）

A厢式干燥器B沸腾床干燥器

C气流干燥器D转筒干燥器

29.用转筒真空过滤机处理某悬浮液，若保持其他条件不变，提高转筒转速，则滤饼厚度

（）。

A增大B不变C减小

30.推导过滤基本方程式的一个最基本依据是（）o

A滤液通过滤饼时呈湍流流动B假定滤渣大小均一

C滤液通过滤饼时呈层流流动D假设过滤介质的阻力可忽略不计

31.冷热两流体的对流给热系数a相差较大时，提高总传热系数K值的措施是（）

A提高小的a值B提高大的a值

C两个都同等程度提高D提高大的a值，同时降低小的a值

32.在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用（）方法来提高传热速率最合理。

A提高蒸汽速度B采用过热蒸汽以提高蒸汽温度

C提高空气流速D将蒸汽流速和空气流速都提高

33.对于刚性结构的换热器，若两流体的温差较大，对流传热系数较大者宜走（），因壁

面温度与流传热系数大的流体温度相近，可以减少热应力。

A管内B管间C管径D管轴。

34.当换热器中冷热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误的（）。

A逆流时，Atm一定大于并流、错流或折流时的

B采用逆流操作时可以节约热流体（或冷流体）的用量

C采用逆流操作可以减少所需的传热面积

D温度差校正系数（Mt的大小反映了流体流向接近逆流的程度

35.翅片管加热器一般用于（）。

A两侧均为液体B两侧流体均有相变化

C一侧为气体，一侧为蒸汽冷凝D一侧为液体沸腾，一侧为高温液体

36.列管换热器管程常用流速范围为：一般液体（）,气体（）。

A0.5-3m/sB3-15m/sC5-30m/s

37.判断下面的说法中哪一种是错误的（）o

A在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大

B在同一温度下，物体的吸收率A与黑度£在数值上相等，因此A和g的物理意义

相同

38.有一套管换热器，环隙中有119.6C的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到50℃,

管壁温度应接近（）o

A20℃B50℃C77.3℃D119.6℃

39.棉花保温性能好，主要是因为（）。

A棉纤维素导热率小B棉花中含有相当数量的油脂:

C棉花中含有大量空气，而空气的运动又受到阻碍D棉花白色，因而黑度小

40.在管壳式换热器中，不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内（）。

A清洗比较方便B流速较快C流通面积小D易于传热

41.为减少室外设备的热损失，拟在保温层外再包一层金属皮，则选择金属皮时应优先考

虑的因素是选用的材料。

A.颜色较深B.表面粗糙C.颜色较浅D.表面光滑

42.温度相差1（）（）℃的灰体间进行辐射传热，现因某种原因，两者的温度各下降了10℃,

则此时的辐射传热与原来的相比将（）o

A不变B变大C变小D不确定

43.列管式换热器操作程序中，哪一种操作不正确（）o

A开车时，应先进冷物料，后进热物料

B停车时，应先停热物料，后停冷物料

C开车时要先排出不凝勺

D发生管堵或严重结垢时，应分别加大冷、热物料流量，以保证传热量

44.蒸汽中不凝气的存在，会使它的对流传热系数a值（）o

A降低B升高C小变

45.在蒸汽一空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的（）在工程上可行。

A提高蒸汽流速C采用过热蒸汽以提高蒸汽温度

B提高空气流速D在蒸汽一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积

46.传质速率NA等于扩散通量JA的条件是（）

A单向扩散B等分子相互扩散C湍流流动D稳定过程

47.两组分的相对挥发度a越小，则表示分离该物系越（）o

A容易；B困难；C完全；D不完全

48.二元溶液连续精饰计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化（）。

A平衡线B操作线与q线C平衡线与噪作线D平衡线与q线

49.某精微塔的设计任务为：原料为F、*,塔顶为切，塔底为xw,若塔釜上升蒸汽量尸

不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板NT将（）。

A增加B减少C不变D不确定

50.精储塔中由塔顶向下的第月T、八、力7层塔板，其汽相组成关系为（）。

A/I>以>B:八=-1

C〈八<尸1D不确定

51.在二元混合液中，（）的组分称为易挥发组分。

A沸点低B沸点高C沸点恒定D沸点变化

52.在（）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精储得以连续稳定操作的一个必不可少条

件。

A冷凝器B蒸发器C再沸器D换热器

53.在精储塔中，加料板以上的塔段称为（）o

A精微段B提偏段C进料段D混合段

54.对某双组分理想物系，当温度t=80℃时，P\=1067kFa,尸：=尸巴液相摩尔组

成。二。、则与此液相组成相平衡的汽相组成人为（）0

A（）.5B0.64C0.72D0.6

55.设计蒸发器时，为减少蒸发所需的传热面积并降低设备费，应选择以下哪几种方案

（）

A高的加料温度B低的加料温度C高的蒸发室压力

D低的蒸发室压力E高的加热蒸汽压力F低的加热蒸汽压力

56.精微塔引入回流，使下降的液流与上升的汽流发生传质，并使上升汽相中的易挥发组

分浓度提高，最恰当的说法是由于（）。

A液相中易挥发组分进入汽相

B汽相中难挥发组分进入液相

C液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多

D液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生

57.连续精馈塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论

板数为N。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论

板数为N',其相对大小是（）。

AN'>NBN'=N

CN'VND判断依据不足

58.间接蒸汽加热的连续精储塔操作时，由于某种原因，加热蒸汽压力下降了，而进料热

状况、浓度及进料量不变，同时回流比R恒定，则饰出液浓度.中及流量D、残液浓度及

流量W、提储段的液气比L7V，变化（）。

AID及D下降，W上升，L7V上升BID下降，w及W上升，L7V吓降

CXD及D上升，W下降，L7V'下降D.加上升，xw及W上升，L7V上升

59.对某一气液平衡物系，在总压一定时，若温度升高，则亨利系数将（）

A减小B增加C不变D不确定

60.在精储操作中，由于工艺条件变化，进料状态由液相变为气相，提憎段操作线斜率（

）

A减小B增大C不变D不确定

61.正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液

气比时，下列哪些情况将发生？（）

A出塔液体浓度增加，回收率增加

B出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变

C出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加

D在塔下部将发生解吸现象

62.传质速率NA等于扩散通量J八的条件是（）

A单向扩散B等分子相互扩散C湍流流动D稳定过程

63.对解吸因数工=0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系），=nu\当塔高为无穷大时，

A

若系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体入口组成》将（

A大于B小于C等于D不确定

64.吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数（），传质推动力（）o

A增大B减小C不变

65.最大吸收率〃与（）无关。

A液气比B液体入塔浓度xC相平衡常数mD吸收塔型式

66.已知SO2水溶液在三种温度L、t2、t3下的亨利系数分别为Ei=0.0035atm,E2=0.011atm,

E3=0.00652atm,则（）

Ati<t3Bt|>t3Ct2<t3Dt|>t2

67.在常压下用水逆流吸空气中的CO2,若将用水量增加，则出口气体中的COz含量

将（）

A增加B减少C不变

68.只要组分在气相中的分压（）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到

一个新的平衡为止。

A大于B小于C等于D不等于

69.物料的平衡水分一定是（）

A非结合水分B自由水分C结合水分D临界水分

70.实验室用水吸收NH3的过程基本上属于（）控制过程。

A气膜控制B液膜控制C双膜

71.在逆流操作的填料解吸塔中，若降低解吸气进塔的溶质浓度，其它操作条件不变，则

（）。

A液相、气相出塔浓度均下降B气相出塔浓度上升，回收率增大;

C液相出塔浓度下降，回收率下降D气相出塔浓度下降，回收率下降

72.对于恒速干燥阶段，下面哪个描述是错误的？（）

A干燥速度与物料种类有关B干燥速度与气体的流向有关

C干燥速度与气体的流速有关D干燥速度与气体的性质有关

73.吸收操作中，如果以获得较大溶质回收率为目的，宜取吸收因子A（）。

A大于1B小于1C等于1D任意取值

74.吸收操作中，若操作温度升高，其他条件不变，则吸收操作分离能力（）。

A增大B减小C不变D不能确定

75.石棉纤维在空气中干燥。如果空气温度升高，其他条件不变，石棉纤维的平衡含水分

量（）o

A增大B减小C不变D不能确定

二、计算题

76.在管路系统中装有离心泵，如图。管路的管径均为60mm,吸入管长度为6m,压出

管长度为13m,两段管路的摩擦系数均为F0.03,压出管装有阀门，其阻力系数为仁6.4,

管路两端水面高度差为10m,泵进口高于水面2m,管内流量为0.012试求：

⑴泵的扬程；

（2泵进口处断面上的压强为多少；

⑶如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可流过同样流量。（用数字

比较）

注：标准弯头的局部阻力系数G0.75,当地大气压强为76（）mmHg,高位槽水面维持不变。

77.如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个

闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为云的U形压差计，测压点与管路出口

端之间距离为20m。

(1)当闸阀关闭时测得〃=60()mm,力=15()()mm：当闸阀部分开启时，测得E=400mm,

/?=1400mm,管路摩擦系数取0.02,入口处局部阻力系数取0.5,问每小时从管中流出水

量为多少

⑵当阀全开时(取闸阀全开Le/d=15,2=0.018),测压点B处的静压强为若干N-m?(表压)。

78.如图，离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔，泵吸入管路为9108x4mm、长2m的

钢管。泵压出管路为976x3mm、长30m的钢管，压出管路上装有标准阀一只，间阀一只，

90℃弯头4只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数Co=0.62,

水银压差计读数R=456mmc吸收塔喷咀处用力为0.5kgf/cnA表片),碱液密度/)=1100

kg.m3,泵的效率片0.6,直管阻力系数》0.02(吸入、压出管道近似取相同值)，弯头；=0.75,

标准阀g=6,闸阀G=0.17,孔板C=8,试求泵所需功率。

it

/吸收塔

20m

1.5m

79.如图示，水以1ms”的流速稳定流过内径为0.025m,长为2m(AB段)的光滑管。A、

B两端接一U形液柱压差计，B端接一压强计，指示液密度均为1590kg.m巴己知水的黏

度为IcP,管路摩擦系数可以下式计算：2=0.3164/R，25(当3xl03<Re<]()5时)，求：

(1)管路AB段的阻力

(2)压差计读数也及B点的压强(R2=0.2m)

(3)当A、B两截面的压强均升高到原来的1.4倍时，问：流量变为多少？

80.用泵将贮液池中常温下的水送至吸收塔顶部，贮液池水面维持恒定，各部分的相对位

置如本题附图所示。输水管的直径为76x3mm,排水管出口喷头连接处的压强为

6.15xlO4Pa（表压），送水量为34.5n?/h,水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为

160J/kg,试求泵的有效功率。

81.16℃的盐水以3840kg-h-1的流率通过套管换热器的内管而被加热。内管为Q38X2.5

mm的钢管，每段长6m°105℃的热水以4m%”的流率在环隙内流过，而被冷却至48°C。

两流体作逆流流动。热水对管壁的对流给热系数痣为5000W.m2CL已知盐水物性（平

均温度下）〃=1200kg-m-3,Cp=3.3kJ-kgL℃”,〃=0.95xl0-3pa$2=0.56Wm-C”,管内外

污垢热阻分别为RM=l/3788m2・℃.WL凡。=1/3846m2・℃.WL求盐水出口温度和所需套

管的段数。忽略管壁热阻及热损失。（热水在平均温度下的c>=4.18kJ・kg”・℃L片1000

kgm-3）o提示：ai=0.023（"di）R*8P产4

82.有一套管换热器，内管为^54x2mm,外管为9116x4mm的钢管，内管中茶被加热，

苯进口温度为50℃,出口温度为80℃,流量为4000kg・hL环隙为133.3℃的饱和水蒸

气冷凝，其汽化热为2168.1kJ-kg",冷凝给热系数为11630Wm2KL

已知：苯在50℃〜80℃之间的物性参数平均值为密度〃=88Okgm3,比热Q,=1.86

kJ-kgi℃",黏度"=0.39x10-3pa$,导热率2=0.134管内壁垢阻为0.000265

nr-T-W1,管壁及管外侧垢阻小计。试求：

(A)加热蒸汽消耗量；

(B)所需的传热面积；

(C)当苯的流量增加50%,要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少。

83.1.75m长的套管换热器内管为①25x2.5mm的钢管，外管为⑦60x3.5mm的钢管。管

间为蒸汽冷凝，内管中空气流量为12.751kg/h,进出口温度分别为20℃和60℃,试求：

①空气侧对流传热系数(W/n?・K)

②已测出蒸汽侧的对流传热系数为lO'W/n^K,传热的平均温差多大？

注：①计算过程中不计热损失，忽略管壁及污垢热阻，6Z.=0.023—Re08Pi-04；

4

②空气的物性参数可视为常数：/9=1.128kg/m3,Cp=1.005kJ/kg,^=0.0276W/m2-K,

4=0.0196cPa。

84.某厂采用一套管式换热器冷凝2000kg/h甲苯蒸汽，冷凝温度为110℃的甲苯气化潜

2

热为363kJ/kg.其冷凝传热膜系数为5600W/m.℃rt冷却20℃及5000kg/h的流量进入

套管内管(内管尺寸为(p57x3.5mm)。水的物性可取为：密度为995kg/n?,比热为4.174

J/kg-K,导热系数为0.62W/nvK,粘度为8x10,pa&略壁及垢层的热阻，且不计热损失。

求：

(1)冷却水的出口温度及套管管长；

(2)由于气候变热，冷却水进口温度升3()℃,在水流量不变情况下，该冷凝器能冷

凝多少苯蒸汽。

85.某湿物料用热空气进行干燥。已知空气的初始温度为16°C,初始湿含量为().005kg

水/kgT空气，现将空气预热至100℃后进入T燥室，从丁燥室出来的空气温度为6()℃o

湿物料进干燥室前温度为20°C,湿基湿含量为5%,出干燥室的温度为60C,湿基湿含

量为0.3%；干燥后的产品量为1000kg/h,其比热为1.25kJ/kg-K0干燥室内无补充热量，

设备热损失估计为外加总热量的5%,试求：

(1)干空气用量，kg/h；

(2)预热器内所加入的热量，kJ/ho

86.一逆流吸收一解吸系统，两塔填料层高度相同，操作条件下吸收系统平衡关系为

)=0.125x液气比L/G=0.16,气相总传质单元高度HQG=0.5m。己知吸收塔入塔的气体组成

为0.02(摩尔分率，下同)，要求入塔液体组成为0.0075,回收率为95%。

试求：①吸收塔出塔液体组成；

②吸收塔填料层高度。

87.拟用一座3块理论板(含塔釜)的精储塔分离含苯50%(摩尔分率，下同)的苯一氯苯混

合物，处理量F=1量kmolhl要求D=45kmol・h"且XD>84%,若精微条件为：回流比R=l,

泡点进料•，加料位置在第二块理论板，相对挥发度a=4.1,问能否完成上述分离任务？

88.用常压连续精馈塔分离某二元理想混合物，已知相对挥发度加料量F=10

km。卜饱和蒸汽进料，进料中易挥发组分浓度为0.5(摩尔分率，下同)，塔顶产品浓度

为（）.9,塔顶蒸汽全凝液十泡点下回流，回流比R=2Rmin，塔顶易挥发组分的回收率为90%,

塔釜为间接蒸汽加热，试计算提镭段上升蒸汽量。

89.用一连续精储塔分离二元理想溶液，进料量为l（X）kmo卜hL进料组成为0.4（摩尔分

率，下同），做出液组成为D.9,残液组成为0.1,相对挥发度为2.5,饱和液体进料。塔顶

冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。操作回流比为3。试求：

（1）储出液及残液量；

（2）塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol?

（3）离开塔釜上一块理论板液相组成为多少？

90.欲用连续精储塔分离米-甲苯溶液。已知所0.5,冏=0.9,xw=0.1（均为摩尔分率）。采

用回流比R=2Rmm，系统相对挥发度a=2.5。饱和液体由塔中部加入，泡点回流，塔釜间接

蒸汽加热。试求：

（1）采出率D/F；

⑵精馆段及提馈段操作线方程

三、填空题

（略）...

答案

一、单选题

1.C

2.B

3.D

4.BD

5.CA

6.A

7.C

8.D

9.B

10.D

11.D

12.AB

13.A

14.B

15.B

16.D

17.C

18.B

19.C

20.C

21.B

22.C

23.C

24.A

25.B

26.B

27.D

28.B

29.C

30.D

31.A

32.C

33.B

34.B

35.C

36.AC

37.B

38.D

39.C

4oA

•

41D

•

4B

42.工D

4A

44.D

5.

4B

46.B

7.

4&B

4A

9.

5oc

•

51

♦A

52.C

53.A

54.B

55.ADE

5D

6.

5

7&.C

5B

59S.B

6LB

6C

62.工B

6C

4.

656.BA

6ZD

A

6&

6B

69S.A

6LC

7A

2.工

7B

C

74.

A

75.

B

7

B

7

二、计算题

76.(l)w=W[(7t/4)J2]=0.012/[(7r/4)x0.062]=4.24m/s

吸入管阻力损失：

2+22

S/21-s=0.5w/2^+0.75HW0.03(6/0.06)(4.24/2^)=(0.5+0.75+3)x4.24/(2x9.81)=3.90m

压出管阻力损失S/?f.D=(2x0.75+6.4+1+0.03x13/0.06)x4.242/2^=14.1m

故泵的扬程为7/=△Z+△p/(pg)+Sht=28m

⑵在泵进口断面上，从液面至此截面列伯努利方程：

0=Pb/(pg)+2+4.242/(2x9.81)+S/g=pb/(pg)+2+0.92+3.9

；・Pb=0.682at(真)

⑶当高位槽沿原路返回时，在槽面与水面间列伯努利式：10=S/ss，+SMD'

2

10=[(0.5+0.75+0.03x(6/0.06)+2x0.75+6.4+l+0.03x(l3/0.06)]xw/2g

/.M-3.16m/s

r=8.93xlO-3m3/s

流量小于原值

77.(1)当闸阀全关时，根据静力学关系：

(ZA+h)pg=RpH&g得水槽液位高度：Z产即Hg/p»=0.6x13.6-1.5=6.66m

闸阀部分开启时

列A-A与B-B截面伯努利方程式：Z,iB2/2g+P沏g+2〃fAB

PB/pg=(R〃Hg-〃〃)/p=(0.4x1.36X104-1.4X1000)/1000=4.04m

ZA・PBIpg=n冽2g+Q(L/居21g=(l+X(L/d)+C)u^/2g

6.66-4.04=(1+0.02x15/0.1+0.5)WBW=4.5WBW

/.WB=J262x2«981N5=3.38m/s

223

V=(K/4)XJWX3600=0.785X0.1X3.38X3600=95.5m/h

⑵当闸阀全开时，列A-A与C-C截面伯努利方程：

ZA=〃c2/2g+Z〃fA-C=(1+4L+Lc)/d+O〃c2/2g

2

6.66=(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)wc/2^解得wc=4.02m/s

由A-A与B-B截面间伯努利方程式得：

ZA=〃B?/2g+03/pg+Z/"AB

二P“〃g+(1+A(L/d)+C)UB1/2g

2

・・・PB/pg=ZA-(lU(L/d)+OuB/2g

=6.66-(I+0.018x15/0.14-0.5)x4.022/(2x9.81)=3.20m

:.PB=3.2()X1000X9.8l=3.14xl()4N/nr

78.^=(n/4)x0.042x0.62[2^x0.456x(13.6x103-1100)/1100]°-5=0.00786m3/s

22

MI=0.00786/[(K/4)X0.1]=1.Om/su2=1.0x(0.1/0.07)=2.04m/s

22

Z/?f=(0.02x2/0.1+0.5)x1.0/2^+(0.02X30/0.07+4X0.75+6+0.17+8)x2.04/2^

=5.5Im

He=5.51+(20-1.5)+0.5X104/1100+2.042/2^=28.77m

/Vtz=28.77x0.00786x1100x9.81/(103x0.6)=4.07kw

79.(1)hf=MUd)a42)Re=dupM=0.025x1x1000/103=2.5x104湍流)

2=0.3164/Re025=o3164/(2.5x104)0-25=0.025

2

，h{=0.025x(2/0.025)(1/2)=1J/kg

⑵对于水平等径管APA-D=/)£/2f=1000^1=1000Pa

因为Z\PA-B二RigS")

所以R\=AP/[g(p'-p)]=l000/[9.81x(l590-1000)]=0.173m=l73mm

取0-0,等压面，列静力学方程可得：

PB=phg+pgR2=KX)0x9.81x(().l+0.()125)+1590x9.81x().2=4223N/nr

⑶依题意:PA'=L4PA，PB'=L4PB，则△PA.B'=L4Z\PA-B

,2

/ifA-B-A(L/tZ)(zZ/2)=APA-B7/9

而IHA-B=2(L/J)(W2/2)=APA-BIp

则-Ud)(u勺2ylM口小2)]=(APA.B'/P)/(APA-B/p)

=Z\PA.B'/△尸A-B=1.4入//(加2尸]4

而？。=(a//^严5=(〃竺。25代入上式得：

(〃/〃')025(/2/〃2尸(//〃)1.75=j4而M=lm/S

/.w-1.22m/s

V=0.785X0.0252X1.22=5.99X104m3/s=2.16m3/h

80.解：泵的有效功率：

Ne=Wews(a)

式中Ws为规定值，We则需用柏努利方程式计算，即

2P(b)

截面，基准水平面的选取勿本例附图所示。但要注意2.2截面必须选在排水管口与喷头的

连接处，以保证水的连续性。式中

AZ=24♦2=26m

bp-615><104Pa%~0

u2-------------------■249m/s

3600x1x0073

4

出那-2493

Shf=160J/kg

于是

明=981x26+++160»479.7J/kg

"10002

345

叫.匕。・LxlQ00,9.58k©5

乂=479.7*9.58=4596犷％46kW

若泵的效率为0.75,则泵的轴功率为

”■AT/7,46/075,643kW

81.解：由两流体的热衡算得：

4x1000x4.18(105-48)=3840x3.3(/2-16)

解得t2=91.2℃

传热速率方程式为：Q=K0"/()£/rm

其中:Atm=[(48-16)-(105-9L2)]/Ln[(48-16)/(105-91.2)]=21.6℃

O=(384()/36OO)x3.3x1()3x(91.2-16)=2.647x1()5W

2344

/?e=6/iG/g={0.033x3840/[3600x(7r/4)x0.033])/(0.95xl()-)=4.334xl()>10

Pr=Cp4"=3.3xlO3x().95xl(y3/0.56=5.6

o8;)4408042

«i=O.O23a/Ji)/?f-P/=0.023x(0.56/0.033)x(4.334xIO)x5.6=3983W/(m*℃)

/fo=l/(l/«o+&/(4%)+己+凡4/4)(忽略管壁热阻)

2

Ko=\/[\/5000+38/(33x3983)+1/3846+38/(33x3788)]=950W/(m*℃)

工2.647x105=950xnx0.038Lx21.6

解得：108m108/6=18段

5

82.解：(1)Q=WcP(t^h)=4000x1.86(80-50)=2.232x10kJ/h

D=2.232x105/2168.1=103kg/h

2

(2)z/=4OOOZ(36OOxO.785xO.O5x88O)=O.643m/s

/?e=(0.05x0.643x880)/(0.39x1Q-3)=7.25x104>104

Pr=1.86x103X0.39X10-3/0.134=5.41

■=0.023(0.134/0.05)(7.25x104)0-8(5.41)°-4=936.3W/(m2K)

U+4+—=+0000265+—5—x—

&qado93631163054

・・・Ki=707.9W/(m2・K)

80-50

=—s,=67,2

1IHn41343434-4620Cor

A=e/(/Cdnn)=2.232xl05/(707.9x67.2x3.6)=1.30m2

(3)W=1.5VV=1.5x40(X)=6000kg/h

。三1.5Q=2.232K1()5X1.5=3.348X105kJ/h

ai*=(1.5)O-8a=936.3x1.383=1295W/(m2*K)

1=，+M+J_5=_L+o000265+150

%%或12951163054

K/=895.4W/(m2-K)

5

Atn；=QI(AK)=3.348x10/(895.4x1.30x3.6)=79.9℃

世3799

出.,.r=145.6℃

83.解：①此为低粘度流体在圆直管内强制对流的情况

12.751

G==279kgim1s

3600x0.785xO.O22

Re=JG//z=1.15xlO4

Pr=CP〃"=0.714

L/4=87.5

故：6Z.=0.023—Re08Pr04=49.16vv//n2/C

4

②

Q=m2Cp2(t2-/()=142W

4=&L=0.1374〃/

1

Ko=--=39A7W/m2K

1()

d+—

%4%

Q=26.5

K04

84.解：(1)Q=msiro=mszcP2(t2-ti)—>t2=ti+msi「Mms2CP2=54.78℃

o8o4o804

对水而言Nu=O.O23Re-Pr--^ai=O.()23()v/d)(pdu/g)-(Cpg/X)-

其中u=V/A=0.711m/sJai=2912.3

2

l/K=l/ao+(l/ai)(do/di)->K=1754.35W/m℃,

Atm=(t2-ti)/Ln(T-ti)/(T-t2)=71.2℃

2

A=Q/KAtm=1.6Im

:.管长1=A/A被=9.02m(5分)

1=

(2)CR2'msicpl/m.s2Cp2不变,NTU2=KA/mS2cP2不变

:.£2不变,即(t2-ti)/(T-t|)=/(T-tiO-

t/=t「+(/(T-ti)=60.9℃

Q'=ms2cp2=msiTo推出msi'=1776.5kg/h

85.解：W=G2(wrw2)/(1-w2)=49.47kg/h,L=W/(H2-H))

又(t2-ti)/(H2-HI)=(A-FO)/CHI,A=(CLtini+qd)-(qm+qi.),

其中qm=CM(tn0tml)G2/W,

qi=0.05Q总=0.05x(CMtm1G2