化工原理复习题.ppt

1、,1、真空度=大气压-绝对压强（PPa） 2、流量：体积流量 质量流量 qm=qv 流速：平均流速 质量流速 u=qv/A w=u 3、估算直径： qv=0.785d2u d= (qv/0.785u)1/2,4、稳定流动与非稳定流动 5、连续性方程式u2/u1=（d1/d2）2 6、柏努力方程 gz1+u12/2+P1/+w= gz2+u22/2+P2/+hf u=qv/0.785d2 Re= du/ hf= l/du2/2(湍流) hf=32 lu/ d2(层流),7、牛顿粘性定律 8、Re2000（层流） Re4000 （湍流） 9、当量直径de=4流通截面积/润湿周边 10、如何确定最适

2、宜管径。 12、并联管路 13、皮托管 测量流体的点速度 孔板流量计、转子流量计 测量流体的平均速度,前者恒截面，变压差。后者变截面，恒压差。 qv=aA02gR（ i- ）/ 1/2 一、填空 1、实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是（ ）。 2、某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的（ ）倍。,3、流体在阻力平方区流动，若其它条件不变，其压降随着管道 相对粗糙度增加而（ ），随着流体密度的增加而（ ）。 4、（ ）是判别流型的依据，当流体在圆形直管内流动时，（ ）时为层流，此时（ ），当（ ）为湍流。 5、用计算突然扩大和缩小的局部阻

3、力损失时，通常按（ ）管内的流速计算动能项。,二、选择 1、有一并联管路，两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力分别为v、u、d、l、hf及v、u、d、l、hf，若d=2d，l=2l，则： 1） hf / hf=( ); 2）两段管路中流体均作层流流动时，v/v=( )，u/u=（ ）。 3）两段管路中流体均作湍流流动时，并取 ，v/v=( )，u/u=（ ）。 A）2 B）4 C）8 D）1/2 E）1/4 F）1,2、在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值（ ）。 A）与光滑管一样 B）只取决于Re C）只取决于相对粗糙度 D）与粗糙度无关 3、某液体在内径d1的管路中稳定流

4、动，其平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过某内径为d2（d2=d1/2）的管子时流速将变为原来的（ ）倍;湍流时（完全湍流区）Pf为原来的（ ）倍，层流时Pf为原来的（ ）倍。（管长不变） A）4 B）16 C）32 D）8,用一离心泵将敞口贮槽中20 的水送往一个密闭容器中，容器内保持10kPa（表压）压强，贮槽液面与容器入口之间的垂直距离40m，管路为834 mm钢管，总长45m（包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数0.028。管路上装有孔径d0=30mm孔板流量计，测得连接孔板的指示液为汞的U形压力计读数R0.32m、孔流系数C00.61。求： 1）此管路中水的流速，流量;2）泵的

5、压头; 3）有效功率;4）若泵效率为65，求泵的轴功率。,解：1）qv=A02gR（i-）/1/2=0.610.7850.03229.810.32（136001000）/1000 =3.83103m3/s u=qv/（0.785d2） 3.83103/（0.7850.0752）=0.86m/s 2）在贮槽液面与容器入口两截面间列柏努利方程 He(z2-z1)+(P2-P1)/ g+(u22-u12)/2g+Hf 式中P1=0（表压），P2=10kPa，Z2Z140m，u1=u2=0,Hf=（lle）/du2/2g =0.02845/0.0750. 862/（29.81）0.63m He1010

6、3/（1039.81）+40+0.63=41.65m 3）Pe=qvHeg= 3.8310-341.651039.81=1565w 4）Pa=Pe/=1565/65%=2408w,已知管内径为d=50mm，在阀门全开时输送系统的（ l+le ）=60m，摩擦系数0.03，泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述：H18.920.82qv0.8，此处H为泵的扬程m，qv为泵的流量，问：如要求流量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少？单位重量的水所需外加功为多少？此泵能否完成任务？如要求输送量减至8m3/h（通过关小阀门达到），泵的轴功率减少百分之多少？（设泵的效率不

7、变）。,解：1）在1-2截面间列柏努利方程，以1为基准 He(z2-z1)+(P2-P1)/ g+(u22-u12)/2g+Hf 式中P1=P2=0（表压），z1=0，z2=10m， u1=u2=0 Hf=（lle）/du2/2g0.0350/0.0510/（36000.7850.052）2/（29.81）=3.06m He=10+3.06=13.06m WgHe=9. 8113.06=128.1J/kg,H=18.92-0.82qv0.8=18.92-0.82100.8=13.75mHe 2）（Pa-Pa）/Pa（qvHg/- qvHg/）/ qvHg/=（qvH-qvH）/qvH1013.

8、75-8（18.920.8280.8）/（1013.75）15.1,一、填空 1、离心泵为了避免（ ）现象，启动前需（ ）被输送的液体，因而离心泵不具有（ ）能力。为了避免发生（ ）现象，需限制（ ）高度。 2、离心泵的主要构件（ ）、（ ）。叶轮的形式有（ ）、（ ）、（ ）三种。 3、离心泵的比例定律（ ）、（ ）、（ ）。 4、离心泵的设计点是指（ ）。而离心泵的工作点则是指（ ）。 5、往复泵的正位移特性是指（ ）。,6、离心泵的主要性能参数指（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。 7、离心泵的特性曲线指（ ）、（ ）、（ ），它是在恒定转速下测定的。启动离心泵时必须关闭（ ），目的是使离心

9、泵的（ ）最小，以免烧坏电机。 8、离心泵的扬程与密度无关，而轴功率与密度成正比。密度增大，流量、扬程、效率不变，轴功率增大。黏度增大，流量、扬程、效率下降，轴功率增大。,9、往复泵具有自吸能力，往复泵为正位移泵。 10、安装高度 Hg允许=（P0-PV）/ g-h-Hf,二、选择 1、某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（ ）。,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 2、离心泵漏入大量空气后将发生（ ）。 A）汽化现象 B）气缚现

10、象 C）汽蚀现象 D）气浮现象 3、以下物理量不属于离心泵的性能参数（ ）。 A）扬程 B）效率 C）轴功率 D）有效功率 4、离心泵的调节阀开大时，则（ ） A）吸入管路的阻力损失不变 B）泵出口的压力减小 C）泵入口处真空度减小 D）泵工作点的扬程升高,5、离心泵铭牌上标明的是泵在（ ）时的主要性能参数。 A）流量最大 B）压头最大 C）效率最高 D）轴功率最小 6、离心泵产生汽蚀的原因可能是（ ）。 A）启动前没有充液 B）安装高度过高 C）底阀堵塞 D）叶轮直径太小 7、由阀门全开的条件算出在要求流量为Q时所需扬程为He，在离心泵的性能曲线上查得与Q对应的扬程为H，HHe，在流量为Q时

11、泵的效率为，则泵的轴功率为（ ）。,A）QHeg/1000kw B） QHg/1000kw C） QHe/102kw D） QHg/102 kw 三、简述 简述离心泵的气缚和汽蚀现象，往复泵有无气缚和汽蚀现象，为什么？,四、计算题 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101.33103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg（真空度）。蒸发器进料口高于贮槽内的液面15m，输送管道的直径为684mm，送料量为20m3/h，溶液流经全部管道的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。若效率为65%，则轴功率为多少？,解：在贮槽液面1-1与

12、管路出口内侧2-2两截面间列柏努力方程 gz1+u12/2+P1/W= gz2+u22/2+P2/+hf 式中Z1=0,Z2=15m,P1=0(表压),P2=-(200/760)101.33103=-26670Pa(表压)，u1=0, u2=20/(36000.7850.062)=1.97m/s hf=120J/kg,W=gz+u22/2+(P2-P1)/+hf =9.8115+1.972/2-26670/1200+120=246.9J/kg Pe=qvHeg=qvW=(20/3600)1200246.9=1647w,1、当颗粒与流体作相对运动时，层流的范围是（ ），此时的沉降速度ut=（ ）

13、。 2、若降尘室的高度增加，则沉降时间（ ），气流速度（ ），生产能力（ ）。 3、离心沉降时，旋转半径R0.4m，切向速度ui=20m/s，则离心分离因数Kc=（ ）。 4、降尘室的生产能力只与降尘室的（ ）有关，而与（ ）无关。 5、颗粒的球形度（ ），比表面积a（ ）。,6、除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用（ ）、（ ）、（ ）。 7、旋风分离器性能的好坏，主要以（ ）来衡量。（ ）愈小，说明其分离性能愈好。 二、选择题 1、沉降室的生产能力取决于（ ）。 A、沉降室的高度 B、沉降室的底面积 C、含尘气体速度 D、能100除去的最小颗粒的沉降速度,2、在长为Lm，高为Hm

14、的降尘室中，颗粒的沉降速度为utm/s，气体通过降尘室的水平流速为um/s，则颗粒能在降尘室内分离的条件是：（ ） A、L/uH/ut B、L/ut H/u C、 L/ut H/u D、L/uH/ut 3、设降尘室的长、宽、高分别为L、b、H（单位均为m），颗粒的沉降速度为utm/s，气体的体积流量为qv，则颗粒能在降尘室分离的条件是： A、H/ut LbH/qv B、H/utLbH/qv C、 L/ut H bH/qv D、L/ut H bH/qv,一、填空 1、过滤的两种方式是：（ ）和（ ），自来水处理采用的是： （ ）。 2、实现过滤操作的推动力可以是（ ）、 （ ） 或（ ）。 二、

15、选择题 1、过滤推动力一般是指（ ）。 A、过滤介质两边的压差 B、过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差 C、滤饼两边的压差 D、液体进出过滤机的压差,2、推导过滤基本方程式时一个最基本的依据是：（ ）。 A、固体颗粒的沉降速度 B、滤饼的可压缩性 C、流体的层流流动 D、过滤介质的比阻 3、板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的（ ）。 A、一倍 B、一半 C、四倍 D、四分之一 4、在板框压滤机中，如滤饼不可以压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加一倍时，其过滤速度为原来的（ ）。如滤液粘度增加一倍，压差不变，过滤速度为原来的（ ）。,A、21/2倍 B、1/2倍 C、2倍 D、1/ 21/

16、2倍 三、计算题 1、用板框压滤机在恒压下处理某种悬浮液，滤框边长0.65m，厚0.05m，共10个框，已测得操作条件下有关参数为：K6 105m2/s，qe=0.01m3/m2，获得1m3滤液的滤饼体积为0.1m3。求：滤框完全充满需多少时间，可得多少滤液？,解：0.1/1=0.1m3滤饼/m3滤液 滤饼体积VC0.652 0.0510=0.211m3 滤液体积V0.211/0.1=2.11m3 过滤面积A0.652 2 10=8.45m2 由恒压过滤方程：V22VeV=KA2t 2.112+2 0.01 8.45 2.11=6 10-5 8.452 t 解得t=1122s,实验室中在与生产

17、条件相同的压差下对某种颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，测得qe=0.01m3/m2，K1.579 10-4m2/s。悬浮液中，固相质量分率为0.07，固相密度为2000kg/m3，滤饼不可压缩，其含水量为30（质量分数）。今选用一台直径1.5m，长10m的转筒真空过滤机处理此种料浆，所用滤布与实验相同，转筒浸没角为120 ，转速为0.5转/分，操作真空度为8.0 104Pa，试求： 1）该过滤机的生产能力（以每小时获滤液体积计）;2）滤饼厚度。,解：1）过滤面积ADL3.14 1.5 1047.1m2 浸没度120/3600.3333 q= (K /n+qe2)1/2-qe= 1.579 10

18、-40.3333/(1/120)+0.0121/2-0.01=0.07m3/m2 生产能力Q=nqA=1/1200.0747.1=0.0275m3/s =99m3/h,2）C1/（1-0.3）1.429kg湿滤渣/kg干渣 C/C=1/P+(C-1)/ 1.429/C=1/2000+(1.429-1)/1000 C=1538kg/m3 X/(1-CX) C/C=0.071000/(1-1.4290.07) 1.429/1538=0.0722m3滤饼/m3滤液 滤液体积：VqA=0.0747.1=3.297m3 滤饼体积：VCV0.07223.2970.238m3 滤饼厚度：LVC/A=0.23

19、8/47.1=0.005m=5mm,某板框过滤机共有10个框，框的边长为500mm，在一定压力下恒压过滤30min后，获得滤液5m3。假设滤布阻力可以忽略不计。试求：1）过滤常数K;2）如果再过滤30min，还能获得多少m3滤液？,解：由恒压过滤方程：V22VeV=KA2t 因Ve=0 V2=KA2t A2 0.52 105m2 52=K 52 30 60 K=1/1800=5.56 10-4m2/s 再过滤30分钟，有：V2=KA2t5.5610-452（30+30）6050 解得：V7.07m3 V=7.07-5=2.07m3,一.填空 1.间壁式换热器传热过程包括:( )( )( )三个

20、步骤. 2.传热的基本方式有三种:( )( )和( ). 3.无相变化时热负荷的计算方法有两种:( ) 和( ). 4.在传热实验中,用饱和水蒸汽加热空气,加热蒸汽在( )程流动,加热器顶部设置排气阀是为了( ).总传 热系数 接近于( )侧的对流传热系数,而壁温接近于( )侧流体的温度.,5.一般说来,( )的导热系数最大, ( )的导热系数最小. 6.黑体1的表面温度为27,黑体2的表面温度为627,黑体2的辐射能力为黑体1的( )倍.为了减少设备的辐射热损失,可在表面镀以黑度( )的银铝等. 7.单一饱和蒸汽冷凝时,热阻由( )决定,含不凝性气体的蒸汽冷凝时,热阻由( )决定. 8.清洁

21、 的间壁式换热器中,壁温总是接近于( )侧流体的温度.,9.在列管换热器中,蒸汽一般通入( )程,压力高的物料则走( )程. 10.1和2两种流体在管壳式换热器中进行换热,1为腐蚀性介质,而2无腐蚀性,( )流体应走管程. 11.工业上常用饱和蒸汽作加热介质,其主要原因是:1)饱和蒸汽有恒定的( ),2)有( )系数.,二.选择 1.下列换热器属于间壁式的是( ). 1)直接接触式换热器 2)蓄热式换热器 3)夹套式换热器 4)套管式换热器 2.列管换热器管程常用流速范围为:一般液体( ),气体( ). 1)0.53m/s 2）315m/s 3）530m/s,3、某套管换热器，管间用饱和水蒸汽

22、加热管内空气（空气在管内作湍流流动）使空气温度由升至，现需空气流量增加为原来的倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的（） 1)1.149 倍 2)1.74倍 3)2倍 4)不变,三、简答 简述强化传热过程。 四、计算 、有一套管换热器内管为，外管为的钢管。内管中苯从加热到，流量为,环隙为133.3的饱和水蒸汽冷凝,其汽化热为2168.1kJ/kg,冷凝传热系数为,11630w/m2k。苯在之间的物性参数平均值为880kg/m3, Cp=1.86kJ/kg.k , =0.13w/mk, =0.39 10-3Pa.s。管内壁垢阻为0.000265km/w。管壁及管外侧垢阻忽略不

23、计。试求：1）加热蒸汽消耗量。2）所需传热面积。3）如苯的流量增加50%，要求苯的进出口温度不变，加热蒸汽的温度应为多少？,解：1）Q=qm2r=qm1Cp1（t2-t1）=4000/36001.86103(80-50)=62000w qm2=Q/r=62000/(2168.1103)=0.0286kg/s 2)以外表面为基准 u=qV/0.785d2=4000/3600/880/(0.7850.052)=0.64m/s Re=du / =0.050.64880/(0.39 10-3)=7.22 104104(湍流),Pr=CP / =1.86 103 0.39 10-3/0.134=5.41

24、(0.7Pr120) 因苯被加热,n=0.4 1 =0.023 /dRe0.8Pr0.4=0.023 0.134/0.05 (7.22 104)0.8 (5.41)0.4=933.4w/m2k K2=1/(1/ 1+Rd1) d2/d1+1/2=1/(1/933.4+0.000265) 54/50+1/11630=653.9w/m2k,tm=(83.3-53.3)/(83.3/53.3)=67.19 Q=K2A2 tm A2=Q/ K2 tm=62000/(653.9 67.19)=1.41m2 或K1=1/(1/ 1+Rd1) +1/2d1/d2=1/(1/933.4+0.000265+1/

25、1163050/54)=706.2w/m2k A1=Q/K1 tm=62000/(706.267.19)=1.307m2,L1=1.307/(0.053.14)=8.32m L2=1.411/(0.0543.14)=8.32m 3)qm1=1.5qm1 Q=qm1Cp1（t2-t1）=93000w 1 =1.5 0.81=1.5 0.8933.4 =1291w/m2k,K2 =1/(1/ 1 +Rd1) d2/d1+1/2= 1/(1/1291+0.000265) 54/50+1/11630 =827.3w/m2k tm =(T-50)-(T-80)/(T-50)/(T-80)=30/ (T-50)/(T-80),tm =Q/K2 A2= 93000/(827.31.41)=79.67 两式联立解得T=145.6 或K1 =1/(1/ 1 +Rd1) +1/2d1/d2=1/(1/1291+0.000265+1/1163050/54)=893.5w/m2k,tm =Q/K1 A1 =93000/(893.51.307)=79.64 即30/(T-50)/(T-80)=79.64 两式联立解得T=145.6,有一列管式换热器,装有252.5mm钢管300根,管长为2m,要求将质量流量为8000kg/h的常压空气于管内由20加热到85,选用108饱和蒸汽