化工原理上册分单元知识题库.docx

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化工原理上册分单元知识题库

1、单元操作:

在各种化工生产过程中，除化学反应外的其余物理操作称为单元操作。

包括流体的流动与输送、沉降、过滤、搅拌、压缩、传热、蒸发、结晶、干燥、精馏、吸收、萃取、冷冻等

2、真空度：

当被测流体的绝对压强小于外界压强时，用真空表进行测量。

真空表的读数表示被测流体的绝对压强低于当地大气压强的数值，称为真空度，即：

真空度=大气压强—绝对压强=—表压强

3、牛顿流体：

凡遵循牛顿黏性定律

的液体为牛顿型液体，所有气体和大多数液体为牛顿液体

4、层流流动：

是流体两种流动形态之一，当管内流动的Re小于2000时，即为层流流动，此时流体质点在管内呈平行直线流动，无不规则运动和相互碰撞及混杂

5、理想流体：

黏度为零的流体。

实际自然中并不存在，引入理想流体的概念，对研究实际流体起重要作用

6、泵的特性曲线：

特性曲线是在一定转速下，用常温清水在常压下测得。

表示离心泵的压头、效率和轴功率与流量之间的关系曲线

7、流体边界层：

速度为u的均匀流平行经过固体壁面时，与壁面接触的流体，因分子附着力而静止不动，壁面附近的流体层由于粘性而减速，此减速效应将沿垂直于壁面的流体内部方向逐渐减弱，在离壁面一定距离处，流速已接近于均匀流的速度，在此层内存在速度梯度，该薄层称为流体边界层

8、泵的工作点：

管路特性曲线和泵特性曲线的交点

9、泵的安装高度：

泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离（Zs，m）

泵的安装高度直接影响泵的吸液能力

10、泵的压头：

也称泵的扬程。

是泵的主要性能参数之一，是泵给予单位重量（N）液体的有效能量，以H表示，其单位为m。

11、边界层分离：

当物体沿曲面流动或流动中遇到障碍物时，不论是层流还是湍流，会发生边界层脱离壁面的现象

12、完全湍流区：

—Re曲线趋于水平线，即摩擦系数

只与

有关，而与Re准数无关的一个区域，又hf与u2成正比，所以又称为阻力平方区

13、风压：

风压是单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以HT表示，单位为J/m3（Pa）。

由于HT的单位与压强单位相同，故称风压，风压单位习惯上用mmH2O表示

14、沿程阻力：

是流体流经一定管径的直管时，由于流体摩擦而产生的阻力。

其阻力大小与路径长度成正比。

由范宁公式计算：

15、局部阻力：

主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力

16、当量直径：

非圆形管的直径采用4倍的水力半径来代替，称当量直径，以de表示，即de=4rH=4x流通截面积/润湿周边长

17、汽蚀现象：

由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体的温度下的饱和蒸汽压时液体汽化，气泡形成、破裂等过程中引起的剥蚀现象

18、对流传热系数：

其物理意义为单位时间内，壁面与流体的温差为10C（K）时，单位面积的传热量。

是表明对流传热强度的一项特性值

19、导热系数：

数值等于单位温度梯度单位面积上所传导的热量，是表示物质导热能力的物性参数，单位为W/（m.0c），其随物质的组成结构、密度、湿度、压强和温度而变化。

由傅里叶定律

20、黑体：

能完全吸收辐射能，即吸收率A=1的物体，称为黑体或绝对黑体

21、白体：

能全部反射辐射能，即反射率R=1的物体，称为镜体或绝对白体

22、透热体：

能透过全部辐射能，即透过率D=1的物体。

一般单原子气体和对称的双原子气体是为透热体

23、灰体：

凡能以相同的吸收率且部分地吸收由0到无穷所有波长范围的辐射能的物体。

灰体的吸收率不随辐射线的波长而变，是不透热体。

灰体是理想物体，大多数的工程材料都可视为灰体

24、总传热系数：

单位为W/（m2、0C）物理意义为间壁两侧流体温度差为10C（K）时，单位时间内通过单位间壁面积所传递的热量

25、热阻：

总热阻等于两侧流体的对流传热热阻、污垢热阻及管壁热传导热阻之和

26、黑度：

灰体的辐射能力与同温度下黑体辐射能力之比（E/Eb），用

表示

27、牛顿冷却定律：

即对流传热速率方程，表示为

28、斯蒂芬-波尔茨曼定律：

表明黑体的辐射能力仅与热力学温度的四次方成正比。

其表达式为：

（

为黑体的辐射常数，C0为黑体的辐射系数）

29、膜状冷凝：

若冷凝液能够湿润壁面，则在壁面上形成一层完整的液膜，称膜状冷凝

30、克希霍夫定律：

表明任何物体的辐射能力和吸收率的比值恒等于同温度下黑体的辐射能力，即仅和物体的绝热温度有关。

其数学表达式为：

31、普朗克定律：

表示黑体的单色辐射能力随波长和温度变化的函数关系。

根据量子理论推导出其数学表达式为：

（T为黑体的热力学温度K，e自然对数的底数，C1、C2为常数）

第1章  流体流动重点复习题及答案

学习目的与要求

1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。

2、掌握流体静力学平衡方程式。

3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。

4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。

5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。

6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。

7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。

8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。

综合练习

一、填空题

1．某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为560mmHg。

当地大气压强为101.33

103Pa.

2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上位能与静压能之和为常数。

3．法定单位制中粘度的单位为

，cgs制中粘度的单位为

或

，它们之间的关系是1

。

4．牛顿粘性定律表达式为

，它适用于牛顿型流体呈滞流流动时。

5．开口U管压差计是基于流体静力学原理的测压装置，它可以测量管流中任意截面上的表压强或真空度。

6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是抛物线形曲线，中心最大速度为平均速度的2倍。

摩擦系数与管壁粗糙度无关，只随Re加大而减小。

7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是ε/d及Re函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是ε/d函数，与Re无关。

8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为零。

邻近管壁处存在滞流内层，Re值越大，则该层厚度越薄

9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能不守恒，因实际流体流动时有摩擦阻力。

10．测速管测得的是管道中局部速度，孔板流量计测得的是平均速度速度。

可从转子流量计上直接读出被测流体的体积流量。

二、选择题

1.在法定计量单位制中，粘度的单位为（）

A.cPB．PC．g/（cm.s）D．Pa.s

2.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（）

A.同一种流体内部B．连通着的两种流体

C同一种连续流体D.同一水平面上，同一种连续的流体

3.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体（）

A.应作滞流流动B.应作湍流流动

C.应作过渡流流动D.静止的

4．涡流粘度e是（）。

A.流动情况的函数．B.流体的物理性质

c．湍流时流体的粘稠度D.内摩擦力大小的指标·

5.在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时压差计测量的是（　　）

Ａ.A、B两截面间的总能量损失B.A、B两截面间的动能差，

C.A、B两截面间的局部阻力D.A、B两截面间的压强差

6.直径为Φ57mm×3.5mm的细管逐渐扩到Φ108mm×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s，则在粗管内的流速为（）。

A.2m/sB.lm/sC.0.5m/sD.0.25m/s

7．气随直径不变的圆形管道内作等温定态流动各截面上的（）.

A.速度相等　　　　　　　　　　　B.体积流量相等

　C.速度逐渐减小　　　　　　　　　D.质量流速相等

8.流速在阻力平方区流动时的摩擦阻力（　　　）

　A．不变　　　　　　　　　B.随流速加大而加大

C．与u１.２５成比例　　　　　D.与u２成比例

9.孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计，利用（　　）来反映流量的。

A.变动的压强差　　　　　　B.动能差

C.速度差　　　　　　　　　D.摩擦阻力

10.滞流和湍流的本质区别是（　　　　　）。

A.湍流的流速大于滞流的　　　　　　　B.湍流的Re值大于滞流的

C.滞流无径向脉动，湍流有径向脉动　　D.湍流时边界层较薄－

三、计算题

1.燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO28.5％，O27.5％，N276％，H2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。

解：

混合气体平均摩尔质量

∴混合密度

2．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。

输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢管。

酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。

设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？

解:

以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:

简化:

其中:

代入:

3．用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。

输送量为30m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。

设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。

解:

在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:

简化:

4．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。

两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。

已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s，试计算泵所需的有效功率。

解:

在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:

简化:

而:

5．如附图所示，密度为800kg/m3、粘度为1.5mPa·s的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。

液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度

＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离

。

解:

在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:

简化:

由

查得

管路中:

进口

90℃弯头

2个

半开闸阀

出口

“化工原理”第二章流体输送机械复习题

一、填空题：

1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s,则泵的有效功率为1472w

2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:

泵壳,叶轮,泵轴.

3.（2分）离心泵的主要参数有:

流量,扬程,功率,效率.

4．（3分）离心泵的特性曲线有:

压头H～流量Q曲线,功率N～流量Q曲线,效率η～流量Q曲线.

5．（2分）离心泵的最大安装高度不会大于10m.***答案***

6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：

泵特性曲线H--Q,管路特性曲线H--Q.

7．（3分）调节泵流量的方法有：

改变阀门的开度,改变泵的转速,车削叶轮外径.

8.（3分）液体输送设备有：

离心泵;往复泵;齿轮泵;螺杆泵;旋涡泵

9.（3分）气体输送设备有:

通风机;鼓风机;压缩机

10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。

11.（3分）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头减小，流量减小，效率下降，轴功率增大。

12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵出口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数减小，压力表的读数增大。

13.（2分）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式

14.（2分）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生气蚀现象。

15.（2分）离心泵的扬程含义是离心泵给单位重量的液体所提供的能量

16.（2分）离心泵叶轮按有无盖板可分为敞式半敞式闭式（或开式，半开式，闭式）

17.（2分）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是效率最高时的流量和扬程。

18.（3分）用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg/m3的某液体（该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量不变,扬程不变,泵出口压力变大,轴功率变大。

（变大,变小,不变,不确定）

19.（5分）离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：

Q＝0.05m3/s时H＝20m；管路特性为Q＝0.05m3/s时，He＝18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值ΔH＝2m；有效功率ΔN＝0.981kw。

20.（2分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。

这种现象称为气缚现象。

***答案***

21.（2分）离心泵采用并联操作的目的是提高流量，串联操作的目的是提高扬程。

22.（2分）风机的风压是指单位体积的气体通过风机而获得的能量。

23.（2分）离心通风机的性能曲线比离心泵的性能曲线多了一条流量与静风压曲线。

二、选择题：

1.（2分）离心泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（）

A.Q启动＝0，N启动≈0；B.Q启动〉0，N启动〉0；C.Q启动0，N启动〈0

2.（2分）题号2073第2章知识点100难度容易

离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）

A.气缚现象B.汽蚀现象

C.汽化现象D.气浮现象

3.（2分）题号2074第2章知识点100难度容易

离心泵最常用的调节方法是（）

A.改变吸入管路中阀门开度B.改变压出管路中阀门的开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小D.车削离心泵的叶轮

4.（2分）离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后能量的值（）

A.包括内能在内的总能量B.机械能

C.压能D.位能（即实际的升扬高度）

5.（2分）已知流体经过泵后，压力增大ΔPN/m2，则单位重量流体压力能增加为（）

A.ΔPB.ΔP/ρC.ΔP/（ρｇ）D.ΔP/（2ｇ）

6.（2分）当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为（）

A.气体的粘度太小B.气体的密度太小

C.气体比液体更容易起漩涡

D.气体破坏了液体的连续性

7.（2分）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

8.（2分）题号2089第2章知识点100难度较难

在某校离心泵特性曲线实验装置中泵的安装高度为－1m，泵的入口处装一U形管压差计，则测得入口处的压力（）

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.自始至终小于大气压力

D.自始至终等于大气压力

9.（2分）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（）

A.忘了灌水B.吸入管路堵塞

C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气

10.（2分）离心泵的允许吸上真空度随泵的流量增大而（）

A.增大B.减少C.不变

11.（2分）用离心泵将液体从低处送到高处的垂直距离，称为（）

A.扬程B.升扬高度C.吸液高度

12.（2分）流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（C.旁路阀）

A.出口阀B.进口阀

13.（2分）输送气体的密度越大，则风机的风压（）

A.越高B.越低C.不变

14.（2分）欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。

输送大流量，低粘度的液体应采用（A.离心泵）B.往复泵C.齿轮泵

15.（2分）用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。

A.发生了气缚现象B.泵特性曲线变了C.管路特性曲线变了

16.（2分）当离心泵输送的液体的粘度增大时，则其（）

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

17.（2分）离心泵的吸液高度与（）无关

A.排出管路的阻力大小；B.吸入管路的阻力大小

C.当地大气压D.被输送液体的密度

三、问答题：

1.（12分）何谓离心泵的“气缚”和“气蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？

应如何防止？

“气缚”：

由于泵内存气，启动泵后吸不上液的现象，称“气缚”现象。

“气缚”现象发生后，泵无液体排出，无噪音，振动。

为防止“气缚”现象发生，启动前应灌满液体。

“气蚀”：

由于泵的吸上高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，破裂等过程中引起的剥蚀现象，称“气蚀”现象，“气蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。

为防止“气蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不高于允许吸上高度。

2.（10分）为什么离心泵可用出口阀来调节流量？

往复泵可否采用同样方法调节流量？

为什么？

由离心泵的工作点知，改变泵出口阀的开度，使局部阻力改变，而管路特性曲线改变，流量随之改变，此法虽不经济，但对泵运转无其它影响；而往复泵属容积式泵，压头与流量基本无关，若关闭出口阀，则因泵内压力急剧升高，造成泵体。

管路和电机的损坏，故不宜用出口阀来调节流量。

3.（6分）离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？

离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度△Z，而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量△u/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。

4.（8分）当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？

不吸液的原因可能是：

由于灌液不够或底阀不严密而漏液，使泵内存有空气；由于底阀或吸入管路堵塞；安装高度过高；电机接线不正确致使叶轮反转等。

5.（8分）按图写出离心泵开泵及停泵操作程序。

开泵：

关闭阀B一打开阀A一灌液一关闭阀A一启动键K一全开阀B一调节阀A至合适流量。

停泵：

关闭阀A一关闭阀B（若长期停泵可不关，以便放完管路中的液体）一按停止电键K

6.（18分）不同类型的离心泵，其Q-H曲线的形状不同，有的较平（如图A线），有的较陡（图中B线），问：

（1）当用离心泵来输送含有泥浆的液体，其部分泥浆会在管道内沉积，在此种情况下，宜选哪一类型Q-H线的离心泵才能避免流量发生过大的波动？

（2）若用出口阀调节流量，对于哪一种形状的Q一H线离心泵较为理想？

（1）选用Q～H线较陡的泵（即图中的B线），设曲线I为原来的管路特性曲线；曲线II为后来（阻力增大）的管路特性曲线，从图中可看出对A泵来说，工作点由M1变为M2对应的流量由Qm1到Qm2；对B泵来说

工作点由C1变到C2对应的流量由Qc1到Qc2两泵流量变化（皆变小）的幅度B泵

（2）对调节流量来说，A泵较好，而调节流量较为灵敏（变化幅度较大），由图中工作点变化可知。

四、计算题：

1.（10分）将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。

管路总能量损失为50J/kg，流量为20m3/h，试求理论功率为多少kw？

ｇZ1＋ｕ12/2＋P1/ρ＋Ｗe＝ｇZ2＋ｕ22/2＋P2/ρ+∑Wf

Z1＝0，Z2＝31.6m，P1＝P2，ｕ1≈0，ｕ2≈0，∑Wf＝50Ｊ/kg

Ｗe＝ｇZ2＋∑Wf＝9.81×31.6＋50＝360Ｊ/kg

ms＝20/3600×1000＝5.556kg/s;N＝Ｗems＝360×5.556＝2000Ｊ/s＝2kw

2.（16分）如图所示输水系统。

已知:

管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为100m，从压力表至高位槽所有管长（包括所有局部阻力当量长度）为80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h，求:

（1）泵轴功率N轴=?

（2）压力表的读数为多少kgf/cm2

⑴N轴=Ne/η,Ne=ms·We,ms=10×1000/3600=2.778kg/s

We--泵对单位质量流体所做的有效功。

选取1-1与2-2截面，并以1-1截面的基准面。

在两截面间做能量衡算：

Z1＋ｕ12/2ｇ＋P1/ρｇ＋He＝Z2＋ｕ22/2ｇ＋P2/ρｇ+∑hf

∵Z1=0Z2=2+18=20mp1=p2=0ｕ1≈0，ｕ2≈0，

We=g·Z2+ΣhfΣhf=λ（ΣL/d）（u2/2）

u=（V/3600）/[（π/4）d2]=（10/3600）/（0.7852×0.052）=1.415m/s

Σhf=0.025×（100/0.05）（1.4152/2）=50.06J/kg;We=9.81×20+50.06=246.25J/kg

Ne=Ms·We=2.778×246.25=684J/s;N轴=Ne/0.8=684/0.8=855W

⑵再就3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面

gZ3+（p3/ρ）+（u32/2）=gZ2+（p2/ρ）+（u22/2）+hf

∵Z3=0Z2=18p2=0u2=0

∴p3/ρ=gZ2+hf-（u32/2）=9.81×18+λ（l/d）（u32/2）-（u32/2）

=176.58+0.025（80/0.05）×（1.4152/2）-（1.4152/2）

=176.58+40.04-1.0=215.62J/kg;P3=ρ×215.62=215620N/m2

P3=215620/（9.81×104）=2.198kgf/cm2（表）

3.（18分）如图3B57离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5at的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m（包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内）。

已知：

水的流量为56.5m3/h，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg/m3，管路摩擦系数可取为0.024，试计算并回答：

（1）水在管内流动时的流动形态；

（2）管路所需要的压头和功率；

已知：

d=108-2×4=100mm=0.1m

A=（π/4）d2=3.14×（1/4）×0.12=0.785×10-2m2