化工原理(第二版)练习题及答案-上册.doc

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化工原理（第二版）练习题

第一章流体流动习题

一、概念题

1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R1、R2和R3，试判断：

1）R1R2（＞，＜，＝）；2）R30（＞，＜，＝）；

3）若水面压强p0增大，则R1R2R3有何变化？

（变大、变小，不变）

2．如图所示，水从内径为d1的管段流向内径为d2管段，已知，d1管段流体流动的速度头为0.8m，h1=0.7m，忽略流经AB段的能量损失，则h2=m，h3=m。

3．如图所示，管中水的流向为A→B，流经AB段的能量损失可忽略，则p1与p2的关系为。

4．圆形直管内，Vs一定，设计时若将d增加一倍，则层流时hf是原值的倍，高度湍流时，hf是原值的倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。

5．某水平直管中，输水时流量为Vs，今改为输2Vs的有机物，且，，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的倍。

6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A、B两测压点间装一U形管压差计，指示液为水银，读数为R（图示为正）。

则：

1）R0（>，=，<）

2）A、B两点的压差=Pa。

3）流体流经A、B点间的阻力损失为J/kg。

4）若将水管水平放置，U形管压差计仍竖直，则R，，有何变化？

7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似等于阀门阻力。

如图所示，试讨论：

1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，（＞，＜，＝）；

2）当阀门关小，阀门阻力较大时，（＞，＜，＝），R（变大，变小，不变）；

3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差，；（变大，变小，不变）。

8．图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。

试讨论将阀门开大或关小时，管内流量，管内总阻力损失，直管阻力损失和局部阻力损失有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差H恒定）。

总阻力损失

直管阻力损失

局部阻力损失

流量

阀开大

不变

变大

变小

变大

阀关小

不变

变小

变大

变小

9．图示管路，若两敞口容器内液位恒定，试问：

1）A阀开大，则；压力表读数；；；。

2）B阀关小，则；压力表读数；；；。

10．流量Vs增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的倍，转子流量计的阻力损失为原来的倍，孔板流量计的孔口速度为原来的倍，转子流量计的流速为原来的倍，孔板流量计的读数为原来的倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的倍。

11．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。

现注意到安在离变径处有一定距离的粗、细两截面的的压强表读数相同。

故可断定管内流体（）。

A.向上流动；C.处于静止；B.向下流动；D.流向不定

12．下面关于因次分析法的说法中不正确的是（）。

Ａ．只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法；

Ｂ．因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性；

Ｃ．因次分析法证明：

无论多么复杂的过程，都可以通过理论分析的方法来解决；

Ｄ．因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决

13．流体在直管内流动造成的阻力损失的根本原因是　　　　　　　　　　。

1４．因次分析法的依据是　　　　　　　　　　　　　　　。

1５．在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的　　倍；湍流、光滑管（λ＝0.3164/Re0.25）条件下，上述直管串联时的压降为并联时的　　　倍；在完全湍流区，上述直管串联时的压降为并联时的　　　倍。

16．如图示供水管线。

管长L，流量V，今因检修管子，用若干根直径为1/2d，管长相同于L的管子并联代替原管，保证输水量V不变，设λ为常数，ε/d相同。

局部阻力均忽略，则并联管数至少根。

二、问答题

1．一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而成，在等长度的A、B、C三段两端各安一U形管压差计。

设指示液和被测流体的密度分别为和，当流体自下而上流过管路时，试问：

（1）A、B、C三段的流动阻力是否相同？

（2）A、B、C三段的压差是否相同？

（3）3个压差计的读数、、是否相同？

试加以论证。

2.下面两种情况，可不可以用泊谡叶方程（）直接计算管路两端的压强差？

（1）水平管，管内径为50mm，流体的密度为996kg/m3，粘度为0.894mPa.s,流速为２m/s。

（2）垂直管，管内径为100mm，流体的相对密度为0.85，粘度为20mPa.s,流速为0.4m/s。

三、计算题

1．虹吸管将20℃的苯（密度为800kg/m3）从池中吸出，虹吸管用直径为d的玻璃管制成，装置如图。

设管中流动按理想流体处理，假设池的直径很大，流动时液面不变。

（1）水在管中流动时，比较A—A、B—B、C—C、D—D面压力大小？

（2）管中流速大小与哪些因素有关？

欲增加管中流速，可采取什么措施？

管中流速的极限值是多少？

2．用离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，流程如本题附图所示。

管路为φ57×3.5mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为250mm。

输水量用孔板流量计测量，孔径d0=20mm，孔流系数为0.61。

从池面到孔板前测压点A截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为80mm。

U型管中指示液为汞。

摩擦系数可近似用下式计算，即

当水流量为7.42m3/h时，试求：

（1）每kg水通过泵所获得的净功；

（2）A截面U型管压差计的读数R1；

（3）孔板流量计的U型管压差计读数R2。

3．用离心泵向E、F两个敞口高位槽送水，管路系统如本题附图所示。

已知：

所有管路内径均为33mm，摩擦系数为0.028，AB管段的长度（含所有局部阻力的当量长度）为100m，泵出口处压强表读数为294kPa，各槽内液面恒定。

试计算：

（1）当泵只向E槽供水，而不向F槽供水、F槽内的水也不向E槽倒灌（通过调节阀门V1与V2开度来实现），此时管内流速和BC段的长度（包括所有局部阻力当量长度）为若干；

（2）欲同时向EF两槽供水，试定性分析如何调节两阀门的开度？

假设调节阀门前后泵出口处压强表读数维持不变。

4．密度为900kg/m3的某液体从敞口容器A经过内径为40mm的管路进入敞口容器B，两容器内的液面高度恒定，管路中有一调节阀，阀前管长65m，阀后管长25m（均包括全部局部阻力的当量长度，进出口阻力忽略不计）。

当阀门全关时，阀前后的压强表读数分别为80kPa和40kPa。

现将调解阀开至某一开度，阀门阻力的当量长度为30m，直管摩擦系数λ=0.0045。

试求：

（1）管内的流量为多少m3/h？

（2）阀前后的压强表的读数为多少？

（3）将阀门调至另一开度，且液面高度不在恒定（液面初始高度同上），试求两液面高度差降至3m时所需的时间。

（两容器内径均为5m，假定流动系统总能量损失为∑hf=15u2）。

第二章

一：

概念题

1、属于正位移泵型式，除往复泵外还有　　　，　　　　，　　　　等型式。

2、产生离心泵气缚现象的原因是　　　　　　　　，避免产生气缚的方法有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

3、造成离心泵气蚀的原因是　　　　　　　　　　　　　，增加离心泵允许安装高度Hg的措施是　　　　　和　　　　。

4、用同一离心泵分别输送密度为ρ1及ρ2=1.2ρ1的两种液体，已知两者的体积V相等，则He2He1，Ne2Ne1。

5、离心通风机输送ρ=1.2kg/m3空气时，流量为6000m3/h，全风压为240mmH2O，若用来输送ρ＇=1.4kg/m3的气体，流量仍为6000m3/h，全风压为mmH2O。

6、离心泵的流量调节阀安装在离心泵管路上，关小出口阀门后，真空表读数，压力表读数。

7、两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，泵流量Q1=100l/s，扬程H1=16m，转速为n2时，Q2=120l/s，H2=20m。

则两容器垂直距离=m。

8、若离心泵入口处真空表读数为700mmHg。

当地大气压为101.33kPa。

则输送42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。

9、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器的压强降低，其它条件不变，则该泵输送液体的流量　　　，轴功率　　　　。

10．用离心泵将水池中水送至常压水塔，若在离心泵正常操作范围内，将出口阀开大，则流量，扬程，管路总阻力损失，轴功率（变大、变小、不变、不确定）。

11．图示管路用泵将江水送上敞口容器。

若在送水过程中江水水位上升，流量（变大、变小）。

现欲维持原流量不变，则出口阀应作如何调节？

。

试比较调节前后泵的扬程（变大、变小、不变）。

12．图示管路，泵在输送密度为的液体时，流量为，现若改为输送密度为液体，（已知），则流量为。

试比较：

1）时，，，（＞，＜，＝）；

2）时，，，（＞，＜，＝）。

13．如图所示循环管路，离心泵输送密度为的某有机液体，试问：

1）若池中液面上升，则：

流量，扬程，真空表读数，压力表读数；

2）若离心泵输送的液体为水，则：

流量，扬程，真空表读数，压力表读数；

3）若将泵的转速提高，则离心泵的流量，扬程，效率（变大、变小、不变、不确定）

14．离心泵输送管路，单泵操作时流量为，扬程为。

现另有一台型号相同的泵，在管路状态不变条件下，将泵串联时输送流量为，扬程为，将泵并联时输送流量为，扬程为，则：

D）视管路状态而定；

15．试按下表讨论离心泵与往复泵的使用、调节和操作三方面有何不同。

离心泵

往复泵

压头

由泵与管路共同决定

由管路决定

流量

由泵与管路共同决定

由泵决定

流量调节

改变管路

阀门调节

支路调节

改变泵

改变转速

改变活塞频率与行程

启动

出口阀关闭

阀门开启

一、问答题

1．采用离心泵从地下贮槽中抽送原料液体，原本操作正常的离心泵本身完好，但无法泵送液体，试分析导致故障的可能原因有哪些？

2．离心泵的特性曲线H－Q与管路的特性曲线He－Qe有何不同？

二者的交点意味着什么？

3、如图，假设泵不在M点工作，而在A、B点工作时，会发生什么情况？

三、计算题

1．用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图所示。

在特定转速下，泵的特性方程为：

（Q的单位为m3/s）

当水在管内的流量时，流动进入阻力平方区。

现改送密度的水溶液（其它性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变，试求输送溶液时的流量和有效功率。

2．用离心泵将池内水送至灌溉渠，起始两液面位差为10m，管路系统的压头损失可表示为Hf=0.6×106Qe2（Qe的单位为m3/s）；在特定转速下泵的特性方程为：

H=26-0.4×106Q2（Q的单位为m3/s）。

池面的面积为100m2，试求：

1）．若两液面恒定，则水的流量为若干m3/h？

2）．若灌溉渠内液面恒定，而池内液面不断下降，则液面下降2m，所需的时间为若干h？

3．某管路安装一台IS80-50-200型水泵，将水池中的水送至高度为10m、表压为9.81×104Pa的密闭容器内，管内流量为16.7×10-3m3/s。

试求

1）管路特性曲线（假定管内流动已进入阻力平方区）及输送每千克水消耗的能量。

2）若将阀门关小，使管内流量减小25%，管路特性曲线（假定管内流动位于阻力平方区）有何变化？

此时输送每千克水需消耗多少能量？

与原管路相比，在此流量下输送每千克水额外消耗的理论功为多少？

（已知：

当Qv=16.7×10-3m3/s，泵的压头为He=47m，泵的效率为71%：

当Qv=12.5×10-3m3/s，泵的压头为He=51.4m；泵的效率为66.3%）

第三章

一、填空题

1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1,在空气中为u2，则u1u2；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u3u4。

（＞，＜，＝）

2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将（上升、下降、不变），导致此变化的原因是1）；2）。

3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度，气体的体积流量，气体停留时间，可100%除去的最小粒径。

（增大、减小、不变）

4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P1，总效率为，通过细长型旋风分离器时压降为P2，总效率为，则：

P1P2，

。

5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间为原来过滤时间τ的倍数：

1），压差提高一倍，其他条件不变，=τ；

2），压差提高一倍，其他条件不变，=τ；

3），压差提高一倍，其他条件不变，=τ；

6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m，则切向速度ut=m/s。

7．对板框式过滤机，洗涤面积和过滤面积的定量关系为，洗水走过的距离和滤液在过滤终了时走过的距离的定量关系为，洗涤速率（和终了时的过滤速率的定量关系为。

8．转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越，每转一周所获得的滤液量就越，形成的滤饼厚度越，过滤阻力越。

9．一降尘室长5M,宽2.5M,高1.1M,中间装有10块隔板,隔板间距为0.1M,现颗粒最小直径10,其沉降速度为0.01m/s,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来,含尘气体的最大流速不能超过____________m/s。

10．恒压过滤时，过滤面积不变，当滤液粘度增加时，在相同过滤时间内，过滤常数Ｋ将变　　，滤液体积将变　　。

二、选择题　

１．以下说法正确的是　　　。

Ａ　过滤速率与过滤面积成正比　　　Ｂ　过滤速率与过滤面积的平方成正比

Ｃ　过滤速率与滤液体积成正比　　　Ｄ　过滤速率与滤布阻力成正比

２．用板框过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤20min可得滤液8m3，若再过滤20min可再得滤液　　。

Ａ　8m3　　　Ｂ　4m3　　　　Ｃ　3.3m3　　　　Ｄ　11.3m3

３．含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降，理论上完全除去的粒子最小粒径为30μm，现气体的额处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为　　　。

A2×30μmB1/2×30μmC30μmD21/2×30μm

４．下面哪个是过滤的推动力　　。

Ａ　液体经过过滤机的压强降；　　　Ｂ　滤饼两侧的压差；

Ｃ　介质两侧的压差；　　　　　　　Ｄ　介质两侧的压差加上滤饼两侧的压差

５．恒压过滤时，当过滤时间增加１倍则过滤速率为原来的　　　。

（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩）

A21/2倍B2-1/2倍C2倍D1/2倍

6．降尘室的生产能力取决于　　。

Ａ　降尘面积和降尘室高度

Ｂ　沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度

Ｃ　降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度

Ｄ　降尘室的宽度和长度

7．对标准旋风分离器系列，下列说法哪一个是正确的。

A尺寸大，则处理量大，但压降大；

B尺寸大，则分离效率高，但压降小；

C尺寸小，则处理量小，但分离效率高；

D尺寸小，则分离效率差，但压降大

8．设降尘室的长、宽、高分别为L、S、H（单位均为m），颗粒的沉降速度为ut（m/s），气体的体积流量为Vs，则颗粒能在降尘室分离的条件是。

AH/ut≥LbH/Vs；

BH/ut≤LbH/Vs；

CL/ut≤LbH/Vs；

DL/ut≥LbH/Vs

9．下列说法中正确的是。

A离心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；

B离心沉降速度ur和重力沉降速度ut不是恒定的；

C离心沉降速度ur不是恒定值，而重力沉降速度ut是恒定值；

D离心沉降速度ur是恒定值，而重力沉降速度ut不是恒定值

10．欲对含尘气体进行气固分离，若气体的处理量较大时。

应，可获得较好的分离效果。

A采用一个尺寸较大的旋风分离器

B采用多个尺寸较小的旋风分离器串联

C采用多个尺寸较小的旋风分离器并联

D不用旋风分离器，该用其它分离设备

三、计算题

１．用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为：

V2+V=5×10-5A2θ

试求：

⑴欲在30min内获得5m3滤液，需要边框尺寸为635mm×635mm×25mm的滤框若干个；

⑵过滤常数K、qe、θe。

2．实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种悬浮液进行实验，滤叶内部真空度为8×104Pa，测出qe为0.01m3/m2，θe为20s，且知每获1升滤液，便在滤叶表面积累1mm厚的滤渣，今选用板框过滤机在3.2×105Pa的表压下过滤该悬浮液，所用过滤介质与实验相同，该压滤机滤框为正方形，其边长为810mm，框厚为42mm，共20个框，滤饼不可压缩。

试求：

⑴滤框完全充满滤饼所需的过滤时间；

3．某板框压滤机的过滤面积为0.6m2，在恒压下过滤某悬浮液，3小时后得滤液60m3，若滤饼不可压缩，且过滤介质可忽略不计，试求：

⑴若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少滤液？

⑵若其他条件不变，过滤时间缩短1.5h，可得多少滤液？

⑶　若其他条件不变，过滤的压差加倍，可得多少滤液？

⑷若在原表压下过滤3h，用4m3的水洗涤滤饼需多长时间？

设滤液与水的性质相近。

4．用小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差为150kPa，测得过滤常数k=2.5×10-4m2/s，qe=0.02m3/m2。

今拟用一转筒真空过滤机过滤该悬浮液，过滤介质与试验时相同，操作真空度为60kPa，转速为0.5r/min，转筒的浸没度为1/3。

若要求转筒真空过滤机的生产能力为5m3滤液/h，试求转筒真空过滤机的过滤面积。

已知滤饼不可压缩。

第四章传热

一：

填空题

1．三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。

在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。

2．在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（），冷凝传热量（）。

3．在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（）。

4．在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（）。

5．黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（）倍。

6．沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（），沸腾传热系数α越（）。

7．苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m2．℃）。

如果流量和物性不变，改用内径为30mm的圆管，其对流传热系数变为（）W/（m2．℃）。

8．热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。

若冷流体为最小值流体，传热效率为0.65，则油的入口温度为（）。

二、选择题

1．某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100℃，空气进口温度为20℃，出口温度为80℃，则此套管换热器内壁温度应是（）。

A接近空气平均温度B接近饱和蒸汽和空气的平均温度C接近饱和蒸汽温度

2．测定套管换热器传热管内对流传热系数αi，冷流体走传热管内，热流体走套管环隙，冷热流体均无相变。

冷流体的流量及进、出口温度均可测量,且测量的精确度基本上相同。

用公式αi=Q/si△ti求αi时，式中的Q用下面（）公式计算。

AQ=WcCp,c（t2-t1）BQ=WhCp,h（T1-T2）

CQ=WcCp,c（t2-t1）和Q=WhCp,h（T1-T2）均可以。

3．在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热。

（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走（）

A壳程B管程C壳程和管程都可以

两流体在换热器中必须（）流动。

A逆流B并流C逆流和并流都可以

4．传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。

A管壁热阻B污垢热阻C管内对流传热热阻D管外对流传热热阻

5．下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（）。

A设置折流板；B增大板间距C换热器采用三角形排列；D增加管程数

6．在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。

A高压流体；B蒸汽；C易结垢的流体；

D腐蚀性流体E粘度大的流体F被冷却的流体

7．采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时也导致（）。

A．管内易结垢；B壳程流体流速过低C平均温差下降D管内流动阻力增大

8．下面关于辐射的说法中正确的是（）。

A同一温度下，物体的辐射能力相同；B任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关；C角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关；D只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程

三、计算题

1．有一列管式换热器，用120℃的饱和水蒸气加热某种气