化工原理习题整理汇总

化工原理习题整理汇总2第一章测试及答案第一题填空题（22分）1.（3分）流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。2.（3分）米糠油在管中作流动，若流量不变，管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的2倍。3.（3分）流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变变大，直管阻力变变小，计算局部阻力的当量长度变变大。4.（3分）用内径为200mm的管子输送液体，Re为1750。若流体及其流量不变，改用内径为50mm的管子，则Re变为7000。5.（3分）苯（密度为880kg/m3，黏度为6.5×10-4Pa·s）流经内径为20mm的圆形直管时，其平均流速为0.06m/s，其雷诺数Re为1625，流动形态为层流，摩擦系数λ为0.0394。6.（4分）某液体在套管环隙内流动，大管规格为φ56mm×3mm，小管规格为φ30mm×2.5mm，液体黏度为1Pa·s，密度为1000kg/L，流速为1m/s，则该液体在套管环隙内流动的Re为20000。7.（3分）流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速减小，动压头减小，静压头增大。第二题选择题（每题4分，共28分）1.如下图所示，若水槽液位不变，阀门打开时，各处的流体总机械能的关系为（B）。A.E1E2E3B.E1=E2E3C.E1=E2=E3D.E1E2=E32、流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（B）。A.增厚B.减薄C.不变3、在一条倾斜的直管里充满着流体，在直管的不同高度有两个压力表，当它们读数相同时，可以认定管中的流体（C）。A、静止不动B、向上流动C、向下流动D、以上都有可能4.转子流量计的主要特点是（C）3A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差C.变截面、恒压差5、流体在圆管内作层流流动时其阻力损失（A）。A、与管壁粗糙度无关B、与雷诺数无关C、与管壁粗糙度、雷诺数有关D、只与管壁粗糙度有关6.水在异径管中作稳定流动，体积流量为qv，质量流量为qm，质量速度为G，平均流速为u，则在流动中数值不变化的是（D）。A、G和uB、qv和GC、qm和uD、qv和qm7.在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值C。A)与光滑管一样；B)只取决于雷诺准树Re;C)只取决于相对粗糙度；D)与粗糙度无关。三、计算题：第1题（17分）：如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑hf=16.15u2(J/kg)计算，式中u为水在管内的流速（m/s）。求（1）A-A'截面（垂直管路中的某一截面）处的流速m/s？（2）水的流量为多少m3/h？解：（1）设水槽液面为1-1，管出口外侧为2-2，以地面为基准面，列柏努利方程式得：Z1g+(P1/ρ)+(u12/2)=Z2g+(P2/ρ)+(u22/2)+Σhf---------3分代入数据：10×9.807+0+0=2×9.807+0+0.5u22+16.15u22--3分得u2=2.2m/s-------------3分∵水在管内连续流动dA=d2,∴A-A’截面处流速uA=u2=2.2m/s-------3分（2）qV=3600π×(0.1)2×2.2/4=62.17m3/h----------5分第2题（17分）：敞口容器的侧壁装有内径为25mm的短管，用以排水。水以44.5m3/h的流量连续加入容器内，以维持液面恒定，如图所示。试求容器中的水位高度。解：短管中的流速u=qv/（d2π/4）=2.55m/s在容器的恒定液面1-1及侧壁短管出口外侧2-2截面间列伯努利方程（以短管中心线为基准面），得z1g+u12/2+p1/ρ+he=z2g+u22/2+p2/ρ+∑hf其中p1=0（表压），p2=0（表压），u1≈0，he=0，z2=0，u2=0故z1g=∑hf因放水管很短，可以忽略直管阻力，即∑hf≈（ζc+ζe）u2/2=（1+0.5）×u2/2故z1g=1.5×u2/2=1.5×2.552/2解得z1=0.497m第3题（16分）：在如图所示的并联管路中，支路ADB长20m，支路ACB长5m（包括管件但不包括阀门的当量长度），两支管直径皆为80mm，直管阻力系数皆为0.03，两支管各装有一个阀门，一个换热器，换热器的局部阻力系数皆等于5。试求：当两阀门全开时，两支路的流量之比。解：下标“1”和“2”分别表示支路ACD和ADB,因并联支路的阻力损失相等，所以u12/u22=（λ2l2/d2+ζF+ζD）/（λ1l1/d1+ζE+ζC）=1.8qv1/qv2=u1/u2=1.345此例说明,对于并联管路，若各支管长度不等，即使直径相同，也会导致流量分配的不均匀，使设备不能发挥应有的作用，这一点在并联管路的设计中必须充分注意。第一章总复习1．当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力降低。2．实验证明，流体在管内稳定流动时，当Re≤__2000_时，流动类型为滞流，滞流时的摩擦系数λ与_Re__成反比；湍流时，当Re一定，则λ随ε/d的增加而___增加______。P29图1-323.在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值C。E)与光滑管一样；F)只取决于雷诺准树Re;G)只取决于相对粗糙度；H)与粗糙度无关。δε,水力光滑管,λ与Re有关,与ε/d无关,δ~ε,λ与Re、ε/d都有关,δε,完全湍流粗糙管,λ与Re无关,与ε/d有关。4.流体体积流量一定时，流通截面扩大，则流速______，动压头__，静压头__。(填增加,减少,不变)减少，减少，增加。5.减少流体在管路中流动阻力Σhf的具体措施有：__________。管路长度尽可能缩短、尽量走直线；减少不必要的管件阀门；增大管径6.转子流量计的主要特点是（C）A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差C.变截面、恒压差7.柏努利方程实验中，在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头与动压头之和，若水平管路中的阻力损失等于零，当流速增大时，测压管液位高度_________（升高、降低或不变），因为。不变，流体流动过程中总机械能守恒8.流体在管内作湍流流动时，滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（B）。A.增厚B.减薄C.不变9.流体流动中的理想流体是指：。没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩。10.液体在等直径的管中作稳态流动，由于有摩擦阻力损失，其流速沿管长，静压强沿管长。不变；降低11.相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数Re相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（A）水速。A.大于B.小于C.等于12.将管路上的阀门关小时,其阻力系数（B）。A.变小B.变大C.不变13.在一定流量下，流体在并联管路中作稳态连续流动，当并联管路数目愈多，6则（C）。A.流体阻力损失越大B.流体阻力损失越小C.流体阻力损失与并联管数无关14.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍。抛物线，215.u2/2的物理意义是表示流动系统某截面处（A）流体具有的动能。A.1kgB.1NC.1m16．因次分析法的目的在于：cA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。17.流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变，直管阻力变。大，小18.流体在圆管内流动时，由于流体具有粘性，使得管__________处速度为零，管的________处速度最大。管壁；中心19.滞流底层越薄，则C。A近壁面速度梯度越小；B流动阻力越小；C流动阻力越大；D流体湍动程度越小20.牛顿粘性定律表达式为，其中粘性系数(粘度)的物理意义是。τ＝F/A＝μdu/dy；在单位接触面积上，速度梯度为1时，流体层间的内摩擦力。21.在稳态流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（C）倍。A.2B.8C.422.产生流体流动阻力的根本原因是：_____________________。流体具有粘性，流动时产生了内摩擦切向力。23.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（C）。A.流动速度大于零B.管边不够光滑C.流体具有粘性24.当20℃的水（ρ=998.2kg/m3，μ=1.005×10-3Pa.s）在内径为100mm的光滑管内流动时，若流速为1.0m/s时，其雷诺准数Re为_____，流动型态为(填滞流或湍流)____。9.93×104,湍流25.水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（A）。A、1/4B、1/2C、2倍26.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（A）A、增大B、减小C、不变27．在一定流量下，流体在并联管路中作稳定连续流动，当并联管路数目愈多，7则（C）。A、流体阻力损失越大B、流体阻力损失越小C、流经各支管的阻力损失皆相等三、问答题：1.说明流速、体积流量、质量流量的单位，以及这三个物理量之间的相互转换关系。答：（1）流速u，m/s；体积流量qV，m3/s；质量流量qm，kg/s（2）相互转换关系：u=qV/A；qm=qV.ρ2.什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？化工产品的生产过程中，具有共同物理变化，遵循共同的物理学定律的一些物理操作过程。例如：流体流动、流体输送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。3．流体在管路中流动时，有哪两种流动形态？写出判断流型的具体根据。答：(1)两种流型：层流、湍流；（2）判据：雷诺准数Re=duρ/μ，Re〈2000层流；Re〉4000湍流；介于二者之间过渡流。第二章流体机械1.离心泵的主要部件有（）、（）和（）。叶轮，泵壳，轴封装置2.离心泵特性曲线包括、和三条曲线。它们是在一定下，用常温为介质，通过实验测得的。He-qvPa-qvη--qv转速清水3.离心泵的压头（又称扬程）是指，它的单位是。泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量m4.离心泵安装在一定管路上，其工作点是指泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。5.若被输送的粘度大于常温下清水的粘度时，则离心泵的压头、流量、效率、轴功率。减小，减小，下降，增大7.管路特性曲线的形状由和来确定，与离心泵的性能。管路布置，操作条件，无关8.离心泵通常采用调节流量。出口阀门89.离心泵的扬程是指（C）A、实际的升扬高度B、泵的吸上高度C、泵对单位重量液体提供的有效能量D、泵的允许安装高度10.当液体的密度改变时，离心泵的压头H和轴功率N的变化为（B）A、H、N均不变B、H不变，N改变C、H改变，N不变D、H、N均改变11.离心泵的效率η与流量Q的关系为（B）A、Q增大则η增大B、Q增大，η先增大后减小C、Q增大则η减小D、Q增大，η先减小后增大12.离心泵的工作点是指（D）A、与泵最高效率时对应的点B、由泵的特性曲线所决定的点C、由管路特性所决定的点D、泵的特性曲线与管路特性曲线的交点13.离心泵的效率随所输送液体的密度变化而。（）14.离心泵启动前需要向泵充满被输送的液体，否则将可能发生现象。15.在化工生产和设计中，对流体输送机械的基本要求是什么？（1）能适应被输送流体的特性（如粘性、腐蚀性、含固体杂质等）。（2）能满足工艺上对流量和能量（压头）的要求。（3）结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低。16.离心泵内能量损失包括、、.容积损失，机械损失，水力损失17.说明离心泵叶轮的构造和作用。答：叶轮的构造：它是由若干后弯曲的叶片构成。作用：将原动机的机械能直接传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。18.用简单语言来说明离心泵的工作原理。计算题：如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为1120Kg/m3的溶液送至高位槽内，高位槽内表压强为3.92×104Pa，需要的送液量为120m3/h，输送管路为φ140×4.5mm的钢管，其计算总长