化工原理各章节考试重点题与答案.docx

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化工原理各章节考试重点题与答案

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____________mmHg。

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__________与__________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_________，它们之间的关系是__________。

4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。

5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。

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

摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。

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

8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。

邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________

9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。

10．测速管测得的是管道中___________速度，孔板流量计测得的是__________速度。

可从__________上直接读出被测流体的体积流量。

答案：

1.560

2.位能静压能3.

或

4.

牛顿型滞流5.流体静力学任意截面表压强真空度

6.抛物线2管壁粗糙度Re减小7.ε/d及Reε/dRe8.零滞流内薄9.不摩擦阻力10.局部平均速度转子流量计

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－

答案：

1.D2.D3.A4.A5.D6.B7.D8.D9.A10.C

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

（化0403、0404班；2006-11-11）

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________.***答案***1472w

2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:

______,_____,_______.

***答案***泵壳;叶轮;泵轴

3.（2分）离心泵的主要参数有:

______,______,______,________.

***答案***流量;扬程;功率;效率

4．（3分）离心泵的特性曲线有:

_____________,_________________,___________________.

***答案***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_______________.***答案***10m

6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：

______________,________________.

***答案***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：

_____________,__________________,____________________.

***答案***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：

___________,___________,__________,___________,_______.

***答案***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:

________,_________,___________.

***答案***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＿＿＿＿＿＿＿＿____________

**答案**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＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿＿，轴功率＿＿＿＿。

***答案***减小减小下降增大

12.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，真空表的读数＿＿＿＿，压力表的读数＿＿__＿。

***答案***出口减小增大

13.（2分）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即＿＿＿，＿＿，＿＿＿，＿＿＿＿。

***答案***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＿＿___＿＿现象。

***答案***气蚀

15.（2分）离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

***答案***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＿＿＿＿，＿＿＿＿＿，＿＿__＿＿。

***答案***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＿＿＿＿＿＿＿时的流量和扬程。

***答案***效率最高

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＿＿＿＿＿＿＿,扬程＿＿＿＿＿,泵出口压力＿＿＿＿,轴功率＿＿＿。

（变大,变小,不变,不确定）

***答案***不变不变变大变大

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＝＿＿＿＿＿＿m；有效功率ΔN＝＿＿＿＿＿＿kw。

***答案***2;0.981

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__________现象。

***答案***气缚

21.（2分）离心泵采用并联操作的目的是________，串联操作的目的是_________。

***答案***提高流量；提高扬程

22.（2分）风机的风压是指_________的气体通过风机而获得的能量。

***答案**单位体积

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____________曲线。

***答案***流量与静风压

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

***答案***A

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

***答案***A.

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**答案***B.

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）***答案***B.

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）

***答案***C.

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

***答案***B.

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

***答案***C.

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

***答案***B.

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

***答案***D.

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

***答案***B

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

***答案***B

12.（2分）流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）

A.出口阀B.进口阀C.旁路阀

***答案***A、C

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

***答案***A

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

***答案***C、A

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

***答案***C

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

***答案***B

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

***答案***A

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？

***答案***

“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？

***答案***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？

***答案***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？

***答案***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。

***答案***

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？

***答案***

（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？

***答案***

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

**答案***

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；

***答案***

已知：

d=108-2×4=100mm=0.1m

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

l+Σle=100mQ=56.5m3/h

∴u=Q/A=56.5/（3600×0.785×10-2）=2m/s

μ=1cp=10-3Pa·Sρ=1000kg/m3λ=0.024

⑴∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10-3=2×105>4000;∴水在管内流动呈湍流

⑵以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程：

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

∵Z1=0u1=0p1=0（表压）Z2=18mu2=0;P2/ρg=2.5×9.81×103/（1000×9.81）=25m

Σhf=λ[（l+Σle）/d]（u2/2g）=0.024×（100/0.1）×[22/（2×9.81）]=4.9m;∴He=18+25+4.9=47.9m

Ne=HQρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw

4.（20分）如图所示，用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m