化工 课后习题答案.docx
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化工课后习题答案
第一章
一、单选题
1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
A
A质量；B粘度；C位能；D动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
A
A密度；B粘度；C位能；D动能。
3．流体是由无数分子集团所组成的连续（）。
B
A空白；B连续；C辐射；D漂流。
4．气体是（）的流体。
B
A可移动；B可压缩；C可流动；D可测量。
5．气体是可压缩的（）。
C
A材料；B物质；C流体；D部分。
6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
C
A绝对压强；B表压强；C静压强；D真空度。
7．以绝对零压作起点计算的压强，称为（）。
A
A绝对压强；B表压强；C静压强；D真空度。
8．以（）作起点计算的压强，称为绝对压强。
D
A大气压；B表压强；C相对零压；D绝对零压。
9．当被测流体的（）大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。
D
A真空度；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
10．当被测流体的绝对压强（）外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。
A
A大于；B小于；C等于；D近似于。
11．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（）。
A
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
12．（）上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。
A
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
13．压强表上的读数表示被测流体的（）比大气压强高出的数值，称为表压强。
D
A大气压；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
14．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比（）高出的数值，称为表压强。
A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
15．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（）。
B
A真空度；B表压强；C相对压强；D附加压强。
16．被测流体的（）小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。
D
A大气压；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
17．被测流体的绝对压强（）外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。
B
A大于；B小于；C等于；D近似于。
18．被测流体的绝对压强小于外界（）时，所用测压仪表称为真空表。
A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D真空度。
19．被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为（）。
B
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
20．（）上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的读数。
B
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
22．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于（）的读数。
D
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
23．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强（）大气压强的读数。
A
A低于；B等于；C高于；D近似于。
24．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于（）的读数。
A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D真空度。
25．（）等于大气压强与表压强之和。
A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
26．绝对压强（）大气压强与表压强之和。
C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
27．绝对压强等于（）与表压强之和。
A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
28．绝对压强等于大气压强与（）之和。
B
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
29．绝对压强等于大气压强与表压强（）。
C
A之积；B之商；C之和；D之差。
30．表压强（）绝对压强减去大气压强。
C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
31．表压强等于绝对压强（）大气压强。
D
A乘以；B除以；C加上；D减去。
32．（）等于绝对压强减去大气压强。
A
A表压强；B真空度；C相对压强；D流体压强。
33．表压强等于（）减去大气压强。
A
A绝对压强；B真空度；C相对压强；D流体压强。
34．表压强等于绝对压强减去（）。
D
A大气压强；B真空度；C相对压强；D流体压强。
35．真空度等于大气压强（）绝对压强。
D
A乘以；B除以；C加上；D减去。
36．（）等于大气压强减去绝对压强。
A
A真空度；B表压强；C湍流度；D粗糙度。
37．（）内流过管道任意截面的流体量称为流量。
B
A无限时间；B单位时间；C长时间；D短时间。
38．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。
C
A流速；B流线；C流量；D流函数。
39．（）内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。
B
A无限时间；B单位时间；C长时间；D短时间。
40．单位时间内流体在流动方向上所流过的（）称为流速。
C
A宽度；B高度；C距离；D直线。
41．单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为（）。
A
A流速；B流线；C流量；D流函数。
42．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。
A
Agz；B
；C
；Dwe。
43．柏努利方程式中的gz项表示单位质量流体所具有的（）。
B
A位能；B动能；C静压能；D有效功。
44．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的动能。
B
Agz；B
；C
；Dwe。
45．柏努利方程式中的
项表示单位质量流体所具有的（）。
B
A位能；B动能；C静压能；D有效功。
46．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的静压能。
C
Agz；B
；C
；Dwe。
47．柏努利方程式中的
项表示单位质量流体所具有的（）。
C
A位能；B动能；C静压能；D有效功。
48．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。
D
Agz；B
；C
；Dwe。
49．柏努利方程式中的we项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为（）。
D
A位能；B动能；C静压能；D有效功。
50．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。
D
Agz；B
；C
；D
。
51．柏努利方程式中的
项表示单位质量流体因克服流动阻力而（）的能量。
D
A增加；B扩大；C需求；D损失。
52．流体在直管中流动，当（）≤2000时，流体的流动类型属于层流。
A
ARe；BPr；CNu；DGr。
53．流体在直管中流动，当Re（）2000时，流体的流动类型属于层流。
A
A≤；B≥；C=；D≠。
54．流体在直管中流动，当Re≤（）时，流体的流动类型属于层流。
B
A1000；B2000；C3000；D4000。
55．流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于（）。
A
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
56．流体在直管中流动，当（）≥4000时，流体的流动类型属于湍流。
A
ARe；BPr；CNu；DGr。
57．流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型属于湍流。
B
A＜；B≥；C≤；D≠。
58．流体在直管中流动，当Re≥（）时，流体的流动类型属于湍流。
D
A1000；B2000；C3000；D4000。
59．流体在直管中流动，当Re＞4000时，流体的流动类型属于（）。
B
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
60．流体在直管中流动，当2000＜（）＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。
A
ARe；BPr；CNu；DGr。
61．流体在直管中流动，当2000＜Re＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的（）。
C
A层流区；B湍流区；C过渡区；D涡流区。
62．流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。
A
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
63．流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的（）运动。
B
A垂直；B平行；C圆周；D绕行。
64．流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。
B
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
65．流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的（）运动。
D
A垂直；B平行；C圆周；D杂乱。
66．流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。
A
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
67．流体在圆管内层流流动时，（）是最大速度的一半。
A
A平均速度；B最大速度；C中间速度；D瞬时速度。
68．流体在圆管内层流流动时，平均速度是（）的一半。
B
A平均速度；B最大速度；C中间速度；D瞬时速度。
69．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的（）。
B
A四分之一；B一半；C二倍；D四倍。
70．流体在圆管内（）流动时，最大速度是平均速度的二倍。
A
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
71．流体在圆管内层流流动时，（）是平均速度的二倍。
B
A平均速度；B最大速度；C中间速度；D瞬时速度。
72．流体在圆管内层流流动时，最大速度是（）的二倍。
A
A平均速度；B最大速度；C中间速度；D瞬时速度。
73．流体在圆管内层流流动时，最大速度是平均速度的（）。
C
A四分之一；B一半；C二倍；D四倍。
74．对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。
B
A圆形管；B非圆形管；C矩形管；D直管。
75．对于非圆形管，（）等于四倍的流通截面积除以润湿周边。
C
A摩擦直径；B弯曲直径；C当量直径；D公称直径。
76．对于非圆形管，当量直径（）四倍的流通截面积除以润湿周边。
C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
77．对于非圆形管，当量直径等于（）的流通截面积除以润湿周边。
D
A四分之一；B一半；C二倍；D四倍。
78．对于非圆形管，当量直径等于四倍的（）除以润湿周边。
A
A流通截面积；B表面积；C流动体积；D流通体积。
79．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积（）润湿周边。
B
A乘以；B除以；C加上；D减去。
80．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积除以（）。
C
A流经周边；B直管周边；C润湿周边；D横截周边。
81．层流与湍流的本质区别是（）。
A湍流流速＞层流流速；B流道截面大的为湍流，截面小的为层流；
C层流的雷诺数＜湍流的雷诺数；D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
二、简答题
1．如何判断一流体的流动类型?
Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动。
2．层流与湍流是如何定义的？
Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动。
3．简述层流与湍流的区别。
流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。
流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。
4．什么是“当量直径”?
对非圆形截面的通道,可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替,此直径即称为“当量直径”。
5．当量直径是如何计算的?
当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边。
6．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。
问：
在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？
答：
三种情况中，下游截面2-2’的流速相等。
7．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。
问：
在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？
如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况的数值最小？
其理由何在？
答：
三种情况中，下游截面2-2’的压强不相等，其中（a）的压强最大，（c）的压强最小。
这是因为（c）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低。
三、计算题
1．一套管换热器的内管外径为80mm,外管内径为150mm,其环隙的当量直径为多少?
解：
de=4×
=4×
=150–80=70mm
2．某液体在一管路中稳定流过，若将管子直径减小一半，而流量不变，则液体的流速为原流速的多少倍?
解：
V=uA，u1A1=u2A2，A=
，当d1=2d2时
u1
=u2
，有
，
，即
得u2=4u1
3．一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。
若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？
解：
流动阻力
，设管径改变后
，则根据u1A1=u2A2
可得u2=4u1，滞流时
，
=
，
，∴
4．某设备上真空表的读数为13.3×103Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为98.7×103Pa。
解：
绝对压强=大气压—真空度=98.7×103—13.3×103=85.4×103Pa
表压强=—真空度=—13.3×103Pa
5．甲乙两地的平均大气压强分别为85.3×103Pa和101.33×103Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80×103Pa，在乙地操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表读数应为多少?
解：
在甲地绝对压强=大气压—真空度=85.3×103—80×103=5.3×103Pa
在乙地真空度=大气压—绝对压强=101.33×103—5.3×103=96.03×103Pa
6．在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103Pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？
兰州地区的平均大气压强为85.3×103Pa，天津地区的平均大气压强为101.33×103Pa。
解：
在兰州绝对压强=大气压—真空度=85.3×103—80×103=5.3×103Pa
在天津真空度=大气压—绝对压强=101.33×103—5.3×103=96.03×103Pa
7．某设备的进、出口压强分别为1200mmH2O（真空度）和1.6kgf/cm2（表压）。
若当地大气压为760mmHg,求此设备进、出口的压强差。
（用SI制表示）
解：
进口P1（绝压）=P（大气压）-P（真空度）
出口P2（绝压）=P（大气压）+P（表压）
P1（真空度）=1200mmH2O=0.12kgf/cm2
P1（绝压）-P2（绝压）=-[P1（真空度）+P2（表压）]
=-（0.12+1.6）=-1.72kgf/cm2
=-1.72×9.81×104=-1.687×105N/m2
8．在附图所示的储油罐中盛有密度为960kg/m3的油品。
油面高于罐底9.6m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为760mm圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106Pa，问：
至少需要几个螺钉？
解：
设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为
p，则p就是管内液体作用与孔盖上的平均
压强。
由流体静力学基本方程式知
作用在孔盖外侧的是大气压强pa，故孔盖内外两侧所受压强差为
作用在孔盖上的静压力为
每个螺钉能承受的力为
螺钉的个数=3.76×104/6.04×103=6.23个
即至少需要7个螺钉。
9．某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。
测得R1=400mm，R2=50mm，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm。
求A、B两处的表压强。
解：
U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可认为PA≈PC,PB≈PD。
PA≈PC=ρH2OgR3+ρHggR2
=1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05
=7161N/m2（表压）
PB≈PD=PA+ρHggR1
=7161+13600×9.81×0.4
=6.05×104N/m2（表压）
10．根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。
压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，U管中油、水交界面高度差R=300mm。
两扩大室的内径D均为60mm，U管内径d为6mm。
当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。
解：
当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液面差
Δh与微差压差计读数R的关系为
当压差计读数R=300mm时，两扩大室液面差为
m
则管路中气体的表压强为
p=（998-920）×9.81×0.3+920×9.81×0.003=257N/m2（表压）
11．有一内径为25mm的水管，如管中水的流速为1.0m/s，求：
（1）管中水的流动类型；
（2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度ρ=1000kg/m3,粘度μ=1cp）。
解：
（1）Re=duρ/μ=0.025×1×1000/0.001=25000＞4000
流动类型为湍流。
（2）层流时，Re≤2000，流速最大时，Re=2000，即duρ/μ=2000
∴u=2000μ/dρ=2000×0.001/（0.025×1000）=0.08m/s
12．密度为850kg/m3、粘度为8×10-3Pa·s的液体在内径为14mm的钢管内流动，液体的流速为1m/s。
计算：
（1）雷诺准数，并指出属于何种流型；
（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？
解：
（1）Re=duρ/μ=0.014×1×850/8×10-3=1487.5≤2000
流动类型为层流
（2）湍流时，Re≥4000，流速最小时，Re=4000，即duρ/μ=4000
∴u=4000μ/dρ=4000×0.008/（0.014×850）=2.69m/s
13．用
108×4mm的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150m（包括管件的当量长度）。
若此管路的全部能量损失为118J/kg，此管路输水量为若干m3/h？
（管路摩擦系数可取为0.02，水的密度取为1000kg/m3）
解：
能量损失
118J/kg
∴u=2.8m/s
流量V=uA=2.8×
79.13m3/h
14．用Φ168×9mm的钢管输送原油。
管线总长100km,油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为1.57×107Pa。
已知50℃时油的密度为890kg/m3,粘度为181cp。
假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。
问：
为完成上述输油任务,中途需设几个加压站?
解：
u1=u2，Z1=Z2，
u=V/A=（60000/890）/（3600×0.785×0.152）=1.06m/s
Re=duρ/μ=0.15×1.06×890/（181×10-3）=782
层流λ=64/Re=64/782=0.0818
ΔP=λ（l/d）（u2/2）ρ=0.0818×（105/0.15）×（1.062/2）×890=2.72×107Pa
n=2.72×107/（1.57×107）=1.73
中途应设一个加压站
15．用泵将水从水池送至高位槽。
高位槽液面高于水池液面50m，管路全部能量损失为20J/kg，流量为36m3/h，高位槽与水池均为敞口。
若泵的效率为60%，求泵的轴功率。
（水的密度取为1000kg/m3）
解：
设水池液面为1-1’截面，高位槽液面为2-2’，以水池液面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式。
Z1=0，Z2=50m，u1≈0，u2≈0，P1=P2=0（表压），Σhf=20J/kg
∴we=9.81×50+20=510.5J/kg
水的质量流率ws=36×1000/3600=10kg/s
有效功率Ne=we·ws=510.5×10=5105W
轴功率N=5105/0.6=8508.3W
16．高位槽内的水面高于地面8m，水从Φ108×4mm的管道中流出。
管路出口高于地面2m。
在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按Σhf=6.5u2计算（不包括出口的能量损失），其中u为水在管内的流速，m/s。
计算：
1．
截面处水的流速；
2．水的流量，m3/h。
解：
（1）以高位槽液面为上游截面1-1',管路出口内侧为下游截面2-2',并以地面为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式
Z1=8m，Z2=2m，u1≈0，P1=P2=0（表压）
Σhf=6.5u2=6.5
代入上式,得u2=2.9m/s
由于输水管的直径相同,且水的密度可视为常数,所以A-A'截面处水的流速为uA=2.9m/s。
（2）水的流量Vh=3600Au=3600×π/4×0.12×2.9=82
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