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1、化工原理习题整理汇总化工原理习题整理汇总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6.510-4

2、Pas）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 ，摩擦系数为 0.0394 。6. （4分）某液体在套管环隙内流动，大管规格为56mm3mm，小管规格为30mm2.5mm，液体黏度为1 Pas，密度为1000 kg/L，流速为1 m/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.E1E2E3 B. E1=E2E3

3、 C. E1=E2=E3 D. 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 ） A. 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，

4、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u B、qv和GC、qm和 u D、qv和qm7. 在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值 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1084mm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

5、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/) + (u12/2) = Z2g + (P2/) + (u22/2) +hf -3分 代入数据：109.807+0+0=29.807+0+0.5 u22+16.15u22 - -3分得 u2=2.2 m/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=3600(0.1)22.2/4=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

6、以4.5m3/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/（d2/4）=2.55 m/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/+ he= z2g+u22/2+p2/+ hf其中p1=0（表压），p2=0（表压），u10，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 （c+ e）u2/2=（1+0.5）u2/2故z1g=1.5u2/2=1.52.552/2解得z1=0.497m第3题（16分）：在如图所示的并联管路中，支路ADB

7、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u1 2/u22=（2l2/d2+F +D）/（1l1/d1+E +C）=1.8qv1/ qv2= u1 /u2=1.34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

8、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 擦系数与_Re_成反比；湍流时，当Re一定，则随/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。,水力光滑管,与Re有关,与/d无关, ,与Re、/d都有关, Qe，提供的压头30mHe；且溶液的性质与水相近，故能选用该水泵。一、填空及选择题1.离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_，流量_，效率_，轴功率_

9、。不变；不变；不变；变大2. 离心泵并联操作的主要目的是（ C ）A、增大位能 B、增大扬程 C、增大流量3. 离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_泵特性曲线H - Q _和_管路特性曲线H - Q _。4. 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。气缚5. 现用离心泵将河水抽送到水塔中，其管路特性曲线方程为He=20+2.5105Qe2 (式中He的单位为m, Qe的单位为m3.s-1)； 当输送量为20 m3.h-1时，则泵的扬程为_m。 27.76.离心泵采用并联操作的主要目的是提高（扬程或流量）_，串联操作的目的是提高（扬程或流量）_

10、。提高流量，提高扬程7. 当离心泵出口阀门开大时，流量 ，泵出口压力 。变大 降低8. ( 离心泵的流量调节阀安装在离心泵 （进或出）口管路上，关小出口阀门后，真空表的读数变 ，压力表的读数变 。（出口 减小 增大由于流量的增大，流速增大，动能增大，由伯努利方程知压能减小，即压强降低，故泵出口压强表读数下降。泵入口的压力也是降低的，只不过泵入口压力是小于大气压的，小于大气压的数值叫真空值，此值越大，表示压力越小，由真空表来量测，所以流量增大，真空值由真空表读数增大。）9. 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

11、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 C二、简答题1. 离心泵有哪些基本参数和特征曲线？ 离心泵的基本参数是：流量、扬程、功率和效率。离心泵的特征曲线是：HeQe扬程曲线，NeQe功率曲线，-Q效率曲线。2.离心泵为什么会出现气蚀现象？ 是因为叶轮入口及其背面存在低压区，随着吸水高度E的增加。Z=(pa-pc)/(g)-uc2/2g-hfc 则吸入口压力pc减小，当pc减小到某一值时，低压区的压力pk就会等于小于送液的饱和蒸汽压ps。即pkps，低压区液体沸腾，产生大量气泡，同时，溶解在液体中的空气，也

12、会因压力降低而逸出，生成的气泡，随液流流入叶轮高压区，气泡就会破碎，体积骤然缩小，大量液体就会冲击过去，冲击点可达上百个大气压，且频率非常高，冲击波及气中微量氧共同作用可使叶轮及原壳出现斑痕，甚至呈海绵状，即气蚀。三、计算题（ 欲将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87J/N，液体的密度为986kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量(NPSH)r为3.7m ,试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？（最大允许安装高度：Hg=P0/g-PV/g -Hf(0-1)

13、-(NPSH)r+0.5）3.5m由液面最高处和离心泵入口出列柏努利方程，得 Hg=(Po-Pv)/g-(NPSH)r+0.5-Hf,0-1 -3分 =(67*1000-67*1000)/986*9.81-(3.7+0.5)-0.87 =-5.07m -5分由于-5.07mHg=-3.5m -2分所以，此泵不能正常操作。 -2分要使泵正常操作，须将其移埋入地下（或设备提升）1.6m。-2分2.欲用离心泵将20水以30m3/h的流量由敞口水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，两液面高度差为18m，泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱，压出管路全部阻力为3mH2O柱，

14、泵的效率为0.6，求 （1）泵的轴功率；（2）若已知泵的必须汽蚀余量为2.5m，20水的饱和蒸汽压为2338.43Pa，问上述安装高度是否合适？水的密度可取1000kg.m-3，外界大气压为10mH2O。(1)如图取11，22截面，并以11截面为基准面，列柏努利方程得： HZHf 1-2181322m -4分 PaqVHg/ (30/3600)2210009.8/0.63kw -4分(2)由题目所给已知条件，得泵的最大允许安装高度为：Hg=p0/g pv/g Hf(0-1) (NPSH)r+0.5 -3分=10 2338.43/1000/9.81 1 (2.5+0.5) =5.76m -3分

15、由于实际安装高度仅2米，安装高度合适。 -2分3.某离心泵在一定转速下的特性方程为H = 26 - 0.4106Q2 ，用该泵将水从贮槽抽送至某高位槽，两槽皆敞口，两槽液面高度差为10米。管路系统的阻力损失hf = 0.6106qV2 (hf 的单位为米，qV的单位为m3/s)。试计算：（1） 若两槽中水位恒定，求流量。（2） 开始时，两槽液面位差是10米，过程中如高位槽中液位恒定，求低位槽中液面下降两米所需的时间，低位槽面积为100m2。解:（1）管路特性方程：H=10+hf=10+0.6106Q2 -3分泵特性方程：H=26-0.4106Q2联立以上二方程，解得，管路中的实际工作点： Q=

16、410-3m3/s=14.4m3/h -3分(2)列瞬时柏式方程，以低位槽液面为基准水平面，得H=(10-Z)+ hf=10-Z+0.6106Q2 -3分和离心泵特性方程H=26-0.4106Q2联立得：26-0.4106Q2 = 10-Z+0.6106Q2 -2分解得： Q=0.001(16+Z)0.5 -1分代入低位槽物料衡算式：0-Q=AdZ/dt，得：-0.001(16+Z)0.5dt=-AdZ两边进行积分，t：0 - t，Z：0 - (-2)得 t=5.17104s=14.4h -4分4某离心泵的必需汽蚀余量为3.5m，今在海拔1000m的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为3J

17、/N。今拟将该泵装在水源之上3m处，试问此泵能否正常操作？该地大气压为90kPa，夏季的水温为20，饱和蒸汽压为2338.43Pa。Hg=Po/(g)-Pv/(g)- Hf-(NPSH)r+0.5 -5分 =90*103/(1000*9.81)-2338.43/(1000*9.81)-3-(3.5+0.5)=1.93m -4分1.93m3m=Hg所以，不能正常操作，会发生汽蚀现象。-5分第四章1.非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为 B 。A)d=6V/S，此处V为非球形颗粒的体积，S为非球形颗粒的表面积B) d=(6V/)1/3C) d=(4V/)l/3D)d=（Kv/)l/

18、3，k为系数，其值与非球形颗粒的形状有关2.下列说法正确的有 ABCD 。A)单位体积固体颗粒所具有的表面积称为该固体颗粒的比表面积B)根据不同方面的等效性（表面积等效、体积等效、比表面积等效等），可以定义不同的当量直径C)形状系数是与非球形颗粒体积相等的球的表面积除以非球形颗粒的表面积D)对于球形颗粒，只要一个参数（即颗粒直径）便可唯一的确定其体积、表面积及比表面积3.“颗粒度分布越不均匀，则所形成的床层空隙率越大”，“一般壁附近床层空隙率较层中心的空隙率大”则（D ）A)这两种说法都对 B)这两种说法都不对C)只有第一种说法对 D)只有第二种说法对4.影响流体通过固定床的压降的因素有 、 和 ，其中影响最大的因素是 。操作变量u，流体物性和；床层特性和a；空隙率5.流体通过颗粒层的流动多呈 状态，故单位体积床层所具有的表面积对流动阻力起决定作用。爬行 6.在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 。滤饼层 过滤介质7.颗粒的粒度分布越不均匀，所形成床层的空隙率越 。在器壁附近床层空隙率较 ，床层中心处空隙率则较 。小 大 小8.过滤操作中有时在滤浆中加入一些助滤剂，原因是 。过滤时能形成疏松的饼层，减小滤液的流动阻力9、过滤速度是指 。单位时间、单位过滤面积所获得的滤液体积10、推导过滤基本方程式时一个最基本的依据