化工原理思考题

第一早流体流动

问题1?什么是连续性假定？质点的含义是什么？有什么条件？

答1 ?假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。

问题2.描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点？

答2.前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。

问题3.粘性的物理本质是什么？为什么温度上升，气体粘度上升，而液体粘度下降？

答3.分子间的引力和分子的热运动。通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降,

粘度下降。

问题4.静压强有什么特性？

答4.静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用

面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。

问题5.图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8X 10-3mi，水和容器总重102

(1) 试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；

(2) 试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？

题5附图题6附图

答5. 1)图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。

2 )内部压强p= p gh=1000XX =；

外部压强p=F/A=10/=＜内部压强。

因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。

问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R、R a,两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R与F2有何变

化？（说明理由）

答6.容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R减小。R i不变，因

为该U形管两边同时降低，势能差不变。

问题7.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？

答7.由静力学方程可以导出厶p=H（p 冷- p热）g，所以H增加，压差增加，拔风量大。

问题8?什么叫均匀分布？什么叫均匀流段？

答&前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。

问题9?伯努利方程的应用条件有哪些？

答9.重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交

换时，同一流线上的流体间能量的关系。

问题10.如图所示，水从小管流至大管，当流量V管径D d及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R'的大小关系如何？为什么？.（可忽略粘性阻力损失）答10. R=R,因为U形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。

题10附图题11附图

问题11.理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点压强与B点压强的关系，在下列三个

关系中选择出正确的：

（1）P B < P A

（2）p B = P A+P gH

（3）p B > p A

答11.选（1）P B

所以，压力较低。

问题12.层流与湍流的本质区别是什么？

答12.是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

问题13.雷诺数的物理意义是什么？

答13.惯性力与粘性力之比。

问题14.何谓泊谡叶方程？其应用条件有哪些？

答14. △ P=32卩uL/d 2。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

问题15.何谓水力光滑管？何谓完全湍流粗糙管？

答15.当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水

力光滑管。在Re很大，入与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。

问题16.非圆形管的水力当量直径是如何定义的？能否按u n d e2/4计算流量？

答16.定义为4A/ n。不能按该式计算流量。

问题17.在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？

答17.因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力

只体现在压强的变化上。

问题18.如附图所示管路，试问：

(1) B阀不动(半开着)，A阀由全开逐渐关小，则h1, h2, (h — h2)如何变化?

⑵A阀不动(半开着)，B阀由全开逐渐关小，则h b h2, (h1 —h0如何变化?

题18附图题19附图

答18. (1)h 1下降，h2下降，(h 1-h 2)下降；

(2)h 1上升，h2上升，(h 1-h 2)下降。

问题19.图示的管路系统中，原1, 2 ,3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量V和各支管流量V, V2, V 3将如何变化？

答19. q V、q V1 下降，q V2、q V3上升。

问题20.是否在任何管路中，流量增大阻力损失就增大；流量减小阻力损失就减小？为什么？

答20.不一定，具体要看管路状况是否变化。

第二章流体输送机械

问题1?什么是液体输送机械的压头或扬程？

答1.流体输送机械向单位重量流体所提供的能量（J/N）。

问题2.离心泵的压头受哪些因素影响？

答2.离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。

问题3.后弯叶片有什么优点？有什么缺点？

答3.后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高，这是它的优点。它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。

问题4?何谓"气缚"现象？产生此现象的原因是什么？如何防止”气缚”？

答4.因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。灌泵、排气。

问题5.影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些？

答5.离心泵的特性曲线指He?q v,n?q v, ?q v。影响这些曲线的主要因素有液体密度，

粘度，转速，叶轮形状及直径大小。

问题6.离心泵的工作点是由如何确定的？有哪些调节流量的方法？

答6.离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。

调节出口阀，改变泵的转速。

问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽，若管路条件不变，随着江面的上升，泵的压头He,管路总阻力损失H f,泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？答7.随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。

问题8.某输水管路，用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽，阀门开足后，流量仅为3m/h左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高，应采用并联还是串联？为什么？

答& 从型谱图上看，管路特性曲线应该通过H=3m q V=0点和H=13m q V=3m i/h点，显然,

管路特性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。

问题9?何谓泵的汽蚀？如何避免”汽蚀”？

答9.泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处（叶轮入口）汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀

余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。

问题10.什么是正位移特性？

答10.流量由泵决定，与管路特性无关。

问题11.往复泵有无”汽蚀"现象？

答11.往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压强所决定的。

问题12.为什么离心泵启动前应关闭出口阀，而旋涡泵启动前应打开出口阀？

答12.这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出

口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。

问题13.通风机的全风压、动风压各有什么含义？为什么离心泵的H与p无关，而风机的

全风压P T与P有关？

答13.通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。

因单位不同，压头为m全风压为”/口2,按厶P=pgh可知h与p无关时，△ P与p成正比。

问题14.某离心通风机用于锅炉通风。如图a、b所示,通风机放在炉子前与放在炉子后

比较，在实际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同？为什么？

—T凤机I—寸锅炉|一一废气?一函可一*网可一废气

a-闵饥在前乩氓机在后

\ 题14 附图/答14.风机在前时，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大；

风机在后时，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小。

第三章液体搅拌

问题1.搅拌的目的是什么？

答1.混合（均相），分散（液液，气液，液固），强化传热。

问题2.为什么要提出混合尺度的概念？

答2.因调匀度与取样尺度有关，引入混合尺度反映更全面。

问题3.搅拌器应具备哪两种功能？

答3.①产生强大的总体流动，②产生强烈的湍动或强剪切力场。

问题4.旋浆式、涡轮式、大叶片低转速搅拌器，各有什么特长和缺陷？

答4.旋桨式适用于宏观调匀，而不适用于固体颗粒悬浮液；涡轮式适用于小尺度均匀，而

不适用于固体颗粒悬浮液；大叶片低转速搅拌器适用于高粘度液体或固体颗粒悬浮液，而不适合于低粘度液体混合。

问题5.要提高液流的湍动程度可采取哪些措施？

答5.①提高转速。②阻止液体圆周运动，加挡板，破坏对称性。③装导流筒，消除短路、

消除死区。

问题6.大小不一的搅拌器能否使用同一根功率曲线？为什么？

答6.只要几何相似就可以使用同一根功率曲线，因为无因次化之后，使用了这一条件。

问题7.选择搅拌器放大准则时的基本要求是什么？

答7.混合效果与小试相符。

第四章流体通过颗粒层的流动

问题1.颗粒群的平均直径以何为基准？为什么？

答1?颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准。因为颗粒层内流体为爬流流动，流动阻力

主要与颗粒表面积的大小有关。

问题2.数学模型法的主要步骤有哪些？

答2?数学模型法的主要步骤有①简化物理模型②建立数学模型③模型检验，实验定模型参数。

问题3.过滤速率与哪些因素有关？

答3.过滤速率u=dq/d T =△ P/r （q+qe）中，u 与厶P、r、$、口、q、qe 均有关。

问题4.过滤常数有哪两个？各与哪些因素有关？什么条件下才为常数？

答4. K、qe为过滤常数。K与压差、悬浮液浓度、滤饼比阻、滤液粘度有关；qe与过滤介质阻力有关。恒压下才为常数。

问题5. T opt对什么而言?

答5- T opt对生产能力（Q=V/ S T）最大而言。Q在V?T图上体现为斜率，切线处可获最大斜率，即为T opt 。

问题6.回转真空过滤机的生产能力计算时，过滤面积为什么用A而不用AQ?该机的滤饼

厚度是否与生产能力成正比？

答6?考察方法是跟踪法，所以过滤面积为A,而$体现在过滤时间里。不，滤饼厚度3与

q |：K—q2 q e成正比，例如，转速愈快，生产能力愈大，而滤饼愈薄。

V n

问题7 ?强化过滤速率的措施有哪些？

答7.强化过滤速率的措施有①改变滤饼结构；②改变颗粒聚集状态；③动态过滤。

/ 第五章颗粒的沉降和流态化\

问题1.曳力系数是如何定义的？它与哪些因素有关？

答1.Z =FM(A p p u2/2 )。它与Rep(=d p u P / 有关。

'、、

问题2.斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何？应用的前提是什么？颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？

2

答2. u t=d ( p P- p )g/(18 )。

前提Re<2

当颗粒d p很小，u t很小时。

问题3.重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关？降尘室的高度是否影响气体处理量？答3?沉降室底面积和沉降速度。不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了。

问题4.评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个？

答4?分离效率、压降。

问题5.为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的？锥底为何须有良好的密封？答5?低负荷时，没有足够的离心力。锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起。

问题6.广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么？

答6.狭义流态化指操作气速u小于u t的流化床，广义流化床则包括流化床、载流床和气力输送。

问题7.提高流化质量的常用措施有哪几种？何谓内生不稳定性？

答7?增加分布板阻力，加内部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作。空穴的恶

性循环。

问题8.气力输送有哪些主要优点？

答8?①系统可密闭；②输送管线设置比铺设道路更方便；③设备紧凑，易连续化、自动