化工原理习题
一流体流动
流体密度计算
1.1在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]?
1.2燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含8.5％CO2,7.5％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。
1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。
(1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％；
(2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。
绝压、表压、真空度的计算
1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少？
静力学方程的应用
1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少？ρ水银＝13.6×103[kg/m3]
1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干？
ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝1.594×103 [kg/m3
]
习题 5 附图习题 6 附图
1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已
知图中h1=2.3m，h2=1.2m，h3=2.5m，h4=1.4m，h5=3m。大气压强Ｐ0=745[mmHg]，试求容器中液面上方压强P C=?
1.8如图所示,水从倾斜管中流过，在断面A和B间接一空气压差计，其读数R=10mm，两测压点垂直距离a=0.3m，试求A,B两点的压差等于多少？
流量、流速计算
1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。计算：
(1)管段1和3中的质量流量；
(2)管段1和3中的平均流速；
(3)管段1中的质量流速。
1.10某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at(绝
压)、温度t=20℃的空气，已知流量为6300[Nm3/h]
(标准状况下体积流量)。试求此空气在管道中的流
速、质量流量和质量流速。
(注：at为工程大气压，atm为物理大气压)。
1.11压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动，当气体
压强变为5atm时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流
量在管内流动，问此时管内径应为若干？
1.12若钢管的价格与其直径的1.37次方成正比，问将一定体
积流量的流体输送一定距离，采用两根小管子与采用一根大
管子相比，前者费用为后者的几倍？设两种情况下管内流速
相同。
理想流体柏努利方程应用
1.13在图示的管路中，水槽液面高度维持不变，管路中的流水视为理想流体，试求：
(1)管路中水的流速；
(2)管路中A、B、C各点的压强。
1.14在图示管线中的A点接一U管压强计，指示液为水，管内流体密度ρ=800[kg/m3],管子内径为100mm。当阀全关时,R1为300mm,阀门开启后,读数R2为100mm。若管内流体视为理想流体，且贮槽中流体面维持恒定，管内流速为多少？
1.15水以60[m3/h]的流量在一倾斜管中流过,此管的内径由100mm突然扩大到200mm。如图所示,A、B两点的垂直距离为0.2m,在此两点间连接一U管压差计，指示液密度为1630[kg/m3],若忽略阻力损失,试求:
(1).管两侧指示液液面哪侧高,R为多少？
(2).若将上述管路水平放置,压差计读数有何变化？
非定态流动计算
1.16本题附图所示的贮槽内径D=2m,槽底与内径为32mm
的钢管相连,液面高度h1为2m,(以管中心线为基准),该系
统全部能量损失∑h f=20u2,(u为管内流速[m/s])试求当槽内
液面下降1m时所需的时间。
实际流体柏努方程的应用
1.17如图所示,将密度为1200[kg/m3]的碱液从碱液池中用离心泵打入塔内,塔顶表压为0.6[kgf/cm2]。流量为15[m3/h],泵的吸入管阻力为[2m碱液柱],排出管阻力( 包括出入口等所有
局部阻力)为5[m碱液柱],试求:
(1)泵的压头;
(2)若吸入管内的流速为1[m/s],则泵真空表的读数为多少毫米汞柱？
1.18图示一冷冻盐水循环系统,盐水循环量为
45(m3/h),流体经管路的压头损失从A 到B段为
9[m液柱],自B至A的一段为12[m液柱],盐水的
密度为1100[kg/ m3],求:
(1)泵的实际功率
(轴功率)为多少[kw]？设泵的效率为0.65。
(2)A 处压强表读数为1.5[kgf/cm2],则B处
压强表读数为多少[kgf/cm2 ]？
1.19图示为某泵的一段吸水管,内径为200mm,管
下端浸入水池液面以下2m,管口处装有带滤网的
底阀,其阻力损失相当于10(u2/2),在吸水管距水面
3m处装有真空表, 其读数为350[mmHg],若从A至B点的阻力损失为0.1(u2/2),试求:
(1)吸水管内的流量为若干?
(2)A点的压强为多少?
雷诺准数.流型判断
1.20密度为850[kg/m3]、粘度为8cP的液体,在内径为14mm的钢管内流动,液体的流速为1[m/s],试计算:
(1)雷诺准数,并指出流动属于何种类型;
(2)局部速度等于平均速度处与管轴的距离;及该处的剪应力;
(3)该管路为水平管,若上游压强为1.5[kgf/cm2],求流经15m后压强降至多少[kgf/cm2]?
1.21 90℃的水流过内径为20mm的管道,问水的流速不超过那一数值则流动为层流? 若管内流动为90℃的空气,则此一数值应为多少?
1.22由一根内管及外管组合的套管换热器中，已知内管为Φ25×1.5mm，外管为Φ45×2mm,套管环隙间通以冷却盐水,其质量流速为838[kg/m
2.s]粘度为1.2cP, 试判断盐水流型。
因次分析
1.23 实验初步得知,流体绕过单个球形物体流动,球体受到曳力(或球体对流体产生的阻力)F D为以下诸量的函数:小球直径d;流体密度ρ;流体粘度μ;流体速度ｕ。试用因次分析法导出曳力F D 的准数函数式。(注:包含F D的准数为F D/ρｄ2ｕ2)
哈根泊谡叶方程、通用阻力方程的应用
1.24 在水平直管内输送一定量流体所需的动力费与上、下游的压强降成正比。试问，将一定体积流量的流体输送一定距离，采用两根小直径管子与用一根大直径的管子相比较，前者所需的动力费为后者几倍？取两种情况下管内的流速相同，分别按层流与湍流两种流型比较。(层流用哈根泊谡叶方程,湍流用柏拉修斯公式计算)
1.25 温度为20℃的液苯从贮槽中用泵送到反应器,要经过长4m、Φ57×
2.5mm的钢管,管路上有两个90o弯头,一个标准阀(按1/2开启计算)。管路出口在贮槽的液面以上12m,贮槽与大气相通，而反应器是在500[KN/m2](表)的压力下操作,若要维持0.5[l/s]的体积流量，求泵所需的功率。(泵的效率取0.5，λ=0.03，已知20℃的液苯密度ρ＝879kg/m3,粘
度μ＝0.74cP)
1.26 如图所示,某气体(其性质与50℃的空气基本相同),用鼓
风机以3600[m3/h]的流量送至洗涤塔,洗去有害物质后排到大
气中。气体入风机前的管路上安装一U管压差计，其读数为
30mm水柱。输气管与放空管的内径均为250mm, 管长与管件、
阀门的当量长度之和为50m( 不包括进、出口塔及管出口阻
力)。放空口与鼓风机进口的垂直距离为20m, 已估计气体通过
塔内填料的压强降为200mm水柱,管壁的绝对粗糙度可取为
0.15mm,大气压强为1atm,求风机的有效功率。
1.27 地面上放置冷冻盐水(25％CaCl2)贮槽。盐水温度为－
20℃,粘度为9.5cP,密度为1230[kg/m3],现用离心泵送至高位
槽中,两槽液面差为16m，输送管为Φ32×2.5mm，管长为
80m，管路中包括6个90°弯头和4个标准球阀(全开)。若
盐水的流量为6[m3/h],试求离心泵对单位重量的盐水必须提
供多少能量(压头)? 已知ε/d=0.003。
1.28 由图所示的输水系统,AB和CD段分别长200m和10m(均包括各种局部阻力的当量长度),BC段管长为10m,各段管内径均为50mm,摩擦因素λ=0.03。实验得知：经两分钟内由管口流出的水量为0.329m3，B、C两截面上玻璃管内液面差Δh为0.629m。求：
(1)槽内水面维持恒定时,水面到出口管垂直距离为多少米?
(2)BC间90°弯头的局部阻力系数为多少?
试差法求λ
1.29 一酸贮槽通过管子向其下方的反应器送酸,槽内液面在管出口以上
2.5m, 管路由Φ38×2.5mm无缝钢管组成,全长(包括管件的当量长度)为25m,由于使用已久,粗糙度取0.15 mm,贮槽内及反应器内均为大气压。求每分钟可送酸多少m3 ? 酸的密度ρ=1650[kg/m3],粘度μ=12cp。
1.30 有一输水管路如图所示,液面1至截面3全长
30m(包括局部阻力的当量长度),截面3至液面2
之间有一闸阀,其间的直管阻力可以忽略,输水管
内径为50mm,ε/d=0.004,试求阀全开时的输水量。
可压缩流体
1.31 欲将5000[kg/h]的煤气输送至100公里距离,
管内径为300mm,管路末端压强为 1.5at(绝),试决
定管路起点压强需要多大?设煤气温度为
20℃,λ=0.016,煤气在标准状况下密度为0.65[kg/m3]。(注:at为工程大气压)
复杂管路计算
1.32 有两个液面高差为6m的贮槽,其底部用管道相
连(如图所示),BC段管内径为600mm，长为
3000m(包括各种当量长度),支路CD和CE段的长度
皆为2500m,管内径均为250mm,若已知摩擦因数
入均为0.04,试求A槽下流的流量为多少[m3/h]?
1.33 水槽中的水经管道C、D两支管可以同时放出,水槽中液
面维持恒定,AB段管长为6m(忽略AB间的局部阻力),管内径为
41mm；BD段管长为9m,当阀全开时该段局部阻力当量长度为
15m，BC段长6m,当阀全开时,该段局部阻力当量长度为9m;BC
和BD管内径均为25mm,试求:
(1)当管路中D阀关闭而C阀全开时的流量;
(2)当管路中C、D两阀全开时两管流量之和。设各段管
路中的摩擦因数λ均可取为0.03。
1.34 温度为30℃的空气从风机送出后经一段直径为200mm,长为20m的管道,然后分成两股,两分支管路内径皆为150mm,一段长40m,另一段长80m,(均含当量长度)。然后两支管又合拢, 流经一段直径为200mm长为30m的管子,最后排到大气。若空气在直径为200mm管内的流速为10 [m/s],求两支管内的流速为多少?又风机出口处压强为多少?(设两并联管路的λ相同,粗糙度e
=0.05)
1.35 用内径为300mm的钢管输送20℃水,为了测量管内流量,采用如附
图所示的安排,在2m 长的一段主管上并联了一根直径为Φ60×3.5mm的
支管,支管长为10m(包括当量长度)。支管上装有转子流量计,其读数为
2.72[m3/h], 求水在主管中的流量及总流量。主管与支管中的摩擦因数分
别为0.018及0.03。
流量计计算
1.36 一皮托管伸入直径为1m的空气管道中心,其压差读数用双液体压
差计显示，指示液为氯苯(ρ=1106[kg/m3])与水(ρ=1000[kg/m3])。求压差
计读数为48mm时的质量流量。空气温度为40℃,压力为101[kN/m2]。
1.37 在Φ38×
2.5mm的管路上装有标准孔板流量计,孔板的孔径为16.4mm。管内流体是20℃的甲苯。孔板流量计采用U管压差计测量孔板两侧的压差,其读数R=600mm汞柱,试求管中甲苯流量为多少[kg/h]?
1.38 一文氏流量计喉部直径为300mm,装在内直径为600mm的管路上，
测量20℃的氯气Cl2流量,当地大气压为101[kN/m2]。文氏计前Cl2压强
为6.77[kN/m2](表压),测出文氏计上游与喉部的压差为180mmH2O,求每
小时的质量流量。排出系数C D 可近似取为0.99。
1.39 有一测定空气流量的转子流量计,其流量刻度范围为400-4000[l/h],
转子材料用铝制成,ρ铝=2670[kg/m3],今用它测定常压20℃的CO2流量,
试问能测得最大流量为若干[l/h]?又因某种需要,CO2的计量范围扩大70％，有人提议将转子材料改为不锈钢,ρ钢=7920kg/m3,你认为这建议可行否?用计算结果说明。
1.40 一转子流量计的锥形玻璃管在最大和最小刻度处的直径为d1=28mm和d2=26.5mm, 转子的形状如附图,其最大截面直径d=26mm,试求:
(1)该转子流量计的最大与最小可测流量之比;
(2)转子处于最大刻度和最小刻度位置,
流体在环隙处的流速有何变化?
综合计算题
1.41 粘度为30cP,密度为900Kg/m3的液体,自A
经内径为40mm的管路进入B,两容器均为敞口,
液面视为不变。管路中有一阀门,当阀全关时,
阀前后压力表读数分别为0.9at和0.45at,现将
阀门打至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m,
阀前管长50m,阀后管长20m(均包括局部阻力的当量长度),试求:
(1) 阀门1/4开度时，管路的流量为多少m3/h?
(2) 定性说明阀门开启，阀前后压力表读数有何变化?
1.42 用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为
100mm的管道送往敞口高位槽，两储槽液面高度差
为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为
600mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为
294mmHg(真),出口管路上装有一孔板流量计,其孔口
直径d0=70mm，流量系数α=0.7,U形水银压差计读数
R=170mm。已知管路总能量损失为44J/Kg,试求:
(1) 出口管路中水的流速;
(2) 泵出口处压力表P3(与图对应)的指示值为
多少?(已知P2与P3垂直相距0.1m)
1.43.如图所示装置,水以4m/s流速从A段流向B段,
用四点法测量突然扩大局部阻力系数,假设h f1-2=h
,h f0-3=h f3-4,A段管内径为25mm，B段管内径为
f2-0
50mm，测得R1=200mm，R2=430mm，U形管压差
计指示液为汞，求突然扩大局部阻力系数为多少?
1.44 有两个水库,水位差为8m,先由一内径为600mm,
管长为3000m的管道A将水自高位水库引出,然后由
两根长各为3000m,内径为400mm的B管及C管接到
下游水库。若管内流动时摩擦系数λ=0.03,试求总流
量为多少m3/h?
习题44附图习题45附图
1.45 如图所示,水从槽底部沿内径为100mm的管子流出,槽中水位稳定。阀门关闭时得R=50cm,h=1.8m. 求:
(1)阀门全开时的流量
(2)阀门全开时B处的表压(阀全开时
l e/d=15,入、出口的阻力系数分别为0.5及1.0,
设摩擦系数λ=0.018)
1.46 密度ρ=900kg/m3的某液体由高位槽A经
内径为50mm的管道流入敞口贮槽B中。图示
K点的真空度为6KN/m2，K点至管路出口处
之管长为20m，有3个90°弯头和一个阀门. 已
知各阻力系数为:ζ入口=0.5,ζ出口=1.0,ζ90°弯头=0.75,
摩擦系数λ=0.025.试求阀门M之阻力系数ζ为
若干?大气压力Pa=101KN/m2
1.47 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，输送水量用孔板流量计测得，
孔板安装在离高位槽水面0.8m处，孔径为
20mm，孔流系数为0.61，管路为Φ57×3.5mm的
钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和(包括
孔板局部阻力及进出口当量长度)为250m，其中
贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻
力当量长度之和为50m。水的密度为1000Kg/m3，
水的粘度为1cP。摩擦系数近似为
λ=0.3164/Re0.25，U形管中指示液均为水银，其密度为13600Kg/m3。当水的流量为6.86m3/h时,试确定:
(1) 水通过泵所得到的外加能量为多少?
(2) 在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少(已知左侧压差计右支
管水银面到管路中心距离x=500mm)?
(3) 孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多
少?
1.48 如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低
位槽,管路中装有孔板流量计和一个截止阀，已知管
道为Φ57×3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量
长度(不包括截止阀)总和为60m，截止阀在某一开
度时的局部阻力系数ζ为7.5。设系统为稳定湍流,
管路摩擦系数λ为0.026。求:
(1)管路中的质量流量和两槽液面的位差△Z;
(2)阀门前后的压强差和汞柱压差计的读数R2。
若将阀门关小,使流速降为原来的0.8倍,设系统仍为
稳定湍流,λ近似不变。问:
(3)孔板流量计的读数R 1变为原来多少倍?截止阀的
阻力系数ζ变为多少?
(4)阀门前的压强Pa如何变化? 为什么?
1.49 如图示,水以1m/s的流速稳定流过内径为0.025m,
长为2m(AB段)的管,A、B两端接一U形液柱压差计,B
端接一压强计,指示液密度均为1590Kg/m3。已知水的粘
度为1cp, 管路摩擦系数可以下式计
算:λ=0.3164/Re0.25(当2.5×103 (1) 管路AB段的阻力? (2) 压差计读数R1及B点的压强(R2=0.2m) 当A、B两截面的压强均升高到原来的1.4倍 时,问: (3) 流量变为多少? (4) R2变为多少? 1.50 如下图所示的输水系统，用泵将水池中的 水输送到敞口高位槽，管道直径均为 Φ83×3.5mm，泵进口管的总长为4m（包括管路 进口等所有局部阻力当量长度），出口管路上有 一个调节阀，出口管路总长为9m（包括管路出 口和调节阀之外的所有局部阻力当量长度），调节阀的局部阻力系数为1，泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置距贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时,压力表的读数为2.5Kgf/cm2,泵的效率为70％。试求: (1) 两液面的高度差H为多少m? (2) 泵所需的实际功率（轴功率）为多少KW? (3) 真空表的读数多少Kgf/cm2? 已知水的粘度μ=1cp, 水的密度ρ=1000kg/m3；摩擦系数可近似按λ=0.0056+0.5/Re0.32估算。 思考题 1.51 填空 (1).在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于_____流体。 (2).当流体在管内流动时,如要测取管截面上流体的速度分布,应选用______测量。 (3).并联管路的特点是: A)并联各管段压强降 ; B)主管流量等于并联的各管段 ; C) 并联各管段中是管子长、直径小的管段通过的流量 。 (4).当Re 为已知时,流体在圆管内呈层流时的摩擦系数λ= , 在非光滑管内呈湍流时,摩擦 系数λ与 、 有关。 (5).因次分析法的依据是 (6).在SI 制中压力的因次为 ;功率的因次为 。 (7).流体流动的直管阻力为h f ,当层流流动时,c b a f L u h μ∝,则a= ,b= ,c= ; 当完全湍流时,'''c b a f L u h μ∝,a′= ,b′= ,c′= 。 (8).减少流体在管路中流动阻力 ∑h f 的措施有: ， ， 。 (9).在下图中定性地画出流体流动时,各支管的液面高(忽略阻力损失): (10)下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流径管路,ab 与cd 两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则: ΔP f ab /(ρg)= ；（ΔP f 为压降） ΔP fcd /(ρg)= ； h fab = ; h fcd = 。 (11)a.稳定流动中,流速只与 有关,而不稳定流动中,流速除与 有关外,还与 有关; b.流体在管内作 层流流动时,速度分布呈 , 平均流速为管中心最大流速的 ； c.流体在直管内层流流动的阻力与管壁粗糙度 ; d.U 型管压差计用水作指示液,测量气体管道中的压 降, 若指示液读数R=20mm,则表示压降为 Pa,为使R 读数增大,而△P 值不变,应更换一种比水 的指示液; e.沿壁面流动的流体中有两个区域,一是 ，一是 。 (12)对如图所示的测压装置,分别写出压差△P=P 1-P 2的计算式: a.图ΔP=, b.图△P= , c.图△P= , d.图△P= 。 (13)米糠油在管中作层流流动,d为直径，u为流速，V为体积流量: (a)d、u不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失; (b)V、L不变,管径增加一倍,则摩擦阻力损失； (c)d、L不变,油温升高,粘度为原来的1/2,则摩擦阻力损失。 1.5 2.选择题 (1).右图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与 cd两段长度相等, 管径与管壁粗糙度相同,则: A U形压差计读数(a).R1>R2; (b).R1=R2; (c).R1 B. 液体通过ab与cd段能量损失 (a).h fab>h fcd; (b).h fab=h fcd (c).h fab C. ab与cd两段压差 (a).△P ab(p a-p b)>ΔP cd(p c-p d); (b).ΔP ab(p a-p b)=ΔP cd(p c-p d)； (c).ΔP ab(p a-p b)<ΔP cd(p c-p d); (d).不定 D. R1值反映的是： (a).ab段的压差值; (b).ab段位能变化; (c).ab段流动能量损失;(d).ab段压差值及流动能量损失 (2).一敞口容器，底部有一出(进)水管,容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为0.5m水柱(流速u=3.132m/s). A.对图(1),水由容器流入管内,则2点的表压P2=( )水柱. (a).1.5m; (b).1.0m; (c).0.75m; (d).0.5m B.对图(2),水由水管进入容器,则2点的表压P2=( )水柱. （a).2.0m; (b).1.5m; (c).1.0m; (d).0.75m (3)、 A．图示为一异径管段,从A段流向B段,测得U形压差计的读数为R=R1,从B段流向A 段测得U形压差计读数为R=R2,若两种情况下的水流量相同,则： (a).R1>R2; (b).R1=R2; (c).R1 B.图示所表示的R值大小反映： (a).A.B两截面间压差值; (b).A-B 截面间流动降损失; (c).A.B两截面间动压头变化; (d).突然扩大或突然缩小流动损失. (4)、A.层流底层越薄，。 (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; B.双液体U形差压计要求指示液的密度差。 (a)大; (b)中等; (c)小; (d)越大越好 (5)、A.在完全湍流(阻力平方区)时,粗糟管的摩擦系数λ数值。 (a)与光滑管一样;(b)只取决于Re;(c)只取决于相对粗糟度;(d)与粗糟度无关 B.如图表明,管中的水处于。 (a)静止状态; (b)向上流动; (c)向下流动; (d)不一定 (6)、有一并联管路,如图所示,两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V1、u1、d1、l1、h f1、及v2、u2、d2、l2、h f2,已知d1=2d2、L1=2L2，则: A. h f1/h f2=( ); (a)2; (b)4; (c)1/2; (d)1/4; (e)1 B.当两段管路流体均作滞流流动时,v1/v2=( ); (a)2; (b)4; (c)8; (d)1/4; (e)1 C.当两段管路流体均作滞流流动时,u1/u2=( ); (a)2; (b)4; ( c)1/2; (d)1/4; (e)1 D.当两段管路流体均作湍流流动,取λ1=λ2; v1/v2=( ); (a)2; (b)4; (c)8; (d)1/2; (e)1/4 E.当两段管路流体均作湍流流动,取λ1=λ2; u1/u2=( ); (a)2; (b)4; (c)1/2; (d)1/4; (e)1 计算题： 1、把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管，弯成倒U 形，作为虹吸管使用。液体密度为1000kg/m 3, 粘度为1mPa?s ,为保持稳定流动，使槽内液面恒定。要想使流量为2m 3/h ，虹吸管出口端距 离槽内液面的距离h 需要多少米？（光滑管λ＝0.0235，回弯头ζ＝1.5，突然缩小ζ＝0.5） 2、如图所示常温下操作的水槽，下面的出水管直径为?57mm ×3.5mm 。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa ，而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa 。设压力表之前管路中的 压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少m 3/h 。 3、如图所示，有一高位槽输水系统，管径为?57mm ×3.5mm 。已知水在管路中流动的机械能损失为2 452u h f ?=∑，试求水的流量为多少m 3/h ？欲使水的流量增加10％，应将高位槽水面升高多少米？ 4、有一台离心泵的额定流量为16.8m 3/h ，扬程为18m 。试问此泵能否将密度为1060kg/m 3， 流量为250L/min 的液体，从敞口储槽向上输送到表压为30kPa 的设备中？敞口储槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m 。管路的管径为?75.5mm ×3.75mm ，管长为124m （包括直管长度和所有管件的当量长度），摩擦系数为0.02。 5、某工厂用?170mm ×5mm 的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料，第一层为厚30mm 的矿渣棉，其热导率为0.065W/(m ?K)；第二层为厚30mm 的石灰棉，其热导率为0.21W/(m ?K)。管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。管路长60m 。求该管路的散热量。 填空题 1.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2.在静止的、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3.水在内径为φ105mmX2.5mm的只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s，密度为1000kg*m3，流速为1m/s，则Re=99502，流动类型为湍流。 4.流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的2 倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的1/4 倍. 5.求取对流传热系数常采用因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次数群，再通过实验确定各特征数数之间的关系，即得到各种条件下的关联式。 6.化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_, 间壁换热和蓄热换热. 7.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8.气液两相平衡关系将取决于以下两种情况: (1) 若pe〉p 或C 〉Ce则属于解吸过程 (2) 若p 〉pe 或Ce〉C 则属于吸收过程 9.计算吸收塔的填料层高度,必须运用如下三个方面的知识关联计算:_平衡关系_,_物料衡算,_传质速率._. 10.在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为_自由水分首先除去的水分为_非结合水分不能用干燥方法除的水分为_平衡水分。 11.,当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内 22.对于间壁式换热器：m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A.△tm 等式成立的条件是_稳定传热、_无热变化、_无相变化。 选择题 1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A ) A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关 2.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度 差（ρ指-ρ）的值（B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 3. 若将20℃硫酸用φ48×3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速 为（D ）。已知20℃时，硫酸的密度为1831 kg/m3粘度为25.4cP。 A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s 4. 层流与湍流的本质区别是：( D )。 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。 5.离心泵的性能曲线中的H－－Q线是在( C )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌ）一定。 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 化工原理试题库3 试题1 一：填充题（20分） 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比， 相同要求下，所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。， 7、实验室用水吸收空气中的20C ，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时，若解吸因素L mV 增加，而气、液进料组成不变，则 溶质 的回收率将_________。 9、组分A 、B 的分配糸数之比值1 β，能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指 ____________________________________________. 11、 总压为0.1Mpa 的空气温度小于C 0100时，空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中，料液为F ，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S 点，当达到__________,溶液变为均一相。 二：问答题（30分） 1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 2、何谓塔的漏液现象？如何防止？ 3、填料可分为哪几类？对填料有何要求？ 4、写出任意一种求温度的方法？ 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？ 三：计算题（50分） 1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知3=α，进料浓度为3.0=F x ，进 料量为h Kmol 2000 ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为 贵州大学化工原理考试 题 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 化工原理考试题 姓名学号 一.填空题 1.(2分) 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝ 1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______。 2.(2分) 当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg。 3.(3分) 测量流体流量的流量计主要有如下四种:___________, ________________, ______________, _______________, 测量管内流体点的速度,则用____________。 4.(4分) 列柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件 是，，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 5.(2分) 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总传热系数K接近______流体的对流给热系数。 6.(3分) 热量传递的方式主要有三种:____ _、_____ __、 __________。 7.(2分) 在常压下,20℃时氨在空气中的分压为50mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y=________,比摩尔分率Y=_______。 8.(3分) 用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg, 与之平衡的氨水浓度为 7.5(kgNH 3/100kgH 2 O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______。 9.(2分) 用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数 m=2,入塔气体浓度y b =0.06,要求出塔气体浓度y a =0.006,则最小液气比为 _________。 11.(2分) 在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为________,沸点与汽相组成的曲线,称为____________。 12.(2分) 在汽-液相平衡的t-x-y图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称为________,液相线以下的区域称为 _________,汽.液相线之间的区域为___________。 13.(2分) 某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.714x+0.271,则该塔的回流比R=________.馏出液组成x=________。 二.选择题 1.(2分)如图1，若水槽液位不变①、②、③点的流体总机械能的关系为 ( )。 A. 阀门打开时①>②>③ B. 阀门打开时①=②>③ C. 阀门打开时①=②=③ D. 阀门打开时①>②=③ 2.(2分)流体在管路中作稳态流动时，具有（）特点。 化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW 流体输送 1.离心泵的能量损失不包括（） A. 容积损失 B. 水利损失 C. 压头损失 D.机械损失 2. 用离心泵将水池中的水送至水塔中，维持两液面恒定，离心泵在正常范围操作，开大出口阀门后，则：（）。 A. 送水量增加，泵的压头下降 B. 送水量增加，泵的压头增加 C. 送水量增加，泵的轴功率不变 D. 送水量增加，泵的轴功率下降 3. 离心泵铭牌上标明的扬程是指（）。 A. 流量最大时的扬程 B. 效率最高时的扬程 C. 平均流量下的扬程 D. 泵的最大扬程 4. 由离心泵和某一管路组成的输送系统，其工作点（）。 A. 由泵铭牌上的流量和扬程所决定 B. 即泵的最大效率所对应的点 C. 由泵的特性曲线所决定 D. 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 5. 在一输送系统中，改变离心泵出口阀门开度，不会影响( )。 A. 管路特件曲线 B. 管路所需压头 C. 泵的特性曲线 D. 泵的工作点 6. 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，泵进口处真空表指示真空度很高。他对故障原因做出了正确判断，排除了故障。你认为以下可能的原因中，真正的原因是（）。 A. 水温太高 B. 真空表坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞 7. 用一台离心泵从低位液槽向常压吸收塔输送吸收液，设泵在高效区工作。若输送管路较长，且输送管路布置不变的情况下，再并联一台同型号的离心泵，则( )。 A. 两泵均在高效区工作 B. 仅新装泵在高效区工作 C. 仅原泵在高效区工作 D. 两泵均不在高效区工作 8. 当管路特性曲线为L= A+BQ2时（）说法正确。 A. A只包括流体需增加的位能 B. A包括流体需增加的位能和静压能之和 C. BQ2代表管路系统的局部阻力损失 D. Q2代表流体增加的动能 9. 离心泵启动时应全关出口阀；往复泵启动时应全开出口阀，则( ) 。 A. 两种说法都不对 B. 第一种说法不对 C. 两种说法都对 D. 第二种说法不对 10. 下列不属于正位移泵的是( )。 A. 往复泵 B. 旋涡泵 C. 螺杆泵 D. 齿轮泵 11. 往复泵适用于（），而离心泵适用于（）。 化工原理下 1.常压下，用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，吸收率为99%，混合气量为53kmol/h。入塔气中含苯2%（体积%），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50℃下，相平衡关系为y* = 0.36x，总传质系数K y a=0.015kmol/(m3?s)，塔径为1.1米。试求所需填料层高度。 2 .在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故 (1)吸收剂入塔浓度变大， (2)吸收剂用量变小， 而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？ 3. 气膜控制的逆流吸收过程，其它操作条件不变，将气液流量同比例减小，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？ 4某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙酮-空气混合气体（可视为低浓气体）中的丙酮。当操作液气比为2.1时，丙酮回收率可达95%。已知物系平衡关系为y=1.18x，吸收过程大致为气膜控制，气相总传质系数K y a ∝G0.8。今气体流量增加20%，而液量及气液进口浓度不变，试求： (1)回收率变为多少？ (2)单位时间内被吸收的丙酮量增加多少倍？ 5吸收－解吸联合操作系统如图所示。两塔填料层高度均为 7m，G=1000kmol/h，L=150kmol/h，解吸气量G'=300kmol/h， 组分浓度为：y b=0.015，y'a=0.045，y'b=0，x b=0.095（均为摩 尔分率），且知：吸收系统相平衡关系为y = 0.15x，解吸系 统相平衡关系为y = 0.6x。 试求： (1) 吸收塔气体出口浓度y a，传质 单元数N OG； (2) 解吸塔传质单元数N'OG； 6.对解吸因数S=0.6的系统进行逆流吸收，y*=mx，当塔高为无穷大时，而L、V与进口组成均不变，则此时气体入口组成y b将(> = <) y b* 化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通 着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM 1.有一长列管式换热器，管束由管径Φ45mm× 2.5mm的不锈钢管组成。用饱和水蒸气在壳程加热管组成。用饱和水蒸气在壳程加热管程空气，已知水蒸气的水流传热系数为10kW/(m2·k)，空气的普朗特数Pr为0.72，雷诺数Re为2.5×104，空气的导热系数为0.04W/(m·k)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失也可忽略。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基准）。 2.现有一单程列管式换热器，管子尺寸Φ25mm×2.5mm，管长 3.0m，共40根，拟用来将1.7×104kg/h的苯从30℃加热到70℃，管外为120℃饱和水蒸气冷凝，水蒸气冷凝的α =104W/(m2·k)。考虑到管内苯侧污垢热阻Rdi=8.33×10-4(m2·k)/W，管内测污垢热阻及热损失忽略不计，试求（1）总传热系数为多少[W/(m2·k)]（以管外表面积为基准），并判断该换热器是否适用？（2）若使用上述换热器，则实际操作时苯的出口温度为多少？已知：管材的热导率λ45W/(m·k)；操作过程中苯的物性参数不变：ρ=900kg/m3，μ=0.47×10-3Pa·S，C p=1.80kJ/(kg·℃)，λ=0.14W/(m·℃)。 3.在总压为101.3kPa，温度为30℃的条件下在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。氨的组成为0.0155（摩尔比），焦炉气的处理量为5000m3/h（标准），氨的回收率为96%，吸收剂用量为最小用量的1.55倍，操作的空塔气速为1.2m/s，气液平衡关系为Y=1.2X。试计算：（1）填料塔直径；（2）气相总传质单元数。 4.有一填料塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨，空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3m3，平衡关系为Y=1.4X，已知K y a=38.5kmol/h。若出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）。 化工原理在高考题中的渗透 黄明建 高考化学命题“注重测量考生自主学习的能力，重视理论联系实际，关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进考生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的全面发展。”在《2014年普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明》中涉及联系“生产”实际的要求就超过了5处，结果在今年的高考卷中就出现了26、27两道相关的大题。 那么，在高考中，化工原理的相应考点如何呈现？考生如何应对？这是我们需要关注的问题。 目前，在高考题中，化工原理的呈现主要有两种形式：一是以生产流程为基本信息；二是以模拟化工生产的实验装置和过程为基本素材。考查考生对一些化学反应基本原理、生产流程、操作方法的理解和灵活处理问题的思维能力。 【例1】2014北京卷26 NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。 （1）Ⅰ中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是________________________。（2）Ⅱ中，2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) 。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线（如右图）。 ①比较p1、p2的大小关系_____________。 ②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是__________。 （3）Ⅲ中，将NO2(g)转化成N2O4(l)，再制备浓硝酸。 ①已知：2NO 2(g) N 2O4(g) ΔH1 2NO2(g) N2O4(l) ΔH2 ②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式： ______________________________________。 （4）Ⅳ中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理 如右图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3， 需补充物质A，A是________，说明理由： __________________________________________ ______________________________________。 【解析】 本题以硝酸工业生产的主要流程为载体。联系其主要反应考查了相关的化学方程式、化学平衡原理、热化学、电解原理与氧化还原理论的应用。体现了北京高考化学命题的一个重要指导思想——“试题的选材不在枝节问题上或非主干知识上设置陷阱，突出基础必会知识、主干核心知识和内化的学习能力的考查”。 （1）氨的催化氧化及其方程式是考生所熟悉的，属于基础知识。 （2）要求考生能通过图象分析化学平衡条件（温度和压强）对NO平衡转化率的影响。由于2NO(g) +O2(g) ?2NO2(g)是一个气体物质计量数减小的可逆反应，故增大压强有利于提高NO转化率。再从图象看，当温度一定（如400℃），p2对应的NO转化率比p1高，所以，p2＞p1；当压强一定（如p2），NO转化率随温度升高而减小。所以，平衡常数K＝c2(NO2) /c2(NO)·c(O2)会随温度升高而减小。 本题间接介绍了硝酸工业中NO氧化的条件：在工业操作条件（800℃～900℃）下，NO不能氧化成NO2（转化率为0）。只有降温到约150℃以下，才有利于NO的氧化。也可以帮助我们理解：为什么“氨的催化氧化”与“NO氧化成NO2”要分别在Ⅰ、Ⅱ两个不同的生产环节完成，而不是在同一环节中进行。 （3）NO2转化为N2O4是一个放热过程（即物质能量降低的过程），这个知识点在高中《化学反应原理》模块的学习以及2014年北京高考说明中的样题（16）均有明确的要求。 （4）要求考生能将电解原理的知识应用到“电解NO制备NH4NO3”的实际问题中，通过阴、阳极转移电子量相等（或氧化剂、还原剂之间转移的电子数相等的原则），推 知从电解槽出来的溶液中含有HNO3，进而得知：需要补充的物质A应该是NH3。 高温 【答案】26.（1）4NH3+5O2 ＝4NO+6H2O（2）①p2>p1②减小 （3）①A ②2N2O4+O2+2H2O=4HNO3 （4）NH3根据反应：8NO + 7H2O＝3NH4NO3 + 2HNO3，电解产生的HNO3。（或通过电极反应产物中n(NH4+)∶n(NO3－) ∶n(H+) ＝3∶5∶2，也可以说明。） 1.外径为120mm的蒸汽管道，其外包扎一层厚度为400mm的保温层，保温层材料的导热系数为(mK)。若蒸汽管道的外表面面180℃，保温层的外表面温度为40℃，试求每米管长的热损失及保温层中的温度分布关系式。 2.在温度25℃的环境中横穿一外径为100mm的蒸汽管道，管道外包有两层保温材料，内层厚40mm，导热系数为(mk)；外层厚30mm，导热系数为(mk)。管道与环境间对流传热系数为6W/(m2k)，与环境接触表面的温度为60℃。试求：管道单位长度散热量及保温层单位长度总热阻。 3.在间壁式换热器中，要求用初温为25℃的原油来冷却重油，使重油从170℃冷却至100℃。重油和原油的流量分别为×104kg/h和×104kg/h。重油和原油的比定压热容各为kJ/(kgK)和kJ/(kgK)，试求重油和原油采用逆流和并流时换热器的传热面积各为多少已知两种情况下的总换热系数均为100W/(m2k)。 4.有一列管式换热器，管束由管径Φ25mm×2mm的不锈钢管组成，管长。用饱和水蒸气在壳程加热管程空气，已知水蒸气的对流传热系数为10kW/(m2k)，空气的普朗特数Pr为，雷诺数Re为2×104，空气的导热系数为(mk)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失也可忽略。试求：（1）空气在管内的对流传热系数；（2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基准）。 5.在、20℃下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的硫化氢。已知混合气进塔组成为（摩尔分数，下同），尾气出塔组成为。操作条件下系统的平衡关系为p*=×104xkPa，操作时吸收剂用量为最小用量的倍。试计算吸收率和吸收液组成。 6.在一填料塔层高度为8m的吸收塔中，用纯溶剂吸收某混合气体中的溶剂组分。已知进塔混合气体的流量为400kmol/h，溶质的含量为（摩尔分数），溶质的回收率为95%，操作条件下的气液平衡关系为Y=，溶剂用量为最小用量的倍。试计算气相总传质单元高度。 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 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. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 一流体流动 流体密度计算 1.1在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]? 1.2燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含8.5％CO2,7.5％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少？ 静力学方程的应用 1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少？ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干？ ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝1.594×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知图中h1= 2.3m，h2=1.2m，h3=2.5m，h4=1.4m，h5=3m。大气压强Ｐ0=745[mmHg]，试求容器中液面上方压强P C=? 1.8如图所示,水从倾斜管中流过，在断面A和B间接一空气压差计，其读数R=10mm，两测压点垂直距离 a=0.3m，试求A,B两点的压差等于多少？ 流量、流速计算 1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。计算： (1)管段1和3中的质量流量； (2)管段1和3中的平均流速； (3)管段1中的质量流速。 1.10某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at(绝压)、温度t=20℃的空气，已知流量为6300[Nm3/h] (标准状况下体积流量)。试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。 (注：at为工程大气压，atm为物理大气压)。 1.11压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动，当气体压强变为5atm时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动，问此时管内径应为若干？ 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二 化工原理考试题及答案 第三章非均相分离 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为 _____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是 ___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其 _________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 ***答案*** μ γL 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由 ______________________________________五个阶段组成。 ***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理化工原理总结与复习题
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