化工原理复习全资料选择及计算题---问题详解
第一章流体流动与输送机械一、填空或选择
1．牛顿粘性定律的表达式为
du
dy
τμ
=，该式应用条件为牛顿型流体作_层流
流动。在SI制中，粘度的单位是流体的物性，在cgs制中，粘度的单位是泊。2．某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为_201.33 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为_360mmHg 。（当地大气压为101.33 kPa）3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_抛物线型曲线。其管
中心最大流速为平均流速的_2 倍，摩擦系数λ与Re关系为
64
Re
λ=。层流区又
称为阻力的一次方。
4．流体在钢管作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；若其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。完全湍流又称为阻力的平方区。
5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄；流动阻力越大。
6．因次分析的依据是_因次一致性原则。
7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管水流量将_减小，管路的局部阻力将_增大，直管阻力将_减小，管路总阻力将_恒定。（设动能项可忽略。）
8．根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是测速管（皮托管）；恒压差流流量计有转子流量计；恒截面差压流量计有孔板流量计和文丘里流量计；能量损失最大的是孔板流量计；对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。
A．孔板流量计B．文丘里流量计C．皮托管D．转子流量计
9．当量直径的定义式为4?流通截面积
润湿周边
，水力半径为_1/4_倍当量直径。
10．直管阻力的计算式
2
2
f
l u
p
d
ρ
λ
?=；局部阻力的计算式有
2
2
f
u
p
ρ
ξ
?=
和
2
2
e
f
l u
p
d
ρ
λ
?=。
11．水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d1管段的压头损失H f1=1m（包括局部阻力）d2管段的压头损失H f,2=2m（不包括出口损失）。则管口喷出时水的速度u3=_7.00_m/s，d1管段的速度u1=_1.75_m/s，水的流量V=_8.06_m3/h。
12．LZB-40转子流量计，出厂时用20℃空气标定流量围为5m3/h~50m3/h，现拟用以测定40℃的空气，则空气流量值比刻度值_大_，校正系数为_1.034_，实际流量围为_5.17~51.7 m3/h。
13．一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20Pa；当流量增加到1.5m3/h时，相应的压强降_20Pa 。
14．水从径为d1的管段流向径为d2的管段，已知d2=1.414d1，d1管段流体流动的速度头为0.8m，h1=0.7m
（1）忽略流经AB段的能量损失，则h2= 1.3 m，h3= 1.5 m。
（2）若流经AB段的能量损失为0.2mH2O，则h2= 1.1 m，h3= 1.3 m。
15．一敞口容器底部连接等径的进水管和出水管，容器水面维持恒定1.5m，管水的动压头均为0.5m，则进水管的点A、容器的点C、出水管的点B的静压头分别为p A= 1.5 m，p B= 0.75 m，p C= 1.5 m。
16．在SI单位制中，通用气体常数R的单位为( B )。
A．atm·cm3/mol·K B．Pa·m3/mol·K C．kgf·kmol·K D．Ibf·ft/Ibmol·K 17．通常流体粘度μ随温度t的变化规律为( C )。
A．t升高、μ减小B．t升高、μ增大
C．对液体粘度t升高μ减小，对气体则相反. D．对液体t升高μ增大，对气体则相反
18．流体在圆形直管中湍流时，则摩擦系数λ随雷诺数Re的增大减小；若已进入阻力平方区，随雷诺数Re增大，摩擦系数λ基本不变。
19．滞流和湍流的本质区别是( D )。
A．湍流流速大于滞流流速B．滞流时Re数小于湍流时Re数C．流道截面大时为湍流，截面小的为滞流D．滞流无径向脉动，而湍流有径向脉动
20．因次方析的目的在于( B )。
A．得到各变量间的确切定量关系；B．用无因次数群代替变量,使实验与关联简化；C．得到无因次数群间定量关系；D．无需进行实验，即可得到关联式21．滞流层越薄,则以下结论是正确的( D )
A．近壁面处速度梯度越小B．流体湍动程度越低
C．流动阻力越小D．流动阻力越大
22．在一水平变径管路中,在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计,当流体流过该管时,压差计读数R值反映( A )
A．A、B两截面间的压强差B．A、B两截面间的流动阻力
C．A、B两截面间动压头变化D．突然扩大或缩小的局部阻力
23．在一定管路中，当孔板流量计的孔径和文丘里流量计的喉径相同时，相同流动条件下，文丘里流量计的孔流系数C V和孔板流量系数C0的大小为（C）。A．C0=C V B．C0>C V C．C0 24．流体流过两个并联管路管1和2，两管均呈滞流。两管的管长L1=L2、管径d1=2d2，则体积流量V2/V1为（D）。 A．1/2 B．1/4 C．1/8 D．1/16 1．离心泵的泵壳制成蜗壳状，其作用是集液与转能。 2．离心泵的主要特性曲线包括H~Q 、N~Q和η~Q三条曲线。 3．离心泵启动前需要先向泵充满被输送的液体，否则将可能发生气缚现象。而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生气蚀现象。 4．若离心泵入口真空表读数为700mmHg，当地大气压为101.33kPa，则输送42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵将发生气蚀现象。 5．离心泵安装在一定管路上，其工作点是指管路特性曲线与泵特性曲线的交点。用离心泵将储槽A的液体送到一常压设备B，若B变为高压设备，则输液量减小，泵的压头增大，轴功率减小。 6．离心泵通常采用改变出口阀的开度调节流量；往复泵采用旁路调节流量。某离心泵在Q=0.02m3/s时H=20m，管路性能Qe=0.02m3/s时需要的He=16 m，泵安在此输水管路，中调节流量为0.02m3/s，因调节阀门的压头损失为 4m ，消耗的功率 485W。 7．离心泵在一管路系统中工作，管路要求流量为Q e，管路所需压头为H e，而与相对应的泵所提供的压头为H m，则阀门关小压头损失百分数为（H m-H e）/H m ％。8．往复泵的往复次数增加时，流量增大，扬程不变。 9．离心泵的效率η和流量Q的关系为（ B） A.Q增大，η增大 B.Q增大，η先增大后减小 C.Q增大，η减小 D.Q增大，η先减小后增大 10．离心泵的轴功率N和流量Q的关系为（A ） A.Q增大，N增大 B.Q增大，N先增大后减小 C.Q增大，N减小 D.Q增大，N先减小后增大 11．离心泵停止操作时宜（A ） A.先关出口阀后停电 B.先停电后关阀 C.先关出口阀或先停电均可 D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀 12．往复泵适用于（ C） A.大流量且要求流量特别均匀的场合 B.介质腐蚀性特别强的场合 C.流量较小，压头较高的场合 D.投资较小的场合 13．在测定离心泵性能时，若将压力表装在调节阀以后，则压力表读数p2将（B ），而当压力表装在调节阀以前，则压力表读数p1将（A ）， A.随流量增大而减小 B.随流量增大而增大 C.随流量增大而基本不变 D.随真空表读数的增大而减小 14．离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（A ）。 A.最高效率点对应值 B.操作点对应值 C.最大流量下对应值 D.计算数据 15．离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀能力越好。 16．离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体密度无关的条件是 D 。 A.Z 2-Z 1 =0 B.ΣH f =0 C.Δu2/2g=0 D.(p 2 -p 1 )/ρg=0 17．往复泵具有正位移特性特性，有自吸能力，安装过高会发生气蚀现象。 第二章非均相物系分离 一．填空或选择 1．固体粒子的沉降过程分__加速__阶段和__恒速__阶段。沉降速度是指__恒速__阶段颗粒相对于__流体__的速度。 2．在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（D ） A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸C）粒子及流体密度D）流体的流速3．在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间__加长一倍，气流速度__为原来的1/2 ，生产能力不变。 4．在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的_2_次方成正比，而在牛顿区，与其直径的1/2 次方成正比。 5．沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响__越小__。 6．一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。若空气温度由20℃提高至50℃，则其沉降速度将__减小__。 7．降尘室操作时，气体的流动应控制在__层流__区。 8．含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s，则降尘室的最大生产能力为__0.36 __m3/s。 9．降尘室，颗粒可被分离的条件是气体在降尘室的停留时间大于颗粒的沉降时间。 10．理论上降尘室的生产能力与__底面积__和__沉降速度__有关，而与__高度__无关。 11．在降尘室，粒径为60μm的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42μm的颗粒能被除去的分率为__49%__。（沉降在滞流区） 12．在离心分离操作中，分离因数是指__ u T2/Rg __。某颗粒所在旋风分离器位 置上的旋转半径R ＝0.2m ，切向速度u T =20m/s ，则分离因数为__203.9__。 13．旋风分离器的分离效率随器身__直径 __的增大而减小。 14．工业上应用最广泛的间歇压滤机有__板框过滤机__和__叶滤机__，连续吸滤型过滤机为__转筒真空过滤机__。 15．用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，其过滤方程式为q 2+0.062q =5×10-5θ，式中q 的单位为m 3/m 2，θ的单位为s ，则过滤常数值及其单位为：K ＝_5×10-5___，qe ＝__0.031__，θe ＝__19.2s __。 若该过滤机由635×635×2mm 的10个框组成，则其过滤面积A ＝__8.06__m 2，介质的虚拟滤液体积Ve ＝__0.25__m 3。 16．根据过滤基本方程式（210() s dV A p d r V Ve θμν-?=+）说明提高过滤机生产能力的措施 是（最少写出三条）增大压差；提高温度；使用阻力小的滤布；s<1时在允许时使用助滤剂；清洗滤布等。 17．在板框压滤机中，若过滤压力差增加一倍，则过滤速率变为原来的(B )倍。（过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩） A ）21/2 B ）2 C ）1 D ）4 18．板框压滤机中横穿洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为(A )；叶滤机置换洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为(D )。（Δp 、μ在过滤最终与洗涤相同） A ）1/4 B ）1/2 C ）4 D ）1 19．恒压过滤某种悬浮液（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），已知10min 单位过滤面积上得滤液0.1m 3。若1h 得滤液2m 3,则所需过滤面积为__8.16 __m 2。 20．叶滤机过滤某种悬浮液，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩，K ＝2.5×10-3m 2/s 。若过滤终了时，q ＝2.5m 3/m 2，每m 2过滤面积上用0.5m 3清水洗涤（Δp 、μ与过滤终了相同），则所需过滤时间θ＝__2500__s ，洗涤时间θw =__1000__s 。 第三章 传热 一、填空或选择 1. 多层壁稳定导热中，若某层的热阻最大，则该层两侧的温差 最大。 2. 一定质量的流体在φ25×2.5mm 的直管，作强制的湍流流动，其对流传热系数αi =1000W/m 2·℃，如果流量和物性不变，改在φ19×2mm 的直管流动，其αi 为 D W/m 2·℃。 A ．1259； B ．1496； C ．1585； D ．1678。 3. 水与苯通过间壁换热器进行换热。水从20℃升至30℃，苯由80℃降至40℃，则热容流量小的流体为 苯 ，此换热器的传热效率ε=__0.667__ 。 4. 列管式换热器的壳程设置折流挡板的作用在于_提高壳程流体对流传热系数_ 。 5. 有一套管换热器，在管中空气从46℃被加热到50℃，环隙有119.6℃的水蒸气冷凝，管壁温度接近_ B _ ℃。 A ．35； B ．119.6℃ ； C ．77.3 。 6. 对膜状冷凝传热，冷凝液膜两侧温差愈大，冷凝传热系数愈_愈小。 7. 在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁温接近加热蒸气温度； 乙）换热器总传热系数K 将接近空气侧的对流传热系数。则：A A．甲乙均合理； B．甲乙均无理； C．甲合理，乙无理； D．甲无理，乙合理。 8. 在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是__ A ____ 。 A．不凝气体的存在会使α大大降低； B．不凝气体的存在会使α升高； C．不凝气体的存在对α无影响。 9. 对在蒸气-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上可行的是 __A__ 。 A．提高空气流速； B．提高蒸气流速； C．采用过热蒸气以提高蒸气流速；D．在蒸气一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液。 10. 在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差50℃，现因某种原因，两者的 温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的相比，应该_A__ 。 A．增大； B．变小； C．不变； D．不确定。 11. 在卧式列管换热器中用饱和水蒸气冷凝加热原油，则原油宜在_管程__流动，总传热系数接近原油的对流传热系数值，传热壁面的温度接近于__水蒸气_ 温度。 12．进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用并流操作。 13．冷热两流体的对流传热系数相差较大时，提高总传热系数K值的措施是 A A. 提高小的h值； B. 提高大的h值； C. 两个都同等程度提高； D. 提高大的h值，同时降低小的h值。14．蒸汽冷凝时的热阻 B 。 A. 决定于汽膜厚度； B. 决定于液膜厚度； C. 决定于汽膜和液膜厚度； D. 主要决定于液膜厚度，但汽膜厚度也 有影响。 15、在一列管式换热器中用水来冷却某有机溶液。现希望有机溶液的出口温度降 低一些（溶液的流量、进口温度不变），可采取的措施有增加冷却水的流量或 降低冷却水的进口温度。 16、一台新换热器正常运转半年后，若冷热流体的流量和进口温度不变，但冷流 体的出口温度下降了，你认为是下列 A 原因。 (A) 运行时间长后，换热器产生了污垢； (B) 换热器压力升高； (C) 换热器压力降低； (D) 换热器所在环境温度降低。 17、为了减少室外设备的热损失，保温层外包的一层金属皮应采用 A 。 (A)表面光滑，色泽较浅； (B)表面粗糙，色泽较深； (C) 表面粗糙，色泽较浅； (D) 表面光滑，色泽较深 18、某一套管换热器，用管间饱和蒸汽加热管空气，设饱和蒸汽温度为100℃， 空气进口温度20℃，出口温度为80℃，此时套管换热器壁温度应是 C 。 (A) 接近空气的平均温度； (B) 接近饱和蒸汽与空气的平均温度； (C) 接近饱和蒸汽的温度。 19、在包有二层相同厚度保温材料的园形管道上，应该将__导热系数小的_材料 包在层，其原因是___减少热损失__，___降低壁面温度__。 20、热传递的三种基本方式是：传导、对流与热辐射。 第六章蒸馏 一、选择与填空 流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式： 1、流体静力学基本方程式： gh p p ρ+=0或 2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系： uA q v = 圆管： 2 4 d q u v π = ρ ρuA q q v m == ρ ρu A q A q G v m === 3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面： 常数 ==m q uA ρ 对不可压缩流体：常数=uA 4、柏努利方程： 221122 1222u p u p gz gz ρρ ++=++ 不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程： ∑+++=+++f e h p u gz w p u gz ρρ2 222121122 或∑+?+?+?=f e h p u z g w ρ22 5、流体通过直管的摩擦阻力： 22 u d l h f λ = 6、摩擦因数（系数）λ 层流（ 2000 ≤e R ）： ρ μ λdu R e 6464= = 层流时直管摩擦阻力： p g z ρ+=常数 232d g lu h f ρμ= 湍流（ 5 310~103?=e R ），且在光滑管内流动时： 25 .03164 .0e R =λ 柏拉修斯（Blasius ）式 7、局部阻力计算 （1）当量长度法 22 u d l h e f λ = （2）阻力系数法 2u 2 ξ =f h 8、流体输送设备消耗的功率 η W q ηH ρgq ηP P e m v e a === H ρgq P v e = 9、并联管路 3 21V V V V ++= B fA f f f h h h h -?=?=?=?321 10、分支管路 21V V V += 1 f01 21020 0h ρP 2u gz ρP 2u gz 1 -∑+++=++ 2 f02 22h ρP 2u gz 2 -∑+++=常数= 1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。 送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。设料液在管内的压头损失为1.4m （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？ 其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=o Z2=0 p2=0(表压) hf=1.4m 将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度： 计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。 2、 如附图所示。用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。 泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。池中水深为1.5m ， 池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴）， 喷嘴入口处的表压为34 kPa 。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计） 解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面， 在1面与2面之间列柏努利方程 由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0 z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s; P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg 3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10% （体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。 （1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？ （3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？ 解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则 因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。 解吸过程的推动力为：Δy=y*-y = 0.164-0.10 = 0.064 （2）压力增加到506.5kPa 时，因x=1×10-4比较得x*>x 所以CO2的传质方向是由气相向液相传递，为吸收过程。 吸收过程的推动力为Δx=x*-x = 3.05×10-4-----1×10-4=2.05×10-4 由此可见，提高操作压力，有利于吸收 0.164 0.0001163916390.1013166=?=====m x y*p E m 1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m 3 /h, 液体的扬升高度为7m 。输送管路由内径为80mm 的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) 0 3 6 9 12 15 H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12 η(%) 17 30 42 46 44 已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3 Pa ?s ；密度为1545kg/m 3 。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得： f e H g p z g u H g p z g u ∑+++=+++ρρ222 2112122 式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压 管内流速：s m d Q u /99.1080 .0*785.0*360036 42 2 == = π 管路压头损失：m g u d l l H e f 06.681 .9*299.108.0160015.022 2==∑+=∑λ 管路所需要的压头：()m H z z H f e 06.1306.6711=+=∑+-= 以（L/s ）计的管路所需流量：s L Q /103600 1000 *36== 由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s 时所提供的压头即达到了14.4m ，当流量为管路所需要的10 L/s ，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m 。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。 3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm 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56.5m 3·h -1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m -3，管路摩擦系数可取为0.024，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有效功率； 图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m 【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图 解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图 第一章 流体流动 【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，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1-4 998 4.01830 6.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4 ρm =1372kg/m 3 【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 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 =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为： 3kg/m 916.0373 314.896.281081.9=???=m ρ 【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。 （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 +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh 于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m 【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 1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，得到温度为45℃的湿空气，在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气，试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气，其传热系数为40W/m ℃，求单位面积预热器所需传热量（预热器热损失不计）。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ，由t-H图，查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2，即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃ 三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg ，压力表读数为 2.452× 干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as 二：计算题（50分） 1、有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组份的组成为60%（縻尔分率，以下相同）的料液于泡点下送入精馏塔。要求馏出液中易挥发组份的组成不小于90%，残液中易挥发组份的组成不大于2%。 求：每获1kmol 馏出液时原料液用量？ 若回流比为1.5 ，它相当于min R 的多少倍？ 假设料液加到板上后，加料板上的浓度仍为60%，求提馏段第二块理论板上的液相组成？已知： 3=α，6.0=F x ，9.0=D x ，02.0=w x ，1=q 。相平衡关系：()x x x x y 21311+=-+=αα， F=W+D F=W+1， 9.0102.006?+?=?w F 。联立求解得：Kmol F 52.1=。 最小回流比：1=q ，q F x x ==6.0，818.06 .0.2106 .3213=+=+= x x y q 。 376.06 .0818.0818 .09.0mi n =--=--= q q q D x y y x R 。 其倍数为：4376.05.1==n 。 提馏段操作线方程：W L x W x W L L y w -- -= ' ' '. ， 52.0=W ， 02.352.15.1.'=+=+=+=F D R F L L 00416.0208.1-=x y 由6.0'1=x ， 得：72.000416.0208.1'2=-=x y 。 即：提馏段第二块板上的气相组成为0.72. 2、某吸收过程中，平衡关满足亨利定律Y=mX 。已知吸收剂和惰性气体的用量分别为L h Kmol 和 V h Kmol ，吸收过程中进出塔的气、液相浓度分别为 1Y 、2Y 、1X 、2X 。证明当解吸因素1=L mV 时，传质=-=-=??*1 21 2Y Y Y Y G mX Y dY Y Y dY N () ?-+-1 222Y Y Y L V X Y L V m Y dY 22211 222mX Y Y Y mX Y dY N Y Y G --=-= ?()=----=---=2 222212 2211mX Y mX Y mX Y mX Y mX Y N G 222 1mX Y Y Y --。 3、某干燥器将肥料从含水5%干至0.5% （湿基），干燥器的生产能力c G 为s Kg 绝干料5.1。物料进 出干燥器的温度分别为C 021及C 066。湿空气经预热后的温度为C 0127，湿度为干空气 水Kg Kg 007.0，出干燥器的温度为C 062。若干燥器内无补充热量，热损失忽略不计。试确 定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度？（K Kg Kj C s .88.1=）。干燥水分量： () ()() 21211.1.w w w w G W c ---= ，s Kg w 238.0=。 化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速 过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。 流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式: 1、流体静力学基本方程式：P P°gh或z 气常数 2、流体的速度、体积流量、质量流量及质量流速之间的关系：不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程: 6、摩擦因数（系数） 层流（R e 2000）: 层流时直管摩擦阻力：64 64 R e du h f 32 lu g d2 湍流R e 3 103 ~105 ，且在光滑管内流动 时: q v uA 圆管: q m q v uA q m q v A 3、稳定流动时的连续性方程: uA 对任一截面： q m 常数 对不可压缩流体: 4、柏努利方程： 2 U i P i uA常数gZ2 2 u1P1 2 u? gz12W e gz22 2 u P W e g z h f 或2 h f h f 5、流体通过直管的摩擦阻力： l_u^ d 2 P2 11、 毕托管(皮托管) 12、 孔板流量计： q v C °A 0, 2gR(p p 0.3164 柏拉修斯 (Blasius )式 7、局部阻力计算 h f 2 l e U (1)当量长度法 h f u 2 (2)阻力系数法 &流体输送设备消耗的功率 P e p gqH n Q m W e F e p gqn 9、并联管路 V V V 2 V 3 h f 1 h f2 h f 3 h fA —v V 1 AZ V 2 A V 3 / B ] 1 10、分支管路 0 1 2 gZ o P) 2 U 1 U 2 gZ 2 gZ i h f0 1 h f0 2 常数 2gR( p p 13、离心泵的安装高度（防止汽蚀） （1）允许吸上真空（高）度HS : 是指泵入口处P1可允许达到的最高真空度，其表达式为: P P H S 冬上 pg HS —离心泵的允许吸上真空高度, m 液柱；Pa — 大气压，N/m2； —被输送液体的密度，kg/m3 如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口 则： H g P a P i 2 U 1 2g H f (a ) H g H S 2 U 1 2g H f 此式用于计算泵的安装高度 U 1 2 U i 管件 H f (2) 汽蚀余量 2 业） g 2g 静压头动压头 将此式代入上面的（ P v (P 1 P v a ）式中, 有: H g 豆 pg 习题： 1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长 100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩 擦系数，管内径0.05m ,当流量为10m3/h 时泵效率 为80%,求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。 （取?=1000kg/m3） 解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列 H f 1 吸收 1．在一内径为0.8m、填料塔高度为4m的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分。吸收塔操作压强为101.33kPa、温度为20℃，混合气体积流量为1000 m3/h，进塔气相组成为0.05，出塔气相组成为0.01（均为摩尔分数）。吸收剂用量为96kmol/h。操作条件下相平衡关系为Y*=2X（X、Y为摩尔比），试求： （1）吸收剂用量为最小吸收剂用量的倍数； （2）气相体积吸收总系数K G a, kmol/(m3?h?kPa) 解：（1）最小吸收剂用量可用下式计算： L min =V(Y 1 -Y 2 )/[(Y 1 /m)-Y 2 ] 其中：Y 1=y 1 /(1-y 1 )=0.05/(1-0.05)=0.0526 Y 2=y 2 /(1-y 2 )=0.01/(1-0.01)=0.0101 X 2 =0 m=2 惰性气体摩尔流量为： V=（V//22.4）×[273/(273+t)]×(1- y 1 ) =（1000/22.4）×（273/293×）(1-0.05)=39.5kmol/h L min =39.5×(0.0526-0.0101)/[ (0.0526/2)-0]=64 kmol/h L/ L min =96/64=1.5 (2) Kyɑ=V(Y 1-Y 2 )/ZΩΔYm 其中：Ω=（3.14/4）×0.82=0.502m2 Z=4m ΔYm= (ΔY 1-ΔY 2 )/ln(ΔY 1 /ΔY 2 ) 因出塔液相组成为： X1=（V /L）(Y1-Y2)+X2=（39.5/96）×（0.0526-0.0101）+0=0.0175 ΔY1=Y1-mX1=0.0526-2×0.0175=0.0176 ΔY2=Y2-mX2=0.0101 ΔYm=(0.0176-0.0101)/ln(0.0176/0.0101)=0.0135 因ΔY 1/ΔY 2 =0.0176/0.0101=1.74?2，ΔYm也可用算术平均值运算，即 ΔYm=(Y1+Y2)/2=(0.0176+0.0101)/2=0.0139 Kyɑ=39.5×（0.0526-0.0101）/（4×0.502×0.0135） 离心泵的计算 1计算题 j01b10029 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多 少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化 ? 计算题 j01b10029 (题分：20) (1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s， u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 Pa (2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2 =(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2 =(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2 =11.2 J/kg 即?p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa 换成mmHg: ∑H f=?p f/(ρHg?g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mHg=83.9 mmHg (3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵u A、u B、∑h f均不变，故 (ρi－ρ)gR’/ρ之值不变 即R’不变，R’=R=20 mm 水平放置时p A-p B = (13.6-1)?103?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。 2计算题 j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 4.8 0.2 11 2 12m 第一单元 流体流动 1-1．U 型管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，如图1-1所示，U 型管压差计的指示液为水银，两U 型管的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h 1=2.3m, h 2=1.2m, h 3=2.5m, h 4=1.4m, h 5=3m,大气压强Pa=745mmHg 。试求锅炉上方水蒸汽的压强0P 。 解：由静力学方程得： ) (21h h g p p Hg a c -+=ρ ) ()(2323'h h g P h h g p p B g c -+=-+=水水ρρ ) (43h h g p p Hg B A -+=ρ )(45h h g p p o A -+=水ρ ) (21h h g p p Hg a c -=-ρ ) (21h h g p p Hg a c -=-ρ )(23h h g p p C B --=-水ρ) (43h h g p p Hg B A -=-ρ ) (45h h g p p A o --=-水ρ 由以上各式可得：[][])()()()(45234321h h h h g h h h h g p p Hg a o -+---+-+=水ρρ Pa 51064.3)]4.13()2.15.2[(81.91000)]4.15.2()2.13.2[(81.913600101330760 745 ?=-+-?--+-?+?= 本题是静力学方程与U 型压差计的应用。 1-2． 密度为850kg/m 3的某液体由敞口高位槽从φ89×4mm 的管道中流出，高位槽液面高于地面12m ，管路出口高于地面3m(如图1-2)。已知该液体流经 图1-1 4.有一连续干燥器在常压下，生产能力为1000（以干燥产品计），物料水分由降为（均为湿基），空气的初时温度为，湿度为，经预热器后升温至，干燥器出口废气为，设空气在干燥器进出口处焓值相等。（初时空气的湿比容）。问：在图上表示空气状态变化？空气用量（单位为，初始状态下）为多少？ 解：（1）如图所示： （2） kg kg H /02.02= 除去水分量： 故绝干空气用量为： H 2 C B I I =2 2249245)88.101.1(01.0249270)01.088.101.1(H H +?+=?+??+h kg w w w G W /3.10212 .0103 .012.010*******=--?=--=H 0 空气用量为： 6. 氨气（A ）与氮气（B ）在一等径管两端相互扩散，管子各处的温度均为K 298、总压均为Pa 510013.1?。在端点1处，氨气的摩尔分率15.01=A y ；在端点2处，06.02=A y ， 点 1、2 之间的距离为 1m 。已知此时 s m D AB /103.225-?=。试求A 组分的传质通量，并求出 A 组分的浓度分布。 解：由于管中各处的温度、压力均匀，因此若有1mol A 从点1扩散到点2，则必有1mol B 从点2扩散到点1，否则就不能维持总压恒定。该题属于等摩尔反向扩散。 )()()()(12211211z z RT y y P D z z RT p p D N A A AB A A AB A --= --= )/(1046.8) 01(2988314) 06.015.0(10013.1103.22855s m kmol N A ??=-??-???=-- 现在来求A 组分的浓度分布： )(B A A A AB A N N y dz dy CD N ++-= 由于B A N N -=，故 dz dy CD N A AB A -= h kg H H W L /1023001 .002.03 .10202=-=-＝干h m L H /8770857.0102303 =?=ν干 水平串联的两直管1、2，管径d =d /2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数(Re) =1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64(m液柱)，流经管道２的压强降为64(m液柱)，试计算管道２的长度(设局部阻力可略去)。(各5分) 如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为φ76×3mm,长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一只，闸阀一只，90℃弯头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数C =0.62，水银差压计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm (表压)，碱液密度ρ=1100kg/m ，泵的效率η=0.6，直管阻力系数λ=0.02(吸入、压出管道取近似相同值)，ξ弯头=0.75，ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵所需功率。 以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各液面标高分别为△1 =2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。求此密闭容器水面上方的压强p (kN/m )(表压) 水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m; 截面2处管内径为0.1m 。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m? 水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度),1-1'到2-2'的高度Hm,规定 供水量Vm /h。当忽略局部阻力和动压头损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。若L=150ｍ，H=10ｍ,V=10ｍ /h,λ=0.023，求d 一输油管，原输送ρ =900kg/m ，μ =1.35P的油品，现改输送ρ =880kg/m ，μ =1.25P的另一油品。若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降-△pf 不变,则输送的油量(质量流量m )有何变化?(用百分数表示) 密度为1000kg/m ，粘度为1cP的水，以10m /h的流量在φ51×3mm 的水平管道内流过, 在管路上某处流体静压强为1.5kgf/cm (表压)，若管路的局部阻力可略去不计，问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa?(Re=3×10 -1×10 时,λ=0.3164/Re ) 某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？ 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h, 高位槽中液面比油池中液面高 20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cP,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。 在实验室流体沿程阻力测定装置上，对φ1"镀锌管(内径27mm)，进行测试，测压点间距为5290(mm)，当水流量为2(l/s )时，水银压差计上读数为400(mm)。求:(各5分) ⑴此时的λ 值是多少? ⑵在同样条件下测定φ1/2″镀锌管(管内径为16.25[mm])的λ 值;当管内流速5.80[m/s] 时,试估计测得的λ 值应比λ 高还是低?为什么?水的粘度μ=1cP,密度ρ=1000kg/m 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中, 输 液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σhf=20.6u /2 J/kg, 因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%, 问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 用泵将密度为850kg/m ，粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度 为20mm。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库 ∑-+++=+++1 0,2111 200022f H g u z g p H g u z g p ρρ 其中，z0=0，z1=16m ，p0= p1= 0（表压），u0=0，u1=0 225 5225522210,1.23241806.010007.02081.914.302.08)(8g 2g 2v v v f q q q d l d l g u d l u d l H =+???=+=?+?=∑ -）（排 排入入排入πλλλ21.23241816v q H +=（2） He = 30-6×105×0.00412 = 19.914m ，Pa=Pe/= gHeqv/=1000×9.81×19.914 ×0.0041/0.65= 1232 W 【2】将2×104 kg/h 、45℃氯苯用泵从反应器A 输送到高位槽B （如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15 m ，反应器液面上方维持26.7 kPa 的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为?76mm ×4mm 、长26.6m 的不锈钢管，摩擦系数为0.0293。管线上有两个全开的闸阀ζ1 = 0.17、5个90°标准弯头ζ2 = 0.75。45℃氯苯的密度为1075 kg/m3，粘度为6.5×10-4 Pa ·s 。若泵轴功率为1.86kW ，求泵效率。 解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面， ∑-+++=+++2 1,2222 211122f e H g u z g p H g u z g p ρρ P 1 334 10168.536001075102--??=??= s m q V 1 2 3 242.1068.04 10168.5--?=??= s m u π 5 4106.1105.61075 42.1068.0?=???= -e R ∑-+ ++-=2 1,2221 22f e H g u z g p p H ρ 弯 闸进局局直，,,,,,,2 1,52f f f f f f f H H H H H H H ++=+=∑- m g u d l H f 178.181 .9242.1068.06.260293.022 2,=???=?=λ 直 m H f 4717.081.9242.1)75.0517.025.0(2 ,=?? ?+?+=局 4717 .0178.181.9242.11581.9107510)7.263.101(2 3++?++??-= e H =23.83m %9.691086.11030.13 3 =??== a e P P η 【3】如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m ，压力表之后管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h （1）整个管路的阻力损失，J/kg ；（2）泵的轴功率，kW 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ；由题意知， s m A q u v /12.2)405.03600(15 2=??==πkg J u d l h f /1.135212.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面 ∑-+++=+++ 1 0,121020022f e h p u gH h p u gH ρ ρ ∑=kg J h f /1.135 16 【1】用离心泵把20℃的水从开口贮槽送至常压容器，贮槽和容器内水位恒定，相对位置如图。吸入管直径Φ78×4mm 、长20m ，排出管直径Φ66×3mm 、长100m （各段均包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数均为0.02，离心泵特性曲线为：He=30-6×105qv2（其中He 为m ，qv 为m3/s ）。求：1）管路流量（m3/h ）； 2）若泵的效率为65%，求其轴功率。 解：（1）在贮槽液面0-0′与贮槽液面1-1′间列机械能衡算方程，并以0-0′为基准水平面。 因He = H ，有He=30-6×105qv2=16+232418.1qv2 解得：qv= 0.0041 m3/s = 14.76 m3/h P1 = 26.7kPa ，z1 = 0, u1=0；p2 = 101.3kPa, z2 = 15m Pe = Heqv ρg = 23.83 *5.168*10^-3*1075* 9.81 = 1.30 *10^3W H=2 H1=2m化工原理计算题
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