化工原理第一章 作业题
化工原理第一章习题
流体流动自测题一、填空：1、连续性介质假定是指__________________________。
2、流体静力学方程式主要应用于_____________、_____________、_____________。
3、流体阻力产生的根源是_______________________。
粘性是指__________________________。
4、在连续稳定流动过程中，流速与管径的（）成反比。
6、滞流与湍流的根本区别是（）。
6、一定量的流体在圆形直管内流过，若流动处于阻力平方区，则流动阻力与速度的（）成正比。
7、圆形直管内流体滞流流动的速度分布呈（）形状。
其平均速度是中心最大速度的（）。
摩擦阻力系数与雷诺数的关系是（）。
8、局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法：（）法和（）法。
9.牛顿粘性定律的表达式为（），牛顿粘性定律适用于（）流体做（）流动。
10、在一稳定流动系统中，水由细管流入粗管，细管与粗管的流速分别为2m/s与1m/s。
细管与粗管连接处的局部阻力系数ζ=0。
27，则水通过的局部阻力所产生的压强降为（）Pa。
11、测流体流量时，随着流体流量的增加，孔板流量计两侧压差将（），若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端的压差值将（）。
12.黏度的定义式是，其物理意义是，在法定单位制中，其单位为。
13.某黏性液体在一定管路系统中流动，在流量不变条件下将液体加热，则液体的黏度将，雷诺准数将，流动阻力将。
14.某设备的表压强为100 kPa，则它的绝对压强为 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为 kPa（当地压强为101.33kPa）。
15.流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与和有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与有关。
16.流体作湍流运动时，邻近壁面处存在一，雷诺准数越大，湍流程度越剧烈，则该层厚度，流动阻力。
20.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，则管内水流量将，管路的局部阻力将，直管阻力将，管路总阻力将。
化工原理第四版_王志魁
2.质量流速
W= qv /A=
u[kg/m2.s] 3.管径
d 4qv
u
液体: 0.5—3m/s 气体：10—30m/s # 管径应进行园整
例1-7:安装一根输水量为30m3/h的管道, 试选择合适的管道。
解：选择管内水的经验流速u = 1.8m/s
d
4V S
u
30/ 3600 3.14/41.8
位能：流体因处于地球 重力场中而具有能量， 其值等于把质量为m的 流体由基准水平面升举 到某高度Z所做的功。 位能 =力距离= m g Z 单位质量流体的位能：
mgZ/m=gZ
[ J/kg ]
# # 截面在基准面之上，位能值为正， 在基准面之下其值为负。
2.动能：流体因运 动而具有的能量。 动能 = mu2/2 单位流体的动能为：
P1
G
P2 Z2
Z1
上表面作用力： F1= P1 A
下表面作用力： F2= P2 A
重力： G = g A (Z1 - Z2)
2. 静力学方程及巴斯葛定律
F1 + G = F2
P1
G
Z1
P1 A + g A ( Z1 - Z2 ) = P2 A P2= P1 + g ( Z1 - Z2 )
或 P2= P0+ g ( Z1 - Z2 )
6.亦可用单位体积的流体为基准:
Z 1gρ+P 1+ρ 2 u 12 =Z 2gρ+P 2+ρ 2 u 22
[J/m3](Pa)
五、实际流体的机械能衡算式 （一）实际流体的机械能衡算式
1、机械能损失（压头损失）
Z 1+ρ P g 1+2 u g 12=Z 2+ρ P g 2+2 u g 22+ ∑ H f
化工原理(1)-作业题文
绪论1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。
(1) 水的粘度?=0.00856g/(cm?s)(2) 密度?=1386kgf?s2/m4(3) 某物质的比热容c p=0.24BTU/(lb??F)(4) 传质系数K G=34.2kmol/(m2?h?atm)(5) 表面张力?=74dyn/cm(6) 导热系数?=1kcal/(m?h?K)2. 湿物料原来含水16%(wt%)，在干燥器中干燥至含水0.8%，试求每吨物料干燥出的水量。
第一章流体流动1. 已知甲地区的平均大气压力为85.30kPa，乙地区的平均大气压力为101.33kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的绝对压力与甲地区操作时相同？2. 用一复式U管压差计测定水流管道A、B两点的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m，问管道中A、B两点间的差压?p AB为多少？(先推导关系式，再进行数字运算)。
第2题图3. 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。
粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4×10－3m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？4.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。
在本题中，水流经系统的能量损失可按h f=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，试计算：（1）A－A截面处水的流速；（2）出口水的流量，以m3/h计。
第4题图5. 将高位槽内料液向塔内加料。
高位槽和塔内的压力均为大气压。
要求料液在管内以0.5m/s 的速度流动。
设料液在管内压头损失为1.2m （不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？6. 用泵将贮槽中密度为1200kg/m 3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa ，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa （真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m ，进料量为20m 3/h ，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg ，求泵的有效功率。
化工原理第一章题库与解答
一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 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（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA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V湍流的雷诺数；D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
4．气体是（）的流体。
BA 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。
5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
CA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。
AA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
DA 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
AA 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。
AA 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。
DA 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。
BA. Um= 1/2Umax;B. Um = 0.8Umax;C. Um = 3/2Umax。
12. 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（）。
AA. 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。
13. 层流底层越薄（）。
CA. 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。
化工原理期末考试第一章练习题及答案
练习一 流体流动一、 填充1、 理想流体是指 没有粘度的流体 。
2、 测量流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值____不变______，孔板流量计两端压差值 增大 。
3、 圆管内湍流和层流的区别是：4、圆形直管内，q V 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时 h f 是原值的 16分之一 倍，完全 湍流时，h f 是原值的 32分之一 倍。
（忽略e/d 的变化）5、流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因是 流体的粘性 ，直管阻力损失体现在 静压能减小 。
6、某孔板流量计用水测得C o =0.64，现用于测ρ=900kg/m 3，μ=0.8mPa ·s 的液体，水的粘度1.005mPa ·s ，问此时C o 等于 0.64。
（>, =, <）7、如图示管线，将支管A 的阀门开大，则管内以下参数如何变化？(↑,↓) q VA 增大 ， q VB 减小 ， h fA 减小 ， h fMN 减小8、图示管路系统中，已知流体流动的总阻力损失h f =56J/kg, 若关小阀门，则总阻力损失h f ’= 56 J/kg ，两槽液面的垂直距离H=5.7米。
9、图示管路系统中，已知d ab =d cd , e ab=e cd ，l ab =l cd ，μ≠0。
比较 u a 相等 u c ,(p a -p b ) 小于 (p c -p d )。
10、如图示供水管线。
管长L ， 流量q V ，今因检修管子， 用若干根直径为0.5d 、管长相同于L 的管子并联代替原管，保证输水量q V 不变,设λ为常数,e/d 相同，局部阻力忽略，则并联管数至少需要 6 根。
阻力均忽略，则并联管数至少需要6。
11、如图通水管路，当流量为q V 时，测得（P 1-P 2）=5mH 2O ，若流量为 2 q V 时，（P 1-P 2）= 11 mH 2O(设在阻力平方区）12.如果管内流体流量增大1倍后，其流动型态仍为层流，则流动阻力是原来的 2 倍。
化工原理第一章 作业题
解：1、2两截面间列柏努利方程：
z1
p1
g
1 2g
u12
z2
p2
g
1 2g
u
2 2
hf
其中：
z1 z2
u2
u1
d1 d2
2
2.5 33 2 47
1.23m/s
1
h
p1 p2 g
1 2g
(u
2 2
u12
)
h
f
1 (1.232 2.52 ) 0.07 0.17m 2 9.81
2
说明2截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小， 因而静压能高。
17．用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩，如附
图所示。泵进口管为φ89×3.5mm，碱液在其中的流速为 1.5m/s；泵出口管为φ76×3mm。贮槽中碱液的液面距
蒸发器入口处的垂直距离为7m。碱液在管路中的能量损失 为40J/kg（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在 20kPa（表压），碱液的密度为1100kg/m3。设泵的效率 为58％，试求该泵的轴功率。
解：如图，1-2为等压面
p1 p gh p2 pa 0 gR
p gh pa 0 gR
则容器内表压：
1
2
题6 附图
p pa 0 gR gh 136000.459.81 9000.89.81 53.0 kPa
12．一水平管由内径分别为33mm及47mm的两段 直管组成，水在小管内以2.5m/s的速度流向大管， 在接头两侧相距1m的1、2两截面处各接一测压管， 已知两截面间的压头损失为70mmH2O，问两测压管 中的水位哪一个高，相差多少？并作分析。
维持恒定。泵吸入与压出管路直径相同，均为
化工原理作业
1教材42页，9题
3月20，21日
1将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？
3月24，26日
1.教材43页11题
2.教材43页12题
试计算在此流量下泵的压头H、轴功率N和效率η。
期中小论文题目
1《化工中的物料衡算和能量衡算》
2《柏努利方程的推导方法的比较》
3《离心泵和往复泵》
4自选题目
要求书写工整，有数据和演算支持，千字左右。
Yaoyy
浙5-1
红砖平壁墙，厚度500mm，内侧温度200℃，外侧30℃，设红砖的平均热导率可取为0.57Wm-1℃-1，试求：（1）传导热通量q（2）距离内侧350mm出的温度tA
4、离心泵启动和关闭前后应该注意什么？
6、如何调节离心泵流量?
7、如何调节往复泵流量?
9、流体的流动形态有哪几种？如何判断？
10、何谓沉降？沉降可分为哪几类？
11、何谓过滤介质？对过滤介质有何要求？
12、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？
13、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？
NJUCT4-6:
热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m2·℃），冷却水在管内流过，
α1=1000W/（m2·℃）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/（m·℃）。试求：
①总传热系数Ko；
②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？
③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？
化工原理第一章习题
31．黏度为30cP 、密度为900kg/m 3的某油品自容器A 流过内径40mm 的管路进入容器B 。
两容器均为敞口，液面视为不变。
管路中有一阀门，阀前管长50m ，阀后管长20m （均包括所有局部阻力的当量长度）。
当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa 和44.2kPa 。
现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m 。
试求： （1） 管路中油品的流量；（2） 定性分析阀前、阀后压力表读数的变化。
解：（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：1081.9900103.8831=⨯⨯=-=g p p z a A ρm581.9900102.4432=⨯⨯=-=g p p z a B ρm当阀打开41开度时，在A 与B 截面间列柏努利方程： 其中： 0==B A p p (表压)，0==B A u u 则有2)(2u d l l W g z z e f B A ∑+=∑=-λ（a ）由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则代入式（a ），有 ρμρμ22)(32264)(d ul l u d l l u d g z z e e B A ∑+=∑+=- 736.0)203050(10303281.9)510(90004.0)(32)(322=++⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=∑+-=∴-e B A l l g z z d u μρm/s 校核： 20002.8831030736.090004.0Re 3<=⨯⨯⨯==-μρud题31 附图假设成立。
油品的流量： （2）阀打开后：在A 与1截面间列柏努利方程： 简化得 112121-∑++=fA A W p u g z ρ或 2)1(2111u d l p g z A ++=λρ显然，阀打开后u 1 ↑，p 1↓，即阀前压力表读数减小。
在2与B 截面间列柏努利方程：简化得 2)1(2222u d l g z p B -+=λρ因为阀后的当量长度l 2中已包括突然扩大损失，也即012>-dl λ， 故阀打开后u 2 ↑，p 2↑，即阀后压力表读数增加。
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第一章 气-固相催化反应本征动力学
一、填空
1、某一反应，速率方程为2A
A B r kC C ，当反应速率采用kmol/(m 3.h)为单位时，则k 的因次为 。
2、反应速率常数与温度的关系为lg 10000/10.2k T ，则活化能为 。
3、反应，2A B C 在某一时刻，A 的消失速率为1.5 kmol/(m 3.h)，则B 的消失速率为
kmol/(m 3.h)，C 的生成速率为 kmol/(m 3.h)。
4、一级不可逆反应，在等温间歇条件下，转化率达到99.9%所需的时间为转化率达到50%所需时间的 倍。
5、等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A B C ，5分钟时有50%的A 分解，要达到分解率为75%，则需时 分钟；若为二级不可逆反应，则需时 分钟。
6、二特丁基过氧化物的气相反应为：33332633()()2CH COOC CH C H CH COCH ，如果用纯的二特丁基过氧化物进行反应，则膨胀因子为 ，膨胀率为 。
二、简答题
1、反应速率的公式/A A r dC dt ，适用于什么条件？
2、如何理解反应级数是表征反应速率对浓度敏感程度的参数，而活化能是反应速率对温度敏感程度的标志？
3、什么叫膨胀因子，其物理意义是什么？
三、计算题
1、进入乙烷裂解炉的气体组成为C 2H 698%、CH 41.25%、N 20.75%，离开裂解炉的气体组成为C 2H 610.06%、CH 41.82%、N 20.42%、H 243.57%、C 2H 444.13%，求乙烷的转化率。
2、在等温间歇反应器中进行二特丁基过氧化物的气相反应：
33332633()()2CH COOC CH C H CH COCH ，简写为2A P S 。
实验用纯的二特丁基过氧化物，测得170℃时反应时间与系统总压的关系如下：
求该反应的级数和速率常数。
3、某一分解反应：A P ，2P A r C ，mol/(l.s) A S ， 1.0S r ，mol/(l.s) A R ，2R
A r C ，mol/(l.s) 已知C A0=1.0mol/l ，S 为目的产物。
当转化率为80%，求A 组分生成S 的收率和选择性。
4、等温条件下，进行如下一级串联反应：12k k A P R （k 1/k 2=0.8）
，求： （1）当A 的转化率为50%时，产物P 的收率为多少？
（2）当A 的转化率提高到95%时，产物P 的收率为多少？
（3）在本题条件下，产物P 的最大收率为多少？
（4）讨论上述计算结果。
5、对组分分子在催化剂表面上均匀吸附的反应：2222A B
A A
B ，其反应机理有下面两种可能：
① 22A B
A B （1） ② 2A B AB A （1） 22A B B AB
（2） 22A B A AB A （2） 实验中发生下述现象：
（1）反应开始时，反应速率r 对A 2B 是一级反应；
（2）远离平衡时，加AB 、A 2均影响反应速率r 。
判断该反应的机理与控制步骤。
6、 乙炔与氯化氢在HgCl 2活性炭催化剂上合成氯乙烯：
(C)
(B)(A)Cl H C HCl H C 3222→+ 其动力学方程式可有如下几种形式： (1) 2C C B B A A C B A )1()(p K p K p K K p p p k r +++-
= (2) )
1)(1(C C B B A A B A B A p K p K p K p p K kK r +++= (3) B
B A A B A A 1p K p K p p kK r ++= (4)
C C B B B A B 1p K p K p p kK r ++=
试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。