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第一章 流体流动 一 基本概念 1、连续性方程2、液体和气体混合物密度求取3、离心泵特性曲线的测定 二、核心公式第一章、流体流动与流体输送机械（1）流体静力学基本方程 （例1－9）U 型管压差计（2）柏努利方程的应用（例1－14） （3）范宁公式（4）离心泵的安装高度（例2-5） 三．问答题1．（7分）离心泵的特性曲线是如何测定的？其特性曲线主要由哪几条曲线构成?答:离心泵的特性曲线是在一定转速和常压的清水为工质做实验测得的.主要曲线有:H-Q,N-Q,η-Q 三条曲线,在曲线中要注明泵型号、转速. 2． （8分）试说明层流和湍流的主要区别。
答:1.质点的运动运动方式不同,层流只有轴向的运动,没有径向的脉动,而湍流质点是杂乱无章的运动,两个方向的运动都存在. 2. 流体流动速度分布不同:层流为抛物线形式,而湍流则是严格的抛物线,它的速度分布线前端基本是平直的. 3.运动的受力情况不同:层流主要是内摩擦力,服从牛顿粘性定律,而湍流由湍流应力和内摩擦力共同作用,可以仿造牛顿粘性定律写为:dydu )e (+ν=τ 3． 离心泵启动前，为什么要先灌满水？与离心泵安装高度有关的性能指标有那些？ 4．选择输送管路的管径时，从技术经济角度应考虑那些因素？如何选择？5．离心泵的实验中，泵启动前与关闭时注意什么问题，为什么？流量调节采用什么方法，其优缺点各是什么？ 6． 搞清楚离心泵的扬程与升扬高度、允许吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。
（6分）（1）扬程又称压头，是泵对1N 液体所提供的有效能J/N ；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。
（2）允许吸上高度Hg 是指上游贮槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直距离。
为保证泵的正常可靠运行，泵的实际安装高度要比Hg 再降低（0.5～1.0）m 。
7．什么是汽蚀余量？答：为了防止离心泵汽蚀现象的发生，在离心泵的入口处液体的静压头与动压头之和（gu g p 2211+ρ）必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头（gp v ρ）某一最小值，此最小值即为离心泵的允许汽蚀余量，即gp g u g p NSPH v ρρ-+=2211 （NSPH 为离心泵的允许汽蚀余量）8．何谓气缚现象？如何防止？答：离心泵只能空转而不能输送液体的现象。
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增大，干燥速率减小。
，水
21．根据双膜理论，水吸收空气中氨的过程属
吸收空气中CO2的过程属
控制过程。
【答案】气膜；液膜
【解析】氨易溶于水，CO2难溶于水。
控制过程；水
22．浮阀塔、泡罩塔及筛板塔三种板式塔的板效率比较（ A．浮阀塔＞泡罩塔＞筛板塔 B．浮阀塔＝泡罩塔＝筛板塔 C．浮阀塔＞泡罩塔＝筛板塔 D．浮阀塔＞筛板塔＞泡罩塔
）。
【答案】D 【解析】泡罩塔应用最早，效率是最低的，浮阀塔应用最广泛，兼 有泡罩塔和筛板塔的优点，效率是最高的。
23．在吸收塔某处，气相浓度y＝0.005，液相浓度x＝0.015（均为 摩尔分数），两侧体积传质分系数
，在该操作温度下气、液平衡关系
。这时
气体界面上气相浓度 应等于（ A．0.002 B．0.0015 C．0.0057 D．0.009
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化工原理专业课考研真题
一、填空题1.饱和液体进科时，q=___1____;L′=__ L+F___;V′=___V_____。
2.精馏操作一般用于分离__气体_____混合物，其原理是利用原料中各组分的___溶解度____差异来达到分离的目的。
3.知q=1.7，则加料中液体量与总加料量之比是1：1 。
4.对一定组成的二元体系的精馏过程，压力越大，则相对挥发度越_____小_______，对分离越______不利________。
5.板式塔从总体上看气液两相呈__气相____接触，在板上气液两相呈__液相___接触。
6.任写出板式塔三种不正常操作状况：漏液；雾沫夹带；液泛；气泡夹带；液相量不足（任意三个）7在填料塔中气流量相同的情况下，液体流量越大，液膜越厚，压降越大。
8.对流干燥的特点是传热、传质方向相反的过程。
9.常压下，空气中水汽分压为20mmHg时，其湿度H=__0.0168__。
10.相对湿度φ可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力小；当φ=0时，表示该空气为绝干气。
二、选择题1.精馏塔中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质，使上升的汽相中轻组分浓度提高，最恰当的说法是（ D ）。
A. 液相中轻组分进入汽相B. 汽相中重组分进入液相C. 液相中轻组分、重组分同时进入汽相，但其中轻组分较多D. 液相中轻组分进入汽相和汽相中重组分进入液相同时发生2.溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化（ B ）。
A.平衡线B. 操作线与q线C.平衡线与操作线D. 平衡线与q 线3.当进料为气液混合物且气液摩尔比为1比3时，则进料热状况参数q 值为（ C ）A. 0.5B. 1C. 0.75D. 0.64.在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻实际塔板上液相组成分别为7.01=-n x 、5.0=n x （均为易挥发组份摩尔分率）。
已知操作条件下相对挥发度为3，则以液相组成表示的第n 板的单板效率=L m E ( B )。
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干 燥1、干燥实验中，哪些干燥条件应恒定不变？在此条件下进行长时间干燥，最终能否得到绝干物料？2、 结合水与平衡水分有何区别和联系？答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。
平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。
结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。
结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。
一般地，结合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，其不能被一定状态的空气干燥除去。
3、 如何区别平衡水分和自由水分？ （5分）4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p ，湿度H ；焓I ；露点t d ；湿球温度t W ；相对湿度φ。
水气分压p ， 湿度H ； 焓I ； 露点t d ； 湿球温度t W ； 相对湿度φ画出图（2分）并指出上述六个参数。
（4分）5、湿球温度6、绝热饱和温度 下册 干燥湿度、相对湿度、焓带循环的干燥器物料衡算（求循环量） 热量衡算（求温度） 预热器热量【例5－5】三、请回答下列问题（10分） ３、（２０分）某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s ，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。
空气的状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg 水分/kg 干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。
假设空气在干燥器内经历等焓过程，I=（1.01+1.88H ）t+2490H 。
一、 （20分）采用常压干燥器干燥物料，每小时处理2000kg ，干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%，干燥介质是湿空气，初温为20︒C ，湿度H 0=0.009kg 水/kg 绝干空气，经预热器加热至120︒C 后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40︒C ，若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。
夏清《化工原理》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解.
目 录第0章 绪 论0.1 复习笔记0.2 课后习题详解0.3 名校考研真题详解第1章 流体流动1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 流体输送机械2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 非均相物系的分离和固体流态化3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 传 热4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 蒸 发5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 蒸 馏6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 吸 收7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 蒸馏和吸收塔设备8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 液-液萃取9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 干 燥10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 结晶和膜分离11.1 复习笔记11.2 名校考研真题详解第0章 绪 论0.1 复习笔记一、化工原理课程的性质和基本内容1．课程的基本内容（1）单元操作根据各单元操作所遵循的基本规律，将其划分为如下几种类型：①遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）等。
②遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。
③遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。
④同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。
从本质上讲，所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这3种传递过程或它们的结合。
（2）化工原理的基本内容化工原理的基本内容就是阐述各单元操作的基本原理、过程计算及典型设备。
2．课程的研究方法（1）实验研究方法（经验法）；（2）数学模型法（半经验半理论方法）。
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吸 收基本概念1、亨利定律2、气膜控制与液膜控制三、请回答下列问题（10分）1．根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？相界面两侧的液膜和气膜中；增大2．对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数值积分或图解积分的方法进行吸收过程的相关计算。
4．简要叙述吸收中双膜理论的提出者及其三个基本要点。
双膜模型由惠特曼（Whiteman ）于1923年提出，为最早提出的一种传质模型。
（1分）惠特曼把两流体间的对流传质过程设想成图片2-10所示的模式，其基本要点如下：①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜，气相一侧的称为“气膜”，液相一侧的称为“液膜”，溶质A 经过两膜层的传质方式为分子扩散。
（2分）②在气液相界面处，气液两相处于平衡状态。
（1分）③在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。
（2分）双膜模型把复杂的相际传质过程归结为两种流体停滞膜层的分子扩散过程，依此模型，在相界面处及两相主体中均无传质阻力存在。
这样，整个相际传质过程的阻力便全部集中在两个停滞膜层内。
因此，双膜模型又称为双阻力模型。
5．对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？7、说明传质单元高度的物理意义8、简述填料塔的基本结构与主要特点。
9、写出亨利定律的定义及表达公式。
主要公式：吸收塔的物料衡算；液气比与最小液气比求m 【例2－8】填料层高度的计算【传质单元高度、传质单元数（脱吸因数法）】提高填料层高度对气相出口浓度的影响四、计算题2、（２０分）有一吸收塔，塔内装有25⨯25⨯3mm 的拉西环，其比表面积a=204m 2/m 3（假设全部润湿），在20℃及1atm 下操作。
研究生入学考试化工原理考研真题
1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_相等____。
2、精馏塔塔顶某理论板上汽相的露点温度为t1、液相的泡点温度为t2，塔底某理论板上汽相的露点温度为t3、液相的泡点温度为t4，试按从大到小顺序将以上4个温度排列如下：⎽⎽⎽⎽⎽ t4=t3>t2=t1⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分。
液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成，相应的露点为t2。
则t1与t2大小关系为⎽⎽⎽⎽t1<t2⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
4、简单蒸馏的主要特点是 ___间歇、不稳定、分离程度不高_____________。
5、当塔板上_离开的汽相与液相之间达到平衡时_____时，称该塔板为理论塔板。
6、已测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的气、液两股物流的组成分别为0.82和0.70，则其中__0.82____是汽相组成。
7、某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成为x0，则y1 ⎽⎽⎽=⎽⎽⎽⎽x08、当进料为气液混合物且气液摩尔比为2比3时，则进料热状况参数q 值为___0.6_____。
9、对一定组成的二元体系的精馏过程，压力越大，则相对挥发度越_小_，对分离越_不利_。
10、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐__降低______，其沸点则逐渐__升高______。
11、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于___∞____，馏出液量等于___0______； 12、全回流时，精馏段操作线方程为__1n n y x +=___，提馏段操作线方程为_1n n y x +=____。
13、精馏塔的塔顶温度总低于塔底温度，其原因之一（塔顶处易挥发组份浓度大），原因之二（塔顶处压力低）14、不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越_高__。
15、在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥（忽略辐射传热等的影响）时，在恒速干燥阶段，物料的表面温度等于______该空气的湿球温度______________温度。
化工原理完整答案
第一章 流体流动一、名词解释（每小题2分）31、法定计量单位：由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。
62、稳定流动：流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。
63、不稳定流动：流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。
64、流动边界层：流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。
35、边界层分离：流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。
66、速度梯度：dudy速度梯度，即在与流动方向垂直的y 方向上流体速度的变化率。
37、牛顿黏性定律：dyduμτ= 68、当量长度e l ：把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为e l 的直管阻力。
所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。
69、因次分析法：用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。
310、相对粗糙度 ：ε /d—相对粗糙度。
611、黏性：运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。
612、黏度：S yu F ∆∆=μ，μ—比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力。
黏度，简称黏度。
312、点速度：流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S 。
313、绝压：以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。
314、表压：表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。
315、真空度：真空度等于大气压强减去绝对压强。
二、单选择题（每小题2分）1.B 2B ；D ；C ；A 3A 4 D 5A 6C 7 B 8C 9 D 10B 11 B ；G 12 C 13 C 14 B B 15 E ；A 16 B 17 B 18 C 19 A 20 C 21 B 22 C 23 A 24 A 25 A 26 C 27 B 28 A 29 D 30 A 31 B 32 A 33 B三、填空题（每小题2分）1 e/d2 τ=μdu/dy ；牛顿3 动静压头之和；静压头4 位置；时间 5连续；垂直流动方向或流体流线平行 6 2；1/4 7滞流边界层厚度；湍流边界层厚度；滞流内层；主流区流速 8 MT -2L -1；MT -3L 2 9 增大；降低 10 u 1A 1ρ1 = u 2A 2ρ2= 常数；u 1d 12 =u 2d 22= 常数 12 1m/s ；20Pa 13 大；2.84 m 3/h 14 ()21122u Rg ρρρζ-=15 Pa 1＝0；Pa 2＝ 100mmH 2O ；Pb 1＝300mmH 2O ；Pb 3=340mmH 2O16 Pa ⋅s 或N ⋅s/m 2；m 2/s 17 1.6m ；0.4m 18.1/1619∑+++=++hfu P gz u P gz 2222222111ρρ∑+++=++ρρρρρhf u P g Z u P g Z 2222222111 20 2)(2u gR i ρρρζ-=21 0.5；0.8 22 2.8m/s ；连续性23 下降无黏性25 10；126 相等；流量之和27 大；0.295～2.95 28 增加；不变 29. 2 30 绝对压强 四、问答题 （每小题2分）31、如何判断一流体的流动类型?答：Re≤2000的流动称为层流流动，Re ＞4000的流动称为湍流流动。
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化工原理-考研真题详解
1．某液体在内径为
的水平管路中作稳定层流流动其平均流速为u，当它以相同的体积流量通过等长的内径为
（
）的管子时，则其流速为原来的U倍，压降
是原来的倍。
[四川大学2008研]
【答案】4 16查看答案
【解析】由流量
可得，流速
，因此有：
，即流速为原来的4倍。
根据哈根-泊肃叶（Hagen-Poiseuille）公式
（
为压强降），则有：
因此，压降是原来的16倍。
2．一转子流量计，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，相应的压强降为。
[四川大学2008研] 【答案】20Pa查看答案
【解析】易知
，当转子材料及大小一定时，
、
及
为常数，待测流体密度可视为常数，可见
为恒定值，与流量大小无关。
3．油品在φ
的管内流动，在管截面上的速度分布可以表示为
，式中y为截面上任一点至管内壁的径向距离（m），u为该点上的流速（m/s）；油的粘度为。
则管中心的流速为m/s，管半径中点处的流速为m/s，管壁处的剪应力为。
[清华大学2001研]
【答案】0.4968 0.3942 1查看答案【解析】管内径。
在管中心处
，则流速为。
在管半径中心处
，则流速为。
由题意可知
，则管壁处剪切力为：
4．某转子流量计，其转子材料为不锈钢，当测量密度为
的空气的流量时，最大流量为。
现用来测量密度为
氨气的流量时，其最大流量为。
[清华大学2000研]
【答案】490查看答案
【解析】对转子流量计，在同一刻度下有：。
因此，其最大流量为。
二、选择题
1．层流与湍流的本质区别是（）。
[浙江大学2004研]
A．湍流速度＞层流速度
B．流道截面大的为湍流，截面小的为层流
C．湍流的雷诺数＜湍流的雷诺数
D．层流无脉动，湍流有脉动
【答案】D查看答案
【解析】就层流而言，流体质点很有秩序地分层顺着轴线平行流动，流速层间没有质点扩散现象，流体内部没有漩涡；就湍流而言，流体在流动过程中流体质点有不规则的脉动，并产生大大小小的旋涡。
两者本质区别是：层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
蒸馏
一、填空题
1．某连续精馏塔，进料状态q＝1，D/F＝0.5（摩尔比），进料组成
（摩尔分率），回流比R＝2，且知提馏段操作线方程的截距为零。
则提馏段操作线方程的斜率为，馏出液组成
为。
[清华大学2001研]
【答案】1.33 0.8查看答案
【解析】根据物料衡算可得：
提馏段操作线方程截距为零，则
，因此上式可整理得：
精馏段操作线方程为
精馏段操作线与q线的交点为（0.4，0.533），因此可求得提馏段操作线方程的斜率为
2．在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成xD和易挥发组分的收率不变，试定性判断，分别改变如下参数（其他参数不变）时所需的理论参数将如何改变。
（1）加大回流比R时，理论板数将。
（2）提高加料温度tF，理论板数将。
[浙江大学2006研]
【答案】减小增大查看答案
【解析】由图6-1（虚线为变化后的情况）可以看出，根据越靠近曲线则理论板数越大的定理，加大回流比R时，则理论板数减小；提高加料温度tF，则理论板数增大。
图6-1
二、选择题
精馏操作时，若进料状况（F、xF、q）和回流比R均不变，而将塔顶产品量D 增加，其结果是（）。
[浙江大学2005研]
A．xD下降，xw下降
B．xD下降，xw上升，
C．xD下降，xw不变
D．xD不变，xw下降
【答案】A查看答案
【解析】图形法：
图6-2
由图6-2可知xD、xW都下降（虚线所示）。