流体流动及输送机械(1)
化工原理复习选择及计算题答案
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dudyτμ=,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kPa3．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64Reλ=;层流区又称为阻力的一次方;4．流体在钢管内作湍流流动时,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,则管内水流量将_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22fl updρλ∆=；局部阻力的计算式有22fupρξ∆=和22efl updρλ∆=;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=s,d1管段的速度u1=s,水的流量V=h;12．LZB-40转子流量计,出厂时用20℃空气标定流量范围为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,实际流量范围为~ 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h时,相应的压强降_20Pa ;14．水从内径为d1的管段流向内径为d2的管段,已知d2=,d1管段流体流动的速度头为,h1=1忽略流经AB段的能量损失,则h2= m,h3= m;2若流经AB段的能量损失为,则h2= m,h3= m;15．一敞口容器底部连接等径的进水管和出水管,容器内水面维持恒定,管内水的动压头均为,则进水管的点A、容器内的点C、出水管的点B的静压头分别为p A= m,p B= m,p C= 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．滞流内层越薄,则以下结论是正确的DA．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 AA．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<C V D．不确定24．流体流过两个并联管路管1和2,两管内均呈滞流;两管的管长L1=L2、管内径d1=2d2,则体积流量V2/V1为D;A．1/2 B．1/4 C．1/8 D．1/161．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内充满被输送的液体,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,则输送42℃水时饱和蒸汽压为泵内将发生气蚀现象;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内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=s时H=20m,管路性能Qe=s时需要的He=16 m,泵安在此输水管路,中调节流量为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增大,η增大增大,η先增大后减小增大,η减小增大,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增大,N增大增大,N先增大后减小增大,N减小增大,N先减小后增大11．离心泵停止操作时宜AA.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 CA.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 ;=0 B.ΣHf =0 C.Δu2/2g=0 D.p2-p1/ρg=017．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DA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s,则降尘室的最大生产能力为 __m 3/s;9．降尘室内,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．在降尘室内,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 T 2/Rg __;某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R ＝,切向速度u T =20m/s,则分离因数为;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+=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 ＝,θe ＝ __; 若该过滤机由635×635×2mm 的10个框组成,则其过滤面积A ＝,介质的虚拟滤液体积Ve ＝;16．根据过滤基本方程式210()sdV 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A21/2 B2 C1 D418．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 A1/4 B1/2 C4 D119．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;若1h 得滤液2m 3,则所需过滤面积为 __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 ＝×10-3m 2/s;若过滤终了时,q ＝m 2,每m 2过滤面积上用清水洗涤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×的直管内,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 的直管内流动,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= ;4. 列管式换热器的壳程内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,在内管中空气从46℃被加热到50℃,环隙内有℃的水蒸气冷凝,管壁温度接近_ B _ ℃;A．35； B．℃ ； C． ;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：AA．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,换热器内产生了污垢；B 换热器内压力升高；C 换热器内压力降低；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内空气,设饱和蒸汽温度为100℃,空气进口温度20℃,出口温度为80℃,此时套管换热器内壁温度应是 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_材料包在内层,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1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 ;实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 ;2、汽液两相呈平衡状态时,汽液两相温度_相同_,但液相组成_小于_汽相组成;3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y xαα=+-;根据α的大小,可用来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ,若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 ;4、在精馏操作中,若降低操作压强,则溶液的相对挥发度 增加 ,塔顶温度 降低 ,塔釜温度 降低 ,从平衡角度分析对该分离过程 有利 ;5、某二元物系,相对挥发度α=3,在全回流条件下进行精馏操作,对第n 、n+1两层理论板,已知 y n =,则 y n+1=;全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 ;6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 ;7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度,其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 ;8、在总压为、温度为85℃下,苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0=,p B 0=46 kPa,则相对挥发度α= ,平衡时液相组成x A = ,气相组成y A = ;9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=+,则该精馏塔的操作回流比为,馏出液组成为;10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ,适宜回流比通常取 ~ R min11、精馏塔进料可能有 5 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q 值为 ; 注：23()550.6V V L VF V L V LI I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =、x 2=、x 3=均为摩尔分率,已知R=3 ,α=,则第三层塔板的气相默弗里效率 %_;注：1*1n n MV n n y y E y y ++-=- 13、在精馏塔设计中,若F 、x F 、q 、D 保持不变,若增加回流比R,则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加 ;14、在精馏塔设计中,若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定,进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体,则所需理论板数N T 减小 ;精馏段上升蒸气量V 不变 、下降液体量L 不变 ；提馏段上升蒸气量V ’ 增加 、下降液体量L ’ 增加 ;15、操作中的精馏塔,增大回流比,其他操作条件不变,则精馏段液气比L/V 增大 ,提馏段液气比L’/V’减小 ,xD 增加 , xW减小 ;16、操作中的精馏塔,保持F、xF 、q、V不变,增加W,则xD增加 , xW增加,L/V_增加_;17、在连续精馏塔中,若xF 、xD、R、q、D/F相同,塔釜由直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热,则所需的理论板数NT 减小 ,xW增加;18、恒沸精馏与萃取精馏的共同点是都需要加入某种添加剂 ;两者的主要区别是恒沸精馏时添加剂需与被分离组分形成恒沸物和恒沸精馏的添加剂气化后由塔顶排出,耗能大 ;19、某二元混合物,若液相组成xA 为,相应的泡点温度为t1；汽相组成yA为,露点温度为t2,则 A ;A．t1< t2B．t1=t2C．t1>t2D．不能判断20、两组分物系的相对挥发度越小,则表示分离该物系 B ; A．容易 B．困难 C．完全D．不完全21、精馏塔的操作线为直线,其原因是 DA．理论板假定 B．理想物系C．塔顶泡点回流 D．恒摩尔流假定22、分离某两组分物系,进料量为10kmol/h,组成xF 为,若要求馏出液组成xD不小于,则最大馏出液量为 AA．h B．6 kmol/h C．9 kmol/h D．不确定23、精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1层塔板,其汽相组成关系为_B_;A. yn+1>yn>yn-1； B. yn+1<yn<yn-1； C. yn+1=yn=yn-1； D. 不确定;24、在原料量和组成相同的条件下,用简单蒸馏得的气相总组成为xD1,用平衡蒸馏得的气相总组成为xD2,若两种蒸馏方法所得的气相量相同,则 AA. xD1> xD2； B. xD1= xD2； C. xD1<xD2； D. 不能判断25、在精馏塔的图解计算中,若进料热状态变化,将使 B A．平衡线发生变化 B．操作线与q线发生变化C．平衡线与q线变化 D．平衡线与操作线变化26、操作中的精馏塔,若选用的回流比小于最小回流比,则 DA．不能操作 B．xD , xW均增加 C．xD, xW均不变 D．xD减小, xW增加27、操作中的精馏塔,若保持F、q、xD 、xW、V’不变,减小xF,则 CA．D增大、R减小 B．D减小、R不变C．D减小、R增大 D．D不变、R增大28、用某精馏塔分离两组分溶液,规定产品组成xD 、xW,当进料组成为xF1时,相应的回流比为R1；进料组成为xF2时,相应的回流比为R2;若xF1< xF2,进料热状况不变,则 CA．R1< R2B．R1=R2C．R1> R2D．无法判断29、用精馏塔完成分离任务所需理论板数NT 为8包括再沸器若全塔效率ET为50%,则实际板数为 CA．16 B．12 C．14 D．无法确定30、在常压下苯的沸点为℃,环己烷的沸点为℃,欲使该两组分混合物得到分离宜采用 CA．恒沸精馏 B．普通精馏 C．萃取精馏 D．水蒸汽精馏计算题的范围：第一章：计算题14、17、20、36、43第二章：计算题4、6、7、8第三章：计算题20、21、25、28 本章例题3-2和例题3-10 第六章：计算题6、7、8、14、23。
化工原理(少学时)思考题答案
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 5. 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 R1、R2，两压差计间 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 R1 与 R2有何 变化？(说明理由)
答 5．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 R2 减小。R1 不变，因 为该 U 形管两边同时降低，势能差不变。 问题 6. 伯努利方程的应用条件有哪些?
问题 13. 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 V1, V2, V3 将如何变化？ 答 13．qV、qV1 下降，qV2、qV3 上升。 问题 14. 什么是液体输送机械的压头或扬程?
答 14．流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。
答 24．通风机施给每立方米气体的能量称为全压，其中动能部分称为动风压。离心泵 的丫头单位是 J/N（米液柱），全风压的单位是为 N/m2，两者单位不同，若按ΔP=ρｇｈ表 示，可知高度ｈ与密度ρ无关时，压差ΔP 与密度ρ成正比。
第二章 传热
问题 1. 传热过程有哪三种基本方式? 答 1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题 2. 传热按机理分为哪几种? 答 2．传导、对流、热辐射。 问题 3. 物体的导热系数与哪些主要因素有关? 答 3．与物质聚集状态、温度有关。
化工原理（少学时）思考题答案
第一章 流体流动与输送机械
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 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 2．分子间的引力和分子的热运动。
化工原理思考题答案解析
化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同（P7、P9）答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。
2、试说明黏度的单位、物理意义及影响因素（P9）答:单位是N∙s∕∏f即Pa∙s,也用CP（厘泊），1CP=ImPa∙s,物理意义：黏度为流体流动时在与流动方向相垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力（分子间的引力和分子的运动和碰撞）。
影响因素：流体的种类、温度和压力。
3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？（P12T3例1-3）答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。
4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？（P25）答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re<2000时，流动为层流；Re⅛4000时，为湍流，2000WReW4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？（P25）答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动程度。
6、层流与湍流的本质区别是什么？（P24、P27）答：层流与湍流的本质区别是层流没有质点的脉动，湍流有质点的脉动。
7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？（P28）答：层流内层、过渡层和湍流主体三个区域。
8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？（P31、32、33）答：层流时Wfxu,管径一定流量U增大一倍，Wf增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf8/,管径一定流量U增大一倍，Wf增大流量增大四倍，能量损失是原来的4倍。
9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？（P32、32、33）答：层流时Wf8u,流量一定管径d增加一倍，d2增大四倍，Wf减小为原来的1/4,能量损失是原来的1/4倍，完全湍流时Wf8tl2,流量一定管径d增加一倍，cP增大四倍，管径增加一倍能量损失是原来的1/4倍。
化工原理考研 流体流动、流体输送机械计算题及解题思路
化工原理考研流体流动、流体输送机械计算题及解题思路第一章流体、泵1.已知输水管内径均为100mm，管内为常温水，流量为30m3/h，U形管中指示液密度为1260kg/m3，R1=872mm，R2=243mm。
求90°弯头的阻力系数ζ和当量长度。
2.槽内水位恒定。
槽的底部与内径为100mm的水平管连接，当A阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm，U形压差计为等直径玻璃管，试求：(1) 当A阀部分开启时，测得R=400mm，此时水管中的流量为多少(m3/h)？已知λ=0.02，管子入口处ζ=0.5。
(2) 当A阀全开时，A阀的当量长度l e=15d，λ=0.02，则水管中流量为多少(m3/h)？B点压强应为多少Pa(表)？读数R为多少？3.用离心泵将密闭贮槽A中的常温水送往密闭高位槽B中，两槽液面维持恒定。
输送管路为Φ108mm×4mm的钢管，全部能量损失为40×u2/2(J/kg)。
A槽上方的压力表读数为0.013MPa，B槽处U形压差计读数为30mm。
垂直管段上C、D两点间连接一空气倒U形压差计，其示数为170mm。
取摩擦系数为0.025，空气的密度为1.2 kg/m3，试求：(1) 泵的输送量；(2) 单位重量的水经泵后获得的能量；(3) 若不用泵而是利用A，B槽的压力差输送水，为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为多少？4.输水管路系统，AO管长l AO=100m、管内径为75mm，两支管管长分别为l OB=l OC=75m，管内径均为50mm，支管OC上阀门全开时的局部阻力系数ζ=15。
所有管路均取摩擦系数λ=0.03。
支管OB中流量为18m3/h，方向如图所示。
除阀门外其他局部阻力的当量长度均已包括在上述管长中。
试求：(1) 支管OC的流量(m3/h)；(2) A槽上方压强表的读数p A(kPa)。
5.用Φ89mm×4.5mm，长80m的水平钢管输送柴油，测得该管段的压降为5000Pa，已知柴油密度为800kg/m3，黏度为25mPa·s，试求：(1) 柴油在管内的流速(m/s)；(2) 该管段所消耗的功率(W)。
化工原理思考题答案
化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。
2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。
4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态6、层流与湍流的本质区别是什么？答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。
8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。
9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？答：孔板前后压力差Δp=p1-p2，流量越大，压差越大，转子流量计属于截面式流量计，恒压差，压差不变。
化工原理题库精编
一、判断题(5分，5×1)流体流动及输送机械1.当关小离心泵的出口阀时，泵的扬程增大了，其升扬高度提高了。
（×）2.凡符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体，所有气体和液体都属于牛顿型流体。
（×）传热3.在列管换热器管间装设了两块横向折流档板，则该换热器变成为双壳程的换热器。
（×）4.热量传递的基本方式有传导传热、对流传热和辐射传热三种。
（√）5.对流传热中由于壁面的约束和流体内部的摩擦作用，在紧靠壁面处总存在滞流底层，故主要热阻及温度差都集中在滞流底层。
√吸收6.对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律，亨利系数E随温度的升高而增大。
（√）7.吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。
（×）8.吸收剂的选择主要考虑的是溶解度，溶解度大则吸收剂用量少，吸收速率也大，设备的尺寸便大。
（×）9.气体在溶液中的溶解度，其值随温度的升高而减小。
（√）10.吸收过程的总阻力等于气膜阻力和液膜阻力之差。
（×）11.吸收是化工单元操作的传热过程。
（×）12.填料是填料塔的核心，气、液两相在填料的表面上传热和传质。
（√）13.吸收塔内物质传递的主要方式为分子扩散。
（×）14.吸收过程的推动力是浓度差或分压差。
（√）15.气体的溶解度与气体的性质有关，与温度、压力关系不大。
（×）16.对同一种气体，温度越高，气体分压越大，则气体溶解度越大。
（×）17.温度升高时，气体在液体中的溶解度降低，享利系数增大。
（√）18.吸收操作的作用是分离气液混合物。
（×）19.气体在液体中溶解度大小与物系的温度和压强无关。
( ×)20.吸收进行的依据是混合气体中各组分的浓度不同。
（×）21.温度与压力升高有利于解析的进行。
（×）22.吸收操作，操作线必位于平衡线下方。
化工原理(少学时)和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.1概述课件
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10
流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 ➢ 体积流量
以体积表示 qv——m3/s或m3/h ➢ 质量流量
以质量表示 qm——kg/s或kg/h。
二者关系： qm qv
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11
流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv
m/s
A
质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究
流体。
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4
自由程 (free path)
在热动平衡态下，一个气 体分子在任意连续两次碰 撞之间所经过的直线路程。 由于分子运动的无序性， 分子各段自由程长度不同。
平均自由程（mean free path）
在一定的条件下，一个气 体分子在连续两次碰撞之 间可能通过的各段自由程 的平均值。
dy
μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。
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16
牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体；
非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 :
流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单
位速度梯度所需的剪应力。μ又称为动力粘度。
运动粘度
粘度μ与密度ρ的之比。 m2/s
流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位
SI制：N/m2或Pa；
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7
或以流体柱高度表示 ： p gh
注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。
化工原理习题课
3.某敞口高位槽送水的管路如图所示，所有管径均为50mm， 某敞口高位槽送水的管路如图所示，所有管径均为 某敞口高位槽送水的管路如图所示 ， 管长L 管长 OC=45m， LCB=15m（均包括所有局部阻力当量长 ， （ ），当阀 全关， 当阀a全关 打开时， 度），当阀 全关，阀b打开时，压力表 B的读数为 打开时 压力表P 2.4×104Pa。假设阻力系数 均为 均为0.03，水的密度为 × 。假设阻力系数λ均为 ， 1000kg/m3。 （1）试计算B管道 ）试计算 管道 （CB段）的流速； 段 的流速； （2）若维持阀 的开度 ）若维持阀b的开度 不变，逐渐打开阀a， 不变，逐渐打开阀 ， 直到CB、 两管中流 直到 、CD两管中流 速相等，此时B管的流 速相等，此时 管的流 速又为多少？ 速又为多少？
化工原理习题课
流体流动及流体输送机章
1.用离心泵把 ℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部， 用离心泵把 恒定。各部分相对位置如本题附图所示。 恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为 Φ76mm×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为 × ，在操作条件下， 24.66×103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量 × ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头） 计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出 损失可分别按与 计算，由于管径不变，故式中 为吸入或排出 管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为 管的流速 。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa × 表压）。 （表压）。 试求：（ ）水在管内的 试求：（1） ：（ 流速u；（ ；（2） 流速 ；（ ）泵的有效 功率；（ ；（3） 功率；（ ）已知泵的效 率为60%，求操作条件下 率为 ， 泵的轴功率。 泵的轴功率。
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注意：用液柱高度表示压强时，必须指明流体的种类，如
600mmHg，10mH2O等，此时的压强为
。
三、 压力的表示方法
➢ 绝对压强
单位面积上所受垂直压力的绝对数值，Pab。
➢ 相对压力（以大气压度量）
①表压Pg 用于被测流体的绝对压强大于外界大气压Pa的情况。压 力表上的读数表示被测流体的绝对压强高出大气压的数值。
• 食品工程（Food Engineering) • 食品工程原理（Principles of Food Engineering) • 化工原理（Principles of Chemical Engineering) • 单元操作（Unit Operation） • 食品单元操作（Food Operating Unit）
则有
n
m 1 y1 2 y2 … n yn i yi i 1
y1, y2 ,…, yn ——气体混合物中各组分的体积分率。
1m3混合气体为基准，混合前后质量不变;即：1m3混合物 的质量等于各组分单独存在时的质量之和。
混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，
则有
1 w1 w2 … wn n wi
1.1 流体静力学
流体静力学是研究流体在重力场中处于特殊的运动状态（静止） 的时候所受的外力满足的关系——平衡条件。
1.1.1 密度
一、定义
单位体积流体的质量，称为流体的密度。
m
V
kg/m3
二、单组分密度
f ( p,T ) p、T－状态参数
液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从
手册中查得。
2. 某设备上真空表的读数为13.3×103Pa，已知该地区大气压强为 98.7×103Pa。则设备内的绝对压力为 85.4×P10a3。
3. 比较下列压力大小：P1=0.4atm,P2=0.4atm(表压),P3=0.4atm(真空
度)。
B．P2>P3>P1
A．P1>P2>P3 ; B．P2>P3>P1; C．P2>P1>P3 ; D．P1=P2=P3
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体； 可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化，如气体。
3. 流体的性质（假设）
➢连 续 性：流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙 的流体质点所组成的连续介质；
➢均 匀 性：流体内部任意位置的流体其性能相同； ➢各向同性：在流体内部任意位置沿各个方向的性能相同。
液柱处于静止时，上述三项力的合力为零:
p2 A p1 A gA(z1 z2 ) 0
p2 p1 g(z1 z2 ) Pa
压力表达式
p1＋gz1＝p2 gz2
Pa＝N/m2=J/m3
压力表达式
—— 静力学基本方程式
p1
z1g
p2
z2g
气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状
态方程计算：
pM
RT
Tp 0
0 Tp
0
• 式中：0标准状态下气体的密度
0
KMg/m3
0.0224
注意：手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度
下的数值，若条件不同，则密度需进行换算。
三、混合流体的密度
混合气体 各组分在混合前后质量不变(无化学反应)，
m 1 2
n i1 i
w1, w2,…, wn —液体混合物中各组分的质量分率。
1kg混合液体为基准，混合前后体积不变;即： 1kg混合物的体积等于各组分单独存在时的体积 之和。
1.1.2、比体积（质量体积）
单位质量流体具有的体积，是密度的倒数。
v V 1 m3/kg
m
1.1.3、相对密度
某物质的密度和4℃纯水的密度之比，纯数，没有单位。
概述
1. 研究流体流动的意义
➢流体: 是指在剪应力作用下能产生连续变形的物体； ➢主要包括液体和气体两大类； ➢流体流动是最普遍的食品（化学、生物）工程单元操作之一； ➢研究流体流动问题也是研究其它食品单元操作的重要基础。
2.流体的特征 ➢ 具有流动性；
➢ 形状随容器形状而变化； ➢ 受外力作用时内部产生相对运动; ➢ 密度和压力有关。
1.1.6 流体静力学基本方程式（欧拉平衡微分方程）
设流体不可压缩（ ）C ，重力场中对液柱进行受力分析：
一、静力学基本方程
（1）上端面所受总压力
P1 p1 A
（2）下端面所受总压力
P2 p2 A
（3）液柱的重力
G gA(z1 z2 )
方向向下 方向向上 方向向下
←
pa
p1
正G
向
p2
z1 z2
二、压强的单位
SI制：Pa或N/m2；
标准大气压的换算关系： 1bar=105Pa=100kPa=0.1MPa
1atm=760mmHg=10.33mH2O=1.0133×105Pa=101.3kPa=0.1013 MPa（物理大气压）
1at=1.033kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=9.81×104Pa=98.1kPa （工程大气压）
第一章 流体流动及输送机械 (1)
●教学基本内容和要求●
主要讨论有关流体在管内流动的基本原理及流动规律。
了解流体平衡（静止）和运动的基本规律，熟练掌握静力学方程式、 连续性方程式、伯努利方程式的内容和应用，在此基础上解决管路计算、 输送设备功率计算等问题。
目录
1.1 流体静力学 1.2 流体动力学 1.3 管内流体流动现象 1.4 流体流动阻力 1.5 管路计算
相对密度 某物质的密度 某物质的密度=1000相对密度 1000
1.1.4 压强
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，用符 号P表示，单位Pa。
一、压强的特性
➢ 流体压强与作用面垂直，并指向该作用面，亦即沿作用面的 内法线方向； ➢任意界面两侧所受压强，大小相等、方向相反； ➢ 作用于流体内部某点不同方向上的压强在数值上均相同。
Pg= Pab－Pa ②真空度Pvm 用于被测流体的绝对压强小于外界大气压的情况。 此时，真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压的数值。
Pvm=Pa－PabFra bibliotekpab
表压 pg
绝对压力
真空度 pv m
pab
大气压 Pa
绝对压力
绝对真空
例：
1. 蒸汽加热器的蒸汽压力表上读数为81.9×103Pa，当时当地气压计上读数 为98.1×103Pa。则设备内蒸汽的绝对压力为 1.8×Pa10。5