化工传递过程过程性考核(一) - 答案

化工传递Array过程过程性考核试卷
（一）
一．填空题（每空1分，本大题共41分）
1. 流体静力学基本方程的应用包括压力压差的测量、液位的测量和液封高度的计算。

2. 甲地大气压为100 kPa，乙地大气压为80 kPa。

某刚性设备在甲地，其内部的真空度为25 kpa，则其
内部的绝对压强为75 kpa；若将其移至乙地，则其内部的表压强为-0.5 mH2O。

3. 流体流动有两种基本形态，即层流和湍流。

判断流体流动形态的无量纲数群为雷诺数，
其表达形式为Re=duρ/μ，物理意义为表示流体惯性力与与黏性力比值。

4. 复杂管路分为分支管路和并联管路。

5. 常用的流量计中，孔板流量计和文丘里属于差压流量计；转子流量计属于截面流量计；
测速管可测量点速度。

6. 流体在圆形直管内做层流流动，若流量不变，将管径变为原来的两倍，则平均流速变为原来的1/4 ，
流动摩擦系数变为原来的2倍，直管阻力损失变为原来的1/16 。

7. 流体在一套管环隙内流动，若外管内径为50 mm，内管外径为25 mm，则其流动当量直径为
25 mm．
8. 流体在圆形直管内做稳态层流流动，若管截面上平均流速为0.05 m/s ，则最大流速为 1.0 m/s 。

9. 联系各单元操作的两条主线为 传递过程 和 研究工程问题的方法论 。

10. 湍流边界层可以分为 层流底层 、 过渡层 和 湍流主体 ，其中传热、传质阻力主要集中在
层流底层 。

11. 随体导数的表达形式为
z
u y u x u θz
y x ∂∂
+∂∂+∂∂+∂∂=θD D 。

12. 不可压缩流体连续性方程的一般表达形式为0=•∇u。

13. 量纲分析的基础是 量纲一致性原则 和 π 定理。

14. 在研究流体的运动时，常采用两种观点，即 欧拉 观点和 拉格朗日 观点。

15. 牛顿黏性定律的表达形式为y
u x
d d μ
τ-=。

16. 流体质点的运动轨迹称为 迹线；在某一时刻，在流线上任一点的切线方向与流体在该点的速度方向
相同 。

17. 流体在管路中的流动总阻力应为 直管 阻力和局部阻力之和，其中局部阻力的计算方法有 局部
阻力系数 法和 当量长度 法。

18. 流体静力学基本方程适用于 连通着的 、 同一种连续的 、 不可压缩 的静止流体。

二、单项选择题：（每空1分，本大题共8分）
在每小题列出的四个备选项中选出一个正确答案的代号填写在题后的括号内。

19. 流体在并联的两支管内层流流动，两支管的长度之比l 1: l 2=2: 1，内径之比d 1: d 2=1: 2，则两支管内的
流量之比Q 1: Q 2为（ D ）
A. 1/4
B. 1/8
C. 1/16
D. 1/32
20. 黏度为1 cP ，密度为800 kg/m 3的流体以16 m 3/h 的流量在Ф89 mm×4.5 mm 的管内流动，其流动雷诺数为（ B ）
A. 4.3×104
B. 5.7×104
C. 3.3×104
D. 7.8×104 21. 一般说来，温度升高，液体的黏度（ B ），气体的黏度（ A ）
A. 升高
B. 降低
C. 不变
D. 不确定
22. 在摩擦系数图中，在层流区，摩擦系数λ与平均流速的（ A ）成正比；在完全湍流区，摩擦系数λ
与平均流速的（ B ）成正比。

A. 负一次方
B. 零次方
C. 一次方
D. 二次方
23. 在层流区，摩擦系数λ（ C ）；在完全湍流区，摩擦系数λ（ D ）成正比。

A. 与Re 和ε均有关 B. 与Re 和ε均无关 C. 与Re 有关，与ε无关 D. 与Re 无关，与ε有关
三、名词解释题：（每小题3分，本大题共18分）
24.质点
由大量分子组成的集合，其宏观尺寸很小，但包含了足够多的分子，其微观尺度又远大于分子运动的平均自由程。

25.湍流应力
湍流流动时，由于流体的不规则迁移、脉动和碰撞，使得流体质点间的动量变换非常剧烈，产生了流体流动的附加阻力，又称为湍流切应力，简称为湍流应力。

26.差压流量计
流量计的节流口面积不变，流体流经截流口所产生的压强差随随流量不同而变化，因此可以通过测量计的压差计的读数来反映流量的大小，这类流量计统称为差压流量计。

27.伯金汉π定理
任何量纲一致的物理方程都可以表示为一组量纲为1数群的零函数，且量纲为1的数群的数目等于影响该现象的物理量的数目减去用以表示这些物理量的基本量纲的数目。

28.质量流速和质量流量
单位时间流过管道任一截面的流体质量成为质量流量。

单位时间流体流过管道单位截面积的质量，称为质量流速，亦称为质量通量。

29.稳态流动与非稳态流动
在流动系统中，若各截面上，流体的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而变化，不随时间而变，这种流动称为稳态流动；若流体在各截面上的物理量既随位置而变，又随时间而变，则称为非稳态流动。

四、简答题：（每小题6分，本大题共12分）
30. 试比较欧拉观点和拉格朗日观点的主要不同。

拉格朗日观点着眼于流场中的每一个运动者的流体质点，根据观察每一个流体质点的运动轨迹及其速度、压力等量随时间的变化。

然后综合所用流体质点的运动，得到整个流场的运动规律。

欧拉观点着眼于流场中的空间点，以流场中的固定空间点为考察对象，研究流体质点通过空间固定点时的运动参数随时间的变化规律。

然后综合所用空间点的运动参数随时间的变化，得到整个流场的运动规律。

31. 什么是实际流体和理想流体，引入理想流体的概念有何意义？
自然界中存在的流体都具有黏性，具有黏性的流体统称为黏性流体或实际流体。

由于黏性的存在，使得对流体的研究变得复杂化。

所谓理想流体，系至假想的，完全无黏性的流体。

在处理某些实际问题时，为便于分析，往往先按理想流体来考虑，待找出规律后，根据需要再考虑黏性的影响。

对理想流体的分析结果加以修正和补充，得到实际流体的运动规律。

五、计算题：（本大题共21分）
32. 用离心泵将某贮槽内的水溶液输送至某敞口高位槽，两槽液面维持恒定，贮槽内液面上方的压强为25 kPa （表压），高位槽液面较贮槽液面高10 m ，泵的吸入口距贮槽液面的高度为1.0 m 。

泵的吸入管路管径为Ф108 mm×4 mm ，管长为100 m （包括所有局部阻力的当量长度，下同）；排除管路管径为Ф89 mm×4.5 mm ，管长为50 m 。

各管路的流动摩擦系数λ均为0.03，水的密度为1000 kg/m 3，重力加速度取为10 m/s 2。

（1）若泵的吸入口真空表的读数为20 kPa ，求此时管路中流体的流量（m 3/h ）。

（2）若管路中流体的流量为20 m 3/h ，此时泵的效率为75%，求此时泵的轴功率（kW ）。

解：（1）取贮槽液面作为上游截面，泵的吸入口作为下游截面，在两者之间列伯努利方程，得
∑+++=++f
22
221211
2
2h
gZ u p gZ u p ρρ（2分）
m 0.1-0kPa 45202521121-=≈=+=-Z Z u p p ，，
2
2
2
222f 102
2004.0108.010003.02u u u d l h =⨯⨯-⨯==∑
λ（2分） ()351101000
1000
45-5.15212
12
2=⨯-⨯=
+-=
Z Z g p p u ρ
m 5.12=u （2分）
h m 39.4236004
1.014.35.13600432
2
12
=⨯⨯⨯=⨯=d u Q π（2分） （2）取贮槽液面作为上游截面，高位槽液面作为下游截面，在两者之间列伯努利方程，得
∑+++=+++f
22
22e 1211
2
2h
gZ u p W gZ u p ρρ（2分）
m 01-0kPa 25122121=≈==-Z Z u u p p ，，
m/s 708.01.0785.0360020
4
2
2
13=⨯⨯=
=
d Q
u π
（1分）
m/s 1.108
.0785.0360020
4
2
2
24=⨯⨯=
=
d Q
u π
（1分） J/kg 5.72708.02004.0108.010003.022
2
311f1=⨯⨯-⨯==∑u d l h λ（2分）
J/kg 3.112
1.108.05003.022
2422f2=⨯⨯==∑
u d l h λ（2分）
J/kg 8.183.115.7f2
f1
f
=+=+=∑∑∑h
h h （1分）
()J/kg 8.938.1810101000
1000
25f 121
2e =+⨯+⨯-=
+
-+-=
∑
h Z Z g p p W ρ
（2分）
W 695.0%
7536001000
8.9320e =⨯⨯⨯=
=
η
ρ
QW N （2分）。