柴诚敬《化工流体流动与传热》(第2版)配套题库【章节题库】 第1章 流体流动基础【圣才出品】
柴诚敬《化工流体流动与传热》(第2版)配套题库【章节题库+模拟试题】(名校考研真题)【圣才出品】
A．A 只包括单位重量流体需增加的位能
B．A 包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和
C．BQ 代表管路系统的局部阻力损失
D．BQ 代表单位重量流体增加的动能
【答案】B
【解析】H＝A＋BQ，A
代表
z
p g
，B
代表单位重量流体所增加的动能和系统的局
部阻力损失。
2．已知水在圆形直管中流动时，其速度分布呈抛物线，则该管路的摩擦因数λ可能是 （ ）。[西北大学 2009 研]
A．0.005 B．0.015 C．0.035 D．无法判断 【答案】C
3．如单位质量流体在管路中的阻力损失以 表示，单位重量流体在同一管路中的阻
力损失以
表示，则二者的关系为（ ）。[浙江工业大学 2005 研]
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A．
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A．1000kgf/m3 B．1000kg/m2 C．102kgf·s2/m4 D．9810N/m2 【答案】BDCA
二、填空题 某流体的相对密度（又称比重）为 0.8，在 SI 制中，其密度ρ＝______，γ＝______。[浙 江工业大学 2005 研] 【答案】800kg/m3；7848N/m3
2．若ρ表示密度，采用混合规制
计算液体混合物密度时，式中α1 表示的是各
组分的（ ）分率。[北京理工大学 2007 研]
A．体积
B．质量
C．摩尔
D．比摩尔
【答案】B
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2．4℃水在 SI 制中密度为（ ）；重度为（ ）；在工程单位制中密度为（ ）； 重度为（ ）。[浙江工业大学 2005 研]
化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】
式中Z1=0m，p1=0（表压），u1≈0，Z2=1.5m，p2=-24.66103Pa（表压），
将数值代入，并简化得:
解得u2=2m/s
在贮槽液面（1-1截面）及排出管与喷头相连接处（3-3截面）列柏努利方程，贮槽液面为基准面
=PMm/(RT)
=101.3328.26/(8.314773)
=0.455kg/m3
1-2在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？
解塔内绝对压强维持相同，则可列如下等式
（2）槽底面所受的压强是多少？
解人孔盖以中心水平线上下对称，而静压强随深度做线性变化
因此可以孔中心处的压强计算人孔盖所受压力
P=g(H–h)=8809.81(9–0.6)=72515.52Pa
F=PA=72515.520.52/4=1.42104N
1-6为了放大所测气体压差的读数，采用如本题附图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
pB+1gh +2gh =1gh +pa
pB= pa+(1-2)gh -1gh
由hD2/4=hd2/4
可得h=h(d/D)2
所以
1-11列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的钢管组成，空气以9m/s的速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa（表压），当地大气压为98.7×103Pa。试求：
柴诚敬化工原理课后答案(01)第一章 流体流动
第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。
已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
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的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库名校考研真题绪论【圣才出品】
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绪论
试论述化工原理中三传的可比拟性。
[中山大学2011研]
答：化工原理的三传：质量传递，热量传递，动量传递，动量、热量、质量传递的类比：
（1）传递本质类比
①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递；②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递；③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。
（2）基础定律数学模型类比
①动量传递的牛顿粘性定律；②热量传递的傅立叶定律；③质量传递的费克扩散定律。
（3）物性系数类比
①粘度系数；②导热系数；③分子扩散系数。
夏清《化工原理》(第2版)上册-配套题库【章节题库(1-3章)】【圣才出品】
第1章流体流动一、选择题1．流体在圆形直管中流动时，若其已进入阻力平方区，则摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为（）。
A．Re增加，λ增大B．Re增加，λ减小C．Re增加，λ基本上不变D．Re增加，λ先增大后减小【答案】C【解析】在阻力平方区时，摩擦系数只与摩擦阻力因数ε/d有关，与雷诺数基本无关。
2．水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度下降时，Re 值将（）。
A．变大B．变小C．不变D．不确定【答案】A可知雷诺数变大。
【解析】液体的粘度随温度的降低而降低，根据udRe=ρμ3．在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于（）在直管中的流动。
A．牛顿型液体B．非牛顿型液体C．酒精D．空气【答案】A【解析】流动阻力产生的原因与影响因素有：流体具有黏性，流动时存在着内摩擦，是流动阻力产生的根源。
流体在管路中流动时的阻力可分为直管阻力和局部阻力。
直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力。
局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。
4．以流体静力学原理作为依据的应用是（）。
A．防止气体从设备中外溢的液封装置B．互不相溶的液体混合物的连续分离C．多数测量压力用的仪表D．设备液位的测量【答案】ACD【解析】流体在设备或管道内压强的变化与规律、液体在储罐内液位的测量、设备的液封等均以流体静力学为依据，故ACD三项正确。
5．流体静力学中，等压面满足的条件是（）。
A．同一液体内部B．连通的两种液体C．同一连续液体D．同一水平面上，同一种连续的液体【答案】D【解析】等压面的四个条件：①静止；②连续；③同一流体；④同一水平面。
6．粘性流体通过如图1-1所示的突然扩大管时，由于管径的变化和能量损失的存在，使得两个压力表测量到的压力值存在以下关系（）。
图1-1A．p1＞p2B．p1＜p2C．p1＝p2D．p1、p2孰大孰小不确定【答案】B【解析】在管径变大处，流速降低，总机械能为常数，静压能增加。
化工原理第二版两册答案(习题5 附图主编).
第一章流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的孔，其中心距罐底1000 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为作用在孔盖上的总力为每个螺钉所受力为因此习题5附图习题4附图5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力（2）B 点的压力7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。
液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。
试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。
习题7附图解：10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。
现由槽底部的小孔向外排水。
小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为：试求算（1）放出1 m 3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？ 解：放出1m 3水后液面高度降至z1，则由质量守恒，得， （无水补充）(A 为储槽截面积故有即上式积分得11．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm×4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m 。
已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。
化工原理(上)课后习题解答 天津大学化工学院 柴诚敬 (2)
习题解答绪 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）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ·s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2·h ·atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ·m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9=则()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s则()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 132︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即()()()LL310CB4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。
化工原理（上）课后习题解答-天大柴诚敬主编
化⼯原理（上）课后习题解答-天⼤柴诚敬主编第⼀章流体流动10．有⼀装满⽔的储槽，直径1.2 m ，⾼3 m 。
现由槽底部的⼩孔向外排⽔。
⼩孔的直径为4 cm ，测得⽔流过⼩孔的平均流速u 0与槽内⽔⾯⾼度z 的关系为： zg u 262.00=试求算（1）放出1 m 3⽔所需的时间（设⽔的密度为1000 kg/m 3）；（2）⼜若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？解：放出1m 3⽔后液⾯⾼度降⾄z 1，则 ()m 115.2m 8846.032.1785.01201=-=?-=z z由质量守恒，得21d 0d M w w θ-+=，01=w （⽆⽔补充）200000.622w u A A gzA ρρ==（为⼩孔截⾯积）AZ M ρ= (A 为储槽截⾯积) 故有 0262.00=+θρρd dz A gz A即θd AA gzdz 062.02-= 上式积分得 ))((262.022112100z z A A g -=θ ()m i n 1.2s 4.126s 115.2304.0181.9262.0221212==-??? ???=18．某液体以⼀定的质量流量在⽔平直圆管内作湍流流动。
若管长及液体物性不变，将管径减⾄原来的1/2，问因流动阻⼒⽽产⽣的能量损失为原来的多少倍？解：流体在⽔平光滑直圆管中作湍流流动时 f p ?=f h ρ∑ 或f h ∑=f p ?/ρ=λ2b 2u L d ρ∑∑f1f2hh =（2b1b22112))()(u u d d λλ式中 21d d =2 ，b2b1u u =（21d d）2 =4因此∑∑f1f2hh=221()(2)(4)λλ=3212λλ⼜由于 25.0Re316.0=λ12λλ=（25021.)Re Re =（0.251b12b2)d u d u =（2×25041.)=（0.5）0.25=0.841 故∑∑f1f2hh =32×0.84=26.919．⽤泵将2×104 kg/h 的溶液⾃反应器送⾄⾼位槽（见本题附图）。
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【答案】C
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（3）当两段管路中流体均作湍流流动时，并取
，则
＝（ ）。
A．2
B．4
C．8
D．1/2
E．1/4
【答案】B
二、填空题 1．雷诺准数的物理意义是______。 【答案】流体流动时惯性力与粘性力的对比关系。
图 1-6 解：在 A、B 两截面间列能量衡算式
式中，
则 解得
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第 1 章 流体流动基础
一、选择题 1．提高流体在直管中的流速，流动的摩擦系数λ与沿程阻力损失 hf 将发生什么变化 （ ）。 A．λ将减小，hf 将增大 B．λ将增大，hf 将减小 C．λ、hf 都将增大 D．λ、hf 都将减小 【答案】A
2．流体在圆管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（ ） 【答案】√
3．当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。（ ） 【答案】×
4．在定态流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。（ ） 【答案】×
5．定态流动时，流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（ ） 【答案】×
2．将某转子流量计钢制转子改为形状及尺寸相同的塑胶转子，在同一刻度下的实际流 量是增加还是减少？
答：转子流量计流量
减少则实际流量减少。
五、计算题 1．如图 1-5 所示，用管路连接水槽 A、B、C。已知管径都为Φ32×2.5，点 O 至槽 A、
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2．某流体流过一截面为矩形的管道，其长为 a m，宽为 b m，则矩形截面的当量直径 de＝（ ）。
A．ab B．（a＋b） C．2ab/（a＋b） D．ab/（a＋b） 【答案】C
3．如图 1-1 所示稳态流动系统，若 AB 与 CD 的管径、粗糙度和长度相同，两压差计
的指示液相同，同温度下的清水，已知
6．当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减小。（ ） 【答案】×
7．牛顿黏性定律是：流体的黏度越大，其流动性就越差。（ ）
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【答案】×
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8．流体在等径管中做定态流动时，由于有摩擦损失，因此流体的流速治管长逐渐变小。 （）
，此系统
同理可知：对于截面 2-2 和截面 3-3 列方程为： ⑤
有质量恒算可知： ⑥ ⑦
由以上四个方程可以求出：
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2．采用如图 1-6 所示的装置来测定 90°弯头的局部阻力系数，已知道 AB 段的直管总 长为 1 m，管径为φ57 mm×3.5 mm，摩擦系数λ为 0.03，水箱水位恒定。测得 AB 两截 面测压管的水柱高差△h＝0.095 m，管内水的流量为 0.0023 m3/s，求弯头的局部阻力系数 ζ。
二者体积流量相等，Δh 为汽蚀余
量，则（ ）。
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A．
，轴功率
B．
，轴功率
C．
，轴功率
D．
，轴功率
【答案】C
图 1-1
4．如图 1-2 所示，流体在倾斜变径管中流动，则 U 形压差计读数 R 的大小反映（ ）。
B、C 的管长分别为 6m、3m、5m（包括进出口、弯头及三通管件的局部当量长度），三槽 水面维持恒定；支管 OC 上有一闸阀 K，全开时的阻力系数为 0.17。管的摩擦因数估计为 0.02，流体为常温水。试求：
（1）闸阀的局部阻力系数为多少时 OB 管段的流速为零？ （2）当闸阀全开时各管段内水的流向和流量。
图 1-5
解：（1）对于支管 AO、OC 的流向与分析可知为
和
和 O 点截面列方程为：
。对 1-1 截面
对 1-1 截面和 3-3 截面列方程为：
若 B 支管液体不流动，则有：
由方程①②③整理可以求出：
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圣才电子书 十万种考研考证电子 时，支管 B 的流速为零。 （2）当阀门全开时阻力系数为 0.17 小于 2.96，则支管 B 中的流向为 为汇合管路。 此时在截面 1-1 和截面 3-3 间列算式为：
图 1-2 A．A、B 两截面间的流动阻力损失 B．A、B 两截面间的动能变化和位能变化之和 C．A、B 两截面间的动能变化和流动阻力损失之和 D．A、B 两截面间的压差值
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【答案】C
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【解析】R 的大小反映 A、B 两截面间的虚拟压强的改变，由柏努利方程可知 U 形压差
【答案】×
四、简答题 1．动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时，两者关系如何？ 答：两者都是从牛顿第二定律出发导出的，都反映了流体流动各运动参数变化的规律。 机械能守恒应用于流体流动时，出现了 hf，动量守恒只是将力和动量变化联系起来，未涉 及能量和能耗问题。当能耗无法确定时，可用动量守恒确定各运动参数的关系；当重要的外 力不能确定时，可从机械能守恒来解决问题。
计读数 R 的大小反映了动能变化和流动阻力损失之和。
5．有一并联管路如图 1-3 所示，两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失
分别为
及
。若
，则
图 1-3
（1）
＝（ ）。
A．2
B．4
C．1/2
D．1/4
E．1
【答案】E
（2）当管路中流体均作层流流动时， ＝（ ）。
A．2
B．4
C．8
D．1/2
E．1
2．如图 1-4 所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ζ与压差计读 数 R 的关系式为______。
【答案】
图 1-4
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三、判断题 1．流体在圆管内做定态流动时，其流速与管径的一次方成反比。（ ） 【答案】×