化工原理(1).doc

第一章一填空1. 流量计安装时，孔板流量计可以在( 水平 )方向安装，转子流量计( 垂直 )方向安装，流体流动方向应取( 从下向上 )。2. 图2示，流体在园管中自上而下流动，通过l段的摩 擦阻力损失为hab，压强差为pab，指示液高度为R1，若流量及其他条件都不变，使流体自下而上流动通过该l 段，则改变流动方向后的阻力损失hba 与改变前hab的关系为( 相等 )填空题2图3. 当流体的温度升高时，液体的粘度( 减小 )；气体的粘度( 增加 )。4. 某水平直管，输水时体积流量为Vs，今改为输送3Vs的有机物，且=3水，=0.5水。设两种输液下，流体均在层流下流动，则管路两端压差为水的 9 倍，阻力损失为水的 18 倍。5、.在套管环间流动的流体，外管的内径是d2，内管的外径是d1，则当量直径de d2- d1 。 6、流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数随_Re_ 和_相对粗糙度而变。7、流体在流动过程中，其物理参数（如，u等）只与位置有关，而与时间无关，此种流动流动过程称为 定态 流动。8、 写出绝压、（外界）大气压与真空度之间的关系：真空度= _大气压-_绝压_。9、 流体在管内流内流动时，通过任一截面上径向各点的流速并不相等，在壁面处为 0 ，在管中心达到 最大 值,工程计算中采用 平均 流速。10、因次分析法的主要依据是 因次一致性原则 _。11、流体在光滑管内作湍流流动时，摩擦系数与 Re 和相对粗糙度 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与 相对粗糙度 有关。12、当20的甘油（密度为1261 kg/m3，粘度为1.499Pa.S），流经内径为100 mm的圆形直管时，其平均流速为1m/s,其雷诺数为_84173_，流动形态为_滞流_，管中心处的最大流速为_2m/s_。13、某容器内的绝对压强为200 kPa，当地大气压为101.3 kPa，则表压为_98.7_kPa14、测流体流量时，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_（填增大、减小或不变）。15、内径100mm的圆直管内，流过密度为1000Kg/ m3、粘度1mPa.s的液体，使液体保持层流，则液体的最大体积流量为 0.565 m3 /h ；16、国际单位制规定的七个基本物理量及其基本单位为：长度m、 时间s 、 温度K 、 质量kg 、 物质量mol 、 电流A 和光强cd；17、化工原理中的“三传”指的是传质 、 传热 、 传动量；18、流体层流流过直径为40mm的圆形直管，用比托管测得管中心处的流速为2m/s,则该管内流体平均流速为 1 m/s 体积流量为 4.52 m3/h19、如图19所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数与压差计读数的关系式为_正比_。填空题19图20、牛顿粘性定律的表达式为 ，不服从牛顿粘性定律的流体称为 非牛顿型流体 。21、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的_0.5_倍。 22、 流体在圆形直管中作层流流动，如果流量不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的_1/16_。 23、当20的甘油(=1261kg.m-3,=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为2.5m.s-1时,其雷诺准数Re为_210_ ,其摩擦阻力系数为_0.3043_。 24、水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后,水流量将_减小_，摩擦系数_减小_，管道总阻力损失_不变_（增大、减小、不变）。 25、设备的表压强为50KPa，则它的绝对压强为 150kPa ，另一设备的真空度为50KPa，则它的绝对压强为 50KPa 。（当地大气压为100KPa）26、在完全湍流区，管内流体流量增大一倍后，则阻力损失增大到原来的 4 倍27、流体在管路两截面间的压强差P与压强降Pf 相等的条件是 水平管 、 等径管。28、对边长为的正方形风管，当量直径de a 。 二、选择题 1、一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，流速将为原来的 B ；产生的流动阻力将为原来的 D ； A. 1/2 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/162、 BA内径为20 mm的自来水管其设计输水能力宜为 B 。(A) 0.10.3m3/h (B) 1-3 m3/h (C) 10-20 m3/h (D) 100-200 m3/h选择题3图3、如图3所示，管中水的流向为AB,则pA与pB的关系是 C ；(A) pA pB (B) pApBgh(C) pApBgh(D) pApB4、圆形直管内，体积流量一定，设计时若将管内径增大一倍，则层流时摩擦阻力损失是原来的 C 倍；高度湍流时，是原值的 B 倍；A)1/4；1/16 B）1/18；1/32 C）1/16；1/32 D）1/8；1/165、因次分析法的目的在于 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，使实验与关联工作简化；C）得到各无因次数群的确切定量关系；D）用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。6、在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 C 倍。A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。7. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为 C 。A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。8、长度为a, 宽度为b的矩形管道，其当量值de为 A 。A. 2ab/(a+b) B.ab/(a+b) C.ab/2(a+b) D.(ab)0.59、水在园形直管中作完全湍流时，当输送量，管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为原来的 B 倍； A. 16 B. 32 C. 不变10、用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将 B ；A. 增加； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。选择题11图11、d2d1参照下图，已知d1=2d2, u2=4 m/s, u1等于 A ；A.u1=1 m/s B. u2=0.5 m/s C. u3=2 m/s 12、 流体在管内呈湍流流动时 B 。A.Re2000 B. Re=4000 C. 2000Re400013、转子流量计的主要特点是_B_。A. 恒截面、恒压差 B. 变截面、恒压差C. 恒流速、变压差 D. 变流速、变压差14、流体在圆管内流动时，管中心处流速最大，若为层流流动，平均流速与管中心的最大流的关系为_A_。A. u=0.5 umax B. u=0.8 umax C. u=0.3 umax。 15、 当流体从管道流入容器时，其局部阻力系数为_B_。A. 0.5B. 1C. 0.4D.0.616、U型管压差计接在以速度u流动的水管上，水可视为理想流体，指示液为水银，则以下指示液高度画法正确的是： B 选择题16图 17、用一孔板流量计测量水的体积流量，已知当压差计度数R=50mm时，体积流量Vs=100m3/h,则当读数R=100mm时，水的体积流量Vs= a m3/h；(a)141 (b)200 (c)400 (d)70.518、两根管长均为L，内径d1=2d2，水以流量VS在两管内层流流过，水的密度、黏度不变，则水流过两管的能量损失关系为hf2= d hf1 ：（a）1/2 （b）2 （c）8 （d）1619、用一孔板流量计测量水的体积流量，已知当压差计度数R=50mm时，体积流量Vs=1 m3/h,则当读数R=100mm时，水的体积流量Vs= b m3/h:(a) 2 (b) 1.414 (c)4 (d)0.70720、据定理，用因次分析法分析颗粒沉降阻力知影响颗粒直径、速度、流体粘度、密度对其有影响，则该过程的无因次数群的个数为 c 个：（a）1 （b）3 （c）2 （d）521、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制度选择有关的是_D_。、普兰德准数；、传热单元数NTU;、雷诺准数;、过滤常数K22、有一并联管路如图22所示，两段管路的流量、流速、管经、管长及流动阻力损失分别为1、u1、d1、L1、hf1及2、u2、d2、L2、hf2。若d1=2d2，L1=2L2，则（1）h1/ h2 E ；、2；、4;、1/2;、1/4;、1（2）当管路中流体均作层流流动时，1/2= C ；、2；、4;、8;、1/2;、1（3）当两段管路中流体均作湍流流动时，并取12，则1/2= B 。、2；、4;、8;、1/2;、1/4选择题22图23、当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为 ； A. u 3/2.umax B. u 0.8 umax C. u 1/2. umax D u =0.75 umax 24、 判断流体流动类型的准数为（ ）A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Gr数25、牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈 ；A层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态26、计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为 。A. 上游截面处流速 B. 下游截面处流速 C. 小管中流速 D. 大管中流速三、计算题1、有一输水系统如图1所示，管子规格为484，已知管路阻力(直管和局部阻力)损失为： 试求：(1)该体系的流量； (2)若欲使流量增大20，水箱的高度应增加多少米？(设摩擦阻力系数不变)计算题2图 计算题1图解：（1）,Vs=(59.81/1331190)0.5=0.006m3/s=21.85m3/h（2） Z2=Z1(1.2)2=1.44Z1=7.2m高度增加:7.2-5=2.2m2、如附图2所示，常温水在管道中流过。为测定a、b两点的压力差，安装一U型压差计，试计算a、b两点的压力差为若干？已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。解 :取管道截面a、b处压力分别为pa与pb。根据连续、静止的同一液体内同一水平面上各点压力相等的原理，则p1p1 （a）, 因 p1paxH2Ogp1=RHgg+2 =RHgg+p2=RHgg+pb（Rx）H2Og根据式（a），则papbxH2OgRHgg（Rx）H2OgRHgg（Rx）H2Og0.1(13600-1000)9.81=1.24*104Pa3、如图3所示的管路系统，高位槽水面与水平主管中心的垂直距离z1=15m，总管长L=150m15mlu0（包括所有局部阻力当量长度），管径为552.5mm，摩擦系数=0.025。现要求水量比原供水量增加25%，为满足此要求，在原管路上并联一根同样直径的水管。高位槽液面保持不变，水在管路中流动已进入阻力平方区即摩擦系数与Re无关保持不变，求新并联管路的长度。计算题3图 解 : (z1-z2)g=hf=(L/d)u2/2=LVs2/2d5,并联后原管不变， 所以流量不变，新管流量为0.25Vs,即：LVs2=l(0.25Vs)2,l=16L=150*16=2400m4、有一除尘洗涤塔，塔底压力表读数为4.9104Pa ，塔顶水银压差计读数R =300mm 。压力表与水银压差计间垂直距离为8m ，塔内操作温度为303K ，气体在标准状态下的密度为0.76kg/m3 ，试求气体在塔内流动过程的流动损失。解 : P2=0.39.8113600=40025Pa, P=(p1+p2)/2+101330=145842Pa=2731458420.76/(303101330)=0.985 kg/m3(49000-40025)/0.985+89.81=9189J/kg5、用泵自储池向高位槽输送矿物油，流量为35m3/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m。管径为1084mm，油的粘度为2840mPa.s，密度为952kg/m3，泵的效率为50%，泵的轴功率为85kW。求包括局部阻力当量管长的总管长。6、用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位槽中。已知液体的流量为4 m3/h，密度为1200 kg/m3、粘度为Pas ；输送管路的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m，试计算该离心泵的效率。(摩擦系数)解：u1=u2=0,p1=0,p2=90000Pa(表)，在，z1=0,z2=12mu=4/(0.785*0.032*0.032)=1.38m/s, Re=0.032*1.38*1200/0.00096=55000=0.03164/550000.25=0.02hf=(0.02*50/0.032+1.5)*1.382/2=31J/kgwe=z2g+p2/+hf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kgNe=253*4*1200/3600=337J/kg =337/550=61%7、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为 38.4 m3/h,高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m, 进出口阻力不计。 管径为1084mm,若油在输送温度下的密度为960kg/m3, 粘度为340mPa.s, 求泵所需的实际功率, 设泵的效率=50%。(摩擦系数)解：u1=u2=0,p1=0=p2， z1=0,z2=20mu=38.4/(3600*0.785*0.12)=1.36m/s, Re=0.1*1.38*1200/0.00096=55000=0.03164/550000.25=0.02hf=(0.02*50/0.032+1.5)*1.382/2=31J/kgwe=z2g+p2/+hf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kgNe=253*4*1200/3600=337J/kg =337/550=61%8、粘度为0.03 Pa.s，密度为900 kg/m3的液体自容器A流经内径为40 mm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（均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、阀后的压力表读数分别为90 kPa和45 kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30 m。试求管中的流量为多少m3/s。计算题9图计算题8图 解：静力学方程得：z1=p1/g=90000/(9.81*900)=10.2m, z2=5.1m(z1-z2)g=hf=(l/d)u2/2,估计为层流，hf=32ulu/d2=32ulVs/d40.785Vs=(5.1*9.81*0.785*0.044*900)/32*0.03*(50+20+30)=0.001m3/s=3.6m3/hU=0.796m/s,验证流动类型:Re=0.04*900*0.796/0.03=9554000，湍流（2）=0.021401.32/(0.12)=236.6J/kg=189.81+236.6=413.2J/kg=0.7850.121.3413.21500/0.6=10542W=10.542KW第二章 离心泵题库一、选择题1、采用出口阀门调节离心泵流量时，开大出口阀门，离心泵的流量 A ，压头 C ，轴功率 A 。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 先增大后减小2、已知单台泵的特性曲线方程为H202V2，管路特性曲线方程为He108V2（公式V的单位均为m3/min）。现将两台泵组合起来操作，使流量达到1.58 m3/min。下列结论中正确的是 A ；A）串联； B）并联； C）串、并联均可； D）无法满足要求。3、离心泵的效率和流量Q的关系为 B ; A. Q增大，增大； B. Q增大，先增大后减小；C. Q增大，减小； D. Q增大，先减小后增大。4、某同学进行离心泵特性曲线测定实验， 启动泵后，出水管不出水， 泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断， 排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因 C ; A. 水温太高 B. 真空计坏了 C. 吸入管路堵塞 D. 排出管路堵塞5下列关于离心泵的说法，错误的是 _D_ 。 A 离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 B 离心泵并联后流量显著增大，扬程略有增加 C 离心泵串联后扬程显著增大，流量略有增加 D 离心泵泵出口阀门关小后，能量损失减小 6、 离心泵铭牌上标明的扬程是指 D A. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后，以下能量的增加值 B A. 包括内能在内的总能量 B. 机械能 C. 静压能 D. 位能（即实际的升扬高度）8、往复泵在操作中 A A. 可以采用开旁路阀来调节流量 B. 允许的安装高度与流量无关 C. 流量与转速无关 D. 可以输送含固体颗粒的悬浮液9、一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是 A A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气10、前向叶轮的动压比后向叶轮的动压 a 。 a、大 b、小 c、相等 d、不能比较大小11、泵与风机的实际工作点应落在 C 点附近，工作才最经济。a、 最大压头 b、 最大功率 c、 最高效率 d、 最大流量12、叶轮的作用是使流体获得 c 。a、 动能 b、 静压能 c、 能量 d、 位能13、离心泵蜗壳的作用是 d 。a、 导向流体 b、 使流体加速c、 使流体的能量增加 d、 收集流体，并使流体的部分动能转变为压能14、离心泵安装高度过高可能会造成： a a、气蚀 b、气缚 c、烧坏电机15、按工作原理，叶片式泵与风机一般分为轴流式、混流式和 d 。a、滑片式 b、螺杆式 c、往复式 d、离心式二、填空题1、在离心泵的选型时，除应满足系统所需之流量和扬程外，还应使该泵在 高效率 区工作。2、离心泵的性能参数包括流量、扬程、效率、功率3、用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_下降_，扬程_增加_。4、离心泵的允许安装高度是指液面与泵的进口之间的 垂直 距离5、写出下列离心泵操作中可能出现的事故：（1） 离心泵未灌液就启动电机， 气缚 （2） 离心泵安置过高， 气蚀 启动电机前开了泵后阀， 烧坏电机 ；6 用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送1200kg.m-3 的某液体(该溶液的其它性质与水相同)，与输送水相比，离心泵的流量 不变 ,扬程 不变 ,轴功率 变大 。(变大,变小,不变,不确定) 7. 泵的扬程的单位是 m 。 8离心泵的泵壳制成蜗牛状，其作用是 将动能部分转换为静压能，减少能力损失。9. 离心泵的工作点是 泵特性曲线 与 管路特性曲线 的交点。10、泵的主要结构部件中轴封装置的作用是 _密封 11、离心泵的吸入管应当 短而粗_ （细而长，短而粗）。12、泵在运行中是否发生汽蚀，除了与_泵_本身的汽蚀性能有关外，还与泵的_安装高度_有关。13、为了减小能量损失，离心泵一般采用 后向 叶轮 （前向、后向）14、往复泵应在阀门_开启_时启动，离心式泵与风机应在出口阀门_关闭_时启动。三、计算题1、某离心泵在转速为2900r/min下的特性方程为H=30-10.1Q2（H 以m表示，Q以m3/min表示），将此泵用于两敞口容器间输水，两容器间位差为10m，管径d=100mm，管长80m（包括所有局部阻力的当量长度），假设管内流动已进入阻力平方区，阻力系数=0.03，试求：（1）管路的特性曲线 （2）离心泵的工作点解：（1） 其中 =Qe20 .0380/(20.78520.159.81)=198506 Qe2, Qe单位为m3/s,换算为m3/min得hf=55.1 Qe2, He=10+55.1 Qe2(2)联解H=30-10.1Q2与He=10+55.1 Qe2得 工作点H=34.5m，Q=0.667m3/min=40m3/h2、将20的水（粘度=0.001Pas）以30 m3/h的流量从水池送至塔顶。已知塔顶压强为0.05MPa（表），与水池水面高差为10m，输水管894mm，长18m，摩擦系数=0.026,管线局部阻力系数=13（阀全开时）， （1）求所需的有效功率（kw）；（2）泵的特性可近似用下式表达：扬程：22.4+5-202m效率：2.5-2.12式中的单位为m3/min。求：（1）阀门全开时的管路特性曲线（2）最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。（3）因调节阀门使功率消耗增加多少。解：（1）阀门全开： 其中 = Qe2 (0.02618/0.081+13)194.22/(29.81)=36095 Qe2, Qe单位为m3/s,换算为m3/min得hf=10 Qe2, He=10+50000/(10009.81)+10 Qe2=15.1+10 Qe2联解H=22.4+5Q-20Q2与H