化工原理課后思考題上冊

第0章緒論

1）廣義地說，凡工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是,這類生產(chǎn)便歸屬化工生產(chǎn)范疇。

（答：改變物質(zhì)組成）

2）為了便于管理及技術(shù)交流，很多行業(yè)從化工中劃分出去，但它們?nèi)詫佟盎ご蠹易濉敝械?/p>

一員。這些行業(yè)有等。（答：石油化工，塑料工業(yè)，制藥工業(yè)，硅酸鹽工

業(yè)……）

3）生產(chǎn)工藝學(xué)是。（答：研究某一化工產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的學(xué)科）

4）化學(xué)工程是。（答：研究化工生產(chǎn)中共性問題的學(xué)科）

5）化工生產(chǎn)中雖然化學(xué)反應(yīng)是核心，但前、后對物料的處理大都為物理加工過程。這些對

物料的物理加工過程稱為o（答：單元操作）

6）介紹主要單元操作的原理、方法及設(shè)備的課程叫o（答：化工原理）

7）物理量:x（答：數(shù)，單位）

8）基本單位：長度，質(zhì)量，時(shí)間。（答：m,kg,s）

9）導(dǎo)出單位：力，功或能，功率壓強(qiáng)（答：N,J,W,Pa）

10）有的單位前面有“字首”，這些字首的意思是:k,c,mN。

（答：lo\io^io^io-6）

查得30℃水的粘度fxi（）5/Pa?S為80.12,表明丁。（答：i?0.12X10sPa.s）

12）I量綱是o如長度單位有m,cm,mm,km等，其量綱為。（答:

普遍化單位，L）

幽物料衡算是對、而言的。[答：一定的時(shí)間間隔，一定的空間范

圍（控制體）]

顫總的物料衡算式為。（答：ZMi-￡Mo=Ma,各種M的單位均為

質(zhì)量單位，如kg）

15）|若無化學(xué)反應(yīng)，對任一組分j,物料衡算式為。（答：SMi.j-ZMo.j=Ma.j）

16）若進(jìn)、出控制體的物料均為連續(xù)流股，各流股的質(zhì)量流量均恒定，ZMi=ZM0,控制體內(nèi)

任一位置物料的所有參量一如溫度、壓強(qiáng)、組成、流速等都不隨時(shí)間而改變，則該控制體處

于過程。（答：定態(tài)或稱定常態(tài)或穩(wěn)定態(tài)）

17）流體粘度的單位換算關(guān)系是：cP（厘泊）=0.001Pa.S,則3.5cP=Pa-S,0.005Pa-S

=cPo（答：3.5X10-3,50）

【分析】3.5cP=3.5cPX（O.OOlPa.S/lcP）=3.5X103Pa.S

0.005Pa.S=0.005Pa.SX（IcP/0.001Pa.S）=5.0cP

式中（O.OOlPa.S/lcP及（IcP/O.OOlPa.S）稱為“轉(zhuǎn)換因子”，用于物理量的單位轉(zhuǎn)換。

18）任一物理方程式中各物理量必然單位__________。以離心泵的揚(yáng)程、流量關(guān)系為例，若

He=36-0.02V2（單位He—m,V-m3/h）,則式中36的單位是,0.02單位是

o（答：和諧，m,m/（m3/h2））

19）某管路特性方程為He=8.0+8.07xl05v2（式中He，一m,V—m3/s）當(dāng)以VIn?/h]替代V,

則該公式改為o（答：He'=8.0+0.06227（V'）2）

[分析]因?yàn)閘[m3/h]=（1/3600）[m3/h],所以He=8.0+8.07x|（）5[v，x

（1/3600）l2=8.0+0.06227（V,）2

2

20）圓球固體顆粒在流體中作自由重力沉降，在stokes區(qū)的沉降速度計(jì)算式為ut=gdp（ps-p）

2

/（18g）p式中ut一沉降速度，m/s,g一重力加速度，g=9.81m/s,dp—顆粒直徑，m；ps—顆粒

密度，kg/m3；流體粘度，PaSo當(dāng)以u“cm/s]M[cP]分別替代與山則該公式為

5

。[答：u/=10-5gdp2（ps-p）/（18g）]

,,,=52

分析：ul=100ut，cm/s],g=1000|.i,所以：ut10'gdp（ps-p）/（18jT）

第一章流體流動(dòng)

1）溫度升高，液體粘度，氣體粘度o（答：下降，增大）

2）流體的粘度可通過流體粘性定律T=R（dv/dy尸N（zW/Ay）［N/m2］（y的取向：令dv/dy為正）

求得。試分析下列情況的T值。圖中A為薄平板或圓筒面的面積（m\（答：F/A,

Gsina/A,G/（itDH））

T—

3）理想流體是的流體。（答：g=0,gh產(chǎn)0,AV=0）

4）2.04ml某液體的質(zhì)量為2.10g,其密度為kg/m\（答：1029）

5）1alm-___Pa-iimiHg-111H2O

lat=kgf7cm2=Pa=mmHg=mmHzO（答：1.013X105,

760,10.33,1,9.81X104,735.6,10）

6）外界大氣壓是753mmHg（絕壓）某容器內(nèi)氣體的真空度為7.34x104Pa,其絕壓為___Pa,

表壓為Pa。（答：2.70x104,-7.34x104）

7）1.60at（絕壓），35.0℃的用（分子量M=28.0）的密度為kg/m3（^：1.72）

【分析】根據(jù)題給的條件可按理想氣體計(jì)算密度。P=pM/（RT）,R=8314J/（kmoLK）,不要用

T=273+to

8）水面壓強(qiáng)p（）=latm,水深64m處的壓強(qiáng)p=Pa（p（）,p皆為絕壓）（答：7.29x105）

33

9）如右圖，U形壓差計(jì)讀數(shù)R=m,pHg=13.6xlOkg/m,不計(jì)兩液面大氣壓P的差異。

（答：0.119）

P

福

10）修正壓強(qiáng)Pm=o在重力場中靜止的恒密度流體，只要流體是連通的，則處處

流體的pm=o（答：p+pgh,常數(shù)）

11）流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，通常講的“管流”指的是o（答：流為充滿管內(nèi)且流動(dòng)）

【分析】如無說明，流體在管內(nèi)的流動(dòng)皆為管流。

12）中57x3.5mm的圓直鋼管，管內(nèi)充滿流動(dòng)的水，則水的流動(dòng)截面積A=m?（答:

1.96x10-3）

【分析】①57x3.5mm,表示鋼管外直徑為57mm,管子壁厚為3.5irm,其內(nèi)徑為50mm。

13）p=940kg/m3的液體，以8.60m3/h的流量流過12）題的管內(nèi)，其平均流速u=m/s,

質(zhì)量流速6=（kg/sm）（答：1.22,1146）

14）水在①60x3mm鋼管內(nèi)流過，流量V=2.75xl（）-3m3/h,水的粘度p=1.005cP,則

Re=,流型為。（答：6.45X104,湍流）

【分析】Re=duP3,當(dāng)流體流過管內(nèi)，Re=4VP/（ndU）。前者出現(xiàn)u,后者出現(xiàn)V,此

題用后者算比較好。

15）圓直管內(nèi)流體層流的點(diǎn)流速分布側(cè)型為，令管子內(nèi)半徑為R,釉心線處點(diǎn)流速

為Vmax，，則任一點(diǎn)與軸心線距離為r處的點(diǎn)流速V=o且平均流速U=Vmax。

（答:拋物線，Vmax[l-（r/R）2],l/2）

16）流體在圓、直管內(nèi)湍流的點(diǎn)流速分布規(guī)律-0m（））常見的n值為o

（答：l-r/RJ/7）

17）均勻流遇到與其流線平行的靜止固體壁面時(shí)，與壁面接觸的流層質(zhì)點(diǎn)被固體吸著而流

速降為零，流體與壁面間沒有摩擦發(fā)生，這叫現(xiàn)象。由于流體有粘性，受壁面影響

而流速降為零的流體層逐漸增厚。若均勻流流速為uo,貝IJ,v<0.99uo的減速部分稱為

o（答：無滑動(dòng)，邊界層）

18）湍流邊界層緊鄰壁面處存在著o（答：層流內(nèi)層）

19）均勻流體流入圓管內(nèi)，隨著流進(jìn)圓管內(nèi)距離的增加，邊界層不斷增大的管段稱為

在邊界層厚度達(dá)到管內(nèi)半徑以后的管段稱為，管流的Re及流速側(cè)型都是

指而言的。（答：進(jìn)口段，穩(wěn)定段，穩(wěn)定段）

20）U2/2表示每流體具有的機(jī)械能，//（2g）表示每流體具有的機(jī)械能。

21）流體從1截面流至2截面的過程中，由于流體有，導(dǎo)致部分流體機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

內(nèi)能，每kg流體由此損耗的機(jī)械能以表示。（答：kg,N）

22）某液體，p=880kg/m3,g=24cP,在①57x3mm圓直管內(nèi)流過，流速u=0.802m/s,則流

過20m管子的阻力為J/kg,（答：5.38）

【分析】Re=duP/U=0.051x0.802x880/（240x0.001）=1500,層流，層流阻力可按海根.泊稷葉

公式計(jì)算。Lhf=32PuI/（Pd2）=32x24x0.001x0.802x20/（880x0.0512）=538J/kg

23）流體在一圓直管內(nèi)流動(dòng)，Rc=700,若流量加倍，對同一管段來說，阻力消耗的功率

為原來的倍。（答：4）

【分析】原來是層流，流量加倍后，Re=1400,仍屬層流。層流：N=￡hf.（VP）[w],所以

,22

N'/N=（Ehf/Ehf）（V/V）=（u7u）=2=4

24）量綱分析法是一種指導(dǎo)的方法。其依據(jù)是任一物理方程必然量綱。

通過量綱分析，可把間一般不定函數(shù)式轉(zhuǎn)變成特征數(shù)間一般不定函數(shù)式。根據(jù)n定理，

“特征數(shù)”數(shù)=“物理量”數(shù)一“”數(shù)。（答：實(shí)驗(yàn)，和諧，物理量，基本量綱）

25）量綱分析法的好處是：①減少,大大減輕實(shí)驗(yàn)工作量。②在滿足流體各物性

值均為恒值的條件下，通過實(shí)驗(yàn)得到的特征數(shù)間的定量關(guān)系式可推廣應(yīng)用于其它工質(zhì)及其它

的不同尺寸的設(shè)備。（答：變量，幾何相似）

26）雷諾數(shù)表示力與力之比。（答：慣性，粘性）

27）由量綱分析法指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)得到的公式是一種公式。（答：半理論半經(jīng)驗(yàn)）

28）工業(yè)上常用的粗糙管有,,等。（答：水煤氣管，無縫鋼管，鑄

鐵管）

29）工業(yè)上常用的光滑管有,,等。（答：玻璃管，塑料管，黃銅管）

30）計(jì)算直管沿程阻力的范寧公式為o（答：Eh尸Ml/d）u2/2J/kg）

31〉在湍流區(qū)（包括過渡流區(qū)），當(dāng)￡河一定，隨Re增大，入值先,然后達(dá)到常數(shù)。

人=常數(shù)的區(qū)域稱為區(qū)。（答：下降，阻力平方或高度湍流）

32）在高度湍流區(qū)摩擦系數(shù)X取決于，與無關(guān)。若流體在某粗糙管內(nèi)高

度湍流，當(dāng)流量加倍，對同一直管段來說，阻力將增至原來的倍。（答：8/d,Re,

4）

33）在湍流區(qū)（包括過渡流區(qū)），當(dāng)Re一定，隨著e/d減小，九值?！?d的極限為

光滑管。光滑管，當(dāng)Re=3000,,此公式稱為公式。（答：減少，

O.3164/Re025,布拉修斯）

34）流體流過,,等的阻力稱為局部阻力。局部阻力總伴隨著

22

現(xiàn)象。計(jì)算局部阻力的公式有兩種，即h尸u/2J/kg及hf=X（）U/2

J/kg。（答：彎頭，三通，閥門，邊界層分離，C,le/d）

35）通過管道，將地面管內(nèi)的水輸?shù)匠谒嫔戏?。已知出水口距地面?0m,水流

速1.20m/s,管長及局部阻力當(dāng)量管長l+￡le為40m,管內(nèi)徑38mm,摩擦系數(shù)入=0.028輸

入端管內(nèi)的表壓pi=ato（答：2.216）

【分析】pi/1000=（9.81X20）+（0.028X40/0.038）X（1.20）2/2

所以,pi=2.174Xl（）5pa（表壓）=2.216ai（表壓）

36）水由A水庫通過長管道流入B水庫，如下圖所示管內(nèi)徑為5,輸入量為Vi?，F(xiàn)欲加

大流量，要求V2=2.4VI,設(shè)管長不變，布拉修斯公式可用，局部阻刀不計(jì)，采用增大管內(nèi)

徑方法解決，則d2/d,=<（答：1.38）

【分析】EA-EB=Ehf（E通常表示每千克流體的總機(jī)械能。）

因前后情況EA和EB都沒有改變，故￡hf-=Ehf.2,

225225

Zhr-8XIV/（nd）-8X0.3164IV/{[4VP/ndn]

312d5}0c（V.,75/「75）

1T5751754

V1/d=v2-/d2-75所以Wd產(chǎn)（Vz/V1）（1.75/4.75）=138

37）如下圖所示，水由A-A截面經(jīng)向上傾斜異徑管流至B-B截面。A、B截面處均流線

平行，由A、B截面到U形管的連接管內(nèi)及U形壓差計(jì)內(nèi)指示液上方均為與管內(nèi)相同的水。

3

已知R=68mm,則pin.A-pm,B=Pa。（答:8.405XIO）

【分析】在重力場中流體恒密度條件下，靜止流體的Pm為恒值，由此可導(dǎo)出下式：

pin.A-pm.B=pm.3—pin,4=P3-p4=（PHg-P）gR=（13.6-1）X103X9.81X0.068

=8.405X103Pa

B

38）承37題，若流量不變把管子水平放置，則會(huì)發(fā)生如下變化：（Pm,A-pm.B）.

讀R—,(pA-pB).?（答：不變，不變，減小）

【分析】

根據(jù)

1(歷一0)0標(biāo)1(2800-840)x1000_

10sLp標(biāo))^840x(2800-1000)

A閥門開大經(jīng)驗(yàn)＞vTf￡hf，iT修恒定＞E《P4JfE5JfV3J

(1+Z1J「(1+ZL)=30/20;

VI=8.14m3/h'

W.=41.3m

外5/2+或/2=p〃,,J『+%+Z%，Z%與管子傾斜角度無關(guān)，所以(Pm.A-Pm.B)

不變，亦即R不變。

Pm、A-PX(PA+PgZ.)-(Ps+pgZB)=常量

PA-PB=常量+0g(Z8-Z4)

當(dāng)管子由傾斜向上改為水平，（Z"-ZA）減小，（〃A-”8）減小。

39）三根內(nèi)徑相同的直管，管內(nèi)水流量相同，兩側(cè)壓點(diǎn)的距離相同，但管子安裝方向不同,

一根水平，一根傾斜向上，一根傾斜向下，如下圖所示，則R>,R2,R3的關(guān)系是

△p|、2\p2、Ap3的關(guān)系是o（答：R[=4=&，AP2>$Pl）

【分析】~Pm,l—Pm,2='Pm3，N=&=口3

???PA_PB=常量+0g區(qū)-ZA)，＞出

40）某套管，外管內(nèi)直徑為d2,內(nèi)管外直徑為5,此套管的當(dāng)量直徑&=o

（答：d2-di）

41）有時(shí)把流體流過一段管路的阻力'"改用摩擦壓降一"/形式表示，二者關(guān)系是

______。（答：

42）水以L2m/s流速從圓直等徑管內(nèi)流過，摩擦系數(shù)幾=0.026,則緊鄰管壁處流體剪應(yīng)

力”』N/m2,在r/R=0.50（R為管半徑）處的剪應(yīng)力「=N/m2o（答：4.68,

2.34）

h

【分析】①vPmA/p=Pm,2/p^f=

②參看右圖,沿管軸線向作1長管段的力的衡算：干三?二二乙1\]\一

2

（乃/4）〃2（〃]-p2）-（^-/4）dlpgsina=rw-Trdl

其中，/sina=z2-Z|,可整理得

322

③因此，TW=即爐/8=o.026X10X（1.2）/8=4.68N/m

④無論層流或湍流的管流，剪應(yīng)力T均與該流層距軸心線的距離r成正比，故

T—rM.（r/R）=4.68x0.5=2.34N/加

43）如右圖所示，.。當(dāng)水流向?yàn)閑B,U形壓差計(jì)讀數(shù)為R,o當(dāng)流向?yàn)锽fA,

讀數(shù)為R2。兩者流量相同，均不計(jì)AB段直管阻力，只計(jì)截面突變阻力，則歸I—

（答：>）

【分析】當(dāng)dA?dB,由AfB,7=0.5,由B->A,Q=1,局部阻力均按CUA?/2計(jì)。

A->B：pA/p+u\/2=pfl/p4-M^/2+0.5w^/2

二?SA-外）//=L5[/2-4/2

B->A：pB/p+Ug/2=pA/p+u\/2+u1/2

2

**?（PB-PA）/P=UA/2

44）45℃的水蒸汽壓Pv=9.586kPa,Po=latm,U2=0.60曲五麓/S‘""""場則如圖所

示的能正常虹吸操作的"max=m（計(jì)算"mux時(shí)可忽略阻力）。（答：8.81）

【分析】的=0.6072x9.81x1.5=3.25M/S=%虹吸管正常操作應(yīng)該管內(nèi)的水不汽化。

令P3=Pv時(shí)的H為Hnm,排1-3截面的伯努利方程，得：1.013x105/1000=

3

9.81Hmax+9.586xlO/1000+（3.25y/2.\Hmax=8.81/n

45）兩管并聯(lián)，管1的管長（包括局部阻力的當(dāng)量管長）、管內(nèi)徑及摩擦系數(shù)為乙、4和

4,管2的相應(yīng)值為,2、d2和4,則流量比匕/匕=。（答：

⑷）/""（型））

46）轉(zhuǎn)子流量計(jì)對某種流體的操作特性是，現(xiàn)有一轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子密度

840

pf=2800kg其刻度是按20c的水標(biāo)定的。當(dāng)用于乃二^^/“'的流體，

y

讀得刻度為3須加1/九則實(shí)際流量是tn!ho（答：恒流速，恒壓降，4.33）

_(2800-840)x1000

=4.33m3/0

【分析】v尸v標(biāo)阿一%；

一,V840x(2800-1000)

\p\pf-p^

47）以孔板流量計(jì)測量某液體流量，用U形壓差計(jì)作為測壓儀器。若流量加倍且流量改變

前后孔流系數(shù)Co為不變的常數(shù)，則加大流量后U形壓差計(jì)讀數(shù)R'為原流量時(shí)讀數(shù)A的

倍。（答：4）

48）以下是兩道判斷題。在分析二時(shí)，可用E表示某截面每kg液體的總機(jī)械能，可略去液

體動(dòng)能。各水槽液位假設(shè)不變。

①當(dāng)閥A關(guān)小，P3—,P4—o（答：升高，降低）

［分析］

②原來A,B閥均部分開啟，當(dāng)A閥開大，B閥不變，則V-,P4一,V3—o（答：增

大，下降，減少）

［分析］A閥門開大經(jīng)驗(yàn)個(gè)3恒定比4巳JfE5JfV3J

第二章流體輸送機(jī)械

1）流體輸送機(jī)械依結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式不同，可分為4種類型，即式、式、

式及式。（答：離心，往復(fù)，旋轉(zhuǎn)，流體作用）

2）離心泵均采用葉片，其泵殼側(cè)形為形，引水道漸擴(kuò)，是為了使

。（答：后彎，蝸殼，流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能）

3）離心泵的三條特性曲線是,和曲線。這些曲線

是和條件下，由____________測得的。（答：He~V,Na~V,n

~V,一定的流體工質(zhì)，一定轉(zhuǎn)速，實(shí)驗(yàn)）

4）離心泵銘牌上寫的參量是時(shí)的參量。（答：Qmax）

5）離心泵啟動(dòng)前要盤車、灌液，灌液是為了防止現(xiàn)象發(fā)生。（答：氣縛）

6）離心泵停泵要前先關(guān)小出口狼，以避免發(fā)生易損壞閥門和管道的現(xiàn)象。（答:

水錘）

7）離心泵在長期正常操作后雖工作條件未變，卻發(fā)生氣蝕，其原因一般是

O（答：汲入管內(nèi)壁因污垢沉積造成流體流動(dòng)阻力增加）

8）液體容器繞中心軸等角速度①旋轉(zhuǎn)，如附圖所示。液面任一點(diǎn)高度z與該點(diǎn)對軸心線

的距離r之間的數(shù)量關(guān)系是z=o（答：32r2/2g）

【分析】旋轉(zhuǎn)液體中任一點(diǎn)都滿足的方程是：p+Pgz-P32凸2=常量C,如圖，取。點(diǎn)為柱

坐標(biāo)原點(diǎn)，在o點(diǎn)處，r=0,z=0,P=po?所以C=po，于是，上式可改成p+pgz-p32r2/2=po,

22

在液面上,p=po，即Pgz=P32r2/2,則ZUS!/2g

9）如下圖，用離心泵將水由水槽輸入塔內(nèi)，塔內(nèi)壓強(qiáng)P2=o.2at（表壓），汲入及壓出管總

長及局部阻力當(dāng)量管長l+LU=20mm,摩擦系數(shù)1=0.024,則輸送每N水所需的外加功He

62

與流量V的數(shù)量關(guān)系式為。（答：Hc'=10.24+4.06X10V）

【分析】排1?2截面間伯努利方程：Hc="+0一丹+8嗎卒）心

Pg兀gd-

0.2x9.81xlQ48x0.024x24

8.2++V2=10.2+4.06X106V2

1000x9.81乃29.81(0025)5

3

式中單位：Hc—m,V—m/s

10）承9）題，H；表示在9）題條件下，為實(shí)現(xiàn)水流量為V[m3/s]的輸送，1[N]水必須

的外加機(jī)械能[J]。9）題導(dǎo)出的Hc~V關(guān)系又稱為o設(shè)入為常數(shù)，此

2

關(guān)系的一般式為o（答：得到，管路特性曲線，He=H0+KV）

11）承9）題的管路特性方程可改寫成Hc=10.2+0.313V2[m]（式中：V—m3/h）o如選用的泵

2

的“H「V”關(guān)系可表達(dá)為He=420.0lV[m],則工作點(diǎn)為<

（答：V=9.92m3/h,He=41m）

22

【分析】泵:He=42-0.01V,He=10.2+0.313V

令He=H；,得V=9.92n?/h,He=41m

注意：V的單位只能統(tǒng)一才能聯(lián)立求解。

12）承11）題,若略關(guān)小出口閥，使l+2h=30m,設(shè)入不變，則新工作點(diǎn)為。

3

（答：Vi=8.14m/h?Hc,?=41.3m）

【分析】出口閥關(guān)小后，與原來的相比，（l+XleVCl+ZU=30/20=1.5,所以

Ki=1.5K=1.5x0.313=0.47,新的管路特性方程為=10.2+0.47丫2

f泵：”,=42-0.01Vf

1,令H,=H：,所以1V|=8.14m3/h,He,i=41.3m

I管路：=10.2+0.47V21

13)承12)題，已知在出口閥關(guān)小后Vi=8.14m3/h時(shí)泵的效率「0.62,與原來的V=9.92m3/h

相比，因關(guān)小閥而多消耗在閥上的軸功率ANa=o(答：372W)

【分析】參照附圖，當(dāng)閥關(guān)小V|=8.14m3/h時(shí)，若按原來的管路特性曲線計(jì)，只需

H/=10.2+0.313x(8.14)2=30.9m,但因閥關(guān)小增加閥的阻力，實(shí)際Hcj=41.3m,所以因閥關(guān)

小而多耗的軸功率

3

=^HeVpg/77=(41.3-30.9)X8.14xiox9.81/(3600x0.62)=372卬

n,/n=V,/V=SA4/9.92=0.822(42-0.01(V/2)2)H：=6.2+0.0854V2w(V-w3=7CV2

He=(P「P、，)/(Pg)—Ah允-2出汲=0-2.4-3.3=-5.7mu他/2V',HT'/P'

△N°=AH’Vpg/77=(41.3-30.9)x8.14xl03x9.81/(3600x0.62)=372W

He,He'(m)

14)承13)題，若管路及閥門開啟度均保持原來情況不變，用減小泵轉(zhuǎn)速的方法使流量降

至8.14m3/h,則調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速與原轉(zhuǎn)速之比n,/n=。(答：0.82)

【分析】〃'/〃=丫'/丫=8.14/9.92=0.82

15)已知單臺(tái)離心泵的性能為Hc=42-0.01V2(V—m3/h),則兩臺(tái)相同的上述的泵串聯(lián)或并

2

聯(lián)，其綜合的性能分別為Hc,x,Hc.產(chǎn)。[答：2(42-0.01V),

42-0.01(V/2)2]

16)如圖，當(dāng)泵出口閥全開，V=25nrVh時(shí)管路阻力ZHf=53.4mH2O,則閥全開時(shí)的管路特

性方程為。(答：=6.2+0.0854V2w(V-/n3//j))

【分析】閥全開，EHf=KV?,即53.4=K(25)2,所以K=0.0854nV(1/力)2故閥全開時(shí)

管路特性方程為H；=6.2+0.0854V2/H(V一/㈤

17)單項(xiàng)選擇題:

（A）泵的結(jié)構(gòu)無關(guān)（B）液量流量無關(guān)（C）汲入管阻力無關(guān)（D）液體密度有關(guān)

【分析】當(dāng)離心泵從低位液槽汲液，液槽的液面壓強(qiáng)為P（絕壓），該液體在工作溫度下的

蒸汽壓為Pv，則泵的最大安裝高度為

乩儂=（R—P、，）/（Pg）-曲允2叫汲

其中允許汽蝕余量Ah允與泵的類型，尺寸，轉(zhuǎn)速，流量有關(guān)。

18）某離心泵在高原使用，外界大氣壓po=8.6mH2O（絕壓），輸15℃的水，水的蒸汽壓

pv=1.707kPao由工作點(diǎn)查得Ah允=3.5m,可算得汲入管阻力為2.3?1比0,則最大安裝高度

為mo（答：2.63）

【分析】Hga=Po/（pg）-Pv/（pg）-Ah/ZHt，汲

=8.6-1.707xl03/(1000x9.81)-3.5-2.3=2.63m

19）以離心泵由A槽把飽和液體輸至B槽。要求流量為16m3/h。查得該泵在該流量時(shí)

Ah允=2.4m,可算得汲入管阻力為3.3m。可判斷此泵在該流量時(shí)

發(fā)生氣蝕。（答：不會(huì)）

【分析】飽和液體，即工作溫度下液體的蒸汽壓pv等于外壓pl,

于是

Hge二（科一P、，）/（Pg）—岫允一2乩，汲=0—2.4—3.3=-5.7m

從附圖見，Hg=-8m,因此HgVHgmax，故不會(huì)產(chǎn)生氣蝕。

20）使用離心泵從此泵的位置更低的液槽汲液，不應(yīng)在汲入管上

裝閥以調(diào)節(jié)流量，原因是。（答：當(dāng)閥關(guān)小時(shí)會(huì)造

成氣蝕）

21）往復(fù)泵屬于類型的流體輸送機(jī)械，常用于流量

,壓頭的場合。在固定操作條件下，通過泵體的液體流量是恒定的。

當(dāng)需要調(diào)節(jié)流量時(shí)，不能用調(diào)節(jié)出口閥的辦法，只能用調(diào)節(jié)方法解決。（答：正

位移，小，大，旁路閥門）

22〉在風(fēng)機(jī)樣本中，離心式風(fēng)機(jī)的性能曲線是在一定轉(zhuǎn)速下，規(guī)定進(jìn)口氣體密度

p=kg/n?條件下測得的。性能曲線共有4條，即、、

和__________曲線。（答：1.2,HT~V,HxMNa~V,n~V）

23）若以下標(biāo)力”、“2”表示風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口截面，風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓HT為。（答：按風(fēng)

機(jī)進(jìn)口截面處氣體密度計(jì)的每立方米氣體流過風(fēng)機(jī)所提高的機(jī)械能，J/n?或Pa）

24）在全風(fēng)壓中，往往略去項(xiàng)。（答：位能）

25）若風(fēng)機(jī)操作時(shí)進(jìn)風(fēng)口壓強(qiáng)為卬，出風(fēng)口壓強(qiáng)為p2（全為絕壓），進(jìn)風(fēng)口氣體密度為①，

出風(fēng)口氣速為—?jiǎng)t風(fēng)機(jī)的靜壓強(qiáng)H產(chǎn)，出口動(dòng)能為。（答:P2-Pi,u；g/2）

26）若風(fēng)機(jī)在工作時(shí)進(jìn)風(fēng)口氣體密度為p,按此密度計(jì)的風(fēng)機(jī)流量為V,實(shí)測得風(fēng)機(jī)全風(fēng)

壓為〃7,為了從風(fēng)機(jī)樣本中選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)，須做參量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換關(guān)系為：V樣產(chǎn),

(HT)樣本〃.2=o(答：V\HT/)

第三章顆粒流體力學(xué)與機(jī)械分離

1）正圓柱體顆粒，高h(yuǎn)=2mm,底圓直徑d=2mm,其等體積當(dāng)量直徑（L產(chǎn)mm,形狀系

數(shù)￥=o（答：2.29,0.874）

2）對某號(hào)篩，穿過篩孔的顆粒質(zhì)量稱為,留在該號(hào)篩面上的稱為。（答:

篩過量，篩余量）

3）某顆粒群，依顆粒大小的差異，可粗分為三部分，其平均粒徑dg為1.08,1.52及2.24mm

的部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為相應(yīng)為0.31,0.55及0.14,設(shè)所有顆粒形狀系數(shù)相同，則按比表面

積相等原則算出的顆粒群的平均粒徑為mm。（答：1.41）

［分析］4”=1/2%/0』?）

4）由固體顆粒堆積成的固定床，其空隙率￡=。［答：（床層體積-顆粒體積）/床

層體積］

5）對于顆粒亂堆的固定床，若顆粒足夠小，可認(rèn)為床層各向同性，即床層內(nèi)處處_____值

相等，且床層內(nèi)任一平截面上空隙面積與界面總面積之比（自由截面率）在數(shù)值上等于

O（答：￡,￡）

6）當(dāng)流體通過多孔介質(zhì)，或稱流體對固定床的滲流，當(dāng)雷諾數(shù)Re<2,流動(dòng)阻力屬粘性阻

力時(shí)可用柯士尼公示計(jì)算流動(dòng)阻力，該公式可表達(dá)為-Apm=A___Pao（式中A為固

定床的結(jié)構(gòu)參量，對一定的固定床，A為常量）（答：U,u,L）

7）當(dāng)流體通過多孔介質(zhì)，在更寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，亦即流動(dòng)阻力可包含粘性阻力及渦流阻

力時(shí),可用歐根公式計(jì)算流動(dòng)阻力。該公式可表示為-Apm/L=A_+B____Pa.（式中A,B

為固定床的不同的結(jié)構(gòu)參量，對一定的固定床，A,B均為常量）［答：P,u,P,u2）

8）為了固、液分離，常用的機(jī)械分離方法是和o（答：過濾，沉降）

9）過漉是以過濾介質(zhì)（如濾布，濾網(wǎng)）截留的操作。濾餅過濾是指過濾過程中在

過濾介質(zhì)上形成濾餅的操作。濾餅在過程中起作用。在常見的用于固液分離的

恒壓差濾餅過濾中，隨著過濾時(shí)間t的延長，濾餅厚度L，過濾阻力（濾液流過濾

布及濾餅的阻力）,濾液流率dWdro（v是通過濾布的液量累積量）,

這是個(gè)過程。（答：懸浮在流體中的固體顆粒，過濾介質(zhì)，增加，減小，非定

態(tài)）

10）若過濾面積為An?,經(jīng)過一段時(shí)間的過濾后，得濾液量Vn?,同時(shí)生成厚度為Lm的濾餅,

濾餅空隙率為￡,固體顆粒的密度為Ppkg/n?,即可判斷截留的固體質(zhì)量為kg,

與之對應(yīng)的液體體積為當(dāng)過濾前懸浮液的濃度以①kg固/n?清夜表示，則

=

Oo［答：LA（\—s）pp?V+LAs.LA（\—/（V+L.AE）］

11）推導(dǎo)液體流過濾餅（固定床）的過濾基本方程式的基本假設(shè)是：液體在多孔介質(zhì)中流型

屬,依據(jù)的公式是公式。（答：層流，柯士尼）

12）在過濾速率方程中，對于液體流過過濾介質(zhì)的阻力的處理方法是，按等阻力原則將其折

合成一層虛擬的厚度為Le的附加濾餅層，該虛擬濾餅層的結(jié)構(gòu)與操作中生成的濾餅的相

同。當(dāng)過濾面積為A,則濾布阻力可用Lc或qc表示，Le是，qc是。

（答：與生成AL濾餅層相應(yīng)的濾液量，對單位過濾面積生成L3厚的濾餅所對應(yīng)的濾

液量）

13）以葉濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，已知過濾時(shí)間Ti=5min,單位過濾面積通過濾液量

qi=0.112n?/m2,濾餅厚度Lj=2.0mm,當(dāng)過濾累積時(shí)間T2=10min,累積的q2=0.162m3/m2,

則過濾總共時(shí)間T3=25min時(shí)，濾餅厚度L3二mm。（答：4.66）

［分析］恒壓過濾，通式為42+2q《=Kr,代入4,J兩時(shí)刻的值，得

(0.112>+2x0.112%=Kx5

(0.162)2+2x0.162%=KxlO

兩式聯(lián)立，解得K=2.93x10-3機(jī)2/mg,=9.32x10-3m3/m2

對于J，9；+2x9.32x10'%=2.93xl0-3x25「.%=0.261/n3/m2

L0cq,，4=￡)%/1=2,0x0.261/0.112=4.66"〃〃

14)承13)題，若過濾25min便停止過濾，則過濾終了時(shí)的瞬時(shí)過濾速率

323

dq/dr=m/(min-m)o5.42xIO')

-332

［分析］%=---=----293x1°，__=5.42xl0/n；min*m

dr2(夕+/)2(0261+9.32x10-3)

15)承14)題，若過濾停止后，即洗滌濾餅，洗滌液與濾液粘度相同，洗滌壓差與過濾壓差

相同，洗滌液量為總漉液量的0.12,則洗滌時(shí)間TW=min.(答：5.78)

［分析］對葉濾機(jī)，當(dāng)JUW="，-=-bPm,E，則

_3

(dq/dr)w=(dq/dv)E,：.rH.=0.12x0.261/(5.42xlO)=5.78min

16)一個(gè)過濾周期包含著過濾、濾餅洗滌及清理三個(gè)階段，三段操作時(shí)間依次為卯，TW和8

三者之和為工心其中過濾階段得濾液量V,則過濾機(jī)得生產(chǎn)能力G=m3/s.若為恒

壓過濾且過濾介質(zhì)阻力不計(jì)，洗滌時(shí)〃卬=45”店，則當(dāng)*:時(shí)，生產(chǎn)

能力最大。(答：)

17)在一臺(tái)板框壓濾機(jī)中濾框有種結(jié)構(gòu)類型，濾板有種結(jié)構(gòu)類型。(答：一，二)

18)某板框壓濾機(jī)對某料漿進(jìn)行恒壓過濾，濾餅充滿濾框需22min,現(xiàn)框數(shù)加一倍，操作壓

力及物性不變，則濾餅充滿濾框的時(shí)間是min。(答；B)

(A)11(B)22(C)33(D)44

19)板框壓濾機(jī)，若濾餅洗滌時(shí)，"w="2"求=△匕怎，則

(dVIdr)w=(dV/dr)E?(答：1/4)

20)以板框壓濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，若濾布阻力不計(jì)，懸浮液濃度不變，濾液粘度不變，

僅是操作壓差增加一倍，已知濾餅的壓縮性指數(shù)S=0.35,則對于同一V值，增壓后的

濾液流率小〃力■為原來的倍。(答：1.57)

［分析］dV!dv=KA2/［2(V+匕)］,K=/(〃〃①)

21)板框壓濾機(jī)恒壓過濾某料漿，若料漿濃度中減小為原來的1/2,設(shè)濾布阻力可略，濾餅

比阻系數(shù)及其他操作條件不變，可略去濾餅中濾液量，則濾餅充滿濾框的時(shí)間為原來?xiàng)l

件下充滿濾框時(shí)間的倍。(答：2)

［分析］￡=中鄉(xiāng)/［4(1一￡)］,濾餅充滿框時(shí)，L=0.5框厚二定值，當(dāng)①值減半，必然q

值加倍。又，K=2bp'I“a,中值減半，則K值加。由42=K匯即可判斷，①減

半，則r加倍

22）回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)在濾布阻力不計(jì)條件下的生產(chǎn)能力6=m3/so（答：」nA7K）

23）回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)若增大轉(zhuǎn)速，優(yōu)點(diǎn)是,缺點(diǎn)是,（答：增大生產(chǎn)能力,

卸濾餅處因?yàn)V餅變薄，刮刀易損壞濾布）

24）自由沉降是指顆粒在沉降過程中沒有同其他顆粒碰撞，而且不受與影響

的沉降。（答：器壁，器底）

25）重力自由沉降速度5是顆粒在重力場中，在流體中自由沉降且顆粒受到的、

與平衡時(shí)的恒定速度。（答：重力,浮力，曳力）

3

26）pP=2600kg/m,dp=O.120mm的光滑圓球在20℃水中自由重力沉降速度Ut=m/s,水

的〃=1.0cp.（答：1.26）

［分析］設(shè)顆粒沉降屬斯托克區(qū)

gd；（ps-p）9.81x（0.120xl（r3）2（2600To00）

u,——1-------------------------------------------1.26xlOm/s

'18〃18x0.001

勿/_0.120x10-3*1.26x1CT2*1Opp

校核Re,〃二=1.51<2,計(jì)算有效

0.001

27）以重力沉降室分離某懸浮系的固體顆粒，若要求大于某指定粒徑的顆粒全部沉至器底，

其處理能力與設(shè)備的有關(guān)，與無關(guān)。（答：水平面積，高度）

28）某懸浮系水平流過一重力沉降室，設(shè)進(jìn)沉降室時(shí)懸浮系中顆粒分布均勻。當(dāng)懸浮系離開

沉降室時(shí)粒徑為dp,c的顆粒正好沉降至器底,此粒徑顆粒的自由沉降速度為Ug則dp<dp,c

且自由沉降速度為5的顆粒的收塵效率為o（答：氏/心

29）評價(jià)旋風(fēng)分離器的主要性能指標(biāo)是與o（答：粒級(jí)效率，壓降）

30）含塵氣體通過旋風(fēng)分離器收塵，為表示其性能，常用的術(shù)語“粒級(jí)效率”是，“分

割粒徑dso”是o（答：對某指定粒徑的顆粒的收塵效率，粒級(jí)效率為50%的顆

粒粒徑）

31）據(jù)早期對旋風(fēng)分離器的除塵機(jī)理研究，認(rèn)為圓筒部分外旋流是唯一的除塵區(qū)，由此導(dǎo)出

的“臨界粒徑4”是o（答：能全部收下的顆粒中的最小粒徑）

32）在散式流化作中，流化床的壓降A(chǔ)pm等于單位床層橫截面積上懸浮顆粒的o流體

空速增大，床層高度,床層空隙率,壓降o（答：凈重，增加，

增加，不變）

33）在聚式流化操作中，可能發(fā)生的不正常現(xiàn)象是與o（答：騰涌，溝流）

34）起始流化速度由床的“壓降?流速”曲線交點(diǎn)決定，帶出速度為最大流化速度，即

顆粒的速度。（答：固定，流化，自由沉降）

第四章傳熱及換熱器

1）傳熱是以為推動(dòng)力的能量傳遞過程。（答：溫度差）

2）傳熱的基本方式有、、_________三種。（答：導(dǎo)熱，對流傳熱，熱輻

射）

3）熱冷流體熱交換的類型有三種，即式、式及式。（答：間壁，

直接接觸，蓄熱）

4）常見的加熱劑有、、及等。常用的冷卻劑有、

及等。（答：水蒸氣，熱水，礦物油，冷水，空氣，冷凍鹽水）

5）對某換熱設(shè)備，單位時(shí)間熱冷流體間傳遞的熱量稱