化工原理自测练习题上册华东理工大学

一. 填充

1． 连续性假定流体质点连续，定态条件下，连续性方程的物理意义是：流体在管内流动时，其质量流量不变。

2． 控制体与系统的区别在于考察方法的不同，对系统进行考察的方法是拉格朗日法，对

控制体进行考察的方法是欧拉法。 3． 圆管内湍流和层流的区别是 流型 层流 湍流 本质区别 质点无径向脉动 质点有径向脉动 Re <2000 >4000 剪应力分布 r r 2l2l速度分布 uumax1/2 r1()2 Ruumax (1rn) Ru/umax λ与Re的关系 无关 64 Re高度湍流f(Re) 一般湍流f(Re,) dλ与ε/d的关系 λτμξε 有关 4． 圆形直管内，qV一定，设计时若将d增加一倍，则层流时hf是原值1/16倍，高度湍流时，是原值的1/32倍（忽略的ε/d变化）

5． 流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因是流体具有粘性，直管阻力损失体现在流体势能的下降。 6． 某孔板流量计用水测得Co=，现用于测900kg/m，

30.8mPa.s的液体，问此时Co=（<,=,>）

7.如图示管线，将支管A的阀门开大，则管内以下参数如何变化 qVA，qVB，qV总，p,hfA,hfMN

8.图示管路系统中，已知流体流动的总阻力损失hf56J/kg，若关小阀门，则总阻力损

失hf=56J/kg,两槽液面的垂直距离H=. 9.图示管路系统中，已知dabdcd，abcd，lablcd，0。比较ua=uc，

(papb)<(pcpd)(ab)(cd)

10.如图示供水管线，管长L，流量qV，今因检修管子，用若干根直径为、管长相同于L的

管子并联代替原管，保证输水量qV不变,设λ为常数, ε/d相同,局部阻力均忽略,则并联管数至少需要6根

11.如图通水管路，当流量为qV时，测得(p1p2)5mmH2O，若流量为2qV时，

(p1p2)11mH2O.(设在阻力平方区)

二．选择 1A; 2B, 3D 三．计算

1． 解：1）本题属静力学问题，是两个U型压差计的组合 对左边压差计：ABRg(i)

对右边压差计：

ABHg(i)

ApA(z2z1)g，

cpc

pA(z2z1)g(RH)g(i)

pA0.278at

p'A(z2z1)g2）RHg(=

i)2.解：两槽液面1-2间列机械能衡算式，

ZghfhfABhf hflleu2d2 因为μ很大，设Re<2000，

64Re，

（1）

（2）

hf32(lle)ud2AB （3）

hfAB(R1R2)g(i)29.1J/kg （4）

结合（1）（3）（4）

u0.57m/s

验证Re=906<2000,计算有效 2）当阀门关闭，流体静止，

A'A1

当阀门打开，

Ahf1AAu212C

C'A,()(i)gR1,R1不变,阀门关闭,'BA2同理,阀门关闭,2u阀打开,B2hfB22lu2hfB2()d22luB2(1)d2B'B

C2BA(i)gR2,R2

B

3解

1） 对截面1-B间列机械能衡算式：

pBlu2lu2(z1zB)g()oc()cBd2d2根据连续性方程:

44uOC1.70m/s,uCB2.65m/sdoc2孔流速度uouoc()6.80m/sdo2uo2pCo2u02p()6.01104PaC02uCBd2CB2uOCdOC

2)注意:本题由于D点的位置未定,故题意可能是求C点或A点的压强 对1-B及1-A分别列机械能衡算式

lu2lu2pBZ1gZBg()oc()cBd2d2lu2lu2pZ1gZAg()oc()cAAd2d2根据连续性方程:

22dOCuoc2dCBuCB

uOC2.15m/s,PC1.94104Pa

PA3.92104Pa

练习二 第二章 流体输送机械

一. 填充

1.隔膜泵. 计量泵 齿轮泵 螺杆泵

2.泵内液体平均密度太小, 灌泵排气和保持泵密封良好 3.泵内流体压强太低 减小吸入管路阻力 降低Pv或增加P0 4.调节旁路阀,改变活塞行程,往复次数 5.灌泵排气 关闭出口阀 旁路阀 6. = 7.He2H 8.

9. p,He不变,Pa 10. 11.< = 0 二. 选择 三.计算

解:对于循环管路:Hehfllu2d2g14qV2(2)d2gd202030141.4131030.030.0329.813.140.03214.3m在截面12之间列机械能恒算式22u2lu2p0Z0gp2()2d2为使泵入口处不出现负压,即p20,代入2l1u2p0(1)gZ0d22.01104

四. 复杂管路,n个支管n个机械能方程 解:1

B阀关闭,为简单管路,12截面之间列机械能衡算式HZ2hf12l1l214qV2Z2(2)d2gd261.29106qV联立解方程2H61.29106qV2He227.2105qV

qV10.2m3/h2 B阀全开时,为分支管路 在1-2之间列机械能衡算式

u1l2u2HZ2d2gd2g在1-3之间列机械能衡算式

l122

l3u3u1HZ3d2gd2gu1用同一泵,H相同,u2u32联立解方程

2H62.22105qV2He227.2105qV

l122

qV14.8m3/h五.

解:在0-1之间列机械能衡算式

HZ1hf0124qV1Z1(2)d2gd60210336qVl当qV0.21m3/min时管路需要H103360.21224.8m泵扬程He402220.21230.2m24.8m所以此泵合用2.联立解方程2H10336qV2He40222qVqV0.232m3/min0.21m3/min3.为使流量满足设计要求,需要调节出口阀(关小出口阀)当出口阀调节阀门至qV0.21m3/min时,增加了阀门阻力则消耗在阀门上的阻力损失增加了(HeH)g(30.224.8)9.8153J/kg

question

1. 阀门增加阻力后,管路特性方程写出新的特性方程 2. 阀门的当量长度 key:

2H10458.0qVle27.2m

五. 图示输送管路,用离心泵将江水输送至常压高位槽.已知吸入管直径φ60×3mm,管长

lCD=80m(管长均包括局部阻力的当量长度)摩擦系数λ均为,ΔZ=12m,离心泵特性曲线为

2He306105qV,式中He:m;qV:m3/s

试求:1.管路流量为多少m3/h 2旱季江面下

作业中存在的问题

10．解（1）

A1020.63528.06m2VeqeA0.03788.060.0305m2恒压过滤:V22VVeKA2根据物料衡算V饼0.63520.025100.1008m35010000.7305505027101000w13.9pwp1w27100.0562213.910013.927101000(10.73050.05622)0.10080.3825m30.05622(VV饼)V饼(1)V(1)V饼代如恒压过滤方程0.3825220.38250.03051.571058.062166(S)(2)板框压滤机10.382510124(s)521.57108.06

w8(VVe)Vw2KA8(0.38250.305)练习三：第四、五章 自测练习题

一. 填充

1．比表面积相等 阻力损失与比表面积平方成正比 大 颗粒比表面积增大 预测床层压降 （要求掌握本质特征） 影响床层阻力的因素：（1）物性

（2）流动条件 （3）设备特征尺寸 2．2 1/2

dq1sdr0(qqe)不可压缩滤饼,s0

要求掌握过滤速度的影响因素（定量 定性） 3．愈少

在恒压操作下

qqe2Kn,qnqe

生产能力：QnqAn(Ve2nKA2Ve)

过滤机、板框压滤机、真空回转过滤机 4．

Ve0,wwA24A222A2dV()wdrwVwrV终rV终2V终2KAV终终V终Vw1Vww终0.1hdV()w2V终d板框压滤机结果怎样 5.UU1Ut

1） u1与u满足连续性方程

2） 床层的三个阶段：固定床、流化床、输送时速度之间的关系 6.惯性离心力与重力之比 压降 分离效率 7．不变 使床层内温度、浓度分布均匀 腾涌 沟流 散式 聚式 8．（1）

22

1ut0.05m/s

20huputu0.050.010.04m/sup （2）26

h

1250.04n1269．液体由下向上通过由球形均一颗粒所堆积的床层，并 使之流态化。若液体的体积流量越大，则床层空隙率

ε不变 。液体在颗粒缝隙间的流速不变（变大、 变小、不变、不确定） （流化床内，每一个表观速度有一个相应的空隙率。表 观速度越大，空隙率也越大，而通过床层的实际流速不 变，总是等于颗粒的沉降速度）

10．含细小颗粒的气流在降尘室内除去粒子（沉降在斯 托克斯区），正常情况下能100%除去50um的粒子， 现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小 粒径为

qvAut,ut（

2dp(p)g18）

'2'dput'qv22utqvdp'dp250um11．降尘室的生产能力只与降尘室的长度和宽度有关， 而与高度无关

12．一般认为流化床正常操作的流速范围在起始流化速 度和带出速度之间

13．已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/A，qe为Ve/A， Ve为过滤介质的当量滤液体积，在恒压过滤时，测得

3740q200，则过滤常数k=1/3740，qe=1/374 q

根据12qq qKK14．某重力沉降室在常温下处理某气-固混合物时，其效率为1，那么在高温处理同样的气-固混合物，其效率2就要比1小。

二. 作题图

dqqc,dqcqKc恒速：2(qqe)K2cq2cqe2c22cqe当

qe0,s0时

22c2r0c2r01s

当

qe0,s0C2r0cqer0

恒压：

q22qqeK

三. 计算题

1． 解：1）根据物料恒算

w PwP 根据

1w82800892280010000.03

1V饼V固V饼100028000.64

1V悬VLAV悬LA(1)

则V(11)V悬(10.03)21.83m3

10.642） 恒压过滤，而且qe0 则q2K

K0.1620.50.285

q所需过滤面积：

AV1.836.42 q0.285每个框的过滤面积：

A2ab20.560.560.627m2

所需的滤框：nA6.4210.2只取11只 A框0.6272． 解：1）滤饼充满框时

V饼abc0.6350.6350.0250.0101m3

VV饼0.0750.01010.135m3

0.075A2ab20.6350.6350.806m2

qV0.1350.167m3/m2 A0.806在恒压下过滤：

q22qqeK

q22qqe0.167220.1670.023457s0.96h 5K1102）

若将操作压力增加一倍，则

'K'(K)1s210.51.414

K'1.414K1.414105m2/s

q22qqe0.167220.1670.022445s0.679h '5K1.41410'3） 获过滤量与框厚无关

q'0.167m3/m2

V0.135283.78m3

3．1）

解:1)qvqm12001000m3/h0.278m3/s1.2A1010100m2q0.278utv2.78103m/sA100设颗粒的沉降处于斯托克斯区ut2dpg(p)18153118ut181.81102.7810dp[]2[]2g(p)9.81(250012)6.08106m6.08um6.081062.781031.2验证:Re1.811051.121032计算有效可100%除去的颗粒直径为6.08um2)ut0.5HH0.5utut0.5H0.5ut0.5utH2.781030.51.39103m/s53118ut0.51181.81101.3910

dp[]2[]2g(p)9.81(250012)4.29um可50%降去颗粒的直径为4.29umut'd'p2523)()()67.6%utdp6.08直径为5um的尘粒可除去的百分数为67.6%2）

292730.836kg/m322.42731502.41105Ns/m212000.399m3/s0.8363600可全部除去的最小颗粒的沉降速度为:q0.399utV0.00399m/sA100假定颗粒沉降处于斯托克斯定律区，则qVdmin18ut182.411050.003998.40105m84.0um(p)g(25000.836)9.81

0.83684.01060.00399Rep0.011622.41105以上计算有效3）降尘室的生产能力下降由此可知， 进入降尘室气体温度升高，在气体质量流量不变，含尘情况不变的情况下，温度上升，气体的粘度增大，颗粒的沉降速度下降，在降尘室面积一定的情况下，导致生产能力下降，出口气体中含尘量增加 4． 解：

qqe2Kqe如果滤布阻力忽略则qK1320(s)1n60q5.151062010.14103m3/m2转鼓面积:Adl3.141.750.94.95m2VqA10.144.951030.05m3所以,每转一周所得滤液量为0.05m3过滤机的生产能力QKA2n11Q5.151064.9520.837103m3/s3.01m3/h360

i33或QnqA10.14104.953.01m/h602)

悬1500(1)10000.232V固VV悬VV饼V1594V固0.39615000.44L

0.232q10.141037.17103m110.2320.443)生产能力Q

QKA2n在其它条件一定的前提下,n下降,生产能力下降Q'Qn'2n2

每转一周所得滤液量qKnn下降,每转一周所得的滤液量q增加,L也增大L'L

n2'n练习四：第六章 传热

一. 填空 1．不变，减小

定态传热，热流量Q=C，热流密度qr2．<, =, = Q3. λ2

Q,r,A,q Att2tttC,R1R2,则t1t2,()1()21QC RRRR1R2tQR当t一定时,R愈小，热损失愈大R11Am122Am2对于平壁，AC，两种材料的位置对保温效果无影响对园管或球壁，外层Am2〉内层Am1，将2小的放内层，可使Q最小4．增加近管壁处的温度梯度，提高传热速率 5．

a0,b113a,b

44a2.5,b3.5

圆形直管内t0.qt,a0,b113

蒸汽管外冷凝:t,a,b44大容积饱和沸腾:t2.5,a2.5,b3.514p260 p256 6．

水的Pr0.7,Re104,qvd1.8‘8流量加倍：20。‘8管径减半21。管程数加倍N0.8：‘820。0.8

7．

壁温接近于饱和蒸汽的温度

壁温接近于α大的流体的温度，蒸汽冷凝α≈104，空气α≈10-102 8． 滴状冷凝，摸状冷凝，设计按膜状冷凝，核状沸腾膜状沸腾操作按核状沸腾控制

9．

逆流无相变：当qm2Cp21,则tmt1t26030300Cqm1Cp1

冷热qm冷,冷,K'qmQ'()冷Qqm10．

由Q(qmCp)冷(t2t1)知,t2必下降推动力(Tt1)不变,(Tt2)上升tmt2下降,QKAtm,K,tm

11． 形成垢层,热阻增加,K,传热速率Q必然下降,但tm上升,t2,T2上升 12

tm并tm复杂tm逆

't1')qm1Cp1(T1T2)K'At'mQ'q'm2Cp2(t21Qqm2Cp2(t2t1)qm1Cp1(T1T2)KAtm13

111K12

2,K,t'm,Q不变二. 作图题

1、热流体qm1,T1,T2均上升 冷流体t12

斜率小 斜率大

,则t2,T2均下降 qm2Cp21

qm1Cp1 3． 三. 找缺

1． 同一温度下、灰体辐射能力低于黑体，C错

太阳能辐射中，有相当部分为可见光，物体的颜色，对可见光的吸收有很强的选择性，D错 2．

由图可知，A、B、C正确，但Q不 能 明显增加，D错误

四 .计算题

1

解:10,则必有KAtm0,即操作线必和平衡线有一点相交,qm2Cp2T1T2,可得t2T21000Cqm1Cp1t2t12)逆流操作:qm2Cp221qm1Cp1qm2Cp2200502qm1Cp1t2501)并流操作,平衡必在出口端,即T2t2,由热量衡算平衡只能在冷流体进口端,即T2t1,由热量衡算t21250C,T2500C3)逆流:qm2Cp20.51qm1Cp1平衡必在冷流体出口端t2T12000C

2.此题属设计型问题，判断依据，A设A实?

A实dLn0.02533.1426963.4m2A计QKtmQqm1rqm2Cp2(t2t1)80001.01103(110100)2.24105Wtm(Tt1)(Tt2)41.70CTt1lnTt2由题意知：K2G4qm248000216.8kg/ms22dn36000.025269dG0.02516.844Re2.0910102.01105Cp1.011032.01105Pr0.7070.70.02870.02870.023Re0.8Pr0.40.023(2.09104)0.80.7070.4d0.02565.7w/m20C2.24105A计81.8m263.4m265.741.7该换热器不适用 3．

q'm2Cp2T1T'2新工况'qm1Cp1t2t1'q'm2Cp2(t2t1)K'A'tm'tm'(T1t'2)(T'2t1)T1t'2ln''T2t1T1t'2K'A'q'm2Cp2代入可得ln'''(1)T2t1qm2Cp2qm1Cp1A'0.8A0.82520m2q'm2Cp2q'm2qm2Cp21.2100501.5qm1Cp1qm2qm1Cp124020原工况Qqm2Cp2(t2t1)167.2kwtm43.30CK0Q154w/m2CAtm111K122(011)1223w/m2.CK1由题意得0.80.8qmn'0qn1.21'(m)0.8(')0.8223()0.8()0.8176.7w/m2C

qmn20.8111''K12K'130w/m2C'T2'62.10C,t245.30C0

4解：对左图为逆流传热

qm2Cp211qm1Cp12'150T2't230''qm2Cp2(t2t1)KA(T1t2)G4qm242000215.4kg/ms22dn36000.016180dG0.01615.444Re1.2310102.01051.051032.105Pr0.7070.70.02890.0289K0.023Re0.8Pr0.40.023(1.23104)0.80.7070.4d0.01668.4w/m20CCpAndl27.1m2代入速率方程和热量衡算方程't21210C,T2'590Cqm2Cp2对右图11qm1Cp12'热量衡算T1T2''t2t2(T1t'2)(T''2t2)速率方程qm2Cp2(t2t)KAT1t'2ln'T2t2'2qm2Cp2T1t'2KA整理可得ln'(1)1T2t2qm2Cp2qm1Cp12代入相关数据(K,A不变),可解得T2''136.50C,t21360C油总热量衡算T970C

qm2Cp2T1T1qm1Cp1t2t12