《化工原理》復(fù)習(xí)思考題及解答

1、第0章緒論1） 廣義地說(shuō)，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)詫倩ご蠹易濉敝械囊粏T。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(guò)程的學(xué)科）4）化學(xué)工程是。（答：研究化工生產(chǎn)中共性問(wèn)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(duì)物料的處理大都為物理加工過(guò)程。這些對(duì)物料的物理加工過(guò)程稱為 。（答：?jiǎn)卧僮鳎?） 介紹主要單元操作的原理、方法及設(shè)備的課程叫 。（答：化工原理）7）物理量 = X （答：數(shù)，單位）8） 基本

2、單位：長(zhǎng)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,m, 卩_（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得 30C水的粘度-陽(yáng) 1/PaS 為 80.12,表明 卩= （答：80.12 X 10-5Pa.s）12） 量綱是。如長(zhǎng)度單位有 m, cm, mm , km等，其量綱為。（答：普遍化單位，L）13） 物料衡算是對(duì) 、而言的。答：一定的時(shí)間間隔，一定的空間范圍（控制體）14） 總的物料衡算式為 。（答：刀Mi刀M= Ma ,各種M的單位均為 質(zhì)量單位，

3、如kg）15） 若無(wú)化學(xué)反應(yīng)，對(duì)任一組分j,物料衡算式為 。（答：刀Mi，j-EM o, 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，EM i=EM o,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(guò)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 ,則3.5 cP=Pa S ,0.005 Pa S3=cP。（答：3.5X 10- , 5.0）【分析】3.5cP=3.5cP X（ 0.001Pa.S/1cP） =3.5 X 10-3Pa.S0.005 Pa.S=

4、0.005 Pa.SX （1cP/ 0.001Pa.S）=5.0cP式中（0.001Pa.S/1cP及（1cP/ 0.001Pa.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=36-0.02V （單位 He m , V- m /h）,則式中 36的單位是 ,0.02單位是32 。（答：和諧，m, m/（m /h ）19） 某管路特性方程為 He =8.0+8.07 加彳0式中Hen , V m3/s）當(dāng)以V 侖替代V, 則該公式改為 。（答：He =8.0+0.06227（V ）2 ）335分析因?yàn)?1m /h=

5、（ 1/3600 ） m /h,所以 He =8.0+8.07 XV0 X22（1/3600） =8.0+0.06227（V ）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=g dp2（ p- p）/（18。式中ut沉降速度，m/s,g 重力加速度，g=9.81m/s2,dp 顆粒直徑，m ; p顆粒 密度，kg/m3; 流體粘度，Pa So當(dāng)以u(píng)tcm/s,卩分別替代ut與,則該公式為。答：ut10- g dp （ p- p） /（18 盯分析：ut=100ut , cm/s,尸1000 卩所以：ut=10-5 g dp2 （ p-p） /（18 卩）

6、第一早流體流動(dòng)1） 溫度升高，液體粘度 ,氣體粘度。（答：下降，增大）2） 流體的粘度可通過(guò)流體粘性定律T =卩（dv/dy）=卩（ V/自酚的取向：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（m2）。（答：f/A,G.sin a /A, G/（ DH）R.JjFITffiWWWWWTto V=（|3） 理想流體是 的流體。（答：卩=0 Ehf=0 , V=0 ）4） 2.04ml某液體的質(zhì)量為 2.10g，其密度為 kg/m 3。（答：1029）5）1atm=Pa=mmHg=mH 2O2“51at=kgf/cm =Pa=mmHg=mmH 20（答：1.013X

7、 10 ,760, 10.33, 1, 9.81 104, 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7.34 104Pa,其絕壓為Pa,表壓為Pa。（答：2.70 XI04, -7.34 M04）7）1.60at （絕壓），35.0C的 2（分子量 M=28.0）的密度為kg/m3 （答：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/（kmol.K）,不要用T=273+t。58）水面壓強(qiáng)p0=1atm，水深64m處的壓強(qiáng)p=Pa （po,p皆為絕壓）（答：7.29 X0 ）9） 如右圖，U形壓差計(jì)讀數(shù) R=m

8、 , p=13.6 103kg/m3,不計(jì)兩液面大氣壓 P的差異。（答：0.119）L-fj R i10 ）修正壓強(qiáng)Pm=。在重力場(chǎng)中靜止的恒密度流體，只要流體是連通的，則處處流體的Pm=。（答：p+p gh,常數(shù)）11）流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，通常講的管流”指的是。（答：流體充滿管內(nèi)且流動(dòng)）【分析】如無(wú)說(shuō)明，流體在管內(nèi)的流動(dòng)皆為管流。12） Q 57 X 3.5m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 2 （答：-31.96 X10-3 ）【分析】 57X 3.5mm表示鋼管外直徑為 57mm，管子壁厚為 3.5mm，其內(nèi)徑為50mm。13） p =940 kg/n3的液體，以8.

9、60m3/h的流量流過(guò)12）題的管內(nèi)，其平均流速u=m/s,質(zhì)量流速 G=（kg/s -m）（答：1.22, 1146）-3314）水在 60 X 3mm鋼管內(nèi) 流過(guò)，流量 V=2.75 X0- m /h ,水 的粘度 卩=1.005cP則Re=，流型為。（答：6.45 X04,湍流）【分析】Re=du p /卩，當(dāng)流體流過(guò)管內(nèi)，Re=4V p /（n d卩）。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,軸心線處點(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 =。且平均流速U=vma；（答：拋物線，Vmax 1-（

10、r/R） j,1/2 ）16） 流體在圓、直管內(nèi)湍流的點(diǎn)流速分布規(guī)律V =max （）n,常見(jiàn)的n值為。（答：1-r/R,1/7）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(méi)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U0,則，V 0.802 X380/（240 X.001）=1500,層流，層流阻力可按海根.泊稷葉 公式計(jì)算。刀 hf=32 卩 ul/（ p）=32 X4 .001 X.802 0/（880 0512）=5.38 J/kg23） 流體在一圓直管內(nèi)流動(dòng)，Re=700 ,

11、若流量加倍，對(duì)同一管段來(lái)說(shuō)，阻力消耗的功率為原來(lái)的 倍。（答： 4）【分析】原來(lái)是層流，流量加倍后，Re=1400，仍屬層流。層流：N=刀hf.（V p ）w,所以22N /N=（刀 hf刀 hf）（V V）=（u /u） =2 =424） 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(guò)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) “ 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：減少 ，大大減輕實(shí)驗(yàn)工作量。在滿足流體各物性值均為恒值的條件下， 通過(guò)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

12、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(wú)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 。（答：刀hf= %l/d）u2/2 J/kg）31 ）在湍流區(qū)（包括過(guò)渡流區(qū)），當(dāng)& /一定，隨Re增大，入值先，然后達(dá)到常數(shù)。入常數(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)入取決于,與無(wú)關(guān)。若流體在某

13、粗糙管內(nèi)高度湍流，當(dāng)流量加倍，對(duì)同一直管段來(lái)說(shuō)，阻力將增至原來(lái)的 倍。（答：& /d Re,4）33 ）在湍流區(qū)（包括過(guò)渡流區(qū)），當(dāng)Re 一定，隨著& /減小，入值。& /（的極限為光滑管。光滑管，當(dāng)Re=3000,入=此公式稱為 公式。（答：減少，0.3164/Re.25,布拉修斯）34） 流體流過(guò), , 等的阻力稱為局部阻力。局部阻力總伴隨著現(xiàn)象。計(jì)算局部阻力的公式有兩種，即hf =u2 /2 J/kg及hf =（） u2 /2 J/kg。（答：彎頭，三通，閥門，邊界層分離，Z , le/d）35） 通過(guò)管道，將地面管內(nèi)的水輸?shù)匠谒嫔戏健Ｒ阎鏊诰嗟孛娓?0m,水流速1.20m/

14、s，管長(zhǎng)及局部阻力當(dāng)量管長(zhǎng) l+刀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 P1 =at。（答：2.216）【分析】P1/1000=（9.81 X 20）+（0.028 X 40/0.038） X （1.20） /25所以，p1=2.174 X 10 Pa（表壓）=2.216 at （表壓）36）水由A水庫(kù)通過(guò)長(zhǎng)管道流入B水庫(kù)，如下圖所示管內(nèi)徑為 d1，輸入量為V1。現(xiàn)欲加大流量，要求V2=2.4V1，設(shè)管長(zhǎng)不變，布拉修斯公式可用，局部阻力不計(jì)，采用增大管內(nèi) 徑方法解決，則 d2/d1 =。（答：1.38）AB【分析】EaE b = E hf（E通常表示每千克流

15、體的總機(jī)械能。）因前后情況Ea和E b都沒(méi)有改變，故刀hf，i =刀hf，2，刀 hf=8 入 1 V 2/（ n 2 d 5）=8X0 .31641 V 2/4 V p/ndy 25n 2d 5（ V 1.75/d 475 ）V i1.75/d i475= V 21.75/d 2 47 5 所以 d2/d1= （V2/V1）（）=1.3837）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。 已知 R=68mm，貝V pm,A pm,B =Pa。（答：8.405 X 103）【分析

16、】在重力場(chǎng)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：3pm,A pm,B = pm,3 pm,4= p3 p4 = （ p Hg- p ） gR= （ 13.6-1 ） X 10 X 9.81 X 0.068 =8.405 X 103PaE38 )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)A閥門開大經(jīng)驗(yàn) V 二hf心E1恒定EP4.EV31 x le 1 (1 le) =30/20=He,i =413mPm,A / P+uA/2 = Pm,B / P + uB +送hf，送hf與管子傾

17、斜角度無(wú)關(guān)，所以(Pm,A- Pm,B ) 不變，亦即R不變。Pm,A- Pm,B = (PAgZA) -(PB9Zb)二常量Pa - Pb = 常量 +巾厶-Za)當(dāng)管子由傾斜向上改為水平，(zB -ZA)減小，(pA - pB )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R1 , R2, R3的關(guān)系是 , P1、A P2、A P3的關(guān)系是 。(答：R|=R2= R3，LP2 TP11P3 )【分析】；_ Pm,1 =_! Pm,2 =_ Pm,3 , - R1 - R2 - R3:Pa-Pb二

18、常量r gZb- Za, L P2 _P1_P340）某套管，外管內(nèi)直徑為d2,內(nèi)管外直徑為di，此套管的當(dāng)量直徑 de=。（答：d2-di）41 ）有時(shí)把流體流過(guò)一段管路的阻力二hf改用摩擦壓降一 Pf形式表示，二者關(guān)系是。（答：送 hf = -LI Pf / P）42） 水以1.2m/s流速?gòu)膱A直等徑管內(nèi)流過(guò)，摩擦系數(shù)=0.026，則緊鄰管壁處流體剪應(yīng)力5 = N/m2,在r/R=0.50（ R為管半徑）處的剪應(yīng)力1 =N/m2。（答：4.68，2.34）【分析】:Pm,l/，=Pm,2八一】hf = Pm,2 （l /d）/22（Pm,1 Pm,2）d/I ?U /2八 參看右圖，沿管軸

19、線向作1長(zhǎng)管段的力的衡算：（兀 /4）d2 （山一鳥）一（兀 / 4 ）d2l Pgs in a =tw 譏 dl；i 其中，I s i ： n = z2 -乙，可整理得（Pm,1 - Pm,2）d /l =4 w 因此，j = u2/8=0.026 03漢（1.2）2/8 = 4.68N/m2 無(wú)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，故二、r/R =4.68 0.5=2.34N/m243） 如右圖所示，dAdB。當(dāng)水流向?yàn)?AB,U形壓差計(jì)讀數(shù)為 R1。當(dāng)流向?yàn)锽A ,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Rl R2 。（答:）【分

20、析】當(dāng)dAdB,由A B, =0.5，由B- A ,=1，局部阻力均按z ua2/2計(jì)。A B :2 2 2Pa/ t Ua / 2 二 Pb/ t Ub /2 0.5Ub /22 2二(Pa Pb y P =.5U b / 2 Ua /2B ； A :2 2 2Pb/Ub /2 二Ua/2 Ub/22(Pb-Pa)/ p = ua /244) 45C 的水蒸汽壓 Pv=9.586kPa, Po=1atm, U2=0.6 2gHom/s, Ho =1-5m,則如圖所示的能正常虹吸操作的 Hmax=m （計(jì)算Hmax時(shí)可忽略阻力）。（答：8.81）【分析】u 0.60. 2 9.81 1.5 =

21、3.25m/s二U3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Hmax,排1-3截面的伯努利方程，得：1.013 1。5 /1000 =329.81 Hmax 9.586 103/1000（3.25）2 /2 Hmax = 8.81m45）兩管并聯(lián)，管1的管長(zhǎng)（包括局部阻力的當(dāng)量管長(zhǎng)）、管內(nèi)徑及摩擦系數(shù)為 b、d1和 d1 ! .s 1l1 / , d2 / |S 2J )，現(xiàn)有一轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子密度46 ）轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)某種流體的操作特性是3：f二2800 kg /m ，其刻度是按20C的水標(biāo)定的。當(dāng)用于6二840kg /m的流體,讀得刻度為3.80m3 / h,則實(shí)際流量是m/h

22、 。（答：恒流速，恒壓降，4.33）280-840 100=4.33m3/h8402800-1000前后孔流系數(shù) C。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)R的倍。（答：4）48）以下是兩道判斷題。在分析 =時(shí)，可用E 體動(dòng)能。各水槽液位假設(shè)不變。當(dāng)閥A關(guān)小，P3_, P4_。（答：升高，分析表示某截面每kg液體的總機(jī)械能，可略去液降低）【分析】V i=V標(biāo)Pf - P| ） P標(biāo) =3.80 I 幾-標(biāo)47）以孔板流量計(jì)測(cè)量某液體流量，用U形壓差計(jì)作為測(cè)壓儀器。若流量加倍且流量改變?cè)瓉?lái)A , B閥均部分開啟，當(dāng) A閥開大，B閥不變，則V_ , P4, V3。（答：增大，下

23、降，減少）分析A閥門開大一竽J V Tj：hf, 三恒定T e4E5V3 J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(cè)得的。（答：HeV , NaV, nV，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：n max）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

24、口閥，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(zhǎng)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 。（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3旋轉(zhuǎn)，如附圖所示。液面任一點(diǎn)高度z與該點(diǎn)對(duì)軸心線的距離r之間的數(shù)量關(guān)系是 z=。（答：3 2r2/2g）【分析】旋轉(zhuǎn)液體中任一點(diǎn)都滿足的方程是：p+ p gz- p 3 2/2=常量c,如圖，取o點(diǎn)為柱坐標(biāo)原點(diǎn)，在o點(diǎn)處，r=0 , z=0 , p=p,所以c= P0,于是，上式可改成p+ p gz- p 3 2r2/2=po, 在液面上，p=po,即 p gz=p 3 2r2/2,則 z= 3

25、 2r2/2g9）如下圖，用離心泵將水由水槽輸入塔內(nèi)，塔內(nèi)壓強(qiáng)p2=0.2at （表壓），汲入及壓出管總長(zhǎng)及局部阻力當(dāng)量管長(zhǎng)1+El=20mm，摩擦系數(shù) 入=0.024則輸送每 N水所需的外加功 He與流量 V的數(shù)量關(guān)系式為 。（答：He=10.24+4.06 X 106V2）【分析】排1-2截面間伯努利方程：罠=Hp2 一“翌 V2 =Pgn gd8.2V2 =10.2 4.06 106V40.2 9.81 101000 9.818 0.024 242 5: 9.81(0.025)式中單位：He m, V m3/s10）承9）題，He表示在9）題條件下，為實(shí)現(xiàn)水流量為Vm3/s啲輸送，1N水

26、必須的外加機(jī)械能J。9）題導(dǎo)出的HeV關(guān)系又稱為。設(shè)入為常數(shù)，此 關(guān)系的一般式為 。（答：得到，管路特性曲線，He=Ho+KV2）11） 承9）題的管路特性方程可改寫成He=10.2+0.313V2m（式中：V m3/h）。如選用的泵的“HV”關(guān)系可表達(dá)為 He=42 0.01V2m，則工作點(diǎn)為 。（答：V=9.92m /h,He=41m ）【分析】泵：He=42 0.01V2, He=10.2+0.313V 2 令 He= He,得 V=9.92m 3/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1 +刀l=30m,設(shè)入不變，則新工作點(diǎn)為 。（

27、答：Vj=8.14m /h, He，1=41.3m）【分析】出口閥關(guān)小后，與原來(lái)的相比，1 I j -（1 a IJ =30/20= 1.5 ,所以. 2K1=1.5K=1.5 0.313=0.47，新的管路特性方程為He =10.2 0.47VV1=8.14m3/h,He, 1=41.3m泵：He=42-0.01V管路:He =10.20.47V2，令 Hie，所以13）承12）題，已知在出口閥關(guān)小后 V1=8.14 m3/h時(shí)泵的效率 n =0.62與原來(lái)的V=9.92m 3/h相比，因關(guān)小閥而多消耗在閥上的軸功率“尹。（答：372W）【分析】參照附圖，當(dāng)閥關(guān)小V1=8.14m3/h時(shí)，若

28、按原來(lái)的管路特性曲線計(jì)，只需He =10.2+0.313 (8.14)2=30.9m，但因閥關(guān)小增加閥的阻力，實(shí)際He,1=41.3m，所以因閥關(guān)小而多耗的軸功率N He V ?g/ =(41.3-30.9) 8.14 103 9.81/ 3600 0.62 =372Wn/n -V /V =8.14/9.92=0.822 42-0.01V/2)2 He =6.2 0.0854V 2m V -m3/h H KV2Hgmax = P1 -Pv /- h允八 Hf,汲=0-2.4-3.3=-5.7mu2 2V,Ht /Na m；He Vg/r =(41.3 30.9) 8.14 103 9.81/

29、3600 0.62 = 372WHejHe(rri)14) 承13)題，若管路及閥門開啟度均保持原來(lái)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nn=。(答：0.82)【分析】n /n =V 7V =8.14/9.92=0.822315) 已知單臺(tái)離心泵的性能為He=42 0.01V (V m /h),則兩臺(tái)相同的上述的泵串聯(lián)或并聯(lián)，其綜合的性能分別為 忠,串=, He，并=。答：2(420.01V2 ),42 -0.01(V /2)2316) 如圖，當(dāng)泵出口閥全開，V=25 m /h時(shí)管路阻力 刀Hf=53.4mH2O，則閥全開時(shí)的管路特卜23性方程為

30、。(答：He =6.2+0.0854V m(V m / h)【分析】閥全開， v Hf =KV2，即53.4=K(25) 2，所以K=0.0854m/( m3 / h )2故閥全開時(shí)管路特性方程為 He=6.2 0.0854V2m V - m3 / hH=6,2r（A ）泵的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)（B）液量流量無(wú)關(guān)（C）汲入管阻力無(wú)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Pi （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H gmax 二 （Pi -Pv ）/（Pg）-也h允-X Hf,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

31、高原使用，外界大氣壓po=8.6 mH2O （絕壓），輸15C的水，水的蒸汽壓pv=1.707kPa。由工作點(diǎn)查得 Ah允=3.5m，可算得汲入管阻力為 2.3 mH?0,則最大安裝高度 為m。（答：2.63）【分析】Hgmax =P。/ ?g -Pv/ ：勺一巾允八Hf,汲= 8.6-1.707 103/ 1000 9.81 -3.5 - 2.3 = 2.63mA槽把飽和液體輸至 B槽。要求流量為16 m3/h。查得該泵在該流量時(shí)19）以離心泵由 h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P1,

32、于是Hgmax = P1 -Pv /_ h允-二.Hf，汲=0 - 2.4 - 3.3 =-5.7m從附圖見(jiàn)，Hg=-8m，因此HgHgmax,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(chǎng)合。在固定操作條件下，通過(guò)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/m條件下測(cè)得的。性能曲線共有4

33、條，即 、和曲線。（答：1.2，HtV,H 靜V,NaV, n V）23） 若以下標(biāo)“1、” “ 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(guò)風(fēng)機(jī)所提高的機(jī)械能，J/m3或Pa）24）在全風(fēng)壓中，往往略去 _25）若風(fēng)機(jī)操作時(shí)進(jìn)風(fēng)口壓強(qiáng)為P1,項(xiàng)。（答：位能）出風(fēng)口壓強(qiáng)為 P2 （全為絕壓），進(jìn)風(fēng)口氣體密度為出風(fēng)口氣速為U2,則風(fēng)機(jī)的靜壓強(qiáng) H，出口動(dòng)能為。（答：P2-Pi , U2 1 / 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(cè)得風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓為為了從風(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樣本

34、=（Ht）樣本/1.2=。 （答: V：HT /卩”）2)3)4)5)6)7)8)9)10)11)12)13)第三章顆粒流體力學(xué)與機(jī)械分離1)數(shù)mm,形狀系正圓柱體顆粒，高h(yuǎn)=2mm ,底圓直徑d=2mm ,其等體積當(dāng)量直徑 de,v=Y =。（答：2.29，0.874）對(duì)某號(hào)篩，穿過(guò)篩孔的顆粒質(zhì)量稱為 ，留在該號(hào)篩面上的稱為。（答：篩過(guò)量，篩余量）某顆粒群，依顆粒大小的差異，可粗分為三部分，其平均粒徑dp,i為1.08，1.52及2.24mm 的部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 人相應(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）

35、分析dm 二1/ （Xj / dp,i ）由固體顆粒堆積成的固定床，其空隙率 = 答：（床層體積-顆粒體積床層體積對(duì)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 。（答：當(dāng)流體通過(guò)多孔介質(zhì)，或稱流體對(duì)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-Ap=APa。（式中A為固定床的結(jié)構(gòu)參量，對(duì)一定的固定床，A為常量）（答：卩，u, L）當(dāng)流體通過(guò)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

36、表示為-Ap/L=A+BPa.（式中A,B為固定床的不同的結(jié)構(gòu)參量，對(duì)一定的固定床，A,B均為常量）（答：卩，u, p , u2為了固、液分離，常用的機(jī)械分離方法是 和。（答：過(guò)濾，沉降）過(guò)濾是以過(guò)濾介質(zhì)（如濾布，濾網(wǎng)）截留 的操作。濾餅過(guò)濾是指過(guò)濾過(guò)程中在過(guò)濾介質(zhì)上形成濾餅的操作。濾餅在過(guò)程中起 作用。在常見(jiàn)的用于固液分離的恒壓差濾餅過(guò)濾中，隨著過(guò)濾時(shí)間t的延長(zhǎng)，濾餅厚度 L,過(guò)濾阻力（濾液流過(guò)濾布及濾餅的阻力）,濾液流率dv/dl。（v是通過(guò)濾布的液量累積量），這是個(gè)過(guò)程。（答：懸浮在流體中的固體顆粒，過(guò)濾介質(zhì)，增加，減小，非定態(tài)）若過(guò)濾面積為Am2,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的過(guò)濾后，得濾液量Vm3，

37、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 Pp kg/m3,即可判斷截留的固體質(zhì)量為 kg,與之對(duì)應(yīng)的液體體積為 m3。當(dāng)過(guò)濾前懸浮液的濃度以 kg固/m3清夜表示，則=。答：LA（1 Pp, V + LAJ LA（1 Pp/（V+LAE）推導(dǎo)液體流過(guò)濾餅（固定床）的過(guò)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）在過(guò)濾速率方程中，對(duì)于液體流過(guò)過(guò)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(guò)濾面積為 A,則濾布阻力可用 Le或qe表示，Le是,

38、qe是。（答：與生成 ALe濾餅層相應(yīng)的濾液量，對(duì)單位過(guò)濾面積生成Le厚的濾餅所對(duì)應(yīng)的濾液量）以葉濾機(jī)恒壓過(guò)濾某懸浮液，已知過(guò)濾時(shí)間T=5min，單位過(guò)濾面積通過(guò)濾液量3 232q1=0.112m /m ,濾餅厚度L1=2.0mm,當(dāng)過(guò)濾累積時(shí)間T=10min，累積的q2=0.162 m /m ,則過(guò)濾總共時(shí)間 T=25min時(shí)，濾餅厚度L3=mm。（答：4.66）2分析恒壓過(guò)濾，通式為q 2qqe =K.,代入M ,遼兩時(shí)刻的值，得2(0.112)2 0.112qe 二 K 5(0.162)2 2 0.162qe 二 K 1032332兩式聯(lián)立，解得 K =2.93 10 m /min ,

39、q9.32 10一 m /m23332對(duì)于.3,q3 2 9.32 10=3=2.93 10 一 25 . q0.261m /m-L *q,L3 = Liq3 / qi = 2.0 0.261/ 0.112 = 4.66mm14）承13）題，若過(guò)濾25mi n便停止過(guò)濾，則過(guò)濾終了時(shí)的瞬時(shí)過(guò)濾速率dq/d t = min m2）。（答：5.42 匯10-3）dqK2 93漢 10332分析35.42 10m3/ mi nm2d, 2（q+qe）2（0.261+9.32X0，）15）承14）題，若過(guò)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(guò)濾壓差相同，洗滌液量為總濾液量的0.12,

40、則洗滌時(shí)間 w=min。（答：5.78）分析對(duì)葉濾機(jī)，當(dāng)丄w = J , =Pm,w =Pm,E，則（dq/d ）w =（dq/d）E,w=0.12 0.261/ （5.42 10）=5.78min16）一個(gè)過(guò)濾周期包含著過(guò)濾、濾餅洗滌及清理三個(gè)階段，三段操作時(shí)間依次為T, W和T三者之和為刀T其中過(guò)濾階段得濾液量V,則過(guò)濾機(jī)得生產(chǎn)能力G=m3/s.若為恒壓過(guò)濾且過(guò)濾介質(zhì)阻力不計(jì)，洗滌時(shí)% =巴也Pm,W = Pm,E，則當(dāng)t=時(shí)，生產(chǎn)能力最大。（答：, -F -W ）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(duì)某料漿進(jìn)行恒壓過(guò)濾，濾餅充滿濾

41、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)(D) 44(A)11(B) 22(C) 3319）板框壓濾機(jī)，若濾餅洗滌時(shí),-W = LPm,W :Pm,E,則(dV / d )w=(dV /dm。（答:1/4)20）以板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)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(duì)于同一 V值，增壓后的濾液流率dV/dl為原來(lái)的 倍。（答：1.57）分析dV/d = KA2/2（V Ve）, K =2 況/（%）21）板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)濾某料漿，若料漿濃度減小為原來(lái)的1/2,設(shè)濾布

42、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(lái)?xiàng)l 件下充滿濾框時(shí)間的 倍。（答：2）分析L =q/訂（1 - ；），濾餅充滿框時(shí)，L=0.5框厚=定值，當(dāng)門值減半，必然q1 s2值加倍。又，=2.巾皿一/（卄。門，門值減半，則K值加。由q二K.即可判斷，減半，則.加倍22)23)24)25)26)27)28)29)30)31)32)33)34)回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)在濾布阻力不計(jì)條件下的生產(chǎn)能力G=m3/so (答：JnA如K)回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)若增大轉(zhuǎn)速，優(yōu)點(diǎn)是 ,缺點(diǎn)是O （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）自由沉降是指顆粒在沉降過(guò)程中沒(méi)有

43、同其他顆粒碰撞，而且不受與影響的沉降。（答：器壁，器底）重力自由沉降速度ut是顆粒在重力場(chǎng)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）p=2600 kg/m3,dp=0.120mm的光滑圓球在 20C水中自由重力沉降速度 ut=m/s,水 的 J=1.0cp.(答:1.26)分析設(shè)顆粒沉降屬斯托克區(qū)u _gd：(Ps-P) _9.8仆(0.120如0)2(2600-1000)t 26估m(xù)/t 一18一18 0.001-.校核Re,p0.120 101.26 1010000.001= 1.51 ： 2，計(jì)算有效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

44、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(wú)關(guān)。（答：水平面積，高度）某懸浮系水平流過(guò)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Ut,c則dp4000，屬湍流，Pr0.7,流體粘度不大于同溫度水的年度的二倍且管子的長(zhǎng)，徑比1/d50 (如無(wú)特殊說(shuō)明，1/d的條件都滿足)的條件下可應(yīng)用Dittus和Boelter公式。該公式 Nu=O.O23Re0.8Prn (n=0.4，當(dāng)流體被加熱，n=0.3，流 體被冷卻)。本題符合上述條件，且流體被加熱，故二=0.023(，/d) Re0.8Pr0.4 =0

45、.023(0.634 /0.053)(1.44 105)0.8(4.32)0.4 =6.613 1032W/(m -C)19) 承18題，若管子不變，水流速增加至原來(lái)的1.5倍，該物性數(shù)據(jù)不變，則a23W/(m C).(答：9.147X 10 )分析:=0.023(，/d)(du L 屮 Pr0.4 u0.8:=：(u/u)0.8 =6.613 103 1.50.8 =9.147 103 W/(m 2 C)20) 承19題，若水流量不變，改用68 x 3m鋼管，物性數(shù)據(jù)不變，則a= W/(m 2 C ).(答:4.986X 103)分析：=0.023(-)0.8Pr0.4 x(丄)8d Md:

46、（d/d “）1.8 =6.613 103（53/62）1.8 =4.986 103 W/（m2 C）21) 某流體經(jīng)過(guò)一直管后流入同一內(nèi)徑的彎管，貝Ua彎 a直的原因是 。(答: 在彎管內(nèi)流體有附加擾流)22) 某金屬導(dǎo)線，直徑0.50mm，電阻0.16歐姆/m,通過(guò)1.6安培電流。導(dǎo)線發(fā)熱速率 Q=I 2RW。 導(dǎo)線外包絕熱層， 厚0.8mm，其入=0.16 w/(m C )。外圍是20 C的空氣，空氣a =12W/(m - C ).。 過(guò)程定態(tài)。則金屬線與絕熱層間界面溫度為 Co (答：25.8)分析這是有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱與對(duì)流給熱串聯(lián)傳熱的問(wèn)題。令導(dǎo)熱直徑為d1,絕熱層外直徑為d2,導(dǎo)線外側(cè)溫度為 b，絕熱層外側(cè)溫度為 t2，大氣溫度為t。，可建立如下傳熱速率式：二：（aL）（