化工原理練習(xí)習(xí)題及答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上CHAPTER1流體流動一、概念題1某封閉容器內(nèi)盛有水，水面上方壓強為p0，如圖所示器壁上分別裝有兩個水銀壓強計和一個水銀壓差計，其讀數(shù)分別為R1、R2和R3，試判斷：1）R1 R2（，）；2）R3 0（，）；3）若水面壓強p0增大，則R1 R2 R3 有何變化？（變大、變小，不變）答：1）小于，根據(jù)靜力學(xué)方程可知。2）等于3）變大，變大，不變2如圖所示，水從內(nèi)徑為d1的管段流向內(nèi)徑為d2管段，已知，d1管段流體流動的速度頭為0.8m，忽略流經(jīng)AB段的能量損失，則 _m， m。答案：，3如圖所示，管中水的流向為AB，流經(jīng)AB段的能量損失可忽略，則p1與p2的關(guān)系為 。

2、 答：C據(jù)伯努利方程 ,4圓形直管內(nèi)，Vs一定，設(shè)計時若將d增加一倍，則層流時hf是原值的 倍，高度湍流時，hf是原值的 倍（忽略管壁相對粗糙度的影響）。答：1/16倍，1/32倍5某水平直管中，輸水時流量為Vs，今改為輸2Vs的有機物，且，設(shè)兩種輸液下，流體均處于高度湍流狀態(tài)，則阻力損失為水的 倍；管路兩端壓差為水的 倍。答：4，2 ,不變，水平直管，,，,6已知圖示均勻直管管路中輸送水，在A、B兩測壓點間裝一U形管壓差計，指示液為水銀，讀數(shù)為R（圖示為正）。則：1）R 0（>，=，<）2）A、B兩點的壓差= Pa。 3）流體流經(jīng)A、B點間的阻力損失為 J/kg。4）若將水管水平

3、放置，U形管壓差計仍豎直，則R ， ， 有何變化？答：1），U形管的示數(shù)表明A-B能量損失，能量損失為正，故2）B靜力學(xué)方程:3）列伯努利方程， 4）不變，不變。7在垂直安裝的水管中，裝有水銀壓差計，管段很短，1，2兩點間阻力可近似等于閥門阻力。如圖所示，試討論：1）當(dāng)閥門全開，閥門阻力可忽略時， （，）；2）當(dāng)閥門關(guān)小，閥門阻力較大時， （，），R （大，小，不變）；3）若流量不變，而流向改為向上流動時，則兩壓力表的讀數(shù)差 ， ；答：1）根據(jù)伯努利方程: 2） >0 ;因為流動阻力變大, 變大。 3）流向改變， 變大，R不變。8圖示管路兩端連接兩個水槽，管路中裝有調(diào)節(jié)閥門一個。試討論將

4、閥門開大或關(guān)小時，管內(nèi)流量，管內(nèi)總阻力損失，直管阻力損失和局部阻力損失有何變化，并以箭頭或適當(dāng)文字在下表中予以表達(dá)（設(shè)水槽液位差H恒定）?？傋枇p失直管阻力損失局部阻力損失流量閥開大不變變大變小變大閥關(guān)小不變變小變大變小9圖示管路，若兩敞口容器內(nèi)液位恒定，試問：1）A閥開大，則 ；壓力表讀數(shù) ； ； ； 。2）B閥關(guān)小，則 ；壓力表讀數(shù) ； ； ； 。答：1）A閥開大，變大，變小，變大，不變，不變。 2）B閥關(guān)小，變小，變大，變大，不變，變小。10流量Vs增加一倍，孔板流量計的阻力損失為原來的 倍，轉(zhuǎn)子流量計的阻力損失為原來的 倍，孔板流量計的孔口速度為原來的 倍，轉(zhuǎn)子流量計的流速為原來的 倍

5、，孔板流量計的讀數(shù)為原來的 倍，轉(zhuǎn)子流量計的環(huán)隙通道面積為原來的 倍。答：4，1，2，1，4，211某流體在一上細(xì)下粗的垂直變徑管路中流過?，F(xiàn)注意到安在離變徑處有一定距離的粗、細(xì)兩截面的的壓強表讀數(shù)相同。故可斷定管內(nèi)流體( )。A. 向上流動； C. 處于靜止； B. 向下流動； D. 流向不定答：B 在1截面和2截面間列伯努利方程:，水向下流動。12下面關(guān)于因次分析法的說法中不正確的是（ ）。只有無法列出描述物理現(xiàn)象的微分方程時，才采用因次分析法；因次分析法提供了找出復(fù)雜物理現(xiàn)象規(guī)律的可能性；因次分析法證明：無論多么復(fù)雜的過程，都可以通過理論分析的方法來解決；因次分析法能解決的問題普通實驗方

6、法也同樣可以解決答案：、分析：首先，因次分析所要解決的正是那些不能完全用理論分析方法建立關(guān)系式或者無法用數(shù)學(xué)方法求解方程式的復(fù)雜問題。其次，對一些復(fù)雜的、影響因素較多的物理現(xiàn)象，普通實驗方法是無法解決的。例如流體因內(nèi)磨擦力而產(chǎn)生的壓降與管徑、管長、粘度、密度及流速等有關(guān)?，F(xiàn)在要找出與、中任一變量的關(guān)系，如果采用普通的實驗方法，假定每個變量只取10個實驗值，則整個實驗要做10萬次！因次分析法將單個變量組成無因次數(shù)群后，大大減少了變量的個數(shù)和實驗次數(shù)，使實驗和數(shù)據(jù)處理工作成為可能。實驗得出的數(shù)群之間的定量關(guān)系，在工程上與理論公式具有同等的重要性。1流體在直管內(nèi)流動造成的阻力損失的根本原因是。答：流

7、體具有粘性1因次分析法的依據(jù)是。答：因次一致性原則1在滯流區(qū)，若總流量不變，規(guī)格相同的兩根管子串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的倍；湍流、光滑管（0.3164/Re0.25）條件下，上述直管串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的倍；在完全湍流區(qū)，上述直管串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的倍。答：4，6.72，8由泊謖葉方程知：=將表達(dá)式代入范寧公式，可知，完全湍流區(qū)又稱阻力平方區(qū)，該區(qū)域內(nèi)壓強與阻力的平方成正比。并聯(lián)改成串聯(lián)后，不僅流速加倍，管長也加倍，故此時 16如圖示供水管線。管長L，流量V，今因檢修管子，用若干根直徑為1/2d，管長相同于L的管子并聯(lián)代替原管，保證輸水量V不變，設(shè)為常數(shù)，/d相同。局部阻力均忽略，則并聯(lián)管數(shù)至少

8、 根。答：6根設(shè)用n根管子,二、問答題1一無變徑管路由水平段、垂直段和傾斜段串聯(lián)而成，在等長度的A、B、C三段兩端各安一U形管壓差計。設(shè)指示液和被測流體的密度分別為和，當(dāng)流體自下而上流過管路時，試問：（1）A、B、C三段的流動阻力是否相同？（2）A、B、C三段的壓差是否相同？（3）3個壓差計的讀數(shù)RA、RB、RC是否相同？試加以論證。答：（1）因流動阻力 ，該管路A、B、C 3段的、均相同，（2）在A、B、C三段的上、下游截面間列柏努利方程式： 化簡，得 A段： (a)B 段： (b) C段： （c）比較上面3式：（3）由流體靜力學(xué)基本方程式A段： B段：C段：整理，得 （d） （e） （f）

9、將（a）、（b）、（c）3式分別代入式（d）、（e）、（f）： 由（1）知 分析：由題1-2的結(jié)論已經(jīng)知道：R所包含的不光是兩個測壓點壓強的變化，還包含位能的變化。實際上，R所代表的僅僅是流動阻力。如果概念清楚，由可直接得出的結(jié)論。本題還說明，流動阻力的大小與管段排列方式無關(guān)，但壓差卻與管段排列方式有關(guān)。這是因為管段兩段的壓強差不僅要克服流動阻力，還要克服位頭的變化，所以液體自下而上流動時，壓差大于水平管。2.下面兩種情況，可不可以用泊謖葉方程（）直接計算管路兩端的壓強差？（1）水平管，管內(nèi)徑為50mm，流體的密度為996kg/m3，粘度為0.894mPa.s,流速為m/s。 （2）垂直管，管

10、內(nèi)徑為100mm，流體的相對密度為0.85，粘度為20mPa.s,流速為0.4m/s。分析：此題核心在于：上述兩種情況下，用泊謖葉方程算出的壓強降與管路兩截面的壓強差在數(shù)值上是否相同。 由柏努利方程式 得 其中即為。上式說明，在一般情況下，與在數(shù)值上是不等的，只有流體在一段無外功加入（）,直徑相同（）的水平管（內(nèi)流動時，與才在絕對數(shù)值上相等。還需注意：由于泊謖葉方程在推導(dǎo)過程中引入了牛頓粘性定律，而只有在滯流時內(nèi)摩擦應(yīng)力才服從牛頓粘性定律，所以它僅適用于滯流時的流動阻力計算。 答：（）4000 流體流動類型屬湍流，此時泊謖葉方程不適用，所以不能用其計算管路兩截面間的壓差。 （）對于垂直管，盡管

11、流動類型可能為滯流，但由泊謖葉方程算出的僅是摩擦阻力損失項，而垂直管路兩截面的壓差還要受位能的影響，所以也不能用泊謖葉方程直接計算兩截面的壓差。三、計算題1虹吸管將20的苯（密度為800kg/m3）從池中吸出，虹吸管用直徑為d的玻璃管制成，裝置如圖。設(shè)管中流動按理想流體處理，假設(shè)池的直徑很大，流動時液面不變。（1）水在管中流動時，比較AA、BB、CC、DD面壓力大?。?2)管中流速大小與哪些因素有關(guān)？欲增加管中流速，可采取什么措施？管中流速的極限值是多少？解：（1）AA、DD截面處壓力為大氣壓，BB處壓力為大氣壓加上1m苯柱，而CC截面為負(fù)壓，當(dāng)虹吸管流動忽略不計時，CC面壓力為3m苯柱（表壓

12、）。因此壓力最低點在CC面處。在輸液時，要注意當(dāng)壓力太低時，容易產(chǎn)生氣縛而中斷輸液。（2）AA、DD面的位差與流動流體的物性等因素有關(guān)，如果是真實流體，還與流動時的阻力有關(guān)，故增加管中流速可以用增加位差或改變管子材料等方案實現(xiàn)。在本題所設(shè)范圍內(nèi)，增加管長最簡單可行。列AA與DD面柏努利方程，得：求CC處的壓力：根據(jù)假設(shè)， 20苯的飽和蒸汽壓可由安托因方程計算CC面的壓力大于，故不會汽化。如果管子加長，則流速會提高，C處壓力最低只能降到104Pa，由此可求出輸苯的極限速度：列AA、CC面的柏努利方程：,小結(jié)：1)此題是理想流體柏努利方程的運用，通過能量轉(zhuǎn)換，了解流動過程中各點靜壓強的大小。2)在

13、虹吸管CC截面處是負(fù)壓，而DD截面處壓力為大氣壓，水為何能從壓強低處流向壓強高處呢？這是因為C點的總勢能（及靜壓能與位能之和）大于D點的靜壓能，所以流體流動方向是由C至D。3）D點接長，水流速度會加大，當(dāng)流速增為14.1m/s時，再想增加流速是不可能的，因為這是B點壓力已低于苯在該溫度下的飽和蒸汽壓，這樣會產(chǎn)生氣縛現(xiàn)象，虹吸管內(nèi)流體將不連續(xù)。2用離心泵將蓄水池中20的水送到敞口高位槽中，流程如本題附圖所示。管路為57×3.5mm的光滑鋼管，直管長度與所有局部阻力（包括孔板）當(dāng)量長度之和為250mm。輸水量用孔板流量計測量，孔徑d0=20mm，孔流系數(shù)為0.61。從池面到孔板前測壓點A

14、截面的管長（含所有局部阻力當(dāng)量長度）為80mm。U型管中指示液為汞。摩擦系數(shù)可近似用下式計算，即 當(dāng)水流量為7.42m3/h時，試求： (1)每kg水通過泵所獲得的凈功； (2)A截面U型管壓差計的讀數(shù)R1；(3)孔板流量計的U型管壓差計讀數(shù)R2。解：該題為用伯努利方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功和管路中某截面上的壓強（即R1），解題的關(guān)鍵是合理選取衡算范圍。至于R2的數(shù)值則由流量計的流量公式計算。1） 有效功在1-1截面與2-2截面間列伯努利方程式，以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，得：式中：，（表壓）,，查得：20水的密度為，粘度2） A截面U形管壓差計讀數(shù)R1由A截面與2-2截面之間列伯努利方程，

15、得：式中：，（表壓）讀數(shù)R1由U形管的靜力平衡求算：3） U形管壓差計讀數(shù)R2將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得討論：該題是比較典型的流體力學(xué)計算題，其包括了伯努利方程、流體靜力學(xué)基本方程、能量損失方程、連續(xù)性方程的綜合運用。通過該題能加深對流體力學(xué)基本理論的理解。3用離心泵向E、F兩個敞口高位槽送水，管路系統(tǒng)如本題附圖所示。已知：所有管路內(nèi)徑均為33mm，摩擦系數(shù)為0.028，AB管段的長度（含所有局部阻力的當(dāng)量長度）為100m，泵出口處壓強表讀數(shù)為294kPa，各槽內(nèi)液面恒定。試計算：(1) 當(dāng)泵只向E槽供水，而不向F槽供水、F槽內(nèi)的水也不向E槽倒灌（通過調(diào)節(jié)閥門V1與V2開度來實現(xiàn)），此時管內(nèi)流速和B

16、C段的長度（包括所有局部阻力當(dāng)量長度）為若干；(2) 欲同時向EF兩槽供水，試定性分析如何調(diào)節(jié)兩閥門的開度？假設(shè)調(diào)節(jié)閥門前后泵出口處壓強表讀數(shù)維持不變。解：1）管內(nèi)流速及BC段管長取測壓處為1-1截面，E槽液面為2-2截面，并取通過測壓口中心線為基準(zhǔn)面，則在兩截面間列伯努利方程得：其中2)欲同時向E、F兩槽供水，需關(guān)小V1閥而開支V2閥。討論：本題1 為分支管路的特例，當(dāng)使F槽內(nèi)水不流動時，實際變成了簡單管路的計算，但對BC管段的能量損失加了限制條件，使問題成為唯一解。欲使水能同時向E、F兩槽供水，在調(diào)節(jié)閥門的同時，呈管內(nèi)的流量必然減小，以使AB管段的能量損失降低，在B點水所具有的壓頭應(yīng)大于4

17、m。4密度為900kg/m3的某液體從敞口容器A經(jīng)過內(nèi)徑為40mm的管路進入敞口容器B，兩容器內(nèi)的液面高度恒定，管路中有一調(diào)節(jié)閥，閥前管長65m，閥后管長25m（均包括全部局部阻力的當(dāng)量長度，進出口阻力忽略不計）。當(dāng)閥門全關(guān)時，閥前后的壓強表讀數(shù)分別為80kPa和40kPa。現(xiàn)將調(diào)解閥開至某一開度，閥門阻力的當(dāng)量長度為30m，直管摩擦系數(shù)=0.0045。試求：(1) 管內(nèi)的流量為多少m3/h？(2) 閥前后的壓強表的讀數(shù)為多少？(3) 將閥門調(diào)至另一開度，且液面高度不在恒定（液面初始高度同上），試求兩液面高度差降至3m時所需的時間。（兩容器內(nèi)徑均為5m，假定流動系統(tǒng)總能量損失為hf=15u2）

18、。解：當(dāng)閥門關(guān)閉時，以管道中心線作為基準(zhǔn)水平面，根據(jù)靜力學(xué)方程 在A截面和B截面間列伯努利方程，得：式中：（表壓）2）在A截面與閥前壓強表所在截面間列伯努利方程在閥后壓強表所在截面與B截面間列伯努利方程CAB0011H7m3mh223）設(shè)某瞬間A罐液面降至H，B罐液面升至h。如圖以罐底所在平面為基準(zhǔn)面，列11、22兩截面的柏努力方程,以表壓計。因A、B兩截面較大，下降與上升速度都很小，故動能可忽略。簡化后的柏努力方程為： H=h+ 整理 H- h = u =0.81 (a) 由質(zhì)量守恒可知，A罐油減少量等于B罐油品增加量。故有 A(9.06-H)=A(h-4.53) 整理得,將此關(guān)系代入（a）

19、，得 (b) 對B罐作質(zhì)量衡算: 在d時間內(nèi)進入體積量： 排出體積量：0, 積累體積量：Adh (c) 將（b）式代入（c）式， 整理得 (d)對(d)式進行積分： 令 又時， ; 時， 置換變量： CHAPTER2流體輸送機械一 概念題1、屬于正位移泵型式，除往復(fù)泵外還有，等型式。答：計量泵、螺桿泵、齒輪泵2、產(chǎn)生離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是，避免產(chǎn)生氣縛的方法有。答：泵內(nèi)灌入空氣，液體密度降低；在泵密封嚴(yán)密的情況下，灌泵排出空氣3、造成離心泵氣蝕的原因是，增加離心泵允許安裝高度Hg的措施是和。答：葉輪附近某處的最低壓強小于等于被輸送液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓 增大吸入管路的管徑，減少不必要的管

20、件和閥門。4、用同一離心泵分別輸送密度為1及2=1.21的兩種液體，已知兩者的體積V相等， 則 He2 He1，Ne2 Ne1。答：5、離心通風(fēng)機輸送=1.2kg/m3空氣時，流量為6000m3/h，全風(fēng)壓為240mmH2O，若用來輸送=1.4kg/m3的氣體，流量仍為6000m3/h，全風(fēng)壓為 mmH2O 。解：6、離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵 管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表讀數(shù) ，壓力表讀數(shù) 。解：出口，下降，上升。在貯槽液面1-1與泵的真空表所在截面2-2間列伯努利方程關(guān)小出口閥門，下降，下降，即真空表讀數(shù)下降。同理，在壓力表所在截面3-3與貯槽液面1-1間列伯努利方程。關(guān)小出口閥門，

21、增大，上升，即壓力表讀數(shù)上升。7、兩敞口容器間用離心泵輸水，已知轉(zhuǎn)速為n1時，泵流量Q1=100l/s，揚程H1=16m，轉(zhuǎn)速為n2時，Q2=120l/s，H2=20m。則兩容器垂直距離= m。解：代入已知數(shù)據(jù)得： 解得：8、若離心泵入口處真空表讀數(shù)為700mmHg。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa。則輸送42水時（飽和蒸汽壓為8.2kPa）泵內(nèi) 發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。答：會9、用離心泵向高壓容器輸送液體，現(xiàn)將高壓容器的壓強降低，其它條件不變，則該泵輸送液體的流量，軸功率。答：加大，加大管路的特性方程為：高壓容器的壓強降低，下降，K降低，所以改變前后的操作點如圖：所以流量加大。又根據(jù)泵的特性曲線知，當(dāng)流

22、量加大時，泵的軸功率增加。10用離心泵將水池中水送至常壓水塔，若在離心泵正常操作范圍內(nèi)，將出口閥開大，則流量 ，揚程 ，管路總阻力損失 ，軸功率 （變大、變小、不變、不確定）。答：變大，變小，不變，變大11圖示管路用泵將江水送上敞口容器。若在送水過程中江水水位上升，流量 （變大、變小）?，F(xiàn)欲維持原流量不變，則出口閥應(yīng)作如何調(diào)節(jié)？ 。試比較調(diào)節(jié)前后泵的揚程 （變大、變小、不變）。答：變大，關(guān)小出口閥，變大在江水水面和容器液面間列伯努利方程江水液面上升，下降，則流量變大。由于泵的特性曲線中，揚程隨泵的流量的增加而減小，故調(diào)節(jié)后泵的揚程大于調(diào)節(jié)前。12圖示管路，泵在輸送密度為的液體時，流量為，現(xiàn)若改

23、為輸送密度為液體，（已知），則流量為。試比較：1）時， ， ， （，）；2）時， ， ， （，）。答：1）大于，小于，大于 2）等于，等于，小于在兩容器液面間列伯努利方程時，變大，故流量變大；由泵的特性曲線知，揚程變小，軸功率變大。時，不變，故流量不變，由泵的特性曲線知，揚程不變，軸功率，變小。13如圖所示循環(huán)管路，離心泵輸送密度為的某有機液體，試問：1）若池中液面上升，則：流量 ，揚程 ，真空表讀數(shù) ，壓力表讀數(shù) ；2）若離心泵輸送的液體為水，則：流量 ，揚程 ，真空表讀數(shù) ，壓力表讀數(shù) ；3）若將泵的轉(zhuǎn)速提高，則離心泵的流量 ，揚程 ，效率 （變大、變小、不變、不確定）答：1）不變，不變，

24、變小，變大2）不變，不變，變大，變大，變大。3）變大，變大，不變1）池內(nèi)水面上升，泵的特性曲線與管路的特性曲線均未變化，故工作點的位置不變，所以，流量及揚程不變。在池面與真空表所在截面1-1之間列伯努利方程，得：真空表讀數(shù)為：流速u不變，Z1變小，故真空表讀數(shù)變小。同理，在壓力表所在截面2-2與池面間列伯努利方程得壓力表讀數(shù)：流速u不變，Z2變小，壓力表讀數(shù)變大。同時，由于水的密度大于有機液體的密度，故真空表讀數(shù)和壓力表讀數(shù)均變大。3）泵的轉(zhuǎn)速提高，則離心泵的特性曲線變化，流量變大，揚程變大，效率不變。2）若輸送的液體變?yōu)樗?，管路的特性曲線及泵的特性曲線均不變，故泵的工作點的位置不變，流量及揚

25、程不變。 由于水的密度大于有機液體的密度，所以軸功率變大14離心泵輸送管路，單泵操作時流量為，揚程為。現(xiàn)另有一臺型號相同的泵，在管路狀態(tài)不變條件下，將泵串聯(lián)時輸送流量為，揚程為，將泵并聯(lián)時輸送流量為，揚程為，則：D）視管路狀態(tài)而定；答：B15試按下表討論離心泵與往復(fù)泵的使用、調(diào)節(jié)和操作三方面有何不同。離心泵往復(fù)泵壓頭由泵與管路共同決定由管路決定流量由泵與管路共同決定由泵決定流量調(diào)節(jié)改變管路閥門調(diào)節(jié)支路調(diào)節(jié)改變泵改變轉(zhuǎn)速改變活塞頻率與行程啟動出口閥關(guān)閉閥門開啟一、 問答題1 采用離心泵從地下貯槽中抽送原料液體，原本操作正常的離心泵本身完好，但無法泵送液體，試分析導(dǎo)致故障的可能原因有哪些？答：可能

26、的原因：（1）槽內(nèi)液面下降；（2）吸入管堵塞；（3）液體溫度上升；（4）容器內(nèi)壓強下降；（5）入口側(cè)漏氣。2離心泵的特性曲線HQ與管路的特性曲線HeQe有何不同？二者的交點意味著什么？答：將離心泵的基本性能參數(shù)之間的關(guān)系描繪成圖線稱為離心泵的特性曲線。這里討論的是其中的一條HQ曲線。它表明轉(zhuǎn)速一定時，離心泵的流量和該流量下泵的能提供的壓頭即做功本領(lǐng)之間的對應(yīng)關(guān)系。該曲線由生產(chǎn)廠家測定并提供，是泵本身固有的特性，它只與泵自身的結(jié)構(gòu)（如葉片彎曲情況、葉輪直徑等）、轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與其所在的管路及其他外界條件無關(guān)。所以離心泵的特性曲線圖只須注明型號、轉(zhuǎn)速即可。二者的交點M稱為泵在該管路上的工作點。意味著

27、它所對應(yīng)的流量和壓頭，既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又能為離心泵所提供，即，。換言之，M點反映了某離心泵與某一特定管路相連接時的運轉(zhuǎn)情況。離心泵只能在這一點工作。3、如圖，假設(shè)泵不在M點工作，而在A、B點工作時，會發(fā)生什么情況？答：假設(shè)泵工作不在M點工作，而在A點工作時，在A點所對應(yīng)的流量下，管路所需要的壓頭為，而該流量下泵所提供的壓頭為。，說明液體的壓頭（泵給予單位重量流體的有效能量）有富裕，此富裕壓頭將促使液體加大流速，流量由變到，即在M點達(dá)到平衡。反之，如果泵在B點工作，則在流量下泵所產(chǎn)生的壓頭小于液體通過該管路時所需要的壓頭，即<。由于液體所需的有效能量不能滿足，只能靠減少流速在M點達(dá)

28、到平衡，屆時流量從減至。三、計算題1用離心泵向密閉高位槽送料，流程如圖所示。在特定轉(zhuǎn)速下，泵的特性方程為：（Q的單位為m3/s）當(dāng)水在管內(nèi)的流量時，流動進入阻力平方區(qū)?，F(xiàn)改送密度的水溶液（其它性質(zhì)和水相近）時，密閉容器內(nèi)維持表壓118kPa不變，試求輸送溶液時的流量和有效功率。解：本題條件下，泵的特性方程和特性曲線不變，而當(dāng)流動在阻力平方區(qū)時，管路特性方程中的比例系數(shù)B值保持恒定，在維持密閉高位槽表壓不變的情況下，隨被輸送液體密度加大，管路特性方程中的K（=）值變小，因而管路特性曲線向下平移，從而導(dǎo)致泵的工作點向流量加大方向移動。輸送清水時，管路特性方程為：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得： 此式與泵的特

29、性方程聯(lián)解以確定B值：解得：當(dāng)輸送溶液時，B值不變，管路特性方程變?yōu)椋?此方程與泵的特性方程聯(lián)解，便可求出改送溶液時的流量，即：解得：所以：泵的有效功率為：由上面的計算可知，當(dāng)泵上下游兩容器的壓強差不為零時，被輸送液體密度的變化必引起管路特性曲線的改變，從而導(dǎo)致泵工作點的移動。在本題條件下，密度加大，使泵的流量加大，壓頭下降，功率上升。2用離心泵將池內(nèi)水送至灌溉渠，起始兩液面位差為10m，管路系統(tǒng)的壓頭損失可表示為Hf=0.6×106Qe2（Qe的單位為m3/s）；在特定轉(zhuǎn)速下泵的特性方程為：H=26-0.4×106Q2（Q的單位為m3/s）。池面的面積為100m2，試求：

30、1）若兩液面恒定，則水的流量為若干m3/h？2）若灌溉渠內(nèi)液面恒定，而池內(nèi)液面不斷下降，則液面下降2m，所需的時間為若干h？解：當(dāng)兩液面恒定時，流動為定態(tài)，此時只要聯(lián)立管路特性方程與泵的特性方程便可求得流量；當(dāng)池內(nèi)液面不斷下降時為非定態(tài)流動，需通過微分物料衡算和瞬間柏努利方程求解所需時間。1兩液面恒定的流量在池面與渠面之間列伯努利方程式可得到管路特性方程為：泵的特性方程為：聯(lián)解兩方程，解得流量為：2液面下降2m所需的時間設(shè)輸送開始后的某一時刻，池內(nèi)液面下降hm，流量為Qm3/s。在ds時間內(nèi)，液面下降dhm，則物料衡算式為：或在時刻，管路特性方程為：泵的特性方程仍保持不變，即：在泵的工作點處令

31、，則：當(dāng)時，；當(dāng)時，3某管路安裝一臺IS80-50-200型水泵，將水池中的水送至高度為10m、表壓為9.81×104Pa的密閉容器內(nèi)，管內(nèi)流量為16.7×10-3m3/s。試求1）管路特性曲線（假定管內(nèi)流動已進入阻力平方區(qū)）及輸送每千克水消耗的能量。2）若將閥門關(guān)小，使管內(nèi)流量減小25%，管路特性曲線（假定管內(nèi)流動位于阻力平方區(qū)）有何變化？此時輸送每千克水需消耗多少能量？與原管路相比，在此流量下輸送每千克水額外消耗的理論功為多少？（已知：當(dāng)Qv=16.7×10-3m3/s，泵的壓頭為He=47m，泵的效率為71%：當(dāng)Qv=12.5×10-3m3/s，泵

32、的壓頭為He=51.4m；泵的效率為66.3%）解：當(dāng)Qv=16.7×10-3m3/s，泵的壓頭為He=47m；則管路的特性方程的系數(shù)B可求出。 管路的特性方程為：在此流量下，輸送每千克水所消耗的能量為：（2）關(guān)小閥門后管路的流量為：則關(guān)小閥門后管路特性曲線方程的系數(shù)為管路特性曲線方程為：此時，輸送每千克水所消耗的能量為：對于原管路，輸送的水量，所需的壓頭為：因閥門關(guān)小，輸送每千克水多消耗的理論功為：此部分能量全部消耗于閥門的局部阻力上。由此可以看出，用閥門調(diào)節(jié)流量的代價是能耗的增加。導(dǎo)致能耗增加的原因有二：其一是閥門局部阻力損失的增加，其二是泵效率的降低。CHAPTER3非均相物系

33、的分離和固體流態(tài)化一、填空題1某顆粒的重力沉降服從斯托克斯定律，若在水中的沉降速度為u1,在空氣中為u2，則u1 u2；若在熱空氣中的沉降速度為u3，冷空氣中為u4，則u3 u4。(，)答：，因為水的粘度大于空氣的粘度，所以 熱空氣的粘度大于冷空氣的粘度，所以2用降塵室除去煙氣中的塵粒，因某種原因使進入降塵室的煙氣溫度上升，若氣體質(zhì)量流量不變，含塵情況不變，降塵室出口氣體含塵量將 （上升、下降、不變），導(dǎo)致此變化的原因是1） ；2） 。答：上升，原因：粘度上升，塵降速度下降；體積流量上升，停留時間減少。3含塵氣體在降塵室中除塵，當(dāng)氣體壓強增加，而氣體溫度、質(zhì)量流量均不變時，顆粒的沉降速度 ，氣

34、體的體積流量 ，氣體停留時間 ，可100%除去的最小粒徑 。（增大、減小、不變）答：減小、減小、增大，減小。，壓強增加，氣體的密度增大，故沉降速度減小，壓強增加，所以氣體的體積流量減小，氣體的停留時間，氣體體積流量減小，故停留時間變大。最小粒徑在斯托克斯區(qū)，沉降速度下降，故最小粒徑減小。4一般而言，同一含塵氣以同樣氣速進入短粗型旋風(fēng)分離器時壓降為P1，總效率為，通過細(xì)長型旋風(fēng)分離器時壓降為P2，總效率為，則：P1 P2，。答：小于，小于5某板框過濾機恒壓操作過濾某懸浮液，濾框充滿濾餅所需過濾時間為，試推算下列情況下的過濾時間為原來過濾時間的倍數(shù)：1），壓差提高一倍，其他條件不變，= ；2），壓

35、差提高一倍，其他條件不變，= ；3），壓差提高一倍，其他條件不變，= ；答：1）0.5；2）0.707；3）1 ，可得上述結(jié)果。6某旋風(fēng)分離器的分離因數(shù)k=100，旋轉(zhuǎn)半徑R=0.3m，則切向速度ut= m/s。答：17.1m/s7對板框式過濾機，洗滌面積和過濾面積的定量關(guān)系為 ，洗水走過的距離和濾液在過濾終了時走過的距離的定量關(guān)系為 ，洗滌速率（和終了時的過濾速率的定量關(guān)系為 。答案：；; (=8轉(zhuǎn)筒真空過濾機，轉(zhuǎn)速越大，則生產(chǎn)能力就越 ，每轉(zhuǎn)一周所獲得的濾液量就越 ，形成的濾餅厚度越 ，過濾阻力越 。答案：大；少；薄；小分析：由轉(zhuǎn)筒真空過濾機的生產(chǎn)能力： ( 忽略介質(zhì)阻力)9一降塵室長5M

36、,寬2.5M,高1.1M,中間裝有10塊隔板,隔板間距為0.1M,現(xiàn)顆粒最小直徑10,其沉降速度為0.01m/s,欲將最小直徑的顆粒全部沉降下來,含塵氣體的最大流速不能超過_m/s。理由：1)最大生產(chǎn)能力 最大流速或：10恒壓過濾時，過濾面積不變，當(dāng)濾液粘度增加時，在相同過濾時間內(nèi)，過濾常數(shù)將變，濾液體積將變。答：小，小，粘度增加，故K變?。?，濾液體積減小。二、 選擇題以下說法正確的是。過濾速率與過濾面積成正比過濾速率與過濾面積的平方成正比過濾速率與濾液體積成正比過濾速率與濾布阻力成正比答案：B分析：可由過濾基本方程直接求得用板框過濾機進行恒壓過濾，若介質(zhì)阻力可忽略不計，過濾20min可得濾液

37、8m3，若再過濾20min可再得濾液。8m34m33.3m311.3m3答案:C分析:由恒壓過濾方程 由題知 則有 將代入, 得 則時 則 應(yīng)注意恒壓過濾方程中、是指從初始態(tài)計得的累積量。含塵氣體在降塵室內(nèi)按斯托克斯定律進行沉降，理論上完全除去的粒子最小粒徑為30m，現(xiàn)氣體的額處理量增大1倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為。A 2×30m B 1/2×30m C 30m D 21/2×30m答案：D 分析：降塵室最大處理量與能被完全除去最小顆粒的沉降速度有以下關(guān)系 由 故 下面哪個是過濾的推動力。液體經(jīng)過過濾機的壓強降； 濾餅兩側(cè)的壓差；介質(zhì)兩側(cè)的壓差；介

38、質(zhì)兩側(cè)的壓差加上濾餅兩側(cè)的壓差答：D恒壓過濾時，當(dāng)過濾時間增加倍則過濾速率為原來的。（介質(zhì)阻力可忽略，濾餅不可壓縮）A 21/2倍 B 2-1/2 倍 C 2倍 D 1/2倍答案：B分析：恒壓過濾方程為： （a）過濾基本方程為 (b)將代入兩式，然后再將(a)代入(b)有 6降塵室的生產(chǎn)能力取決于。降塵面積和降塵室高度沉降面積和能100%除去的最小顆粒的沉降速度降塵室長度和能100%除去的最小顆粒的沉降速度降塵室的寬度和長度答：B7對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器系列，下列說法哪一個是正確的 。A 尺寸大，則處理量大，但壓降大； B 尺寸大，則分離效率高，但壓降??；C 尺寸小，則處理量小，但分離效率高；D 尺

39、寸小，則分離效率差，但壓降大答：C8設(shè)降塵室的長、寬、高分別為L、S、H（單位均為m），顆粒的沉降速度為ut（m/s），氣體的體積流量為Vs，則顆粒能在降塵室分離的條件是 。A H/utLbH/Vs；B H/utLbH/Vs；C L/utLbH/Vs；D L/utLbH/Vs答：B9下列說法中正確的是 。A 離心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；B 離心沉降速度ur和重力沉降速度ut不是恒定的；C 離心沉降速度ur不是恒定值，而重力沉降速度ut是恒定值；D 離心沉降速度ur是恒定值，而重力沉降速度ut不是恒定值答案：C分析：離心沉降速度u隨顆粒在離心力場中的位置而變。而重力沉降速度u與位

40、置無關(guān)。因為決定u的是離心加速度，它是一個變量，與位置有關(guān)。而決定u的是加速度g，它是一常量。10欲對含塵氣體進行氣固分離，若氣體的處理量較大時。應(yīng) ，可獲得較好的分離效果。A 采用一個尺寸較大的旋風(fēng)分離器 B 采用多個尺寸較小的旋風(fēng)分離器串聯(lián)C 采用多個尺寸較小的旋風(fēng)分離器并聯(lián)D 不用旋風(fēng)分離器，該用其它分離設(shè)備答：C三、計算題 用板框壓濾機在恒壓強差下過濾某種懸浮液，測得過濾方程式為：V2+V=5×10-5A2試求：欲在30min內(nèi)獲得5m3濾液，需要邊框尺寸為635mm×635mm×25mm的濾框若干個；過濾常數(shù)K、qe、e。解：1、所需濾框數(shù)由已知的過濾時

41、間和相應(yīng)的濾液體積，利用恒壓過濾方程求過濾面積。再由濾框尺寸確定所需的濾框數(shù)將有關(guān)數(shù)據(jù)代入恒壓過濾方程式并整理得到又實取23個框，則實際過濾面積為：2、過濾常數(shù)K、qe及e根據(jù)恒壓過濾方程式確定過濾常數(shù)K、Ve，恒壓過濾方程式與題給恒壓過濾方程相比可得，2實驗室用一片過濾面積為0.1m2的濾葉對某種懸浮液進行實驗，濾葉內(nèi)部真空度為8×104Pa，測出qe為0.01m3/m2，e為20s，且知每獲1升濾液，便在濾葉表面積累1mm厚的濾渣，今選用板框過濾機在3.2×105Pa的表壓下過濾該懸浮液，所用過濾介質(zhì)與實驗相同，該壓濾機濾框為正方形，其邊長為810mm，框厚為42mm，

42、共20個框，濾餅不可壓縮。試求： 濾框完全充滿濾餅所需的過濾時間； 若濾餅洗滌與裝卸時間為0.5h，求以濾液體積計的生產(chǎn)能力。解：1）濾框完全充滿濾餅所需的過濾時間過濾面積：濾餅體積：濾液體積 真空度為，即過濾時間：2）過濾機的生產(chǎn)能力3某板框壓濾機的過濾面積為0.6m2，在恒壓下過濾某懸浮液，3小時后得濾液60m3，若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)可忽略不計，試求： 若其他條件不變，過濾面積加倍，可得多少濾液？ 若其他條件不變，過濾時間縮短1.5h，可得多少濾液？若其他條件不變，過濾的壓差加倍，可得多少濾液？ 若在原表壓下過濾3h，用4m3的水洗滌濾餅需多長時間？設(shè)濾液與水的性質(zhì)相近。解：1）因過

43、濾阻力忽略不計，恒壓過濾方程為：時，即：解得：2）解得：3、解得：4、洗滌時間： 4用小型板框壓濾機對某懸浮液進行恒壓過濾試驗，過濾壓強差為150kPa，測得過濾常數(shù)k=2.5×10-4m2/s，qe=0.02m3/m2。今擬用一轉(zhuǎn)筒真空過濾機過濾該懸浮液，過濾介質(zhì)與試驗時相同，操作真空度為60kPa，轉(zhuǎn)速為0.5r/min，轉(zhuǎn)筒的浸沒度為1/3。若要求轉(zhuǎn)筒真空過濾機的生產(chǎn)能力為5m3濾液/h，試求轉(zhuǎn)筒真空過濾機的過濾面積。已知濾餅不可壓縮。解：濾餅不可壓縮，故解得：CHAPTER4傳熱一、 填空題1三層圓筒壁熱傳導(dǎo)過程中，最外層的導(dǎo)熱系數(shù)小于第二層的導(dǎo)熱系數(shù)，兩層厚度相同。在其他條

44、件不變時，若將第二層和第三層的材料互換，則導(dǎo)熱量變（ ），第二層與第三層的界面溫度變（ ）。答：變小，變小。2在垂直冷凝器中，蒸汽在管內(nèi)冷凝，若降低冷卻水的溫度，冷卻水的流量不變，則冷凝傳熱系數(shù)（ ），冷凝傳熱量（ ）。答：減小，增加。冷凝傳熱系數(shù)與溫差的-1/4次方成正比，故溫差增加，冷凝傳熱系數(shù)減小；冷凝傳熱量與溫差的3/4次方成正比，故溫差增加，冷凝傳熱量增加。3在管殼式換熱器中，熱流體與冷流體進行換熱，若將殼程由單程該為雙程，則傳熱溫度差（ ）。答：下降4在高溫爐外設(shè)置隔熱檔板，擋板材料的黑度越低，則熱損失越（ ）。答：越小5黑體的表面溫度提高一倍，則黑體的輻射能力提高（ ）倍。答：1

45、56沸騰傳熱設(shè)備壁面越粗糙，汽化核心越（ ），沸騰傳熱系數(shù)越（ ）。答：多，大7苯在內(nèi)徑為20mm的圓形直管中作湍流流動，對流傳熱系數(shù)為1270W/（m2）。如果流量和物性不變，改用內(nèi)徑為30mm的圓管，其對流傳熱系數(shù)變?yōu)椋?）W/（m2）。答：612 =0.023 =0.023 = =0.482 =0.482=0.=612W/(·)8熱油和水在一套管換熱器中換熱，水由20升至75。若冷流體為最小值流體，傳熱效率為0.65，則油的入口溫度為（ ）。答：104=0.65 =104二、選擇題1某一套管換熱器，由管間的飽和蒸汽加熱管內(nèi)的空氣，設(shè)飽和蒸汽溫度為100，空氣進口溫度為20，出口

46、溫度為80，則此套管換熱器內(nèi)壁溫度應(yīng)是（ ）。A接近空氣平均溫度B接近飽和蒸汽和空氣的平均溫度C接近飽和蒸汽溫度答：C2測定套管換熱器傳熱管內(nèi)對流傳熱系數(shù)i，冷流體走傳熱管內(nèi)，熱流體走套管環(huán)隙，冷熱流體均無相變。冷流體的流量及進、出口溫度均可測量, 且測量的精確度基本上相同。用公式i =Q/siti求i時，式中的Q用下面（ ）公式計算。A Q=WcCp,c(t2-t1) B Q=WhCp,h(T1-T2) C A、B均可以。答：A3在臥式列管換熱器中，用常壓飽和蒸汽對空氣進行加熱。（冷凝液在飽和溫度下排出），飽和蒸汽應(yīng)走（ ）A 殼程 B 管程 C 殼程和管程都可以兩流體在換熱器中必須（ ）流

47、動。A 逆流 B 并流 C 逆流和并流都可以答：A，C4傳熱過程中當(dāng)兩側(cè)流體的對流傳熱系數(shù) 都較大時，影響傳熱過程的將是（ ）。A 管壁熱阻 B 污垢熱阻 C 管內(nèi)對流傳熱熱阻 D 管外對流傳熱熱阻答：B5下述措施中對提高換熱器殼程對流傳熱系數(shù)有效的是（ ）。A 設(shè)置折流板；B增大板間距；C換熱器采用三角形排列；D增加管程數(shù)答：A，C6在確定換熱介質(zhì)的流程時，通常走管程的有（ ），走殼程的有（ ）。A高壓流體B蒸汽C易結(jié)垢的流體D腐蝕性流體E粘度大的流體F被冷卻的流體答：A，C，D；B，E，F(xiàn)7采用多管程換熱器，雖然能提高管內(nèi)流體的流速，增大其對流傳熱系數(shù)，但同時也導(dǎo)致（ ）。A管內(nèi)易結(jié)垢 B

48、殼程流體流速過低 C 平均溫差下降 D 管內(nèi)流動阻力增大答：C，D8下面關(guān)于輻射的說法中正確的是（ ）。A 同一溫度下，物體的輻射能力相同；B 任何物體的輻射能力和吸收率的比值僅和物體的絕對溫度有關(guān)；C 角系數(shù)的大小與兩表面的形狀、大小、相互位置及距離有關(guān)；D 只要物體與周圍環(huán)境的溫度相同，就不存在輻射和吸收過程答：B，C三、計算題1 有一列管式換熱器，用120的飽和水蒸氣加熱某種氣體，冷凝水在飽和溫度下排出，氣體由20升高到80，氣體在列管內(nèi)呈湍流流動。若氣體流量增加50%，而氣體進入列管換熱器的溫度、壓強不變。試計算加熱蒸汽量為原用量的倍數(shù)。管壁熱阻、污垢熱阻及熱損失可忽略，且氣體物性可視為不變。加熱蒸汽溫度不變。解： （1） （2） 而2 現(xiàn)有一列管換熱器，內(nèi)有25×2.5mm的鋼管300根，管的有效長度為2m。要求將8000kg/h的空氣于管程有20加熱到85，采用108的飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之，冷凝液在飽和溫度下排出。蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)為1×104w/m2，空氣的對流傳熱系數(shù)為9 0w/m2，管壁及兩側(cè)污垢熱阻均可忽略，且不計熱損失?？諝庠谄骄鶞囟认碌谋葻釣?kJ/kg。試求：1） 換熱器的總傳熱系數(shù)K。2） 通過計算說明該換熱器能否滿足要求。3） 通過計算說明管壁溫度接近那一側(cè)流體的溫度？解：1）總