上海大學真題化工原理復習小結(jié)和訓練10套卷1

1、流體流動基本概念與基本原理一、 流體靜力學基本方程式或 注意：1、應(yīng)用條件：靜止的連通著的同一種連續(xù)的流體。2、壓強的表示方法：絕壓大氣壓=表壓 表壓常由壓強表來測量； 大氣壓絕壓=真空度 真空度常由真空表來測量。3、壓強單位的換算： 1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、應(yīng)用：水平管路上兩點間壓強差與U型管壓差計讀數(shù)R的關(guān)系：處于同一水平面的液體，維持等壓面的條件必須時靜止、連續(xù)和同一種液體。二、定態(tài)流動系統(tǒng)的連續(xù)性方程式物料衡算式三、定態(tài)流動的柏努利方程式能量衡算式1kg流體： J/kg討論點：1、流體的流動滿足連續(xù)性

2、假設(shè)。2、理想流體，無外功輸入時，機械能守恒式：3、可壓縮流體,當p/p120%,仍可用上式，且=m。4、注意運用柏努利方程式解題時的一般步驟，截面與基準面選取的原則。5、流體密度的計算：理想氣體=pM/RT 混合氣體 混合液體 上式中：體積分率；質(zhì)量分率。6、gz，u2/2，p/三項表示流體本身具有的能量，即位能、動能和靜壓能。hf為流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失。We為流體在兩截面間所獲得的有效功，是決定流體輸送設(shè)備重要參數(shù)。輸送設(shè)備有效功率Ne=Wews，軸功率N=Ne/（W）7、1N流體 m （壓頭）1m3流體 ,四、 柏努利式中的hfI 流動類型：1、雷諾準數(shù)Re及流型 Re=du/，為動力粘度

3、，單位為Pas；層流：Re2000，湍流：Re4000；2000Re2時，用對數(shù)平均值，即：當S2/S12時，用算術(shù)平均值，即： Sm=（S1+S2）/2多層（n層）圓筒壁： 一包有石棉泥保溫層的蒸汽管道，當石棉泥受潮后，其保溫效果應(yīng)降低，主要原因是因水的導熱系數(shù)大于保溫材料的導熱系數(shù)，受潮后，使保溫層材料導熱系數(shù)增大，保溫效果降低。在包有兩層相同厚度保溫材料的圓形管道上，應(yīng)該將導熱系數(shù)小的材料包在內(nèi)層，其原因是為了減少熱損失，降低壁面溫度。二、對流傳熱1 對流傳熱基本方程牛頓冷卻定律對流傳熱系數(shù)，單位為：W/（m2），在換熱器中與傳熱面積和溫度差相對應(yīng)。2 與對流傳熱有關(guān)的無因次數(shù)群（或準數(shù)

4、）表1 準數(shù)的符號和意義準數(shù)名稱符 號意 義努塞爾特準數(shù) LNu= 含有特定的傳熱膜系數(shù)，表示對流傳熱的強度雷諾準數(shù)LuRe=反映流體的流動狀態(tài)普蘭特準數(shù) CpPr= 反映流體物性對傳熱的影響格拉斯霍夫準數(shù) g t L32Gr= 反映因密度差而引起自然對流狀態(tài)3 流體在圓形直管中作強制湍流流動時的傳熱膜系數(shù)對氣體或低粘度的液體 流體被加熱時，n=0.4；液體被冷卻時，n=0.3。定型幾何尺寸為管子內(nèi)徑di。定性溫度取流體進、出口溫度的算術(shù)平均值。應(yīng)用范圍為Re10000，Pr=0.7160，(l/d)60。對流過程是流體和壁面之間的傳熱過程，定性溫度是指確定準數(shù)中各物性參數(shù)的溫度。沸騰傳熱可分

5、為三個區(qū)域，它們是自然對流區(qū)、泡狀沸騰區(qū)和膜狀沸騰區(qū)，生產(chǎn)中的沸騰傳熱過程應(yīng)維持在泡狀沸騰區(qū)操作。無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在傳熱邊界層或滯流層內(nèi)，減少熱阻的最有效的措施是提高流體湍動程度。引起自然對流傳熱的原因是系統(tǒng)內(nèi)部的溫度差，使各部分流體密度不同而引起上升、下降的流動。用無因次準數(shù)方程形式表示下列各種傳熱情況下諸有關(guān)參數(shù)的關(guān)系：（1） 無相變對流傳熱 Nu=f（Re，Pr，Gr）（2） 自然對流傳熱 Nu=f（Gr，Pr）（3） 強制對流傳熱 Nu=f（Re，Pr）在兩流體的間壁換熱過程中，計算式Q=KSt，式中t表示為兩流體溫度差的平均值；S表示為泛指傳熱面，與K相對應(yīng)。在兩

6、流體的間壁換熱過程中，計算式Q=aSt，式中t=tw-tm 或 Tm-Tw；S表示為一側(cè)的傳熱壁面。滴狀冷凝的膜系數(shù)大于膜狀冷凝膜系數(shù)。水在管內(nèi)作湍流流動時，若使流速提高至原來的2倍，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的 20.8倍。若管徑改為原來的1/2而流量相同，則其對流傳熱系數(shù)約為原來的40.820.2倍。（設(shè)條件改變后，仍在湍流范圍）三、間壁兩側(cè)流體的熱交換間壁兩側(cè)流體熱交換的傳熱速率方程式Q=KStm式中K為總傳熱系數(shù)，單位為：W/（m2）；tm為兩流體的平均溫度差，對兩流體作并流或逆流時的換熱器而言，當t1/t2 2時，tm可取算術(shù)平均值，即：tm=（t1+t2）/2基于管外表面積So的總傳

7、熱系數(shù)Ko四、換熱器間壁式換熱器有夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的主要途徑是提高流體流速、增強人工擾動；防止結(jié)垢，及時清除污垢。消除列管換熱器溫差應(yīng)力常用的方法有三種，即在殼體上加膨脹節(jié)，采用浮頭式結(jié)構(gòu)或采用U型管式結(jié)構(gòu)。翅片式換熱器安裝翅片的目的是增加傳熱面積；增強流體的湍動程度以提高。為提高冷凝器的冷凝效果，操作時要及時排除不凝氣和冷凝水。間壁換熱器管壁溫度tw接近大的一側(cè)的流體溫度；總傳熱系數(shù)K的數(shù)值接近熱阻大的一側(cè)的值。如在傳熱實驗中用飽和水蒸氣加熱空氣，總傳熱系數(shù)接近于空氣側(cè)的對流傳熱膜系數(shù)，而壁溫接近于水蒸氣側(cè)的溫度。對于間壁換熱

8、器WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)=KStm等式成立的條件是穩(wěn)定傳熱、無熱損失、無相變化。列管換熱器，在殼程設(shè)置折流擋板的目的是增大殼程流體的湍動程度，強化對流傳熱，提高值，支撐管子。在確定列管換熱器冷熱流體的流徑時，一般來說，蒸汽走管外；易結(jié)垢的流體走管內(nèi)；高壓流體走管內(nèi)；有腐蝕性的流體走管內(nèi)；粘度大或流量小的流體走管外。檢測十套卷內(nèi)容為各高校歷年真題及優(yōu)秀教輔訓練題 一：填空題某設(shè)備上，真空度的讀數(shù)為80mmHg，其絕壓=_=_Pa. 該地區(qū)的大氣壓為720mmHg。常溫下水的密度為1000，粘度為1cp，在的管內(nèi)以 速度流動，其流動類型為 _。流體在管內(nèi)作湍流流動時，從

9、中心到壁可以_._._.離心泵與往復泵的啟動與調(diào)節(jié)的不同之處是：離心泵_. _.往復泵_._.傳熱的基本方式為_._._。工業(yè)上的換熱方法有_._._._。稱為_，其物理意義為_，提高管內(nèi)值的有效方法_提高管外值的有效方法_。二：計算題1如圖所示，水在管內(nèi)作穩(wěn)定流動，設(shè)管路中所有直管管路的阻力糸數(shù)為，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)壓力表上的讀數(shù)為，若管徑為100mm,求流體的流量及閥的局部阻力糸數(shù)？2在一 列管式換熱器中，用冷卻將的熱水冷卻到，熱水流量為，冷卻水在管內(nèi) 流動，溫度從升到。已 知傳熱糸數(shù)K為， 換熱管為的鋼管，長 為3m.。求冷卻水量和換熱管數(shù) （逆流）。 10m50m25m 圖1-1 已知： 試題一答

10、案：一、 填充題 1、8.7m,. 2、 湍流。3.層流、過渡流和湍流。4啟動前應(yīng)灌滿液體，關(guān)出口閥門、用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量；往復泵啟動前不需灌液，開旁路閥、用旁路閥來調(diào)節(jié)流量的。熱傳導、對流傳熱、熱輻射。間壁式、混合式、蓄熱式、熱管。二：計算題1、 圖示，在1-1，2-2面間列板努利方程 = 。 在2-2，3-3面間列板努利方程 =， ， 。 即流體的流量為局部阻力糸數(shù)為8。 2、 （1）、 （2）、 （3）、 ，。 3、 = ， /=。 即冷卻水的流量為和管子根數(shù)為167根。 試題二 一：填充題 牛頓粘性定律_，粘度在SI制中的單位是_。 常用測定流量的儀器_._._。 在流動糸統(tǒng)中，若截面上

11、流體的流速、壓強、密度等僅隨_而變，不隨_而變，稱為穩(wěn)定流動。若以上各量既隨_而變，又隨_而變，稱為不穩(wěn)定流動。等邊三角形的邊長為a，其當量直徑為_。流體在圓形直管內(nèi)滯流流動時，其速度分布是_ 型曲線，其管中心的最大流速為平均流速的_ ，縻擦糸數(shù)與的關(guān)系為_。泵是指_，按其工作原理來分可分為_._._._。 傳熱一般采用逆流操作，但為_._時采用并流操作。用二種厚度相同的材料保溫時，往往把_ 的材料包在內(nèi) 層，以達到好的保溫效果。 蒸發(fā)是利用溶液中溶質(zhì)的_，用加熱的方法使部分溶劑汽化并除去 _溶液的濃度或析出溶質(zhì)。 金屬的導熱糸數(shù)大都隨其純度的增加而_，隨其溫度的升高_ _。 對流傳熱的熱阻主

12、要集中在_,因_強化對流傳熱的重要途徑。 二：計算題1、 流量為5000的水通過一根20Km長的水平管，總壓降為0.5Mpa?，F(xiàn)在中央接一完全相同的平行管到中點。問總流量變?yōu)槎嗌?？（設(shè)總壓降始終不變，流動始終為高度湍流，局部阻力忽略）。2、 泵將的水由一貯槽打到另一貯槽，其中吸入管和排出管的管徑為的無縫鋼管。吸入管長為50m，排出管長為160m。且泵到管出口的距離為10m，其中流量。（已知：，,m,）.(時水，) 求：忽略動壓頭，求泵的安裝高度？泵的軸功率和效率？3、 一列式換熱器規(guī)格如下：管長3m,管數(shù)30根，管徑為，管程為 1，現(xiàn)擬選用此換熱器冷凝、冷卻飽和蒸汽，使之從飽和溫度降至。走管外

13、，其流量為，其冷凝潛熱為，比熱為。水走管內(nèi)，且與成逆流流動。冷卻水的進出口溫度分別為和。已知冷凝和冷卻段基于外表面的總傳熱糸數(shù)分別為和。問此換熱器是否造適用？4、 用一傳熱面積為的蒸發(fā)器將某溶液由15%濃縮到40%，沸點進料，要求每小時蒸得375Kg濃縮液，已知加熱蒸汽壓強為200Kpa，蒸發(fā)室的操作壓強為20Kpa,此操作條件下的溫度差損失可取，熱損失可忽略不計。試求：（）開始設(shè)入使用時，此蒸發(fā)器的傳熱糸數(shù)為多少？（）操作一段時間后，因物料在傳熱面上結(jié)垢，為完成同樣蒸發(fā)任務(wù)，需將加熱蒸汽的壓力提高到350Kpa，問此時蒸發(fā)器的傳熱糸數(shù)為多少？ 查得20Kpa水蒸汽的飽和溫度為，汽化潛熱為 查

14、得200Kpa水蒸汽的飽和溫度為 查得350Kpa水蒸汽的飽和溫度為 試題二的答案 一：填充題 、。 孔板流量計、文丘里流量計、轉(zhuǎn)子流量計。 位置、時間、時間、位置。 。 拋物線、0.5、。為液體提供能量的輸送機械，離心式、往復式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。 控制溫度、降低粘度、減少阻力。 導熱糸數(shù)小的。 不揮發(fā)性、提高。 、增加、增加 層流內(nèi)層、減薄層流內(nèi)層的厚度。 二：計算題132圖2-1 1、 設(shè)接平行管道后，總流量為。 二平行管流量為和。 板努利方程： 22 10m 11 圖2-2 總壓降相同得： =， ，。 。2、。 。 考慮0.5m的安裝安全糸數(shù)。則泵的安裝高度為1m. . . . .

15、. .3、換熱器已有的傳熱面積：。求所需的傳熱面積：冷凝段的熱量： =冷卻段的熱量：?？偀崃繛椋篞=+=27.55Kw冷卻水的用量：冷卻水離開冷卻段的溫度：冷凝段的溫度差：冷卻段的溫度差： 冷凝段所需傳熱面積： 冷卻段所需傳熱面積： 所需的總的傳熱面積：A=6.45.4、水分蒸發(fā)量：，.F=1000Kg , W=625Kg 溶液的沸點為 。 傳熱糸數(shù)K為： 改變壓力后的傳熱糸數(shù)： 。 可見結(jié)垢以后的傳熱糸數(shù)降低。試題三 一：填充題1 產(chǎn)生流體阻力的原因有_._ 2轉(zhuǎn)子流量計在安裝時應(yīng)_。 3連續(xù)性方程是_指導出來的，它適用_流體。 4 直管阻力的表示式為_，管中流出 =_流入管中=_。 5離心

16、泵的安裝高度超過允許安裝高度時，離心泵會發(fā)生_現(xiàn)象。6 往復式壓縮機的工作循環(huán)為_._ ._._四個階段。7一熱流體將熱量通過壁面?zhèn)鹘o冷流體的過程是_ 8、固定管板式列管式換熱器中，壓力高、腐蝕性以及不清潔的物料應(yīng)走_程。 10、式中兩個準數(shù)=_，Pr=_. 若液體被冷卻時n=_。二：計算題1、 圖示，“U”管壓差計甲的上部管內(nèi)充滿了水，下部為汞，汞的液面落差為，求？若再接一“U”管壓差計乙，其上部仍為水，下部放置不知名的液體，且測得，求？2、 一降層室長為5m,寬為3m，高為4m。P1 甲乙 內(nèi)部用隔板分成20層，用來回收含塵氣體中的球形固體顆粒，操作條件下含塵氣體的流量為，氣體密度，粘度為

17、。塵粒密度。試求理論上能100%除去的最小顆粒直徑？3、 外徑為200mm的蒸汽管道，管外壁溫度 為。管外包以導熱糸數(shù)為的保溫材料。要求保溫層外壁面溫度不超過， 每米 管長的熱損失不超過。問保溫層的厚度應(yīng)為多少？4、 欲將濃度為25%，沸點為，流量為的NaOH水溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮到50%。料液的進口溫度為，加熱蒸汽的壓強為392.4Kpa（絕壓），冷凝器的壓強為53.32Kpa.據(jù)經(jīng)驗蒸發(fā)器的傳熱糸數(shù)可取，溶液的密度為。若忽略蒸發(fā)器的熱損失。求加熱蒸汽的消耗量及蒸發(fā)器所需的傳熱面積？已知：p=53.32Kpa, , p=392.4Kpa, 試題三答案 一：填充題 內(nèi)縻擦力和流體的流動狀態(tài)。 保持垂

18、直。 質(zhì)量守恒定律、 、1、0.5. 氣蝕現(xiàn)象。 吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個階段所組成。熱流體以對流傳熱的方式將熱量傳給壁面、壁面間的熱傳導、冷流體以對流傳熱的方式獲得熱量 管程。 、12二：計算題 1、 。 ， 。 2、降沉室的總面積：。 沉降速度：。 設(shè)沉降區(qū)為層流，則有： ， 。 驗算：。3、 保溫材料的導熱糸數(shù) ：。 ， 。4、 水分蒸發(fā)量： 。加熱蒸汽消耗量：。所需的傳熱面積為：。即所需的加熱蒸汽消耗量為。所需的傳熱面積為 試題四 一：填充題 邊界層的形成是流體具有_結(jié)果。 粘度的物理意義是促使流體產(chǎn)生單位速度梯度的_.經(jīng)內(nèi)徑為158mm的鋼管輸送運動粘度為的燃料油，若保持油品作層流

19、流動，則最大流速不能超過_。用離心泵在兩個敞開容器間輸液，若維持兩容器的液面高度不變，當關(guān)小輸送管道的閥門后，管道的總阻力將_。離心泵的工作點是_曲線與_曲線的交點。 往復式壓縮機的余隙糸數(shù)=_,_-，則增大，生產(chǎn) 能力_。 在平壁穩(wěn)定熱傳導過程中，通過三層厚度相同的材料，三層間的溫度差變 化是依次降低，則三層材料的導熱糸數(shù)的大小順序_。 沸騰傳熱可分為三個區(qū)域，它們是_、_、_ 。應(yīng)維持在_區(qū)內(nèi)操作。 用飽和蒸汽加熱水，經(jīng)過一段時間后，發(fā)現(xiàn)傳熱阻力迅速加大，這可能是由于_所引起的。 二：計算題 1、 圖示為一輸油管路，未裝流量計，但在A、B分別測得壓強為 ，試估算管道中油的流量？ 已知：管為

20、，A、B間距為10m, 其中管道的當量長度為9.3m， ，。 2、試證明球形顆粒在重力場中作自由 沉降時，層流區(qū)域內(nèi)的沉降速度公式 為： 。 3、用一板框壓濾機在300Kpa壓強差下過濾 某懸浮液。已知過濾常數(shù)K為， 為 。要求每一操作周期得濾液，過濾時間為0.5h。設(shè)濾 餅不可壓縮，且濾餅與濾液體積之比為0.025。試求：過濾時間；若操作壓強差提高至600Kpa，現(xiàn)有一臺板框過濾機，每框的尺寸為 ，若要求每個過濾周期仍得濾液，則至少需要多少個框能滿足要求？過濾時間又為多少？ 4、一臥式列管換熱器，鋼質(zhì)換熱管長為3m,直徑為。水以的流速在管內(nèi)流動，并從被加熱到。流量為、溫度為烴的飽和蒸汽在管外冷凝成同溫度的液體。烴蒸汽的冷凝潛熱為。已測得：蒸汽冷凝傳熱糸數(shù)為，管內(nèi)側(cè)熱阻為個側(cè)熱阻的40%，污垢熱阻又為管內(nèi)側(cè)熱阻的70%，試核算換熱管的總根數(shù)及換熱器的管程數(shù)。計算時可忽略管壁熱阻及熱損失。試題四答案 一：填充題 粘性。 。 剪應(yīng)力。 不變。 管路特性曲線、離心泵特性曲線。 、 小、大。 依次增加。 自然對流、膜狀對流、核狀對流、 核狀對流。冷凝水未排出、不凝性氣體未排二：計算題1、在A-B兩點間列板努利方程： 。 . . 設(shè)流體在管路中作層流流動，則： ， 。 。 。 核算雷諾準數(shù)：。 則：油品的流量為。 2、顆粒作自由沉降，受力： ， ，。 ，層流： ，。 3、過濾面積： ，。