上海大学真题化工原理复习小结和训练10套卷1

1、流体流动基本概念与基本原理一、 流体静力学基本方程式或 注意：1、应用条件：静止的连通着的同一种连续的流体。2、压强的表示方法：绝压大气压=表压 表压常由压强表来测量； 大气压绝压=真空度 真空度常由真空表来测量。3、压强单位的换算： 1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、应用：水平管路上两点间压强差与U型管压差计读数R的关系：处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体。二、定态流动系统的连续性方程式物料衡算式三、定态流动的柏努利方程式能量衡算式1kg流体： J/kg讨论点：1、流体的流动满足连续性

2、假设。2、理想流体，无外功输入时，机械能守恒式：3、可压缩流体,当p/p120%,仍可用上式，且=m。4、注意运用柏努利方程式解题时的一般步骤，截面与基准面选取的原则。5、流体密度的计算：理想气体=pM/RT 混合气体 混合液体 上式中：体积分率；质量分率。6、gz，u2/2，p/三项表示流体本身具有的能量，即位能、动能和静压能。hf为流经系统的能量损失。We为流体在两截面间所获得的有效功，是决定流体输送设备重要参数。输送设备有效功率Ne=Wews，轴功率N=Ne/（W）7、1N流体 m （压头）1m3流体 ,四、 柏努利式中的hfI 流动类型：1、雷诺准数Re及流型 Re=du/，为动力粘度

3、，单位为Pas；层流：Re2000，湍流：Re4000；2000Re2时，用对数平均值，即：当S2/S12时，用算术平均值，即： Sm=（S1+S2）/2多层（n层）圆筒壁： 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应降低，主要原因是因水的导热系数大于保温材料的导热系数，受潮后，使保温层材料导热系数增大，保温效果降低。在包有两层相同厚度保温材料的圆形管道上，应该将导热系数小的材料包在内层，其原因是为了减少热损失，降低壁面温度。二、对流传热1 对流传热基本方程牛顿冷却定律对流传热系数，单位为：W/（m2），在换热器中与传热面积和温度差相对应。2 与对流传热有关的无因次数群（或准数

4、）表1 准数的符号和意义准数名称符 号意 义努塞尔特准数 LNu= 含有特定的传热膜系数，表示对流传热的强度雷诺准数LuRe=反映流体的流动状态普兰特准数 CpPr= 反映流体物性对传热的影响格拉斯霍夫准数 g t L32Gr= 反映因密度差而引起自然对流状态3 流体在圆形直管中作强制湍流流动时的传热膜系数对气体或低粘度的液体 流体被加热时，n=0.4；液体被冷却时，n=0.3。定型几何尺寸为管子内径di。定性温度取流体进、出口温度的算术平均值。应用范围为Re10000，Pr=0.7160，(l/d)60。对流过程是流体和壁面之间的传热过程，定性温度是指确定准数中各物性参数的温度。沸腾传热可分

5、为三个区域，它们是自然对流区、泡状沸腾区和膜状沸腾区，生产中的沸腾传热过程应维持在泡状沸腾区操作。无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在传热边界层或滞流层内，减少热阻的最有效的措施是提高流体湍动程度。引起自然对流传热的原因是系统内部的温度差，使各部分流体密度不同而引起上升、下降的流动。用无因次准数方程形式表示下列各种传热情况下诸有关参数的关系：（1） 无相变对流传热 Nu=f（Re，Pr，Gr）（2） 自然对流传热 Nu=f（Gr，Pr）（3） 强制对流传热 Nu=f（Re，Pr）在两流体的间壁换热过程中，计算式Q=KSt，式中t表示为两流体温度差的平均值；S表示为泛指传热面，与K相对应。在两

6、流体的间壁换热过程中，计算式Q=aSt，式中t=tw-tm 或 Tm-Tw；S表示为一侧的传热壁面。滴状冷凝的膜系数大于膜状冷凝膜系数。水在管内作湍流流动时，若使流速提高至原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的 20.8倍。若管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的40.820.2倍。（设条件改变后，仍在湍流范围）三、间壁两侧流体的热交换间壁两侧流体热交换的传热速率方程式Q=KStm式中K为总传热系数，单位为：W/（m2）；tm为两流体的平均温度差，对两流体作并流或逆流时的换热器而言，当t1/t2 2时，tm可取算术平均值，即：tm=（t1+t2）/2基于管外表面积So的总传

7、热系数Ko四、换热器间壁式换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高间壁式换热器传热系数的主要途径是提高流体流速、增强人工扰动；防止结垢，及时清除污垢。消除列管换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加膨胀节，采用浮头式结构或采用U型管式结构。翅片式换热器安装翅片的目的是增加传热面积；增强流体的湍动程度以提高。为提高冷凝器的冷凝效果，操作时要及时排除不凝气和冷凝水。间壁换热器管壁温度tw接近大的一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近热阻大的一侧的值。如在传热实验中用饱和水蒸气加热空气，总传热系数接近于空气侧的对流传热膜系数，而壁温接近于水蒸气侧的温度。对于间壁换热

8、器WhCph(T1-T2)=WcCpc(t2-t1)=KStm等式成立的条件是稳定传热、无热损失、无相变化。列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热，提高值，支撑管子。在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管外；易结垢的流体走管内；高压流体走管内；有腐蚀性的流体走管内；粘度大或流量小的流体走管外。检测十套卷内容为各高校历年真题及优秀教辅训练题 一：填空题某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=_=_Pa. 该地区的大气压为720mmHg。常温下水的密度为1000，粘度为1cp，在的管内以 速度流动，其流动类型为 _。流体在管内作湍流流动时，从

9、中心到壁可以_._._.离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_. _.往复泵_._.传热的基本方式为_._._。工业上的换热方法有_._._._。称为_，其物理意义为_，提高管内值的有效方法_提高管外值的有效方法_。二：计算题1如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为，现发现压力表上的读数为，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？2在一 列管式换热器中，用冷却将的热水冷却到，热水流量为，冷却水在管内 流动，温度从升到。已 知传热糸数K为， 换热管为的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。 10m50m25m 图1-1 已知： 试题一答

10、案：一、 填充题 1、8.7m,. 2、 湍流。3.层流、过渡流和湍流。4启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的。热传导、对流传热、热辐射。间壁式、混合式、蓄热式、热管。二：计算题1、 图示，在1-1，2-2面间列板努利方程 = 。 在2-2，3-3面间列板努利方程 =， ， 。 即流体的流量为局部阻力糸数为8。 2、 （1）、 （2）、 （3）、 ，。 3、 = ， /=。 即冷却水的流量为和管子根数为167根。 试题二 一：填充题 牛顿粘性定律_，粘度在SI制中的单位是_。 常用测定流量的仪器_._._。 在流动糸统中，若截面上

11、流体的流速、压强、密度等仅随_而变，不随_而变，称为稳定流动。若以上各量既随_而变，又随_而变，称为不稳定流动。等边三角形的边长为a，其当量直径为_。流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_ 型曲线，其管中心的最大流速为平均流速的_ ，縻擦糸数与的关系为_。泵是指_，按其工作原理来分可分为_._._._。 传热一般采用逆流操作，但为_._时采用并流操作。用二种厚度相同的材料保温时，往往把_ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。 蒸发是利用溶液中溶质的_，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 _溶液的浓度或析出溶质。 金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_，随其温度的升高_ _。 对流传热的热阻主

12、要集中在_,因_强化对流传热的重要途径。 二：计算题1、 流量为5000的水通过一根20Km长的水平管，总压降为0.5Mpa。现在中央接一完全相同的平行管到中点。问总流量变为多少？（设总压降始终不变，流动始终为高度湍流，局部阻力忽略）。2、 泵将的水由一贮槽打到另一贮槽，其中吸入管和排出管的管径为的无缝钢管。吸入管长为50m，排出管长为160m。且泵到管出口的距离为10m，其中流量。（已知：，,m,）.(时水，) 求：忽略动压头，求泵的安装高度？泵的轴功率和效率？3、 一列式换热器规格如下：管长3m,管数30根，管径为，管程为 1，现拟选用此换热器冷凝、冷却饱和蒸汽，使之从饱和温度降至。走管外

13、，其流量为，其冷凝潜热为，比热为。水走管内，且与成逆流流动。冷却水的进出口温度分别为和。已知冷凝和冷却段基于外表面的总传热糸数分别为和。问此换热器是否造适用？4、 用一传热面积为的蒸发器将某溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg浓缩液，已知加热蒸汽压强为200Kpa，蒸发室的操作压强为20Kpa,此操作条件下的温度差损失可取，热损失可忽略不计。试求：（）开始设入使用时，此蒸发器的传热糸数为多少？（）操作一段时间后，因物料在传热面上结垢，为完成同样蒸发任务，需将加热蒸汽的压力提高到350Kpa，问此时蒸发器的传热糸数为多少？ 查得20Kpa水蒸汽的饱和温度为，汽化潜热为 查

14、得200Kpa水蒸汽的饱和温度为 查得350Kpa水蒸汽的饱和温度为 试题二的答案 一：填充题 、。 孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 位置、时间、时间、位置。 。 抛物线、0.5、。为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。 控制温度、降低粘度、减少阻力。 导热糸数小的。 不挥发性、提高。 、增加、增加 层流内层、减薄层流内层的厚度。 二：计算题132图2-1 1、 设接平行管道后，总流量为。 二平行管流量为和。 板努利方程： 22 10m 11 图2-2 总压降相同得： =， ，。 。2、。 。 考虑0.5m的安装安全糸数。则泵的安装高度为1m. . . . .

15、. .3、换热器已有的传热面积：。求所需的传热面积：冷凝段的热量： =冷却段的热量：。总热量为：Q=+=27.55Kw冷却水的用量：冷却水离开冷却段的温度：冷凝段的温度差：冷却段的温度差： 冷凝段所需传热面积： 冷却段所需传热面积： 所需的总的传热面积：A=6.45.4、水分蒸发量：，.F=1000Kg , W=625Kg 溶液的沸点为 。 传热糸数K为： 改变压力后的传热糸数： 。 可见结垢以后的传热糸数降低。试题三 一：填充题1 产生流体阻力的原因有_._ 2转子流量计在安装时应_。 3连续性方程是_指导出来的，它适用_流体。 4 直管阻力的表示式为_，管中流出 =_流入管中=_。 5离心

16、泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生_现象。6 往复式压缩机的工作循环为_._ ._._四个阶段。7一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是_ 8、固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走_程。 10、式中两个准数=_，Pr=_. 若液体被冷却时n=_。二：计算题1、 图示，“U”管压差计甲的上部管内充满了水，下部为汞，汞的液面落差为，求？若再接一“U”管压差计乙，其上部仍为水，下部放置不知名的液体，且测得，求？2、 一降层室长为5m,宽为3m，高为4m。P1 甲乙 内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为，气体密度，粘度为

17、。尘粒密度。试求理论上能100%除去的最小颗粒直径？3、 外径为200mm的蒸汽管道，管外壁温度 为。管外包以导热糸数为的保温材料。要求保温层外壁面温度不超过， 每米 管长的热损失不超过。问保温层的厚度应为多少？4、 欲将浓度为25%，沸点为，流量为的NaOH水溶液经蒸发浓缩到50%。料液的进口温度为，加热蒸汽的压强为392.4Kpa（绝压），冷凝器的压强为53.32Kpa.据经验蒸发器的传热糸数可取，溶液的密度为。若忽略蒸发器的热损失。求加热蒸汽的消耗量及蒸发器所需的传热面积？已知：p=53.32Kpa, , p=392.4Kpa, 试题三答案 一：填充题 内縻擦力和流体的流动状态。 保持垂

18、直。 质量守恒定律、 、1、0.5. 气蚀现象。 吸气、压缩、排气、膨胀四个阶段所组成。热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量 管程。 、12二：计算题 1、 。 ， 。 2、降沉室的总面积：。 沉降速度：。 设沉降区为层流，则有： ， 。 验算：。3、 保温材料的导热糸数 ：。 ， 。4、 水分蒸发量： 。加热蒸汽消耗量：。所需的传热面积为：。即所需的加热蒸汽消耗量为。所需的传热面积为 试题四 一：填充题 边界层的形成是流体具有_结果。 粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_.经内径为158mm的钢管输送运动粘度为的燃料油，若保持油品作层流

19、流动，则最大流速不能超过_。用离心泵在两个敞开容器间输液，若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道的阀门后，管道的总阻力将_。离心泵的工作点是_曲线与_曲线的交点。 往复式压缩机的余隙糸数=_,_-，则增大，生产 能力_。 在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变 化是依次降低，则三层材料的导热糸数的大小顺序_。 沸腾传热可分为三个区域，它们是_、_、_ 。应维持在_区内操作。 用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热阻力迅速加大，这可能是由于_所引起的。 二：计算题 1、 图示为一输油管路，未装流量计，但在A、B分别测得压强为 ，试估算管道中油的流量？ 已知：管为

20、，A、B间距为10m, 其中管道的当量长度为9.3m， ，。 2、试证明球形颗粒在重力场中作自由 沉降时，层流区域内的沉降速度公式 为： 。 3、用一板框压滤机在300Kpa压强差下过滤 某悬浮液。已知过滤常数K为， 为 。要求每一操作周期得滤液，过滤时间为0.5h。设滤 饼不可压缩，且滤饼与滤液体积之比为0.025。试求：过滤时间；若操作压强差提高至600Kpa，现有一台板框过滤机，每框的尺寸为 ，若要求每个过滤周期仍得滤液，则至少需要多少个框能满足要求？过滤时间又为多少？ 4、一卧式列管换热器，钢质换热管长为3m,直径为。水以的流速在管内流动，并从被加热到。流量为、温度为烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸汽的冷凝潜热为。已测得：蒸汽冷凝传热糸数为，管内侧热阻为个侧热阻的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算换热管的总根数及换热器的管程数。计算时可忽略管壁热阻及热损失。试题四答案 一：填充题 粘性。 。 剪应力。 不变。 管路特性曲线、离心泵特性曲线。 、 小、大。 依次增加。 自然对流、膜状对流、核状对流、 核状对流。冷凝水未排出、不凝性气体未排二：计算题1、在A-B两点间列板努利方程： 。 . . 设流体在管路中作层流流动，则： ， 。 。 。 核算雷诺准数：。 则：油品的流量为。 2、颗粒作自由沉降，受力： ， ，。 ，层流： ，。 3、过滤面积： ，。