化工原理第一章题库与解答资料

1、1单位体积流体所具有的（A 质量； B 粘度； C 位能；一、单选题）称为流体的密度。D 动能。A2单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 AA 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。3层流与湍流的本质区别是（）。 DA 湍流流速层流流速；B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C 层流的雷诺数湍流的雷诺数；D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4气体是（）的流体。BA 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。5在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 CA 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。6以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 AA 绝对压力

2、； B 表压力； C 静压力； D 真空度。7当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。DA 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。8当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。AA 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。9（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。AA 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。10被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。D流体在园管内流动时， 管中心流速最大， 若为湍流时， 平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 B12.从流体静力学基本方程

3、了解到U 型管压力计测量其压强差是 ( ) 。 AA.与指示液密度、液面高度有关，与U 形管粗细无关；B.与指示液密度、液面高度无关，与U 形管粗细有关；C.与指示液密度、液面高度无关，与U 形管粗细无关。层流底层越薄 ( ) 。 C双液体 U 形差压计要求指示液的密度差 ( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。转子流量计的主要特点是 ( ) 。 C层流与湍流的本质区别是： ( ) 。 DA. 湍流流速 层流流速；B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C. 层流的雷诺数湍流的雷诺数；D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。17. 圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（

4、）。 B某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ， 当地大气压为 101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（ ）。 AA. 74.3kPa；B. 101kPa；C. 127.6kPa。19. 在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的是粗管的（）倍。 CA.2 ；B.8； C.4 。2 倍，则细管流速20. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（A. 流动速度大于零；B.管边不够光滑；21. 在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。A. 增大； B.减小； C.不变。）。 CC.流体具有粘性。A22. 水在园形直管中作滞流流动，流速不变， 若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的

5、 （ ）。AA.1/4； B.1/2； C.2倍。23单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。 CA 流速； B 流线； C 流量； D 流函数。24单位时间内流体在流动方向上所流过的（）称为流速。A 宽度； B 高度； C 距离； D 直线。25柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。CAA gz ； B； C； D we。26柏努利方程式中的项表示单位质量流体所具有的（）。BA 位能； B 动能； C 静压能； D 有效功。27柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的静压能。CA gz ； B； C； D we。28柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体通过泵（或其

6、他输送设备）所获得的能量，称为有效功。 DA gz ； B； C； D we。29柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。DA gz ； B； C； D。30流体在直管中流动，当（） 2000 时，流体的流动类型属于层流。AA Re； B Pr ； C Nu；D Gr 。31流体在直管中流动，当A；B；C ；D。Re（ ） 4000 时，流体的流动类型属于湍流。B32流体在直管中流动，当2000（） 4000 时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。AA Re； B Pr ； C Nu；D Gr 。33流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。AA 层流；

7、 B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。34流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。BA 层流； B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。35流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。AA 层流； B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。36对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。BA 圆形管； B 非圆形管； C 矩形管； D 直管。二、填空题流体静力学基本方程式p2p1g( z1z2 )或pp0gh定态流动的柏努利方程式能量衡算式P1u1P2u2h fgZ12We gZ221kg 流体：J/kg3单位体积流体所具有的质量 称为流体的密度。4. 雷诺准数的表达式为_

8、 Re=d / _。当密度 1000kg.m, 粘度 =1 厘泊的水 , 在内径为 d=100mm,以流速为 1m.s在管中流动时 , 其雷诺准数等于 _10_, 其流动类型为 _湍流 _。当地大气压为 750mmHg时 , 测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为 _850_mmHg, 真空度为 _-100_mmHg。当地大气压为750mmHg时 , 测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_113404_Pa,真空度为 _ -133402_Pa 。7.某物的比重为 0.879,其密度为 _879kg/m 3_, 其比容为 _0.00114 m 3/kg _ 。8

9、.圆管中有常温下的水流动, 管内径 d=100mm, 测得其中的质量流量为15.7kg./s,其体3积流量为 _0.0157m /s ，平均流速为 _ 2.0m/s 。9.当 20的甘油 ( =1261kg/m3, =1499 厘泊 ) 在内径为 100mm的管内流动时 ,若流速为1.0m/s 时 , 其雷诺准数 Re 为 _84.1_, 其摩擦阻力系数 为_0.761_ 。某长方形截面的通风管道 , 其截面尺寸为 30 20mm,其当量直径 de 为 _24mm_。测量流体流量的流量计主要有如下四种 :_ 转子流量计 , 孔板流量计 , _ 文丘里流量计,_ 湿式气体流量计 _, 测量管内流

10、体点的速度 , 则用 _皮托管 _。管出口的局部阻力系数等于 _1.0_, 管入口的局部阻力系数等于 _0.5_ 。化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。流体体积流量一定时， 有效截面扩大， 则流速 减少， 动压头减少， 静压头增加。15. 理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方， 其静压力 _ 减少 _。16. 套管由 57 2.5mm 和 25 2.5mm 的钢管组成，则环隙的流通截面积等于2_1633mm_，润湿周边等于 _242mm _，当量直径等于 _27mm _。17. 流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻

11、力损失，流体的流速沿管长_不变 _。液柱压力计量是基于 _流体静力学 _原理的测压装置， 用 U 形管压差计测压时， 当一端与大气相通时，读数 R表示的是 _表压 _或 _真空度 _。米糠油在管中作流动，若流量不变, 管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_2_倍。20.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的 _1/16_ 倍。21.当 Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数 =_64/Re _，在管内呈湍流时，摩擦系数 与 _ Re _ 、 _ /d_ 有关。22.液体的粘度随温度升高而 _减小 _，气体的粘度随温度的升高而_增

12、大 _。23.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_ 抛物线 _型曲线，其管中心最大流速为平均流速的_2 倍 _倍，摩擦系数与 Re 的关系为 _ 64/Re _ 。牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是_牛顿型流体符合牛顿粘性定律 _。稳定流动的定义是 _流动状况不随时间而变 _。三、计算题1一套管换热器的内管外径为80 mm, 外管内径为150 mm, 其环隙的当量直径为多少?解： de = 4 = 4 = 150 80 = 70 mm2某液体在一管路中稳定流过，若将管子直径减小一半，而流量不变，则液体的流速为原流速的多少倍 ?解： V = uA，u 1A1= u2A2，A =，

13、当d 1= 2d2时u1得u= u 2 = 4u21， 有， 即3一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？解：流动阻力，设管径改变后，则根据u1A1 = u 2A2可得 u2 = 4u 1，滞流时，=， 4某设备上真空表的读数为13.3 103 Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7 103 Pa。解：绝对压强=大气压 真空度 = 98.7 103 13.3 103 = 85.4 103 Pa表压强 =真空度 =13.3 103 Pa5甲乙两地的平均大气压强分别为85.3 103 Pa

14、 和 101.33 103 Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80 103 Pa，在乙地操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表读数应为多少?解：在甲地 绝对压强= 大气压 真空度 = 85.3 103 80 103 = 5.3 103 Pa在乙地 真空度 =大气压 绝对压强 = 101.33 103 5.3 103 = 96.03 103 Pa6在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80 103 Pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？兰州地区的平均大气压强为85.3 103 Pa，天津地区的平均大气压强为101.33 103 Pa。解：

15、在兰州 绝对压强 = 大气压 真空度 = 85.3333 10 80 10 = 5.3 10 Pa在天津 真空度 =大气压 绝对压强 = 101.33 103 5.3 103 = 96.03 103 Pa7某设备的进、出口压强分别为1200 mmH2O（真空度）和1.6 kgf/cm 2（表压）。若当地大气压为 760 mmHg, 求此设备进、出口的压强差。（用SI 制表示）解： 进口 P 1（绝压） = P （大气压） - P （真空度）出口 P （绝压） = P （大气压） + P （表压）2P1（真空度） = 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm2P1（绝压） - P2（绝压

16、） = - P1（真空度） +P2（表压） = - （ 0.12+1.6） = -1.72 kgf/cm2= -1.72 9.81 104 = -1.687 105 N/m 211有一内径为25 mm的水管，如管中水的流速为1.0 m/s ，求：（1）管中水的流动类型；3（2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度 =1000 kg/m ,粘度 = 1 cp）。解：（ 1） Re = du / = 0.025 11000/0.001 = 25000 4000流动类型为湍流。2）层流时， Re 2000 ，流速最大时， Re = 2000 ，即 du/ = 2000u = 2000 /d = 2

17、000 0.001/ （ 0.025 1000） = 0.08 m/s12密度为 850 kg/m 3、粘度为 8 10-3 Pa s 的液体在内径为14 mm的钢管内流动，液体的流速为 1 m/s 。计算：（ 1）雷诺准数，并指出属于何种流型；（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？解：（ 1） Re = du / = 0.014 1850/8 10-3 = 1487.5 2000流动类型为层流（2）湍流时， Re 4000 ，流速最小时，Re = 4000 ，即 du / = 4000u = 4000 /d = 4000 0.008/ （ 0.014 850）= 2.69 m/

18、s13用108 4 mm 的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150 m（包括管件的当量长度）。若此管路的全部能量损失为118 J/kg ，此管路输水量为若干3m/h ？（管路摩擦系数可取为 0.02 ，水的密度取为1000 kg/m 3 ）解：能量损失118 J/kgu = 2.8 m/s流量 V = uA = 2.8 79.13 m 3 /h14用 168 9 mm的钢管输送原油。管线总长100 km,油量为60000 kg/h ，油管最大抗压能力为 1.57 107 Pa。已知 50时油的密度为890 kg/m 3,粘度为 181 cp 。假定输油管水平放置， 其局部阻力忽略不计。 问：为

19、完成上述输油任务,中途需设几个加压站 ?解： u1 = u 2， Z1 = Z 2，u = V/A = (60000/890)/(3600 0.785 0.152) = 1.06 m/sRe = du / = 0.15 1.06 890/(181 10-3 ) = 782层流 = 64/Re = 64/782 = 0.0818P = (l/d)(u2/2) = 0.0818 (10 5/0.15) (1.062/2) 890 = 2.72 107 Pan = 2.72 107/(1.57 107) = 1.73中途应设一个加压站15在附图所示的储油罐中盛有密度为960 kg/m3 的油品。油面

20、高于罐底 9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧6问：至少需要几个螺钉？解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为p，则 p 就是管内液体作用与孔盖上的平均压强。由流体静力学基本方程式知作用在孔盖外侧的是大气压强p a，故孔盖内外两侧所受压强差为作用在孔盖上的静压力为每个螺钉能承受的力为螺钉的个数43个= 3.76 10 /6.0410 = 6.23即至少需要7 个螺钉。16某流化床反应器上装有两个U 管压差计， 如本题附图所示。测得R1 = 400 mm，R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银

21、蒸气向空间扩散，在右侧的 U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度 R3 =50 mm。求 A、B 两处的表压强。解： U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度， 由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设 R2 下端为 C 点， R1 下端为 D 点，因此可认为 PA PC,PB PD。PAPC = H2OgR3 + HggR2= 1000 9.81 0.05 + 13600 9.81 0.052PBPD = P A + HggR17161 + 13600 9.81 0.46.05 104 N/m 2（表压）17根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。压差计

22、中以油和水为指示液，其密度分别为920 kg/m 3 及 998 kg/m 3， U 管中油、水交界面高度差R = 300mm。两扩大室的内径 D均为 60 mm， U 管内径 d 为 6 mm。 ( 当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。）解：当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液面差h 与微差压差计读数R 的关系为当压差计读数R = 300 mm 时，两扩大室液面差为m则管路中气体的表压强为p = （ 998 - 920） 9.81 0.3 + 920 9.81 0.003 = 257 N/m2（表压）18用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高于水池

23、液面 50m，管路全部能量损失为20 J/kg ，流量3为 36 m/h ，高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为 60%，求泵的轴功率。（水的密度取为10003kg/m ）解：设水池液面为 1-1 截面，高位槽液面为 2-2 ，以水池液面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式。u12p1wegz2u22p2hfgz122Z1 = 0 ， Z2 = 50 m ，u1 0， u20， P1 = P 2 = 0 （表压）， hf = 20 J/kgwe = 9.81 50 + 20 = 510.5 J/kg水的质量流率ws = 36 1000/3600 = 10 kg/s有效功率Ne = we ws

24、= 510.5 10 = 5105 W轴功率 N = 5105/0.6 = 8508.3 W19水以 2.5m/s 的流速流经38 2.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一383 mm的水平管相连。如附图所示，在锥形管两侧A、 B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、 B两截面间的能量损失为1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以 mm记），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。（水的密度取为1000 kg/m 3）解：上游截面A-A，下游截面B-B，通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。式中 ZA = ZB = 0 ， uA = 2.5 m/s， hfA

25、,B = 1.5 J/kg根据连续性方程式，对于不可压缩流体有m/s两截面的压强差为= 868.55 N/m2即mmH2O由于 pB pA20. 如图所示，常温的水在管道中流过，两个串联的Uab形管压差计中的指示液均为水银，密度为Hg，测压连接管内充满常温的水，密度为，两 U 形管的连空气w通管内充满空气。若测压前两U 形管压差计内的水hww银液面均为同一高度，测压后两U 形管压差计的读5papb 。数分别为 R1、R2，试求 a、b 两点间的压力差HgHgR1R2解：p1paw gh1 ， pap1w gh11342p p2 ，p2p3Hg gR1，p3p4，p4p5Hg gR21p5pbw

26、 gh5pbp5w gh5p4Hg gR2w gh5papbp3Hg gR1w gh1p4Hg gR2w gh5Hg g R1R2w gh1w gh5h1 hR1h5hR2而2 ，2papbHg g R1R2w ghw g R1w ghw g R2所以22Hg g R1R21w g R1R21wR1R2 g2Hg221. 在如图所示的测压差装置中，U 形管压差计中的指45示液为水银，其密度为Hg，其他管内均充满水，其Hg密度为w， U 形管压差计的读数为R，两测压点间1wR的位差为h，试求a、 b 两测压点间的压力差23papb 。h1awh2pap1w gh1h解：由bp1p2p3p3p4H

27、g gRp4p5pbp5w gRw gh2所以pap3w gh1p4Hg gRw gh1p5Hg gRw gh1所以papbHg gRw gh1w gRw gh2Hg gRw gRw g h1h2Hg gRw gRw ghHg gRw g RhHgwgRw gh22用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为76 2.5 mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66 103 Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按与计算。由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速 m/s 。排水管与喷头处的压强为98.07 10

28、3 Pa（表压）。求泵的有效功率。（水的密度取为 1000 kg/m 3）解：（ 1）水在管内的流速与流量设储槽水面为上游截面1-1 ，真空表连接处为下游截面平面。在两截面间列柏努利方程。式中 Z 1 = 0 ， Z2 = 1.5 m ， p1 = 0 （表压）， p2 = -24.66 103 Pa（表压）u1 0，将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速u2m/s水的流量 ws = uA =kg/s（2）泵的有效功率设储槽水面为上游截面1-1 ，排水管与喷头连接处为下游截面2-2 ，仍以截面1-1 为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。gz1u12p1we gz2u22p2h f 1

29、hf 222式中 Z 1 = 0 ， Z2 = 14 m ， u1 0， u2= 2 m/s ， p1= 0 （表压）p2 =98.07 103 Pa（表压），将上列数值代入柏努利方程式，解得weJ/kg泵的有效功率Ne = we ws = 285.41 7.92 = 2260 W23在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U 管压差计， 以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800 kg/h时， U管压差计读数R为 100 mm。粗、 细管的直径分别为 60 3.5 mm与 42 3 mm。计算：（ 1） 1kg水流经两截面间的能量损失；（2）与该能量损失相当的压强降为

30、多少Pa？（水的密度取为1000kg/m3）解：（ 1） 1kg 水流经两截面间的能量损失设导管在上游的连接处为截面1-1 ，下游的连接处为截面2-2 ，并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式中 Z 1 = Z 2 = 0 ， u = w s /A m/sm/s， J/kg将以上各数值代入柏努利方程式，解得J/kg2）与该能量损失相当的压强降N/m224 在图示装置中，水管直径为 57 3.5 mm。当阀门全闭时，压力表读数为0.3 大气压 ,而在阀门开启后，压力表读数降至0.2 大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为0.5 mH 2O，求水的流量为若干m3/h？解：阀门全闭时，由

31、P 2 = gH， H = 0.3 1.013 105/ （ 10009.81 ） = 3.1 m即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m 。阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1 ，压力表处为下游截面2-2 ，管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式Z1= H = 3 m，Z2=0，P1= 0， P2= 0.2 1.013 105 Pa ，u1 0， hf/g = 0.5 mH2O代入上式3.1 = 0.2 1.013105/（ 1000 9.81）+/ （ 2 9.81 ）+ 0.5解得 u 2 = 3.24 m/s2Vh =（ /4 ）d u 3600 = 22.9 m3/h32

32、5如图所示，密度为850 kg/m 的料液从高位槽送为 9.81 103 Pa，进料量为 5 m3/h 。连接管直径为 38 2.5 mm，料液在连接管内流动时的能量损失为 30J/kg （不包括出口的能量损失） 。求：高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少？解：以高位槽液面为上游截面1-1 ，连接管出口内侧为下游截面2-2 ，并以截面1-1 为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。式中Z1=0， u1 0，m/sp1= 0 （表压），p2 = 9.81 103 Pa （表压）， hf = 30 J/kg将上述数值代入柏努利方程，解得m高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37 m 。3液送到蒸发器

33、内。储槽内液面维持恒定，其上方与大气相同。蒸发器内的操作压强为200mmHg（真空度），蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m，输送管道的直径为68 4 mm，送料量为203120 J/kg ，m/h ，溶液流径全部管道的能量损失为求泵的有效功率。解：以储槽的液面为上游截面 1-1 ，管路出口内侧为下游截面 2-2 ，并以截面 1-1 为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。gz1u12p1wegz2u22p2hf22式中 Z 1 = 0 ， Z2 = 15 m ， p 1 = 0 （表压），Pa（表压）u1 0，m/s， hf = 120 J/kg将以上各项数值代入柏努利方程中weJ/kgskg/sNe = we ws =246.9 6.67 = 1647 W27附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和 cd 两段的长度、 直径及粗糙度均相同。 某液体以一定流量流过管路，液体在流动中温度可视为不变。问：（ 1）液体通过ab 和 cd 两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？写出它们的表达式。解：（ 1）直管的能量损失管段 ab 与 cd 中，长度、直径均相同；流量不变则流速相同；温度不变，密度相同，粘度相同，则雷