化工原理题库习题

1、第一章 流体流动一、名词解释每题2分31、法定计量单位：由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。62、稳定流动：流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。63、不稳定流动：流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。64、流动边界层：流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，那么必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。35、边界层别离：流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的别离。66、速度梯度：速度梯度，即在与流动方向垂直的方向上流体速度的变化率。37、牛顿黏性定律： 68、当量长度：把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、

2、长度为的直管阻力。所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。69、因次分析法：用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。310、相对粗糙度 ： /d相对粗糙度。611、黏性：运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。612、黏度：，比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力。黏度，简称黏度。312、点速度：流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S。313、绝压：以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。314、表压：表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。 315、真空度：真空度等于大气压强减去绝对压强。

3、三、填空题每题2分31、当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流速应该用_管中的速度。流体在管内作湍流流动时不是阻力平方区其摩擦系数随Re和_而变。 细管；e/d 32、牛顿黏性定律的数学表达式为_，牛顿黏性定律适用于_型流体。 =du/dy；牛顿33、在毕托管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表_，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。 动静压头之和；静压头34、稳定流动中，点流速只与_有关，而不稳定流动中，点流速除与位置有关外，还与_有关。 位置；时间65、列伯努利方程时选取的截面，期中的两个必须具备的条件是_，_。连续；垂直流动方向或流体流线平行 36、流体在圆形管道

4、中作层流流动，如果只将流速增加一倍，那么阻力损失为原来的_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，那么阻力损失为原来的_倍。 2；1/4 67、以下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层开展的情况，图中ab截面管中心a点的流速为us ，b点的流速为u，图示中所表示的符号意义是1为 ，2为 _ ，3为 ， us 表示 。滞流边界层厚度；湍流边界层厚度；滞流内层；主流区流速38、在SI制中压强的因次为_，功率的因次为_速度梯度。 MT-2L-1；MT-3L2 39、实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是_。 流体具有黏性310、如图示并联管路，流体由高位槽经A、B两路流出。当开大阀门A后，管路A

5、中流速UA ，O点压强P0 。 增大；降低 611、流体流动的连续性方程是：_；适用于园形直管内不可压缩流体流动的连续性方程是：_。 u1A11 = u2A22= 常数；u1d12 = u2d22= 常数312、流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，问管中心处点速度为_m/s，假设平均流速增加为1m/s，那么压强降为_Pa。 1m/s；20Pa 613、LZB-40转子流量计其转子为不锈钢比重：7.92，刻度标值以水为基准，量程范围为0.25 2.5m3/h，假设用此转子流量计来测量酒精比重：0.8，那么酒精的实际流量值要比刻度值_，测量酒

6、精时，此流量计的最大流量值为_。 大；2.84 m3/h 614、如下图，液体在等径倾斜管中稳定流动，那么阀的局部阻力系数与压差计读数R 的关系式为_。 915、如附图所示，容器中盛有油=800kg/m3。油上界面a2以上是空气。U形管中指示液为水(=1000kg/m3)，a1 ，a2 ，a3在同一水平面上，b1 ，b2 ，b3 点也在同一高度上，h1=100mm，h2=200mm，那么各点的表压Pa1_，Pa2_，Pb1_，Pb3_。表压值以mm水柱表示 Pa10；Pa2 100mmH2O；Pb1300mmH2O；Pb3=340mmH2O 316、流体动力黏度简称为黏度的SI单位为_。运动黏

7、度的SI单位为_。 Pas或Ns/m2；m2/s617、边长为0.4m的正方形通风管道，其润湿周边长为_，当量直径为_。 1.6m；0.4m618、米糠油在管中作层流流动，假设流量不变，、L不变，管径增加一倍，那么摩擦阻力损失为原来的_。 1/16319、流体机械能衡算式如衡算基准以J/kg表示，那么该方程可表示为 ，假设用N/m2Nm/m3表示那么可表示为 。无外加机械能 620、如下图，液体在等径管中稳定流动，那么阀的局部阻力系数与压差计读数R的关系式为 。 321、层流时,管内平均流速是最大流速的_；湍流时，管内平均流速约是最大流速的_。 0.5；0.8622、如下图系统，其大管内径d1

8、 = 45mm，液体在管内流速为0.5m/s，小管内径d2 =19mm，从1-1到2-2断面的阻力损失为15J/kg，那么2-2断面处的流速为_m/s，是根据 方程而得。 2.8m/s；连续性323、空气在内径一定的圆管中稳定流动，假设气体质量流量一定，当气体温度升高时，Re值将_。 下降324、 _的流体称为理想流体。 无黏性325、某种油漆服从幂率方程=10du/dy-0.5，Pa。在剪切速率du/dy=1 1/s时的黏度为_ Pa.s；当du/dy=100 1/s时其黏度为 Pa.s。 10；1326、并联管路的特点是：1并联各管段压强降_；2主管流量等于并联的各管段_。 相等；流量之和

9、627、LZB-40转子流量计其转子为不锈钢比重：7.92，刻度标值以水为基准，量程范围为0.25 2.5m3/h，假设上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子比重：10.67代替原不锈钢转子，测量的流体仍为水，那么实际流量值要比刻度值_，实际量程范围为_m3/h.。 大；0.2952.95628、测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将_，假设改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将_。 增加；不变629、搅拌器功率P是搅拌桨直径D、转速N、流体密度及黏度的函数，即P=fD，N，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有 个准数。 2330、压强表上的读数表示被测流体

10、的_比大气压强高出的数值，称为表压强。 绝对压强 四、问答题 每题2分31、如何判断一流体的流动类型? 答：Re2000的流动称为层流流动，Re4000的流动称为湍流流动。 32、层流与湍流是如何定义的？ 答：Re2000的流动称为层流流动，Re4000的流动称为湍流流动。 63、简述层流与湍流的区别。 答：流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规那么的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规那么的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。64、什么是“当量直径? 答：对非圆形截面的通道，可以找到一个与圆形管直径相当的“直径来代替，此直径即称为“当量直径。 3

11、5、当量直径是如何计算的? 答：当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长。36、某液体分别在此题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面2-2的流速是否相等？ 答：三种情况中，下游截面2-2的流速相等。67、某液体分别在此题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面2-2的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况的数值最小？其理由何在？ 答：三种情况中，下游截面2-2的压强不相等，其中a的压强最大，c的压强最小。这是因

12、为c管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低。68、活塞在汽缸中以0.2m/s速度移动，见附图。活塞与汽缸之间的油膜厚度为0.1mm，求油膜的速度梯度是多少？答： 6、漆刷以0.8m/s速度在平板外表移动，漆膜厚度为0.2mm，见附图。 问漆膜中形成的速度梯度为多少？答：9910、如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流动？为什么？ 答：时，水向低位槽流动。六、计算题 61、某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可表达为：v=20y-200y2，式中：y截面上任一点至管壁的径向距离，m；v该点的点流速，

13、m/s。试求：1管半径中点处的流速；2管壁处的剪应力。该流体的黏度为0.05 Pas 。 5分解：1 v=20y200y2，那么 令 ，解得y=0.05m，即管半径R=0.05m当=0.05/2=0.025m， V =20y200y2=200.025200(0.025)2=0.375 m/s 3分2=20(m/s)/m 那么 w=0.0520=1.0N/m2 2分62、水在水平管内流动，截面1处管内径d1为0.2m，截面2处管内径d2为0.1m。现测得水在某流量下截面1、2处产生的水柱高度差为0.20m，假设忽略水由1至2处的阻力损失，试求水的流量m3/h。 10分解： 4分 zi、pi均按管

14、中心线取值，因z1=z2，u2=4u1 得 h= =0.20 u1=0.511m/s 4分 2分63、水从喷嘴口1-1截面垂直向上喷射至大气。设在大气中流束截面保持圆形。喷嘴内直径d1=25mm，现要求在高于喷嘴出口5m处水流的直径d2为d1的1.2倍，试计算出喷嘴口的水流速u1。忽略阻力。 5分 解：令高于喷嘴出口5m处水流截面为22截面 12 截面间：p1=p2 d2=1.2d1， u1d12= u2d22 u2= 3分 由 即 u1=13.76 m/s 2分64、某厂如下图的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反响槽B中，输液管规格为382.5mm，料液在管中的流速为u m/

15、s，系统的hf=20.6u2/2 J/kg。因扩大生产，须再建一套同样的系统，所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%，问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少？ 10分解：u10u2 p1=p2 于是gZ1=gZ2+hf g(Z1-Z2)=hf =20.6 4分u= =2.39m/s 2分Z1=Z2+20.6=15.14m 2分增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m 2分65、用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m，管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为1084mm，油的黏度为3430cP，

16、密度为960kg/m3，泵的效率为50%，求泵的实际功率。10分解： 2分 层流 =1.62 2分列两截面柏方 8 4分 2分66、用离心泵经573.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶液密度为800kg/m3， 黏度为20cP输送到反响器中。设贮槽内的液面离反响器内的液面高度保持16m，见附图。钢管总长度包括局部阻力当量长度为25m，反响器内的压力恒定为4kgf/cm2表压，有机溶液输送量为6m3/h，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。 10分解：层流 2分 2分 列两截面柏方 2分 4分 2分67、40水由高位槽经异径收缩管向下流动，40水的密度为992kg/m3，饱和蒸汽压pv=7.38

17、kPa，当地大气压为97kPa。现拟d0取135mm，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？ 10分解：管子出口流速u= =14.0 m/s 2分14.0(0.15) 2 =u0(0.135) 2 u0=17.28m/s 2分由水槽液面至收缩管处排伯努利方程： p0=17.0103Pa 4分 p0pv，故收缩管处不会发生水汽化 2分68、如下图，水从槽底部沿内径为100mm的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得R=50cm，h=1.8m。求：1阀门全开时的流量 2阀门全开时B处的表压阀全开时Le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5及1.0，设摩擦系数=0.018 15

18、分解：阀关时：(ZA+1.8)1000=0.513600 ZA=5m 2分1阀全开：对A-A和C-C截面外侧列伯努利方程： 取Zc=0(基准面)， 4分 解出：u=3.02m/s 3分2对A-A到B-B截面列伯努利方程： 4分pB=1.76104N/m2表 2分69、在图示装置中，水管直径为573.5 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 mH2O，求水的流量为假设干m3/h？ 10分解：阀门全闭时，由 P2 =gH， 即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。 2分 阀门开启时，以水槽液面为上游截面

19、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 4分Z1 = H = 3.1 m，Z2 = 0，P1 = 0，P2 = 0.21.013105 Pa，u10，hf/g = 0.5 mH2O 代入上式 . 解得 u2 = 3.24 m/s 2分 2分610、如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止阀，管道为573.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度不包括截止阀总和为 60m，截止阀在某一开度时的局部阻力系数为7.5。设系统为稳定湍流，管路摩擦系数为0.026。 求：1管路中的质量流量及两槽液面的位差Z； 2阀门前后的

20、压强差及汞柱压差计的读数R2 。 假设将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，近似不变。问： 3截止阀的阻力系数变为多少?4阀门前的压强Pa如何变化?为什么? 20分 解：1 1-1.2-2截面列伯努利方程 5分2阀前后： p = (i)gR 即 8.438103= (13.61) 1039.81R2 R2 = 0.06826 m=6mm 5分3 1-1.2-2截面列伯努利方程 当u= 0.8u = 0.8 1.5 = 1.2 m/s 5分4因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起a点压强pa增大。 5分611、水塔供水系统如附图所示。管路总长50m不包括局部阻力

21、当量长度，水塔内水位高9.8m，管内径d=45mm，现测得流量V为12m3/h，摩擦系数可按0.02 计，试计算所有局部阻力当量管长Le之值。 10分解：1-1.2-2截面列伯努利方程 4分 2分 2分 2分612、有一内径d50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm，U形压差计的指示液为汞 ，孔流系数C0=0.62。当需测的最大水流量为18m3/h，问：U形压差计最大读数max为多少？ 5分解：期中 3分m 2分613、密度为103kg/m3、黏度为1cP的水，以10m3/h的流量在513mm 的水平光滑管内流过。在管内某处p1=1.5at表压，假设局部阻力不计，问

22、距该处100m下游处p2为多少Pa?Re=30001105，= 0.3164/Re0.25 10分解： 2分 2分 1分 列两面的柏方 3分 (表) 2分914、内截面为1000mm1200mm的矩形烟囱的高度为30m。平均摩尔质量为30kg/kmol，平均温度为400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20，地面处的大气压强为101.33103pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为假设干？ 20分解：烟囱底端为上游截面11、顶端内侧为下游截面22，并以截面11为基准水平面。在两截面间列柏式，即： 式中：

23、Z1=0，Z2=30m，u1u2 4分 由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1.033105pa及400计算，即： 2分以表示大气的密度，pa，1与pa，2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即： P1= pa，149Pa 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故p2= pa，2 = pa，1gZ2 2分标准状况下空气的密度为1.293kg/m3，所以1.0133105Pa、20时的密度为 2分于是 p2= pa，11.29.8130= pa，1353 Pa 将以上各值代入 柏式，解得 2分 2分其中 2分烟道气的流速为 2分烟道气的流量为 2分615、输水量为15m3/h，管径53mm，

24、总机械能损失为40J/kg，泵的效率0.6，求泵的轴功率。 15分解：取池内水面为截面1，作为基准面；输水管出口为截面2，那么有z1=0，z2=20m，p1=0，p2=500103Pa，u1=0， 2分 2分 3分代入数值，得We=738J/kg 2分质量流量：WS=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2分有效功率：Ne= 4.17738=3080J/s=3.08kw 2分泵的轴功率： 2分916、某液体密度为800 kg/m3，黏度为73cP，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m包括全部局部阻力当量长度，两容器液面差为3.2m如图示。求：1管内流量为多

25、少？2假设在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？层流：=64/Re；湍流=0.316/Re 0.25 15分解：1在1-1，2-2两截面间列柏努力方程，u1=u2=0，p1=p2=0，We=0 4分由 ，代入上式得u=3.513m/s 2分验证Re=0.33.513800/0.073=115504000假设正确，V=Au=893.95m3/h 2分2流量减半，流速减半，即u=1.7565m/sRe=5775符合伯拉修斯式列1-1，2-2间柏努力方程那么 3分 4分917、右图，有一直径为382.5mm，长为30m的水平直管

26、段AB，在其中装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降(局部损失)为6104Pa，AB段摩擦系数取为0.022，试计算：1流体流经AB段的压力差；2假设泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段消耗的功率为泵的有效功率的百分率，：操作条件下液体密度为870kg/m3，U管指示液为汞，其密度为13600kg/m3。 15分解： 3分1由A、B两点列柏努力方程5 分2AB段消耗的功率： 4分那么 3分618、一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管，将浓碱液槽B中的碱液密谋为1400 kg/抽吸入管内混合成稀碱液送入C槽，各局部

27、标高如附图所示；输水管规格为573mm，自A至文丘里喉部M处管路总长包括所有局部阻力损失的当量长度在内为20m，摩擦系数可取0.025。1当水流量为8m3/h时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg；2判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内说明判断依据。如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？ 15分解：主管道 文丘里喉部M处 3分在高位水槽上面与M处界面间的列柏努利方程得： 分2h碱碱水h水 h水1.51400/10002.1m(3.6m)故浓碱液能被吸入管内。 3分在B槽液面与M处水平截面间的列柏努利方程得： 可见吸入量的大小不仅与M处的真空度、B槽液面与M处的位差有关，而且与吸入管的

28、管路情况管径、管长、粗糙度等有关。 4分第二章 流体输送机械3一、名词解释每题2分1、泵流量：泵单位时间输送液体体积量。2、压头：流体输送设备为单位重量流体所提供的能量。3、效率：有效功率与轴功率的比值。4、轴功率：电机为泵轴所提供的功率。5、理论压头：具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量。6、气缚现象：因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象。7、离心泵特性曲线：在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线。8、最正确工作点：效率最高时所对应的工作点。9、气蚀现象：泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体。10、安装高度：泵正常工作

29、时，泵入口到液面的垂直距离。11、允许吸上真空度：泵吸入口允许的最低真空度。12、气蚀余量：泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值。13、泵的工作点：管路特性曲线与泵的特性曲线的交点。14、风压：风机为单位体积的流体所提供的能量。15、风量：风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计。三、填空题每题2分31、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 现象。 气蚀32、离心通风机的全风压是指 。动风压和静风压之和63、单级往复泵的理论流量计算式为 。 V = Asn34、离心泵常采用 调节流量，往复泵常采用 调节流量。 出口阀门；旁路阀门65、写出有外加能量时，以单位体积流体为

30、基准的实际流体伯努利方程式 各项的单位均为_。 ；N/m2或Pa36、离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。 管路特性；泵特性67、离心通风机全风压的单位是 ，其物理意义是 。 N/m2；风机提供应每m3气体的能量68、离心泵的允许吸上真空高度的数值 于允许的安装高度的数值大，小。 大69、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送 =1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，那么流量 ，扬程 ，功率 。增大，不变，减小，不能确定 不变；不变；增大610、1离心泵的轴封装置主要有两种： ； 。 2管路特性曲线的一般表达式是 。1填料密封；机械密封 2He = A+BV

31、2611、假设被输送的流体黏度增高，那么离心泵的扬程 ，流量 ，效率 ，轴功 。 减小；减小；下降；增大612、往复泵主要适用于 、 的场合。 小流量；高扬程613、离心泵叶轮按有无盖板可分为 ， ， 。敞式；半敞式；闭式或开式；半开式；闭式 314、离心泵按叶轮串联的多少可分为 和 。 单级；多级615、离心泵用来输送常温的水，泵的性能为：V = 0.05m3/s时，He= 20m ；管路特性为V = 0.05m3/s时，He = 18m ，那么在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值= m。 2616、离心泵用来输送常温的水，泵的性能为：V= 0.05m3/s时，He= 20m ；管路特性为V

32、= 0.05m3/s时，He = 18m ，那么用阀调节到该流量下，有效功率Ne kW 。 9.81四、问答题每题3分31、启动离心泵前及停泵前应做哪些工作? 答：启动离心泵前应灌泵、关闭泵的出口阀门，停泵前也应关闭泵的出口阀门。 32、启动离心泵前为什么要灌泵？ 答：为了防止气缚现象发生。 33、启动离心泵前为什么要关闭泵的出口阀门？ 答：为了减小启动电流，以保护电机。 34、停泵前为什么要关闭泵的出口阀门？ 答：防止高压液体倒流，对泵造成损害。 35、启动离心泵前如果不灌泵会发生什么现象？ 答：会发生气缚现象。 36、假设离心泵的实际安装高度大于允许安装高度会发生什么现象？ 答：会发生气蚀

33、现象。 37、如何防止气蚀现象的发生? 答：离心泵的实际安装高度小于计算的允许安装高度就可以防止气蚀现象的发生。 38、启动往复泵时是否需要灌泵？ 启动往复泵时能否关闭出口阀门？往复泵的流量调节能否采用出口阀门调节？ 答：不需要，不能，不能。 69、什么是离心泵的工作点？试用图说明之。答：泵的工作点是泵的特性曲线eV与管路特性曲线HeV的交点，如图中的D点。610、何谓泵的扬程？何谓泵的升扬高度？答：泵的扬程：单位重量流体从泵获得的机械能。 泵的升扬高度：泵的实际吸上高度与排出高度之和。 611、离心泵发生“汽蚀的主要原因是什么？答：原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压，引起局部液

34、体沸腾汽化。612、以下两图为离心泵的两种安装方式，用以输送热水，在热水的温度下饱和蒸汽压pV=0.4kgf/cm2，大气压可取为10mH2O，两种安装方式中，管路特性视为相同，请答复：两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽?为什么?答：由安装高度的计算式：Hg,max=(Pa-Pv)/g-h，允-Hf，吸=10-4-h，允-Hf,吸，；=，=99、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_，主要原因_ _ 。降低；因水的导热率大于保温材料的导热率,受潮后,水占据一定的孔隙空间，使保温层材料导热率增大,保温效果降低。 910、蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放_，这是因为 _。不

35、凝气和冷凝水；凝气构成附加的气膜传热阻力，而冷凝水的积累减小换热面积。611、设置隔热挡板是_辐射散热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，辐射散热量_。有一单层平壁如下图。材料的导热率为常数，从左等温面至右等温面 的稳定导热热流量为，那么平壁内的温度分布表达式为_。 减少；愈低 312、某物体可近似为灰体在20时，其黑度为=0.8，其吸收率为_。 0.8613、浮头式或带膨胀节的换热器适用于_ 与_流体的温差很大的场合。 管程；壳程314、 根据有无热补偿或补偿方法不同，列管式热器的一般结构型式有_、 _、_。 换热器中，热流体由200 冷却到140，冷流体由20升高到35，热流体的热容量流率较小

36、， 那么传热效率为_。 膨胀节；浮头式；U型管 33.3%615、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_，采用_结构或采用_式结构。膨胀节；浮头式；U型管616、如下图，为尽量减少、两个温度不同的固体外表间的辐射传热，可以采取的措施是_。在两固体壁面间，平行放置多块黑度较小的遮热板917、 用冷却水将一定量的热流体由100冷却到40，冷却水初温为15，在设计列管式换热器时，采用两种方案比拟。方案是令冷却水终温为30，方案是令冷却水终温为35，那么用水量W1_W2，所需传热面积A1_A2。 如下图,蒸汽在管束外冷凝，(a)、(b)两种排列方式的其它条件均一样，比拟它们的冷凝给热系

37、数的大小_，因为_ _。大于；小于 大于；因为冷凝液从上面各排流到下面各排，液膜逐排增厚，沿垂直方向管数愈多，液膜愈厚。 318、两流体的间壁换热过程中计算式中，t表示 。 T1-T2 或t2-t1619、设备保温层外包一层外表_、颜色_的金属，可使设备的热损失减少。 光滑；较浅620、举出五种间壁式换热器_、_、_、_、_。套管式换热器；列管式换热器；夹套式换热器；板式换热器；螺旋板式换热器；蛇管式换热器；板翅式换热器等任选五种621、导热率的物理意义是_，其SI制的单位为_，工程制的单位为_。单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量；W/m；千卡/小时米922、 定性温度是指_。 沸腾传热

38、可分为三个区域，它们是_、_和_，生产中的沸腾传热过程应维持在_区操作。 确定准数中各物性参数的温度 自然对流区；核状沸腾区；膜状沸腾区；核状沸腾 623、对多层圆筒壁的热传导，通过各层的传热速率_，热通量_,沿圆筒壁的径向温度分布为_线。 相等；不相等；曲线924、 导热率=2.38810-3Cal/(cms)， 此值在SI制中为_W/(mK)。 写出比热Cp的单位，工程制为_，SI制为_。 物体的辐射传热速率与其绝对温度的_次方成正比。 1 kCaL/kg；J/kg 四925、在传热实验中，用饱和水蒸气加热空气，总传热系数接近于_侧的对流传热系数，而壁温接近于_侧流体的温度。蒸汽冷凝时的对

39、流给热系数较大。原因是_。空气；饱和水蒸气；蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热926、 估计列管式换热器中金属管壁的温度tw，壳程为0.1MPa的饱和水蒸气冷凝。 A 管程是平均温度为40的空气，tw约为_； B 管程是平均温度为40的水，水的对流给热系数为2000W/(m2)，基于内面积的总传热系数Ki=1600W/(m2) ，tw约为_。 = 2 * GB3 在设计时，欲略为增大一卧式冷凝器的传热面积，从有利于传热角度看，宜采取的措施为_，因为_。 100；88 = 2 * GB3 增加管长；如果采用增加管数的方法，那么沿垂直方向管数也增加，冷凝液从上面各排流到下面各排，液膜逐渐增厚，降低 327

40、、管内湍流传热，流体内温度梯度最大的局部是在_，原因是_。滞流底层；滞流底层的传热机理是导热，流体的导热率一般比拟低。 628、在稳态传热中，凡热阻大处其温差也_。滴状冷凝的给热系数_膜状冷凝给热系数。 大；大于629、沸腾传热时，在核状沸腾区壁面与沸腾流体的温差愈大，那么_。 越大931、以下各种情况下的对流给热系数空气流速为6m/s时的； 空气流速为25m/s 时的；水的流速为1.2m/s时的； 水的流速为2.5m/s时的； 蒸汽膜状冷凝时的之间的数值按自大而小的顺序为 _ _ _ _ _。 ；332、不需要任何介质的传热称为_传热。 辐射 633、在列管式换热器中，流体在管内流动称为流经

41、_。 管程 634、列管式换热器中，流体在_流动称为流经壳程。 管间 635、能以相同的吸收率且局部地吸收由零到的所有波长范围的辐射能的物体称_。 灰体 336、在辐射传热中，气体的反射率为_。 0 337、在辐射传热中，黑体的透过率为_。 0 338、在辐射传热中，灰体的透过率为_。 0 339、灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，称为物体的_。 黑度 340、在列管换热器中，假设用饱和蒸气加热空气，那么传热管的壁温接近_的温度。 饱和蒸气 941、在列管换热器中，假设用饱和蒸气加热空气，那么总传热系数接近_的对流传热系数。 空气 942、在列管换热器中，假设用饱和蒸气加热空气，那么

42、空气应走_。 管内 943、在列管换热器中，假设用饱和蒸气加热空气，那么饱和蒸气应走_。 管间 944、判断以下物性数值大小金属 _ 液 _气。 ；五、问答题61、在列管换热器中，拟用饱和蒸气加热空气，传热管的壁温接近哪一种流体的温度？ 为什么？ 3分答：壁温接近饱和蒸气的温度。 因为 ， 饱和蒸气的空气的，那么 所以，,传热管的壁温接近饱和蒸气(大)的温度。 62、为什么内部孔隙多的材料保温效果好? 3分答：因为大量的孔隙中包含着导热系数非常小的气体，对导热不利，从而起到了保温的作用。 63、在强化传热的过程中，为什么要想方法提高流体的湍动程度? 3分 答：由于对流传热的热阻主要集中在层流底

43、层内，提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度，可以提高传热效果。 94、在传热实验中，试分析说明饱和水蒸气与管壁间的对流给给热系数()如何确定的？并指出相应测试的根本参量有哪些？ 4分答： 即需测参数：空气流量； 空气进、出口温度1、2； 饱和蒸汽压力,然后查出饱和蒸汽温度Ts ；管壁温w95、在蒸汽冷凝时，其冷凝液为层流流动，假设要提高蒸汽冷凝的给热系数，可考虑采取哪些措施？ 4分答：措施一：让液膜和蒸汽同向流动，那么磨擦力使液膜流动加速，厚度减薄，从而使增大；措施二：假设为单根管，将垂直放置改为水平放置。假设为管束，那么需减小垂直列上的管数，或把管子排列旋转一定的角度；措施三：及时排除不凝

44、气体。96、 = 1 * GB3 作图定性示出沸腾传热系数随相应的传热温差壁面和沸腾液体之间的变化关系。 = 2 * GB3 列管换热器封头装置隔板的作用是什么？4分答： = 1 * GB3 如图 = 2 * GB3 隔板将管子分成假设干组，构成多程换热器, 增大流速, 以提高管程。 97、现场有一列管式加热器，管程有dmm钢管n根，每根长L米,内通水。壳程为压力等于PPa(绝)的饱和水蒸气冷凝。今欲实测此换热器传热系数K，试问 = 1 * GB3 需要测取哪些数据?说出所用仪表。 = 2 * GB3 根据测得的数据列出计算K值的有关公式及计算方法。 4分答： = 1 * GB3 需要测水的进

45、、出口温度和，可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量, 需要测水的流量, 可使用转子流量计测量。 = 2 * GB3 换热器面积 平均推动力 基于外外表的总传热系数 五、计算题31、某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100 mm，其导热系数分别为0.9 W/及0.7 W/。待操作稳定后，测得炉壁的内外表温度为700， 外外表温度为130。为减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外外表增加一层厚度为40 mm, 导热系数为0.06 W/的保温材料。操作稳定后，又测得炉内外表温度为740，外外表温度为90。设两层材料的导热系数不变。计算加保温层后炉壁的热损失比原来减

46、少百分之几？ 10分解：设单位面积炉壁的热损失为，加保温层前，是双层平壁的热传导 4分加保温层后，是三层平壁的热传导 4分热损失减少的百分数 2分62、外径为426 mm的蒸气管道，其外包扎一层厚度为426 mm的保温层，保温材料的导热系数可取为0.615 W()。假设蒸汽管道的外外表温度为177，保温层的外外表温度为38，求每米管长的热损失。 10分解：由 r2 = 0.426/2 = 0.213 m， r3 = 0.213 + 0.426 = 0.639 m 5分每米管长的热损失 5分63、在一套管换热器中，用水蒸气加热空气，空气侧的对流给热系数为 40W/(m2),蒸汽冷凝侧的对流给热系

47、数为5000W(m2)，现欲提高此传热过程的总传热系数，应从何着手解决？试用具体数据说明理由。注：管壁热阻及污垢热阻可忽略，空气湍流15分解：当忽略管壁及污垢热阻时 W/(m2) 4分 由于,故应设法增大之值 在管程允许的压力降范围内增大空气的流量，设将空气流量提高2.4倍，那么 W/(m2) W/(m2) 5分 假设将增大一倍 W/(m) 3分 W/(m) 3分64、某厂精馏塔顶，采用列管式冷凝器，共有252.5mm的管子60根， 管长为2m，蒸汽走管间，冷却水走管内，水的流速为1m/s 。进、出口温度分别为20和60，在定性温度下水的物性数据为:=992.2kg/m3 =0.6338W/m

48、 =6.5610-4Pa.s Pr=4.311求管内水的对流给热系数；2如使总管数减为50根，水量和水的物性视为不变，此时管内水的对流给热系数又为多大? 15分解：1 3分可采用下式计算对流给热系数 流体被加热 n=0.4 2分 W/(m2) 2分 2当管子根数减少时,流速变大 4分 2分 2分35、一套管换热器，由483mm和252.5mm的钢管组成，两种流体在内管和环隙流过，分别测得对流给热系数为和，假设两流体的流量保持不变，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。求将内管改322.5mm后，管内对流给热系数有何变化?假设流动状态皆为湍流 10分解： 原内管外径 内径 新内管外径 内径 设改

49、用322.5钢管后，内管对流给热系数 5分 5分66、一套管换热器用133的饱和水蒸汽将管内的氯苯从33加热到73，氯苯流量为 5500Kg/h。现因某种原因，氯苯流量减少到3300Kg/h，但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化 15分解： *j-I 3分 5分l 3分 4分67、重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243和128；终温分别为167和157。假设维持两种油的流量和初温不变，

50、而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。 15分解： 以下标“表示并流的情况。由传热速率和热量衡算式知： 3分 两式相除，得： a将和比定律应用于下式，得： 4分所以 3分 或 b由式a得： 即： c 联立式b和c解得： 5分38、一套管式换热器管内流体的对流传热系数 = 20 W/m2，管间流体的对流传热系数= 350 W/m2。假设将管内和管间两种流体的对流传热系数分别提高一倍，总传热系数K分别相应增加多少？管壁热阻及污垢热阻可忽略不计，管壁厚度按薄壁管处理 10分解：原流动情况 m2/W K=

51、18.92 W/ m2 2分1管内对流传热系数增加一倍 = 2 = 220= 40 W/ m2 m2/W K=35.9 W/ m2 /18.92 = 89.75% 4分2管外对流传热系数增加一倍 = 2350 = 700 W/ m2 m2/W K = 19.44 W/ m2 /18.92 = 2.75% 4分39、在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。管内水侧对流传热系数为349 W/m2，管外油侧对流传热系数为258 W/m2。换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻Rsi 为0.00026m2/W，油侧的污垢热阻为0.000176m2/W。假设此换热器可按薄壁管处

52、理，管壁导热热阻忽略不计。10分求：1产生污垢后热阻增加的百分数； 2总传热系数K。 解：1产生污垢前的热阻 m2/W 4分 产生污垢后的热阻 m2/W 3分/0.00674 = 6.48% 4分2总传热系数 W/m2 2分610、在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15和40，油的进、出口温度分别为150和100。现因生产任务要求油的出口温度降至80，设油和水的流量、进口温度及物性均不变，假设原换热器的管长为1m，求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。 15分解：原平均温度差 3分由热量衡算 4分 当油的温度降至80时, 由热量衡算得 或 解得 3分新

53、的平均温度差，= 150-15 = 135, = 80-50 = 30 由传热速率方程可分别得 原换热器 新换热器 5分311、一单程列管式换热器，由直径为252.5 mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动，流量为1.25 kg/s，由80冷却到30，冷却水在管间和苯呈逆流流动，进口水温为20，出口不超过50。水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW/2，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9 kJ/kg， 管壁材料的导热系数为45 W/m。 10分解：由总传热速率方程式 式中 = 1.251.910380 - 30= 118.8 kW 3分 k

54、W/2 5分 m2 2分 312、在一传热外外表积S0为300 m2的单程列管换热器中，300的某气体流过壳方被加热到420。另一种560的气体作为加热介质。两气体逆流流动，流量均为10000 kg/h，平均比热为1.05 kJ/kg。求总传热系数K0。 10分解：换热器的传热量 =10000/36001050420 - 300= 3.5105 W 热气体出口温度 即 3.5105 =10000/36001050560 T2 解得 = 440 4分流体的平均温度差 2 3分 W(2) 3分913、某套管换热器内管为303mm铜管，外管为483钢管，长2m,管间通110饱和水蒸气加热管内空气，使

55、空气温度由20加热至80，空气流量为50kg/h，周围环境温度为20。试求：1空气侧对流给热系数， W/m2K2套管裸露时的蒸汽用量，kg/h。 空气比热可取=1.005kJ/kgk换热器外侧壳壁对周围空气的对流给热系数： W/m2式中：换热器外壳温度， 周围空气的温度，饱和蒸汽汽化热可取=2232.4kJ/kg 15分解：1 5分 2分2 W/(m2K) 2分 2分蒸汽放热 2分蒸汽用量 2分914、有一单壳程双管程列管换热器，管外用120 0C饱和蒸汽加热，干空气以12m/s的流速在管内流动，管径为382.5mm，总管数为200根，空气进口温度为26 ，要求出口温度为86 ，试求：该换热器

56、的管长应为多少？不计出口温度变化对物性影响，忽略热损失、污垢热阻及管壁热阻。 定性温度下空气的物性数据为=1.005，=1.07 kg/m3， = 0.0199 cP， = 0.0287W/mK，=0.697。 15分解：因为管外蒸汽冷凝的比管内空气的大得多，且管壁及污垢热阻可略去，有 2分 2分那么 2分注意：上式中的n为列管换热器总管数。Vs2 = = 0.7850.0332(200/2)12 = 1.026 m3/s注意：求Vs2 时必须用每管程的管数，对双管程即n/2，不能用总管数n。Q = = = 1.0261.071.00510386-26= 6.62104WRe = = = 2.

57、13104104 为湍流 3分 = 0.023= 0.0232.131040.80.6970.4=50 W/m2k= = 59 4分所以 = = = 2分915、用一套管换热器将2000kg/h的甲苯饱和蒸气110oC冷凝为饱和液体，甲苯的气化热为363KJ/kg。冷却水于16 oC及5000kg/h的流量进入套管内管内径50mm作强制湍流流动，其传热膜系数为1740w/m 2 K。水的比热可取为4.19KJ/kg oC，假设甲苯侧热阻和管壁热阻远小于水侧热阻。 20分求：1冷却水的出口温度及套管管长。2由于气候变化，冷却水的进口温度升高到25 oC，试计算换热器的热负荷变化以%表示。忽略物性

58、参数的变化。3冷却水温度升高后，有人建议将冷却水流率加倍，问此时的热负荷、冷却水出口温度与末升高时相比方何，计算出热负荷增加或减少的百分数？解： 1 oC 2分 oC) oC， oC 3分m 1分2 3分升温后 oC oC 3分3 2分 根据给出数据算得： 2分 oC oC ， oC 2 oC 4分第五章 蒸 馏一、名词解释 2分61、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的别离。32、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。33、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成摩尔分数之比。34、相对挥发度：混

59、合液中两组分挥发度之比。65、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行屡次局部汽化和局部冷凝的过程。66、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。37、采出率：产品流量与原料液流量之比。68、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层n+1板上升蒸汽的组成之间的函数关系。39、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。310、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。611、全塔效率：在一定别离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。612、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其

60、通过一层理论板后组成变化之比值。二、填空题 2分31、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_。 相等62、当塔板上_时，称该塔板为理论塔板。 离开的汽相与液相之间到达平衡时63、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_的场合。难挥发组分为水且要求釜液中易挥发组分浓度很低64、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐_，其沸点那么逐渐_。 降低；升高65、间歇精馏操作中，假设欲保持馏出液组成不变，必须不断_，假设保持回流比不变，那么馏出液组成_。 增加回流比；不断下降66、在精馏塔设计中，假设，D/F相同时，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，。 97、总压1