化工原理第一章题库与解答

化工原理第一章题库与解答化工原理第一章题库与解答化工原理第一章题库与解答化工原理第一章题库与解答编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。AA质量；B粘度；C位能；D动能。2．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；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。DA大气压；B表压力；C相对压力；D绝对压力。11.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（）。BA.Um＝1/2Umax；B.Um＝；C.Um＝3/2Umax。12.从流体静力学基本方程了解到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。13.层流底层越薄()。CA.近壁面速度梯度越小；B.流动阻力越小；C.流动阻力越大；D.流体湍动程度越小。14.双液体U形差压计要求指示液的密度差()CA.大；B.中等；C.小；D.越大越好。15.转子流量计的主要特点是()。CA.恒截面、恒压差；B.变截面、变压差；C.恒流速、恒压差；D.变流速、恒压差。16.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（）。BA.Re≤2000；B.Re≥4000；C.Re=2000～4000。18.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.；B.101kPa；C.。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2倍，则细管流速是粗管的（）倍。CA.2；B.8；C.4。20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。CA.流动速度大于零；B.管边不够光滑；C.流体具有粘性。21.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。AA.增大；B.减小；C.不变。22.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（）。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。CA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。AAgz；B；C；Dwe。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。CAgz；B；C；Dwe。28．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。DAgz；B；C；Dwe。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。DAgz；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。AARe；BPr；CNu；DGr。31．流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型属于湍流。BA＜；B≥；C≤；D≠。32．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。AARe；BPr；CNu；DGr。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；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1.流体静力学基本方程式或2.定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式1kg流体：[J/kg]3．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_____Re=dｕρ/μ_____。当密度ρ＝,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为在管中流动时,其雷诺准数等于__10____,其流动类型为__湍流__。5.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。6.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,其密度为_879kg/m3_,其比容为m3/kg_。8.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./s,其体积流量为s，平均流速为_s。9.当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3,μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为s时,其雷诺准数Re为,其摩擦阻力系数λ10.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__。11.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_,测量管内流体点的速度,则用_皮托管___。12.管出口的局部阻力系数等于,管入口的局部阻力系数等于。13.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＿。14.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φ57×和φ25×的钢管组成，则环隙的流通截面积等于_1633mm2_______，润湿周边等于_242mm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力损失，流体的流速沿管长__不变__。18.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__。19.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λ=__64/Re_，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与___Re__、___ε/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λ与Re的关系为__λ＝64/Re_。24.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__。25.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80mm,外管内径为150mm,其环隙的当量直径为多少解：de=4×=4×=150–80=70mm2．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，u1A1=u2A2，A=，当d1=2d2u1=u2，有，，即得u2=4u13．一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=u2A2可得u2=4u1，滞流时，=，，∴4．某设备上真空表的读数为×103Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为×103Pa。解：绝对压强=大气压—真空度=×103—×103=×103Pa表压强=—真空度=—×103Pa5．甲乙两地的平均大气压强分别为×103Pa和×103Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80×103Pa，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=×103—80×103=×103Pa在乙地真空度=大气压—绝对压强=×103—×103=×103Pa6．在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103Pa，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×103Pa，天津地区的平均大气压强为×103Pa。解：在兰州绝对压强=大气压—真空度=×103—80×103=×103Pa在天津真空度=大气压—绝对压强=×103—×103=×103Pa7．某设备的进、出口压强分别为1200mmH2O（真空度）和kgf/cm2（表压）。若当地大气压为760mmHg,求此设备进、出口的压强差。（用SI制表示）解：进口P1（绝压）=P（大气压）-P（真空度）出口P2（绝压）=P（大气压）+P（表压）P1（真空度）=1200mmH2O=kgf/cm2P1（绝压）-P2（绝压）=-[P1（真空度）+P2（表压）]=-（+）=kgf/cm2=××104=×105N/m211．有一内径为25mm的水管，如管中水的流速为m/s，求：（1）管中水的流动类型；（2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度ρ=1000kg/m3,粘度μ=1cp）。解：（1）Re=duρ/μ=×1×1000/=25000＞4000流动类型为湍流。（2）层流时，Re≤2000，流速最大时，Re=2000，即duρ/μ=2000∴u=2000μ/dρ=2000×（×1000）=m/s12．密度为850kg/m3、粘度为8×10-3Pa·s的液体在内径为14mm的钢管内流动，液体的流速为1m/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=duρ/μ=×1×850/8×10-3=≤2000流动类型为层流（2）湍流时，Re≥4000，流速最小时，Re=4000，即duρ/μ=4000∴u=4000μ/dρ=4000×（×850）=m/s13．用108×4mm的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150m（包括管件的当量长度）。若此管路的全部能量损失为118J/kg，此管路输水量为若干m3/h（管路摩擦系数可取为，水的密度取为1000kg/m3）解：能量损失118J/kg∴u=m/s流量V=uA=×m3/h14．用Φ168×9mm的钢管输送原油。管线总长100km,油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为×107Pa。已知50℃时油的密度为890kg/m3解：u1=u2，Z1=Z2，u=V/A=(60000/890)/(3600××=m/sRe=duρ/μ=××890/(181×10-3)=782层流λ=64/Re=64/782=ΔP=λ(l/d)(u2/2)ρ=×(105/×2)×890=×107Pan=×107/×107)=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960kg/m3的油品。油面高于罐底m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为×106Pa，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pa，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=×104/×103=个即至少需要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=400mm，R2=50mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，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=50mm。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。PA≈PC=ρH2OgR3+ρHggR2=1000××+13600××=7161N/m2（表压）PB≈PD=PA+ρHggR1=7161+13600××=×104N/m2（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。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，U管中油、水交界面高度差R=300mm。两扩大室的内径D均为60mm，U管内径d为6mm。(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Δh与微差压差计读数R的关系为当压差计读数R=300mm时，两扩大室液面差为m则管路中气体的表压强为p=（998-920）××+920××=257N/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液面50m，管路全部能量损失为20J/kg，流量为36m3/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1000kg/m3）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。Z1=0，Z2=50m，u1≈0，u2≈0，P1=P2=0（表压），Σhf=20J/kg∴we=×50+20=J/kg水的质量流率ws=36×1000/3600=10kg/s有效功率Ne=we·ws=×10=5105W轴功率N=5105/=W19．水以s的流速流经38×mm的水平管，此管以锥形管与另一38×3mm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1000kg/m3）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=m/s，ΣhfA,B=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==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U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w，两U形管的连通管内充满空气。若测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度，测压后两U形管压差计的读数分别为R1、R2，试求a、b两点间的压力差。解：，，，，而，所以21.在如图所示的测压差装置中，U形管压差计中的指示液为水银，其密度为Hg，其他管内均充满水，其密度为w，U形管压差计的读数为R，两测压点间的位差为h，试求a、b两测压点间的压力差。解：由所以所以22．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×mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为×103Pa；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×103Pa（表压）。求泵的有效功率。（水的密度取为1000kg/m3）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。式中Z1=0，Z2=m，p1=0（表压），p2=×103Pa（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=uAρ=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。式中Z1=0，Z2=14m，u1≈0，u2=2m/s，p1=0（表压）p2=×103Pa（表压），将上列数值代入柏努利方程式，解得weJ/kgwe泵的有效功率Ne=we·ws=×=2260W23．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10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm。粗、细管的直径分别为Φ60×mm与Φ42×3mm。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Z1=Z2=0，u=ws/Aρm/sm/s∵，∴J/kg将以上各数值代入柏努利方程式，解得J/kg（2）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Φ57×mm。当阀门全闭时，压力表读数为大气压,而在阀门开启后，压力表读数降至大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为mH2O，求水的流量为若干m3/h解：阀门全闭时，由P2=ρgH，H=××105/（1000×）=m即水槽液面距阀门中心线的高度为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=3m，Z2=0，P1=0，P2=××105Pa，u1≈0，Σhf/g=mH2O代入上式=××105/（1000×）+/（2×）+解得u2=m/sVh=（π/4）d2u×3600=m3/h25．如图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强为×103Pa，进料量为5m3/h。连接管直径为38×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=×103Pa（表压），Σhf=30J/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m。26．如图所示，用泵将储槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内。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200