中国石油大学化工原理期末复习题及参考答案

注：找到所考试题直接看该试题所有题目和答案即可。

查找按键：Ctrl+F

《化工原理》课程综合复习资料

一、单选题

1.柏努利方程式中的()项表示单位质量流体所具有的动能。

A.gz

B.U2/2

C.P/P

D.We

答案：B

2.柏努利方程式中的P/P项表示单位质量流体所具有的()o

A.位能

B.动能

C.静压能

D.有效功

答案：C

3.流体在直管中流动，当ReW()时，流体的流动类型属于层流。

A.1000

B.2000

C.3000

D.4000

答案：B

4.流体在直管中流动，当Re2()时，流体的流动类型属于湍流。

A.1000

B.2000

C.3000

D.4000

答案：D

5如图所示一物包一物，表面1的面积为0.01m2,表面2的面积为0.035m2,则

角系数(p22=()o

A.0.256

B.0.397

C.0.714

D.0.665

答案：C

6.如图开口容器中上层为油，下层为水，容器右侧有一根玻璃管与容器下部相通,

图中B-B，处于同一水平面，则二者之间压强大小的关系为()。

A..PB>PB

B.PBVPB，

C.PB=PB'

D.无法比较

答案：A

;如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了()的大小。

A.A、B间的压头损失Hf

B.A、B间的压强差AP

C.A、B间的压头损失及动压头差之和

D.A、B间的动压头差

答案：C

8.在滞流区颗粒的沉降速度正比于()o

A.(ps-p)的1/2次方

B串的零次方

C.粒子直径的0.5次方

D.粒子直径的平方

答案：D

9.流化床的压降随流体速度变化的大致规律是()o

A.起始随气速增大而直线地增大

B.基本上不随气速变化

C.

D.AP8U2

答案：B

10.物质导热系数的顺序是Oo

A.金属〉一般固体〉液体〉气体

B.金属〉液体〉一般固体〉气体

C.金属〉气体〉液体〉一般固体

D.金属,液体〉气体〉一般固体

答案：A

11有一套管换热器，环隙中有1196C的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到

50℃,管壁温度应接近（）o

A.20C

B.50℃

C.77.3C

D.119.6℃

答案：D

12.两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100℃。若将两灰体的温度各升高

100℃,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将（）。

A.增大

B.减小

C.不变

D.不一定

答案：A

13.判断下面的说法哪一种是错误的？

A.在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大

B.在同一温度下，物体吸收率a与黑度£在数值上相等，因此&与£的物理意义

相同

C.黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强

D.黑度反映了实际物体接近黑体的程度

答案：B

14.当换热器中冷、热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误

的？

A.逆流时，Alm一定大于并流、错流或折流时的Alm

B.采用逆流操作时可能会节约热流体（或冷流体）的用量

C.采用逆流操作可能会减少所需的传热面积

D.温度差校正系数6At的大小反映了流体流向接近逆流的程度

答案：A

15.某设备内的真空度为0.3kgf/cm2,当地大气压为745mmHg,则设备内的绝对

压强为（）kPa。

A.235.4

B.128.7

C.71.9

D.68.9

答案：B

16.有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（m3滤液/h）表示，每转

一周所得滤液量以V（m3）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高

时（）。

A.V增加，Q下降

B.V增加，Q增加

C.V下降，Q下降

D.V下降，Q增加

答案：D

17.欲用降尘室净化温度为20C、流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘

的密度为1800kg/m3,要求净化后的空气不含有直径大于的尘粒，若降尘

室的底面宽2m,长5m,则该降尘室内需要设()块隔板。

A.9

B.15

C.20

D.12

答案：D

18.粒径分别为16Hm和阳m的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流

区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为()0

A.2

B.4

C.1

D.0.5

答案：B

19.板框恒压过滤，己知过滤终了时过滤速率为0.04m3/s,洗涤液的粘度与滤液相

向，在问样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤速率为()0

A.0.08

B.0.02

C.0.01

D.0.04

答案：C

20.恒压过滤悬浮液，操作压差46kPa下测得过滤常数K为4xl0.5m2/s,当压差

为lOOkPa时，过滤常数K为()m2/so(滤饼不可压缩)

A.0.8xl0A-5

B.1.8xl0A-5

C.8.7xl0A-5

D.2.1xlOA-5

答案：C

21.某燃烧炉平壁，内壁为导热系数63W/(m-K),厚l()5mm厚的耐火砖，外层

为导热系数0.93W/(m-K),厚215mm的普通砖导热系数，内、外壁温度分别

为760C和155℃。则每平方米炉壁的热损失为()kW/m2o

A.2.35

B.2598

C.2.598

D.2350

答案：C

22.某工厂用一(pl70x5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包

两层绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065W/(m・K)；

第二层为厚30mm的石棉灰，其导热系数为0.21W/(m・K)。钢管与矿渣棉交界

温度为300C,矿渣棉与石棉灰交界温度为89.8C。管道长50m。求该管道的散

热量()kWo

A.7.6

B.76

C.141.9

D.14.19

答案：D

23.已知某液体的密度为995kg/m3,比热为4.174kJ/(kg・K),导热系数为

0.618W/(mK),粘度为0.801mPa*其Pr(普朗特)准数为多少O°

A.5.4

B.8.9

C.7.8

D.0.76

答案：A

24.某一列管式换热器由300根直径为25mm,管长为6米的换热管组成，其换热

面积为()m2。

A.141.3

B.0.471

C.0.856

D.0.147

答案：A

25.某换热器用冷却介质冷凝有机物蒸汽，蒸汽温度为120℃,冷凝为同温度下的

液体，冷却介质进出口温度分别为50℃和100℃,则换热器的平均温差为()℃。

A.50

B.45

C.40

D.30

答案：C

26.用光学仪器测得太阳光谱辐射能力最大时的波长为X=0.5gm,则由此推断太

阳表面的温度近似为()Ko

A.5700

B.58OO

C.5900

D.6000

答案：B

27.如图所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定

流动，现将阀门由全开变为半开，则压力表读数心(),PZ?()O

2

A.增大，增大

B.减小，减小

C.减小，增大

D.增大，减小

答案：D

28.两个无限接近的平行大表面1,2,已知表面1的温度为227C,黑度为0.6,表

面2的温度为127℃,黑度为0.4,则表面1的有效辐射热为()W/m2o

A.2103.3

B.2503.3

C.3503.3

D.3103.3

答案：D

29.两块无限接近平行放置的平板，温度分别保持Tl=800K和T2=300K,板的

黑度为0.8,板间距离远小于板的宽度和高度，板1和板2之间的辐射换热量约

为()W/m2o

A.19430

B.4253

C.15177

D.16735

答案：C

30.如图所示流体从大管流向小管，以下表述正确的是()o

A.动能上升，静压能下降，位能不变

B.动能下降，静压能上升，位能不变

C.动能上升，静压能上升，位能不变

D.动能不变，静压能不变，位能不变

答案：A

31.单位体积流体所具有的()称为流体的密度。

A.质量

B.粘度

C.位能

D.动能

答案：A

32.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为()o

A.真空度

B.表压强

C.相对压强

D.附加压强

答案：B

33.单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为()o

A.流速

B.流线

C.流量

D.流函数

答案：A

34.流体在管内作()流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。

A.层流

B湍流

C.过渡流

D.漩涡流

答案：A

35.壶体在圆管内做完全湍流流动时，平均速度约是最大速度的()。

A.0.5

B.0.25

C.0.82

D.2

答案：C

36.高心泵装置中吸入管路的()的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。

A.调节阀

B.底阀

C.出口阀

D.截止阀

答案：B

37.离心泵最常用的调节方法是()o

A.改变吸入管路中阀门开度

B.改变排出管路中阀门开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小

D.车削离心泵的叶轮

答案：B

38.往复泵在操作中，()o

A.不开旁路阀时，流量与出匚阀的开度无关

B.允许的安装高度与流量有关

C.流量与转速无关

D.开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关

答案：B

39.自由沉降的意思是()。

A.颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计

B.颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度

C.颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用

D.颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程

答案：D

40嚏静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的()o

A.绝对压强

B.表压强

C.静压强

D.真空度

答案：A

二、判断题

1.热射线和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围。

答案：V

2.转子流量计可用来测量常温常压腐蚀性流体的流量。

答案：7

3.在相同的设备条件下，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流。

答案：q

4.离泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时流量最大时对应的性能参

数。

答案：X

5.在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间应大于或等于气体在

室内的停留时间。

答案：x

6.滤饼过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作，它适用于处

理固体含量较高的悬浮液。

答案：Y

7.当流化床床层压降波动较大时，表明床层内存在沟流的不正常现象。

答案：x

8.圆形管道用两层保温材料保温时，导热系数小的保温材料放在内层保温效果

好。

答案：7

9.当流体在管束外面流动换热时，对流传热系数跟管排的排列方式无关。

答案：x

10.当用水蒸气作为加热介质时，要经常把冷凝器中的空气放出，否则会大大降

低传热效果。

答案：7

三、问答题

1.什么是理想流体、传热速率？

答案：

完全没有粘性的流体，即产o,称为理想流体。它是为了便于处理某些流动问题

所作的假设而己。

传热速率是指单位时间内通过换热器传热面所传递的热量。

2.什么是绝对黑体（黑体）和白体？

答案：

黑体，是一种理想化的物体，是指能够吸收外来的全部电磁辐射，没有任何的反

射与透射，即对投入的辐射吸收率为1的物体。白体，也是一种理想化的物体，

即能全部反射辐射能（即反射率p=l）的物体，也称为镜体。

3.什么是物体的辐射能力（半球辐射能力或自身辐射）E?

答案：

物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长（入=0-8）的

总辐射能，称为物体的辐射能力或半球辐射能力、或自身辐射。E只与物体表面

性质和温度有关，温度越高，物体的辐射能力越大。

4.什么是稳定流动和不稳定流动？

答案：

在流动系统中，如果与流动有关的各参数（小P、〃等）只随位置变化，不随时

间变化，为稳定流动。在流动系统中，如果与流动有关的各参数（小P、〃等）

不仅随位置变化，而且还随时间变化，为不稳定流动。

5.什么是单色辐射能力、离心泵的扬程？

答案：

物体在大至1+△九的波段内的辐射能力，称为物体的单色辐射能力，反映了物体

的的辐射能力随入（O-oo）的分布情况。

泵的扬程，又称为离心泵的压头，是指泵对单位重量（1N）的液体所提供的有

效能量，其单位为m。

6.什么是控制性热阻？

答案：

冷、热两流体在换热器内进行换热时，如果忽略热阻很小的固体间壁热阻，当两

种流体的对流传热系数相差很大时，总热阻绝大部分都集中的对流传热系数a

小的一侧，即a小的一侧热阻对总热阻起控制性作用，这部分热阻就称为控制性

热阻。

7.什么是辐射强度、加热炉的热效率？

答案：

辐射强度，是指物体单位表面积、单位时间内向空间单位立体角所发射的全部波

长（入=0。）的辐射能。表示在半球空间的不同方向上，一个物体向外界发射辐

射能的大小。

油品及其他被加热的介质所吸收热量与燃料燃烧放出的热量之比，称为加热炉的

热效率。

8.什么是灰体、透明体？

答案：

如果某一物体的单色吸收率与投射到该物体的辐射能的波长无关，即必=常数，

则这样的物体称为灰体。能够全部透过辐射能（即透过率7=1）的物体称为透

明体。

9.粘性流体的流动型态有几种？如何判别？

答案：

粘性流体的流动型态有两种：层流和湍流。判别依据是雷诺数，Re=dup/g,

Re$2000为层流，Re24000为湍流。

10.Zl+pl/pg=Z2+p2/pg（1）,p=pa+pgh（2）；这两个静力学方程式

说明些什么？

答案：

（1）说明静止的连续的同一流体同一水平面上的各点，深度相同，它们的压强亦

相等；（2）说明液体内部任一点压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强

越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。

11.液体在光滑圆形直管内作湍流流动。若液体的物性、管长和管径均不变，而

流量增至成的2倍，问阻力损失为原来的多少倍（设两种情况下，雷诺数均在

3x103〜1X105范围内）

答案：

”03164%=吆

对光滑管：触。"〃,若的=阴，贝I」：&二=2&1

%=（第=4产3即：1a=o叱

…/Q..，=驾=。―仁44=u6

由范宁公式：/d2,I知14%

12,〜Re曲线可分为几个区域？在每个区域工值的大小与哪些因素有关？在各

区域中，能量损失与流速〃的关系是什么？

答案：

Z~Re曲线可分为层流区、过渡区、湍流区和完全湍流区0P严u

层流区：X=64/Re,）与d、u、p、|i有关，

过渡区、湍流F：Z=f（Re,E/d）,入除与d、u、p、有关外,还与管壁粗糙度有

关，2入小片

a2

2

完全湍流区：入=f（Rd）,入只与管壁相对粗糙度有关，APfXU

13.恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生生什么变化？

试定性分析其影响因素。

答案：

亚二平谷均i_2型

由公式於匕）,气闵心，可知增大压力，K值增大；提高温

dV

度，K值增大，过滤速度增大。过滤速率石由过滤压力、温度、滤液黏度、滤

饼比阻、饼液比及过滤面积等因素有关。

14.某含尘气体经过一个降尘室进行除尘，气体密度与颗粒密度相比可忽略不计

（PP・PWP），颗粒较细小，可近似按层流进行处理。试进行以下分析：原工况下

能100%除去的颗粒直径为劭，现将气体流量增大1倍，其他条件不变，试分析

能100%除去的颗粒直径变为劭的多少倍？

答案：

对降尘室：匕=4.

”1=~廊―

层流时：

推出:

气体流量增加I倍，降尘室能除去的颗粒最小直径变为力的五倍。

15.已知欲全部除去的尘粒在降尘室内的沉降速度为明，试从理论上推导降尘室

的处理能力和降尘室结构尺寸（降尘式的长、宽、高分别为L、仄间的关

系。

答案：

当欲除去的尘粒直径为d时，尘粒的沉降速度为•定，则沉降时间勺

设处理量为V5,尘粒在降尘室内的停留时间为,■四/%,J

型现。

16.某流体在圆管内呈湍流流动时，若管径减小至原管径的1/2,而流量保持不变,

忽略出口温度变化对物性的影响，问管内对流传热系数如何变化？

答案：

打8；-做会尸又因为"8a

"as奈

行时廿=3平

17.什么是流体、热负荷？

答案：

由于液体和气体受到外力作用易发生变形，没有一定的形状并且具有流动性，因

此将液体和气体总称为流体。热负荷是指在换热器中单位时间内，冷、热两流体

之间所交换的热量。

18.什么是连续介质的假定？

答案：

在流体流动的研究中，常将流体视为由无数流体微团（或流体质点）组成的连续

介质。这些质点是一个紧挨着一个，质点间无空隙，即可认为流体充满其占据的

空间，从而可以摆脱友杂的分子运动，单从宏观的角度来研究流体在外力作用下

的机械运动规律。

19.指出下列作用在流体上的力中，哪些是体积力，哪些是面力？电磁力，重力,

惯性力，静压力，固体边界作用于流体的力，粘性力。

答案：

属于体积力的是：电磁力、重力、惯性力。属于面力的是：静压力、固体边界作

用于流体的力、粘性力。

20.粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体

静止时没有剪应力，那么它们是不是都没有粘性？

答案：

粘性流体在静止时没有剪应力。理想流体在运动时没有剪应力。若流体静止时没

有剪应力，并不意味着流体没有粘性，因为粘性是流体真身的一种物理性质，只

不过在流体流动时才表现出来。

四、论述题

1.如图所示，用一台离心泵将密度为p=960kg/m3的某种液体由敞口贮槽A送至

表压Po=l（）L3kPa的容器D,要求输送流量V=29.3m3/h。已知输送管路的管子规

格均为中80x4mm,吸入管路AB段的总长度为10m；排出管路CD段的总长140m

（以上管长均为包括局部阻力当量长度在内的总管长），其它数据见图。已知管

路的摩擦阻力系数为0.018。

试求：①液体在管内的流速为多少m/s?②离心泵的有效扬程为多少m?③离心

泵的有效功率为多少kW?④现由于液体输送流量增加，在离心泵排出管路下游

并联一条长度为100m（包括局部阻力当量长度）、与原管路规格和敷设方式均

相同的管路（如图中虚线所示，CO管段长为40m）。并联该管路后发现离心泵

的有效扬程降低了5%,请计算此时流体的输送量可以增加到多少m3/h?（各段

管路的摩擦阻力系数仍为0・018）

答案:

4P

1

①液体在管内的流速:一耘・0。・7妙xMO-*八

②在敞口储槽液面A和容器D液面间列柏努力方程:

+言吟+“

*一然吟=°.皿舞喝“卬》

兄=1O+嚷:黑+0+7&55）

youx!FAox

③离心泵的有效功率：

N.=QH,pg=—x2S.4x960xMlxir,=L18(iJF)

④并联管路后，由于泵的扬程降低5%、敞口储槽A和容器D的端点条件不变，

则总管路的摩擦阻力损失降低5%。由于并联管路与原管路规格相同，则总管路

中流体的流速等于并联管路中流体的流速2倍，u=2u'o

以=4^1^^十强=(l-(L05)£ff

v

duduI代入已知数据有:

2

.10+40u100(«/2)但、

A°・ftl皿说,加,乂5皿*72*

解得总管路流速：u=2.757m/s

/&=：乂也07外X1757X3600=40.4(■。好

2.有一单管程、单壳程列管换热器，管程由442根(p25x2.5mm的钢管组成。冷却

水在管内流动，流量为250m3/h,入口温度为20℃。将壳程为96℃某油蒸气冷

凝，要求油蒸气的冷凝量为22.7kg/s,油蒸气的的冷凝潜热为330kJ/kg,冷凝传

热系数为1X104W/(m2-K)o

试求：①计算冷却水的出口温度为多少°C?②水的对流传热系数ai为多少W/

(m2.K)?③完成换热任务所需的换热器面积为多少m2?换热器的管长度为多

少m?

注：①计算中不计热损失，管壁及污垢热阻可忽略；②在定性温度下水的物性参

数为：Cp=4.174kJ/(kg-K),X=0.6224W/(m-K),p=994kg/m3,g=0.752cPo

答案：

①忽略热损失时，有以下热量衡算方程式：

Q-梏a■物02心一，)热负荷为：Q-叫又加・7491(。即)

n7401

'L4+■幼+250乂刈----------46fC)

叫，警察”174

3600

么6002%的

u=^522=———=O.5M/S

当超％ijrx0.022x442

②44

dup0.02x0Jx994=1322xlO4

/7=1.752x1(^

“4174x0/752x107

=5.04

"A-=0.6224

«=0.023^RewPr^=0.023x5J4=270研.1-尸)

③以外表面为基准的总传热系数：

。=偿+先)=岛+•菽T皿—)

26

=畿1（匕）

7491

=67.7(一)

Q=£47.=4=1.781x62.1

67.7

=>£=—2-=lJ5(w)

由也442xxx0.025

3.如图所示输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位水槽，己知水的密度

为1000kg/m3,管道直径均为（p45x2.5mm,泵的进、出口管路上分别安装有真

空表及压力表。真空表安装位置距贮水池的水面高为4.8m,压力表安装位置

距贮水池的水面高度为5m。当输入量为4m3/h时，进水管道的全部阻力损失

为10J/kg,出水管道的全部阻力损失为40J/kg,压力表的读数为2.5kgf/cm2。

泵的效率为70%o（忽略真空表到泵入口、泵出口到压力表的阻力损失）。

试求：①泵扬程H,m；②两液面高度差h,m；③泵所需的轴功率N,kW。

答案：

①在0・2间列柏努力方程：

_公出口一耳域

Zn++——+-&++——+2Hh2

序2gpg2g

Po=O,P2=2.5kgf7cm2=2.452x105Pa

W4x4/3600….

—="=----------=-=0.8242m/j

小=0,nd2^x0.042

Z耳g"2翡"战制

Zo=O,Z2=5,代入上式，计算得：H=31.06m

②在0-3间列柏努力方程：序2g甩"

其中：P0=P3=(),如,打,0,Z3-Z0=h,

kv工八通+10+40

乙%------5.096v

S9JI

h=31.06-5.098=25.96m

4

^=^2/»=31.06X-^-X1000X9.81

3600

)=338.55JF=0.3WF

4.有一单壳程、双管程列管换热器。壳程为120C饱和水蒸汽冷凝，常压空气以

12m/s的流速在管程内流过。列管为038xZ5mm钢管，总管数为200根。己知空

气进口温度为26℃,要求被加热到86℃o已知蒸汽侧传热膜系数为

4a

10W/(mK)t壁阻及垢阻可忽略不计，可视为控制性热阻问题，控制性热阻

在空气侧。忽略热损失。

试求：①换热器的热负荷Q,kW；②管内对流传热系数ai,W/(m2.K)；③换

热器管长为多少米？

已知定性温度下空气的物性参数分别为：一=1.005kJ/(kg.K),

>1=2.861xlO^W/Cm-K)p=1.076k^m5/z=1.983xlO-5Pas

答案：

(1)换热器的热负荷

G、=Vp=DL：仙吟

=0.785xO.0332xl2xl.076x—

2

=1.104kg/s

0=)

=1.104x1.005x(86-26)=66.57kW

(2)管内对流传热系数ai

Re=吆=。®"乂乎=2J5xl04>104

"1985x10(湍流)

〜1.005x10sX1J85X10"5ne

Pr=-^―=------------------------------=0.697

JL0.02861

二%=0.023jRe"PrM=0.023-^(115x104)ai0.697M=».46W/01-K)

(3)换热器管长.

•ra0，药电％=50,46W/g'K)

]_A2236

=一遇力=334x0.0333200=1.079m

5.有一套管换热器，内管为妗加，外管为。16x4加刑的钢管。现用“（re的

饱和水蒸气加热苯，使苯由50℃加热至80C,苯在内管中以4000依4的流量流

动，在50〜80c范围内，苯的物性为G=1•蚓力（炫㈤，夕=8801/吐

〃=39xl0YRrs,2=0.14W/（加•©,钢的导热系数为4577（加・幻，“（/。时

水蒸气冷凝潜热用220^/依，蒸汽侧对流传热系数4=104M壁

两侧垢层热阻及换热器损失均可忽略，加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。试求

所需套管的有效长度，mo

答案：

套管的有效长度：

Wp4000/3600

u=0.785^=880x0.785x0.052=0.643m/x

4=妞=竺%”穿=7254*10*

〃39x10湍流

泌J啊落3.9折“

7X0.145

8Ma

=0.023=0.023^^n.254xl0V(5.0>=»2w/m

d10.05(

则以内管外表面计的传热系数：

1】.闻.41,0.002x54.54

匕/巩/名也45x52932x50

=%=803W/M'-C

A.…80-50布(

此=~TEk="70="6

加甘前F

℃

二吗=4卿.4

(^®92)xl.86xl0s(80-50)=803x/rx0.054/x53.6

3600

1=8.49加

6.用泵将20℃的水从敞口贮槽送至表压为L5xlO5Pa的密闭容器，两槽液面均恒

定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为M08mmx4mm的无缝钢管,

吸入管长度为20m,排出管长度为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量

长度)。当阀门为3/4开度时，真空表读数为4270()Pa,两测压口的垂直距离为

0.5m,忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。

试求：(I)IWH3/4开度时管路的流量(m3/h)；(2)压力表读数(Pa)；(3)泵的压头(m)；

⑷若泵的轴功率为10kW,求泵的效率。

「16m

答案：

(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)

在贮槽液面0-0'与真空表所在截面1・1’间列柏努利方程。以0-0'截面为基准水平

面，有：

Zo+舁+§=Z[+:+?+ZH"i

2gPS2gpg

其中:乎皆。孙去岛=。皿

zo=O,uo=O,po=O(表压)，zi=3m,pi=-42700Pa(表压)

e=-^=-x0.1ax23x3600=65ms/h

代入上式，得：ui=2.3m/s,44

(2)压力表读数(Pa)

在压力表所在截面22与容器液面33间列柏努利方程。仍以0-0'截面为基准水

0+里+包=与+

平面，有：2gpg

一2.32,p.mW…10023’

3J+——+s2=16+0+----------+0.02x-x----------

2g1000g1000”0.12x9.81

解得：〃2=3.23xlO5Pa(表压)

⑶泵的压头(m)

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得

3J3X105+0.427X105

+为=0.5++0

1000x9.81

=37.8m

(4)泵的有效功率

M=0£2H.=lOOOx9.81x—x37.8=6.695x10sW=6.695kW

3600

V=M/N=66%”0=66.95%

7.一内管尺寸为(p254.5mm的套管换热器作为精储塔顶全凝器，冷却水走管程，

塔顶蒸汽走壳程。已知塔顶蒸汽流量为500kg/h,汽化潜热为270kJ/kg,饱和温

度为80℃；冷却水入口温度为15C,出口温度为45℃,忽略管壁及污垢热阻。

此时蒸汽侧的对流传热系数。户104W/(m2・K),水侧的对流传热系数

a,=4428.4W/(m2-K)；水的比热。2=4.174日08«),忽略热损失。

试求：①换热器的热负荷Q,kW；②冷凝水的用量Wz,kg/h；③换热过程的对

数平均温差Atm,℃；④换热过程的总传热系数Ko,W/(n?.K)；(以内管的

外表面积为基准)⑤若达到要求，换热器长度不短于几米？

答案：

①换热器的热负荷：Q=W1n=500x270=1.35x105kJ/h=37.5kW

W2=——2——=135*._=10781kB小

②冷却水用量：.,色-4.174x(45-15)

③传热过程的对数平均温差:

其中：&=!1-、=80-15=6允।At2=T-t2=80-45=35t

_4一％_65-354

啮F

所以:

④总传热系数Ko：

K0=2615.97W/(m<K)

⑤换热器长度L：

Q37JX101

4==0295巾=田/L=^-=.?^?=3.766m

•此2615.97x48.46皿0.025K

8.一套管换热器(管长为1.75m,内管采用①25x2.5mm、外管采用060x3.5mm

的钢管)，用饱和水蒸汽来加热空气。空气走内管，管间为蒸汽冷凝，蒸汽侧对

流传热系数为l()4W/(m2K)o已知空气的进出口温度分别为20℃和80℃,流量

为18kg/h。忽略间壁两侧污垢热阻及管壁热阻，忽略热损失.

试求：①换热器的热负荷Q,kW；②空气侧对流给热系数a,W/(m2-K)；③以

内管外表面积为基准的总传热系数K。,W/(m2.K)；④试求传热的平均温差

Atnii℃o

已知:空气的物性可以视为常数，取值如下:密度1.128kg/m3；比热1.005kJ/(kgK)；

导热系数0.0276W/(mK)；粘度19.6xlO-6Pa-So

答案：

18

①。=啊弓曲f)=xL005x(80-20)=03015WF

3600

24叫4x18/3600....,

Uf=-r=-----=-----------------------=14.11m/j

②p-aL128x^rx0.022r

-警黑群旦”。,

湍流

dc#1,005x10s……小一，-

Pr=」一=-------------=0.714e(0.7J60)

X0.0276

%=1%=3。

af=0.023

4

0276

=0.023xPx(1.624xlO4)wxO.714M=64.»F/(maJQ

0.02

4-」+二=3+~?2=£。=51.8DF/(m2JO

③。%1064.8x20

④。=

nk=0=°=__________________=4234t?

*£4KgJ51.81x^x0.025x1.75

9.换热器由若干根长为3m,直径为625x2.5mm的钢管组成。要求将流率为

1.25kg/s的苯从350K冷却到300K,290K的水在管程与壳程的苯呈逆流流动。

已知水侧和苯侧的对流传热膜系数分别为0.85和1.70kW/(m》K),污垢热阻可忽

略。若维持水出口温度不超过320K,并取苯的比热为1.9kJ/(kg-K)、密度为

880kg/m3,水的比热为4.174kJ/(kg・K),管壁导热系数45W/(m-K)。忽略热损失。

试求：⑴外表面积的总传热系数Ko,kW/(m2・K)；⑵水的用量，kg/s；(3)换热器

管束所需的管子根数。

答案：

d.■深。•蔻。破

⑴对数平均直径：=0.0225m

匕也♦上丫(1十。.0025乂。您।。您『

艰.0t4)=11.700.045x0.02250J5x0.02J

=0.4716kW/(m2-K)

⑵由热平衡方程知：Q1=Q2

即：跖(方-5)二场C/厂外

代入数据：1.9x1.25x(350・300)=W2x4.174x(320-290)

得：W2=0.948kg/s

⑶。=%匾(方-石)=1.9x1.25x(350-300)=118.75kW

Ati=350-320=30K,At2=300-290=10K

以一必30-10

L百』

=18.2K

由传热速率方程：

g_118.75

A

-I^；-0.4716xl8J=1384m2

413.84

所需管数：d3.14x0.025x3=59.1*0根

10.某厂用板框过滤机在1.5kgf/cm2压差下恒压过滤某种胶状悬浮液，已知过滤面

积为30m2,过滤常数为K=2.7xl0.4m2/s,介质阻力可以忽略，过滤2小时后再

用1/8倍滤液体积的洗涤液洗涤，若卸饼、清洗、重装等辅助时间为1.2小时。

试求：①可得滤液多少(m3)?②此时生产能力为多大(m3/h)?③如果辅助时

间不变，洗涤液用量仍为所得滤液量的1/8倍，则此机的最大生产能力为多少

(m3/h)?

答案：

①片■“不，得?・/旧■30底7**3600x2・41城

咚喷二鸟…

②44

V41.8

2・8.040

则Z+/+Q2+2+12

③若了十%■立时，有最大生产能力。

即2了,〃>・12儿了■。帅此时，7-30V2.7*104X0.6X3600-22.9MS

-229..-.s/

Ux2”

《化工原理》课程综合复习资料

一、单选题

1.柏努利方程式中的()项表示单位质量流体所具有的动能。

A.gz

B.U2/2

C.P/P

D.We

答案：B

2.柏努利方程式中的P/P项表示单位质量流体所具有的()o

A.位能

B.动能

C.静压能

D.有效功

答案：C

3.流体在直管中流动，当ReW()时，流体的流动类型属于层流。

A.1000

B.2000

C.3000

D.4000

答案：B

4.流体在直管中流动，当Re2()时，流体的流动类型属于湍流。

A.1000

B.2000

C.3000

D.4000

答案：D

5如图所示一物包一物，表面1的面积为0.01m2,表面2的面积为0.035m2,则

角系数4)22=()。

a

A.0.256

B.0.397

C.0.714

D.0.665

答案：C

6.如图开口容器中上层为油，下层为水，容器右侧有一根玻璃管与容器下部相通,

图中B-B，处于同一水平面，则二者之间压强大小的关系为()o

A.PB>PB

B.PB<PB,

C.PB=PB'

D.无法比较

答案：A

7.如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了()的大小。

A.A、B间的压头损失Hf

B.A、B间的压强差AP

C.A、B间的压头损失及动压头差之和

D.A、B间的动压头差

答案：c

8.在滞流区颗粒的沉降速度正比于().

A.(ps-p)的1/2次方

B.pi的零次方

C.粒子直径的0.5次方

D.粒子直径的平方

答案：D

9.流化床的压降随流体速度变化的大致规律是()。

A.起始随气速增大而直线地增大

B.基本上不随气速变化

C.AP0c口

D.AP^u2

答案：B

10.物质导热系数的顺序是()o

A.金属〉一般固体〉液体〉气体

B.金属〉液体〉一般固体＞气体

C.金属〉气体〉液体＞一般固体

D.金属〉液体〉气体〉一般固体

答案：A

11有一套管换热器，环隙中有119.6C的蒸气冷凝，管内的空气从20℃被加热到

5OC,管壁温度应接近()o

A.20℃

B.50℃

C.77.3℃

D.119.6℃

答案：D

12.两灰体间进行辐射换热，两者间的温度差为100C。若将两灰体的温度各升高

100℃,则此时的辐射传热量与原来的传热量相比，将()。

A.增大

B.减小

C.不变

D.不一定

答案：A

13.判断下面的说法哪一种是错误的？

A.在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大

B.在同一温度下，物体吸收率a与黑度£在数值上相等，因此。与£的物理意义

相同

C.黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强

D.黑度反映了实际物体接近黑体的程度

答案：B

14.当换热器中冷、热流体的进出口温度一定时，判断下面的说法哪一个是错误

的？

A.逆流时，Atm一定大于并流、错流或折流时的Atm

B.采用逆流操作时可能会节约热流体(或冷流体)的用量

C.采用逆流操作可能会减少所需的传热面积

D.温度差校正系数(1)N的大小反映了流体流向接近逆流的程度

答案：A

15.某设备内的真空度为0.3kgf/cm2,当地大气压为745mmHg,则设备内的绝对

压强为()kPa。

A.235.4

B.128.7

C.71.9

D.68.9

答案：B

16.有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q(m3滤液/h)表示，每转

一周所得滤液量以V(m3)表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时

()0

A.V增加，Q下降

B.V增加，Q增加

C.V下降，Q下降

D.V下降，Q增加

答案：D

17.欲用降尘室净化温度为20C、流量为2500m3/h的常压空气，空气中所含灰尘

的密度为1800kg/m3,要求净化后的空气不含有直径大于lOrim的尘粒，若降尘

室的底面宽2m,长5m,则该降尘室内需要设()块隔板。

A.9

B.15

C.20

D.12

答案：D

18.粒径分别为16klm和8pm的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流

区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为()o

A.2

B.4

C.1

D.0.5

答案：B

19.板框恒压过滤，已知过滤终了时过滤速率为0.04m3/s,洗涤液的粘度与滤液

相同，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤速率为()o

A.0.08

B.0.02

C.0.01

D.0.04

答案：C

20.恒压过滤悬浮液，操作压差46kPa下测得过滤常数K为4xl0-5m2/s,当压差为

lOOkPa时，过滤常数K为()m2/So(滤饼不可压缩)

A.0.8xl0A-5

B.1.8xlOA-5

C.8.7xlOA-5

D.2.1xlOA-5

答案：C

21.某燃烧炉平壁，内壁为导热系数63W/(m・K),厚105mm厚的耐火砖，外层

为导热系数0.93W/(m-K),厚215mm的普通砖导热系数，内、外壁温度分别

为760C和155℃。则每平方米炉壁的热损失为()kW/m2o

A.2.35

B.2598

C.2.598

D.2350

答案：C

22.某工厂用一(|)170x5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包

两层绝热材料，第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065W/(m-K)；

第二层为厚30mm的石棉灰，其导热系数为0.21W/(m-K)。钢管与矿渣棉交界

温度为300℃,矿渣棉与石棉灰交界温度为89.8℃。管道长50m。求该管道的散

热量()kWo

A.7.6

B.76

C.141.9

D.14.19

答案：D

23.已知某液体的密度为995kg/m3,比热为4.174kJ/(kg-K),导热系数为

0.618W/(m-K),粘度为0.801mPa$其Pr(普朗特)准数为多少()。

A.5.4

B.8.9

C.7.8

D.0.76

答案：A

24.某一列管式换热器由300根直径为25mm,管长为6米的换热管组成，其换

热面积为()m2o

A.141.3

B.0.471

C.0.856

D.0.147

答案：A

25.某换热器用冷却介质冷凝有机物蒸汽，蒸汽温度为120C,冷凝为同温度下的

液体，冷却介质进出口温度分别为50C和100C,则换热器的平均温差为()℃。

A.50

B.45

C.40

D.30

答案：C

26.用光学仪器测得太阳光谱辐射能力最大时的波长为人=0.5卬,则由此推断太阳

表面的温度近似为()Ko

A.5700

B.5800

C.5900

D.6000

答案：B

27.如图所示，为一个带溢流的高位槽供水管路，管内径相同。假定系统为稳定

流动，现将阀门由全开变为半开，则压力表读数4(),PB()o

A.增大，增大

B.减小，减小

C.减小，增大

D.增大，减小

答案：D

28.两个无限接近的平行大表面1,2,己知表面1的温度为227C,黑度为0.6,表

面2的温度为127C,黑度为0.4,则表面1的有效辐射热为()W/m2。

A.2103.3

B.2503.3

C.3503.3

D.3103.3

答案：D

29.两块无限接近平行放置的立板，温度分别保持Tl=800K和T2=300K,板的黑

度为0.8,板间距离远小于板的宽度和高度，板1和板2之间的辐射换热量约为

()W/m2o

A.19430

B.4253

C.15177

D.16735

答案：C

30.如图所示流体从大管流向G管，以下表述正确的是()o

A.动能上升，静压能下降，位能不变

B.动能下降，静压能上升，位能不变

C.动能上升，静压能上升，位能不变

D.动能不变，静压能不变，位能不变

答案：A

31.单位体积流体所具有的()称为流体的密度。

A.质量

B.粘度

C.位能

D.动能

答案：A

32.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为()。

A.真空度

B.表压强

C.相对压强

D.附加压强

答案：B

33.单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为()o

A.流速

B.流线

C.流量

D.流函数

答案：A

34.流体在管内作()流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。

A层流

B.湍流

C.过渡流

D.漩涡流

答案：A

35.流体在圆管内做完全湍流流动时，平均速度约是最大速度的()o

A.0.5

B.0.25

C.0.82

D.2

答案：C

36.离心泵装置中吸入管路的()的作用是防止启动前灌入的液体从泵内流出。

A.调节阀

B底阀

C.出口阀

D.截止阀

答案：B

37.离心泵最常用的调节方法是()。

A.改变吸入管路中阀门开度

B.改变排出管路中阀门开度

C.安置回流支路，改变循环量的大小

D.车削离心泵的叶轮

答案：B

38.往复泵在操作中，()o

A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关

B.允许的安装高度与流量有关

C.流量与转速无关

D.开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀的开度无关

答案：B

39.自由沉降的意思是()o

A.颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计

B.颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度

C.颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用

D.颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程

答案：D

40.在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的()o

A.绝对压强

B.表压强

C.静压强

D.真空度

答案：A

二、判断题

1.热射线和光辐射的木质完全相同，不同的仅仅是波长的范围。

答案：V

2.转子流量计可用来测量常温常压腐蚀性流体的流量。

答案：V

3.在相同的设备条件下，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流。

答案：V

4.离心泵的铭牌上标出的性能参数是指该泵在运行时流量最大时对应的性能参

数。

答案：x

5.在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间应大于或等于气体在

室内的停留时间。

答案：x

6.滤饼过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作，它适用于处

理固体含量较高的悬浮液。

答案：V

7.当流化床床层压降波动较大时，表明床层内存在沟流的不正常现象。

答案：x

8.圆形管道用两层保温材料保温时，导热系数小的保温材料放在内层保温效果

好。

答案：V

9.当流体在管束外面流动换热时，对流传热系数跟管排的排列方式无关。

答案：x

10.当用水蒸气作为加热介质时，要经常把冷凝器中的空气放出，否则会大大降

低传热效果。

答案：V

三、问答题

1.什么是理想流体、传热速率？

答案：

完全没有粘性的流体，即产0,称为理想流体。它是为了便于处理某些流动问题

所作的假设而已.

传热速率是指单位时间内通过换热器传热面所传递的热量。

2.什么是绝对黑体（黑体）和白体？

答案：

黑体，是一种理想化的物体，是指能够吸收外来的全部电磁辐射，没有任何的反

射与透射，即对投入的辐射吸收率为1的物体。白体，也是一种理想化的物体，

即能全部反射辐射能（即反射率p=l）的物体，也称为镜体。

3.什么是物体的辐射能力（半球辐射能力或自身辐射）E?

答案：

物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向发射的全部波长（入=0-8）的

总辐射能，称为物体的辐射能力或