化工原理学习指导与训练
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化工原理学习指导与训练
流体流动
1.2习题
1.某流体的相对密度(又称为比重)为0.7,用SI单位制表示,其密度为__,重度为__。
-2
2.(1)1atm=__mH2O=__N·m;1Cp=__P=__Pa·
(2)当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___。
3.当地大气压为745mmHg,测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为__;测得另一容器内的表压强为1360mmHg,则绝对压强为__。
4.(1)粘度因不同流体而异,是流体的__;粘度值随温度变化而变,当液体温度升高,粘度一般__;而气体温度升高,粘度一般__。
(2)牛顿型流体与非牛顿型流体的主要区别是__。
5.不同管径的管子串联,其中大管内径为d1=45mm,小管内径为
d2=19mm,若大管管内流速为0.5m/,则小管管内流速为__,这是根据__得来的。
-1-3
6.理想流体波努利方程,如衡算基准以J·kg表示,则可表示为__,若用Pa(或J·m)
-1
表示,则可表示为__,若用m(J·N)表示,则可表示为__。
7.将波努利方程不加修改地应用于管流时,需具备的条件是:__,__,__。
8.流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失
的是机械能中的__项。
9.减少流体在管路中机械能损失
hf的措施有:___,___,___。
10.水由敞口恒液位高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管
路上阀门开度减小时,水流量__,摩擦系数__,管路总阻力损失__。
11.当流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是__型曲线,
其管中心最大流速为平均流速的__倍,摩擦系数与Re的关系为__。
12.(1)流体在圆形管中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力
损失为愿来的__倍;如果只将管径增加一倍、流速不变,则阻力损失为
愿来的__倍;
(2)流体在等径直管中作稳定流动,流体由于流动产生阻力损失,
此时流体流动沿管程__。
13.(1)当计算流体由粗管进入细管的局部
阻力时,公式中的流速应用__中的平均流速。
(2)流体在管内湍流流
动时(非阻力平方区)其摩擦系数随__和__而变。
(3)流体在管内
作层流流动时摩擦系数只与__有关。
(4)流体在管内湍流流动,并处于阻力平方区,则其摩擦系数只与
__有关。
14.(1)雷诺准数可理解为哪两个力之比__;
(2)在湍流摩擦系数的实验研究中,采用因次分析的目的是__;(3)准数用不同单位制进行计算所得的准数值应__。
15.(1)边长为0.4m的正方形通风管道,其湿润周边长为__,当量直径为__。
(2)套管由57某2.5mm和25某2.5mm的钢管组成,则环隙的流通
截面积等于__,润湿周边等于__,当量直径等于__。
16.喉径与管径均相同的文氏流量计与孔板流量计相比较,文氏流量
计的孔流系数Cr比孔板流量计的孔流系数C0__,这是因为文氏流量计
的能量损失比孔板流量计__。
17.比托管测量管道中流体的__,而孔
板流量计则用于测量管道中流体的__。
3
18.一转子流量计,当流过水的流量为1m/h时,测定该流量计进出
口压强降为20mmHg,当
3
流量增加到1.5m/h,问转子流量计进出口压降有何变化?__。
19.并联管路的特点是:(1)各管段压强降__;
(2)主管流量等于并联各管段__;
(3)并联各管段中,管子长、直径小的管段通过的流量__。
20.如图所示,某直管管路上阀门A、B全开,截面1与截面2的测
压管液面高为h1和h2,液体先后流经A、B阀门,试确定下列各值是增
大还是减小:(1)若关小A阀门时,h1();h2();h1-h2();(2)当A阀不变,关小B阀时,h1();h2();h1-h2()。
21.(1)层流底层越薄__。
(A)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(2)双液体U形差压计要求指示液的密度差__。
(A)大(B)中等(C)小(D)越大越好
22.图中三种情况下,若管径、流体种类、温度、压力、管内流速和测压口间距及所用压差计内指示液均相同,流体为实际流体,则:R1()R2()R3()(填〉,〈,=)
23.如图所示,此时U形压差计读数R值代表__。
(A)1-1截面与2-2截面的压差;
(B)两截面间流体流动突然减小的局部阻力降;
(C)摩擦阻力、局部阻力引起的压降与位置不同产生压降之和;
(D)摩擦阻力、局部阻力引起的压降与流速变化引起的压降变化之和;(E)摩擦阻力、局部阻力引起的压降与位置不同引起的静压变化以及流速变化引起的压降变化之和。
24.已知流体经过泵后,压强增大pN/m2,则单位重量流体压强能的增加为__。
(A)p(B)
p(C)
pp(D)g2g25.因次分析法目的在于__。
(A)得到各变量间的确切定量关系(B)得到各无因次数群的确切定量关系
(C)用无因次数群代替变量,使实验与关联工作简化(D)用无因次数群代替变量,使实验结果更可靠
26.孔板流量计的孔流系数C0,当Re数增大时,其值__。
(A)总在增大(B)先减小,当Re数增大到一定值时,C0保持为某
定值;(C)总是在减小(D)不定27.层流与湍流的本质区别是__。
(A)湍流流速大于层流流速
(B)流道截面大的为湍流,截面小的为层流(C)层流的雷诺数小于
湍流的雷诺数(D)层流无径向脉动,而湍流有径向脉动28.转子流量计
的主要特点是__。
(A)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
29.有一并联管路,如图所示,两段管路的体积流量、流速、管径、
管长、摩擦系数及流动阻力损失分别为qv1,u1,d1,l1,1,hf1及
qv2,u2,d2,l2,2hf2。
若d12d2,l12l2,,则
(1)hf1/hf2__。
(A)2(B)4(C)1/2(D)1/4(E)1
(2)当两段管路中流体均作滞流流动时,qv1/qv2__。
(A)2(B)4(C)1/2(D)1/4(E)1(3)当两段管路中流体均作滞流流动时,
u1/u2__。
(A)2(B)4(C)1/2(D)1/4(E)1
(4)当两段管路中流体均作滞流流动时,并取12,qv1/qv2__。
(A)2(B)4(C)1/2(D)1/4(E)1
(5)当两段管路中流体均作滞流流动时,并取12,u1/u2__。
(A)2(B)4(C)1/2(D)1/4(E)1
流体输送机械
2.2.1习题1.(1)离心泵的主要部件有__、__和__。
(2)往复泵主要适用于__、__的场合。
2.离心泵产生气蚀,通常是由于__,__,__,__等。
3离心泵的叶片一般是__,这是为了输出时增大__,减少__。
4.(1)若被输送流体粘度增高,则离心泵的压头__、流量__、效率__、轴功率__。
(2)若被输送流体密度改变,则离心泵的__、__及__均保持不变。
(3)离心泵的总效率反映了__,__和__三项能量损失的影响。
(4)离心泵吸入管线一般处于__压状态,若此时吸入管有泄漏,离心泵可能出现__现象。
5.(1)离心泵工作点是__曲线与__曲线的交点。
(2)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。
6.(1)离心泵的轴封装置主要有__和__两种。
(2)管路特性曲线的一般表达式是__。
(3)影响离心泵理论流量的因素有__和__。
(4)离心泵叶轮按有无盖板可分为__、__、__。
7.在测定离心泵的性能曲线实验过程中,在泵口出应安装__和__,而__必须在__的前部。
在泵的入口处应安装__,在__上还应安装测流量仪表,侧流量仪表可采用__或__或__等。
8.(1)离心泵的特性曲线通常包括__、__和__曲线,这些曲线表示在一定的__下输送某特定液体时的性能。
(2)离心泵用出口阀调节流量实质上是改变了__曲线使其__位置发生变化,如果将离心泵的转速减少,则可以使__曲线改变,改变的
方向是__。
9.泵的压头单位是__,可简化为__,其物理意义是__。
10.往复式压缩机的排气量是指__。
11.离心通风机全风压的单位是__,它的物理意义应理解为__。
12.(1)离心泵的流量调节阀安装在离心泵__管路上,关小出口阀门后,真空表的读数__,压力表的读数__。
(2)往复泵的转速(往复次数)增加时,流量__,扬程__。
(增大、减小、不变)13.(1)离心泵的扬程的含义是___________。
(2)离心泵常采用__调节流量,往复泵常采用__调节流量。
3
14.用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中,若用离心泵输送密度为1200kg/m的某液体(该溶液的其他性质与水相同),与输送水相比,离心泵的流量__,扬程__,泵出口压力__,轴功率__。
(变大、变小、不变、不确定)15.离心泵用来输送常温的水,已知泵的性能为:qv0.05m/时,H=20m;管路特性为
3
qv0.05m3/时,He=18m,则在该流量下,消耗在调节阀门上的压头H__m,有效功率Pe__W。
16.(1)写出两种旋转泵的名称:__和__。
(2)离心泵的转速提高10%,则泵新的特性曲线上的一个点比原特性曲线上对应的点流量提高__,压头提高__,轴功率增加__。
17.(1)选择压缩机时,首先应该根据__选定压缩机的种类。
型式确定后,再根据生产中的所要求的__和__确定规格。
(2)写出两种真空泵的名称:__和__。
18.(1)流体输送设备
按工作原理可分为__,__,__。
(2)离心泵中__是将电动机的
能量传递给液体的部件,而__则是将动能转变成势能的部件。
(3)离心泵按吸液方式分为__和__。
19.离心泵的主要性能参数包括__,__,__,__。
20.(1)离心泵的轴功率Pa,有效功率(理论功率)Pe,与功率间的关系是__,泵的功率包括__,__和__。
(2)产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的__下,输送__时
的特性曲线。
21.(1)漩涡泵常采用__来调节流量,往复泵、旋转泵
等一切__泵在旁路阀关闭时,不能全关__。
22.推导离心泵基本方程
式的两个基本假定是:(1)_________________,(2)______________。
23.略
24.离心泵停车时应该__。
(A)首先断电,再关闭出口阀(B)先
关出口阀门,再断电(C)关阀与断电不分先后(D)只有多级泵才先关出
口阀门
25.从地槽向常压吸收塔送液,一台离心泵在高效点工作。
若管路不变,在并联一台同型号离心泵,则()
(A)两泵均在高效点工作(B)两泵均不在高效点工作(C)仅原泵
在高效点工作(D)仅新装泵在高效点工作
26.将含晶体10%的悬浮液送往料槽宜选用()
(A)离心泵(B)往复泵(C)齿轮泵(D)喷射泵27.某泵在运行1
年后发现有气缚现象,应()(A)停泵,向泵内灌液(B)降低泵的安装
高度(C)检查进口管路是否有泄漏现象(D)检查出口管路阻力是否过大
28.用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门将导致()
(A)送水量增加,整个管路压头损失减少(B)送水量增加,整个管路压头损失增大(C)
送水量增加,泵的轴功率不变(D)送水量增加,泵的轴功率下降
29.有一锅炉,每小时蒸发水量为20t,额定压力为1.5Mpa,此锅炉注水泵选()(A)单级离心泵(B)多级离心泵(C)齿轮泵(D)螺杆泵30.以下不是离心泵通风机的性能参数()(A)风量(B)扬程(C)效率(D)风压31.当管路特性曲线写为HABqv2时()
(A)A只包括单位重量流体需增加的位能
(B)A包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和
(C)Bqv代表管路系统的局部阻力损失(D)Bqv代表单位重量流体增加的动能32.以下说法正确的:当粘度较大地增大时,在泵的性能曲线上()(A)同一流量qv处,扬程H下降,效率上升(B)同一流量qv 处,扬程H上升,效率上升(C)同一流量qv处,扬程H下降,效率下降(D)同一流量qv处,扬程H上升,效率下降
33.有人认为泵的扬程就是泵的升扬高度,有人认为泵的轴功率也就是电动机的功率()(A)这两种说法都不对(B)这两种说法都对(C)前一种说法对(D)后一种说法对34.当两台规格相同的离心泵并联时,只能说()
(A)在新的工作点处较原工作点处的流量增大一倍(B)当扬程相同时,并联崩特性曲线上的流量是单台泵特性曲线上流量的两倍(C)在管路操作的并联泵较单台泵流量增大一倍(D)在管路中操作的并联泵扬程
与单台泵操作时相同,但流量增大两倍35.当两个同规格的离心泵串联
使用时,只能说()(A)串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍(B)串联泵的工作点处较单台泵的工作点处杨程增大一倍
(C)当流量相同时,串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上
的扬程的两倍(D)在管路中操作的串联泵,流量与单台泵操作时相同,
但扬程增大两倍
22传热
5.2.1习题
1.为减少圆形管导热损失,采用包覆三种保温材料a、b、c,若abc,导热系数
abc,则包覆的顺序从内到外依次为____。
2.比较下列不同对流给热过程的值的大小:空气自然对流1,空气
强制对流(u=3m/)
2,水强制对流(u=3m/)3,水蒸气冷凝4___。
3.园管内强制湍流,流量为qv,管径为d时,给热系数为1;若管
径不变而流量减小为
qv/2,此时给热系数为2,则2=___1;若流量不变而管径减小为
d/2,给热系数
为3,则3=__1。
4.单壳程无相变换换热器,管程(水)与壳程(油)的质量流量均
一定(流动均处于高度湍流区),加热管尺寸不变,若:(1)将总管数
变为原来的3/4倍,则管程给热系数1为原来的__倍;
(2)将单管程改为双管程,其余不变,则管程给热系数1为原来的
__倍;管程阻力损失为原来的__;
(3)将壳程折流板的间距减半,则壳程给热系数0为原来的__倍;壳程阻力损失增加__倍。
5.对流给热时,略
6.无相变逆流换热过程,换热器面积为无穷大,若增加冷流体流量
qm2,则有:K__,tm__,t2__,2__(变大、变小、不变、不确
定)7.套管换热器,热流体侧为饱和蒸汽冷凝,若饱和蒸汽压力上升,则
K__,Q__,t2__,tm__(变大、变小、不变、不确定)
8.在套管换热器中,用热流体加热冷流体,操作条件不变,经过一段
时间后管壁结垢,则Q__,K__,t2__,T2__,tm__(变大、变小、不变、不确定)
9.在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上,应该将____材
料包在内层,其原因是__________。
10.将下列各种情况下对流传热系数的数值按自大而小的顺序排列:空气流速为18m/时的1;空气流速为8m/时的2;水的流速为2m/时
的3;水的流速为1.0m/时的4;蒸汽膜状冷凝时的5。
则_______
____。
11.(1)在两流体的间壁换热过程中,计算式QKAtm中A表示为_
________。
(2)在两流体的间壁换热过程中,计算式Q(/b)Atm
中A表示为_______。
(3)在两流体的间壁换热过程中,计算式QAtm中A表示为_________。
12.在两流体的间壁换热过程中,计算式QAtm中的tm表示为___或___。
而计算式Qqmcpt的t表示
为___或___。
13.(1)间壁换热器管壁温度tw接近___的一侧的流体温度;总
传热系数K的数值接近___的一侧的值。
(2)对于间壁式换热器:qm1cp1(T1T2)qm2cp2(t2t1)KAtm等式成立
的条件是___,___,___。
14.本题附图所示为间壁式换热器中
冷热流体稳态传热过程的温度分布曲线,该传热过程是由___,___
和___三个串联的热传递环节组成,由图分析可知:12,则控制热阻应
在___侧,因此若强化该传热过程,应从___侧着手。
15.列管换热器的壳层内设置折流板的作用在于______,折流
挡板的形状有___和___等。
16.将单程列管式换热器改为双程的作
用是____,但这将使___减小,____增大。
17.列管换热器中,管子在管板上的排列顺序方式主要有___和___,前者特点是___
___,后者的特点是_________。
18.(1)根据有无热补偿
或补偿方法不同,列管式换热器的一般结构式有:____,____,
____。
(2)消除列管式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。
(3)翅片管换热器安装翅片的目的是___和___。
19.(1)当任一流体发生变化,即(qmcp)mz某趋于无穷大时,并、逆流换热器传热效率与传热单元数关系均可简化为____。
(2)当两种流体的热容和流量相等,即qm1cp1qm2cp2时,并、逆流换热器传热效率与传热单元数关系均可简化为____,_____。
20.物体的黑度是指在__温度下,物体的__与___之比,在数值上它与同一温度下物体的________相等。
21.影响两固体表面间辐射传热量打下的因素主要有:____,___,___,___。
22.与固体和液体相比,气体辐射的主要特点是_____和__________。
23.通过一换热器,用饱和水蒸气加热水,可使水的温度20℃升高到80℃,现发现水的出口温度降低了,经检查水的初温与流量均无变化,引起问题的可能原因是:__________________。
24.(1)流体流动从层流转变为湍流时,随Re数的增大,对流传热系数显著____,所以应力求使流体在换热器中达到____流动。
(2)流体在管内湍流流动时,与流速的__次方成正比,而与管径的__次方成反比。
故在___允许情况下增大__比减小__对提高__的效果更为显著。
流体横向流过管束
作湍流流动时,在管外加折流板情况下,与流速的__次方成正比,而与___的0.45次方成反比。
25.碳钢的导热系数为__;不锈钢的导热系数为__;铜的导热系数为__;常压常温空气的导热系数为__;常温水的导热系数为__。
(A)151W/(m·℃)(B)380W/(m·℃)(C)45W/(m·℃)(D)
17W/(m·℃)(E)0.62W/(m·℃)(F)0.025W/(m·℃)
26.一定流量的液体在25某2.5mm的直管内作湍流流动,其对流系数
=1000151W/2
(m·℃)。
如流量和物性都不变,改用19某2mm的直管,则其值将
变为___。
(A)1259(B)1496(C)1585(D)167827.套管冷凝器的
内管走空气,管间走饱和水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时:(1)传热系数K应__;(2)空气出口温度__;(3)壁温__。
(A)增大(B)减小(C)略有减小
28.利用水在逆流操作的套管换热器中冷切某物料。
要求热流体的温
度T1、T2及流量qm1不变。
今因冷却水进口温度t1增高,为保证完成生
产任务,提高冷却水的用量qm2,其结果___。
(A)K增大,tm不变(B)Q不变,K增大,tm下降(C)Q不变,K
增大,tm不确定(D)Q增大,tm下降
29.沸腾传热的过热度增大,其传热系数__。
(A)增大(B)减小(C)旨在某范围内变大(D)沸腾传热系数与过
热度无关
30.两灰体进行辐射传热,两者温度差为100℃,如两灰体的温度各
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31.关于传热系数K下述说法中错
误的是()(A)传热过程中总传热系数K实际是个平均值(B)总传热系
数K随着所取得传热面不同而异
(C)总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物
性无关(D)要提高K值,应从减低最大热阻着手
32.举例说明下列各图的物理意义,并写出tm的数学表达式:
气体吸收
7.2习题1.混合气体用吸收的方法分离的原理是________
______________。
2.气体的扩散系数随温度的升高而_
_______,随压力升高而________。
3.漂流因数可表示
为_______,它反映了__________。
5.解吸时溶液由
________向______传递。
6.压力_________,温度________将有利于解吸
的进行。
7.对低浓溶质的气液平衡系统,当温度增加时,其亨利系数H将_
___,平衡常数m将___。
8.由于吸收过程气相中的溶质分压总是___液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总在平衡线的_____。
9.吸收塔设计中,增大吸收剂用量,操作线的斜率______,
吸收过程推动力(yye)____。
10.低浓度气体吸收与高浓度气体吸
收比较,其特点是________________。
11.在气体流量、气相进出口组成不变时,若减少吸收剂用量,则传质推动力将____,
操作线将____平衡线,设备费用将______。
12.吸收塔底部的排液管成U型,其目的是起_____作用,以便
防止______。
操作中的吸收塔,若使其液化比小于设计时的最小液
气比,则其操作结果是________________,若吸收剂进
塔浓度减低,其它条件不变,则吸收剂出口浓度将____。
13.在逆流
吸收填料塔中,吸收因数A=____,当A〈1时,若填料塔高度h→∞,则气体将于塔____达到平衡。
14.用逆流的吸收塔处理低浓度易溶溶质的气体混合物,如其它条件
不变,而入口气体的浓度y1增加,此塔的液相传质单元数NOL将___
__,出口气体浓度y2将_____。
15.对一定操作条件下的填料塔,如将填料塔增高一些,则塔的HOG将_______,NOG将_____
____。
16.含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔内进行吸收操作,若其它条件
不变,而入口气体流率增加,则对于气膜控制系统,其出口气体组成y2
将____,出口液体组成某1____,溶质回收率________。
33
17.20℃时,CO2气体在水中的溶解度为0.878(标)m/m(H2O),
此时液相浓度c=___
3
kmol/m,摩尔分率某=___,摩尔比某=___。
18.用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为____,在常压下20℃时,氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5
(kgNH3/100kgH2O)。
此时m=___。
19.用气相浓度P为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表
达的传质速率方程为________,以总传质系数表达的传质速率方
程为__________。
20.用y,某为推动力的传质速率方程中,
当平衡线位直线时传质总系数Ky与分系数kyk某的关系式为_____
__,Ky与kyk某的关系式为________。
21.溶解度很大的气体,吸收时属于___控制,强化吸收的手段是__________。
22.双膜理论认为,吸收阻力主要集中在界面两侧的___和___之中。
23.只要组分在气相中的分压___液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行,直到达到一个新的平衡为止。
(A)大于(B)小于(C)等于(D)不等于
24.在吸收塔设计中,当吸收剂用量趋于最小用量时___。