化工原理 (王晓红版)第一章 习题答 案汇编
化工原理课后习题答案
第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试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：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。
试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。
分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。
根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Δh在1－1´与2－2´截面之间P1 = P2 + ρ水银gR∵P1 = P4，P2 = P3且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 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。
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。
[答案:K＝50M（m2・C）]。
解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。
代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
化工原理课后习题答案第一章流体流动答案
第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
化工原理1相关习题详细解答
化工原理1相关习题详细解答1.在大气压为760mmHg的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为738mmHg。
若在大气压为655mmHg的地区维持塔内绝对压力相同，则真空表读数为？2.已知：管道尺寸为Φ114x4mm，流量为85m3/h，水在管路中（喷头前）流动时的总摩擦损失为10J/kg，喷头前压力较塔内压力高100kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失12J/kg 。
求泵的外加功率。
3.已知：喉径内径与水管内径之比为0.8。
若忽略水在管中流动时的能量损失，试判断垂直小管中水的流向 。
4.如图所示，通过一高位液槽将液体沿等径管路输送至某一车间，高位液槽内液面保持不变，现将阀门开度减小，试定性分析以下个参数的变化：管内流量、阀门前后压力表读数。
解 (1) 管内流量变化分析取管出口截面2-2面为位能基准面，在高位槽液面1-1面和2-2面间列机械能衡算方程：而于是将阀门开度减小后，上式等号左边各项均不变，而右边括号内各项除?z 增大外其余量均不变（l 一般变化很小，可近似认为是常数），故由此可推断，u2必减小，即管内流量减小。
(2) 阀门前后压力表读数pA 、pB 变化分析取压力表pA 所在管截面为A-A 面，由1-1面、A-A 面间的机械能衡算可得：当阀门关小时，上式等号右边各项除uA 减小外，其余量均不变，故pA 必增大。
pB 的变化可由B-B 面、2-2面间的机械能衡算分析得到：1 1 p Ap B2A B2当阀门关小时，上式等号右边各项除u2减小外，其余量均不变，故pB必减小。
讨论：由本题可引出如下结论：简单管路中局部阻力系数的变大，如阀门关小，将导致管内流量减小，阀门上游压力上升，下游压力下降。
这个规律具有普遍性。
5.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则沿程阻力损失为原来的2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则沿程阻力损失为原来的1/4 倍。
6.实际流体在导管内作稳态流动时，各种形式的压头可以互相转，但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。
化工原理 第一章 习题及答案
第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3．分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主；温度上升,热运动加剧,粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。
<1>试画出容器内部受力示意图<用箭头的长短和方向表示受力大小和方向>；<2>试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1〕图略,受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2〕内部压强p=ρgh=1000××；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强。
因为容器内壁给了流体向下的力,使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体,各接一U形压差计,读数分别为R1、R2,两压差计间用一橡皮管相连接,现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离,试问读数R1与R2有何变化？<说明理由>答6．容器A的液体势能下降,使它与容器B的液体势能差减小,从而R2减小。
化工原理 (王晓红版)第一章 习题答 案
（原题 4）
解：对于 U 型管压差计：
p左 pa p0 油gh ， p右 pa 汞gR
所以可以得到： h
汞gR - p0 13600 9.8 0.4 15000 m 4.88m 油g 800 9.8
5． 如图所示， 用 U 形管压差计测量某容器内水上方气体的压强， 指示液为水银， 读数 R=4cm，H=80cm，试计算容器内水上方的真空度为多少 kPa？现在由于精 度需要， 希望读数增大到原来的 20 倍， 请问应该选择密度为多少的指示液？ （U 型管左端的液位可以认为不变） 。
题 1-8 图
解：以高位槽水面为上游截面 1—1’，水管出口管截面内侧为下游截面 2—2’， 并以出水管中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即：
Z1 u12 p u2 p 1 He Z2 2 2 H f 2 g g 2 g g
u1 0 ，p1 （表压强） 0 0 式中：Z 1 6m ，Z 2 0 ， ，p 2 （表压强） ，H e 0 ，
题 1-9 图
解：以储槽水面为上游截面 1—1’，塔内水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，即：
Z1 u12 p u2 p 1 He Z2 2 2 H f 2 g g 2 g g
式 中 ： Z 1 0 ， Z 2 18.5m ， u1 0 ，， p1 100 kPa （绝对压强） ，
解： p1 p0 45 ， p2 p0 700 所以 p p2 p1 745 mmHg 745 133 .3Pa 99.3kPa
4．如图所示的储槽内盛有密度为 800 kg/m3 的油，U 型管压差计中的指示液为 水银，读数 R=0.4m，设容器液面上方的压强 P0 =15kPa（表压） ，求容器内的液 面距底面的高度 h？
化工原理课后习题答案
第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试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：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。
试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。
分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。
根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Δh在1－1´与2－2´截面之间P1 = P2 + ρ水银gR∵P1 = P4，P2 = P3且P3= ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 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。
化工原理1-7章习题答案解析
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 ghp z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
(完整版)化工原理第一章题库与解答
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＝0.8Umax；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。
化工原理(第一章练习题与答案)
第1章流体流动学习目的与要求1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。
2、掌握流体静力学平衡方程式。
3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。
4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。
5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。
6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。
7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。
8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。
综合练习一、填空题1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。
当地大气压强为101.33 103Pa.2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。
3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。
4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。
5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。
6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。
摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。
7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。
8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。
邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失fh 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的fh 与2u 成正比？光滑管流动时的摩擦损失fh 与u 的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。
解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
化工原理分章试题与解答 第一章
流体流动习题一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1R 2（＞，＜，＝）；2）R 30（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1R 2R 3有何变化？（变大、变小，不变） 2．如图上所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。
3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为。
21)p p A >m p p B 5.0)21+>m p p C 5.0)21->21)p p D <4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的倍，高度湍流时，h f 是原值的倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的倍。
6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。
则：1）R0（>，=，<）2）A 、B 两点的压差p ∆=Pa 。
)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)())()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3）流体流经A 、B 点间的阻力损失fh 为J/kg 。
4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆，fh 有何变化？7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似等于阀门阻力。
如图上所示，试讨论：1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变小，不变）； 3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p∆，R；（变大，变小，不变）。
化工原理第一章题库与解答
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＝0.8Umax；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。
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失fh 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的fh 与2u 成正比？光滑管流动时的摩擦损失fh 与u 的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。
解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
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第1章1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。
已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6 ，求293K 时容器中混合物的密度？（原题1） 解：在293K 时，3m /879kg =苯ρ，3m /867kg =甲苯ρ。
在293K 时，苯和甲苯的混合物的密度为：8676.08794.01+=+=BwBAwAmx x ρρρ 所以，()3m /kg 872=m ρ2．已知某混合气体的组成为18%N 2、54%H 2和28%CO 2（均为体积分率），试求100m 3的混合气体在温度为300K 和1MPa 下的质量？（原题2） 解：混合气体可以视为理想气体，则：mol 10403003144.810010136⨯=⨯⨯⨯==RT pv n混合气体的平均摩尔质量为：kmol /44kg .1828.04454.0218.028=⨯+⨯+⨯=++=C C B B A A m y M y M y M M混合气体的质量为：kg kmol M n m m 6.737kmol /44kg .1840=⨯=⨯=3．某设备进出口测压仪表的读数分别为45mmHg （真空度）和700mmHg （表压），求两处的绝对压强差是多少kPa ？ （原题3）解：4501-=p p ，70002+=p p所以kPa Pa mmHg p p p 3.993.133********=⨯==-=∆4．如图所示的储槽内盛有密度为800 kg/m 3的油，U 型管压差计中的指示液为水银，读数R=0.4m ，设容器液面上方的压强P 0 =15kPa （表压），求容器内的液面距底面的高度h ？（原题4）解：对于U 型管压差计：gh 0a 油左ρ++=p p p ，gR a 汞右ρ+=p p所以可以得到：m m p h 88.48.9800150004.08.913600g -gR 0=⨯-⨯⨯==油汞ρρ5．如图所示，用U 形管压差计测量某容器内水上方气体的压强，指示液为水银，读数R=4cm ，H=80cm ，试计算容器内水上方的真空度为多少kPa ？现在由于精度需要，希望读数增大到原来的20倍，请问应该选择密度为多少的指示液？（U 型管左端的液位可以认为不变）。
题1-5附图解：对于U 型管压差计：gH 水左ρ+=p p ，gR a 汞右ρ+=p p 所以可以得到：()51kPa .2Pa 04.08.9136008.08.91000gR -gH p p a =⨯⨯-⨯⨯==-=汞水真空度ρρ读数改变后，根据题意：gR'gR 指示汞ρρ= 所以33m /680kg m /kg 2013600R'R===汞指示ρρ6．现用列管换热器进行空气的预热，测得空气在管内的流速为15m/s ，其平均温度为60℃，压强为200kPa （表压强），换热器的管束由150根φ30mm×2.5mm 的钢管组成。
请计算：（1）空气的质量流量；（2）操作条件下空气的体积流量；（3）标准状况下空气的体积流量。
解：（1）查表可知，在60℃时空气的密度为1.063m /kg ，在压强为200kPa 时，其密度为：()33m /kg 15.3m /kg 2003.1013.10106.1''=+==p pρρ 空气的质量流量为：()s kg uA w s /48.3025.04142.31501515.3'2=⨯⨯⨯⨯==ρ （2）操作条件空气的体积流量为：()s m uA V s /10.1025.04142.31501532=⨯⨯⨯== （3）查表可知，标准状况下空气的密度为：3m /205kg .1=标ρ 标准状况下空气的体积流量为：()s m w V ss /89.2205.148.3'3===标ρ7．有一套管冷却器，内管为φ25×2.5mm ，外管为φ57×3.5mm ，冷冻盐水在套管环隙中流动，已知盐水流量为3.73 吨/小时，密度为1150 kg/m 3，粘度为1.2厘泊，试判断其流动类型？解：设套管的外管内径为1d ，内管的外径为2d 。
水通过环隙的流速为：()()s m s m d d w A V u s s /612.0/025.0050.04142.3115036001073.342232221=-⨯⨯⨯=-==πρ环隙的当量直径为：()m d d d e 025.0025.0050.021=-=-= 所以5.14662102.11150612.0025.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρu d e所以流动类型为湍流。
8．如图所示的高位槽的水面距出水管的垂直距离保持为6m 不变，水管系采用内径68mm 的钢管，设总的压头损失为5.7 m 水柱（不包括排水管出口的压头损失），试求每小时可输送的水量？（原题6）题1-8图解：以高位槽水面为上游截面1—1’，水管出口管截面内侧为下游截面2—2’，并以出水管中心线为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式，即：f e H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中：m 61=Z ，02=Z ，01≈u ，（表压强）01=p ，（表压强）02=p ，0=e H ，m 7.5=f H 。
将以上各值代入柏努利方程，可以得到：()()m/s 43.2m/s 7.569.812212=-⨯⨯=-=f H Z g u/h m 77.31068.0142.34143.23600413600360036003222222=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯===d u A u V V s h π9．如图所示为二氧化碳水洗塔的供水系统，水塔内绝对压强为210kPa ，储槽水面绝对压强为100kPa ，塔内水管入口处高于储槽水面18.5m ，管道内径为52mm ，送水量为15m 3/h ，塔内水管出口处绝对压强为225kPa ，设系统中全部的能量损失为5m 水柱，求输水泵所需的外加压头？（原题7）题1-9图解：以储槽水面为上游截面1—1’，塔内水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，即：f e H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中：01=Z ，m 5.182=Z ，01≈u ，，（绝对压强）k Pa 1001=p ，（绝对压强）kPa 2252=p ，m 5=f H 。
s /96m .1s /m 052.01416.341360015A Vs 22=⨯⨯⨯==u 将以上各值代入柏努利方程，可以得到：()）（O mH 4.3657.122.05.18 581.91000100010022581.9296.15.182g u 2212222=+++=+⨯⨯-+⨯+=+-++=f e H g p p Z H ρ10．如附图所示，一管道由两部分组成，一部分管内径为40mm ，另一部分管内径则为80mm ，流体为水，在管道中流量为13.57 m 3/h 。
两部分管道上均有一个测压点，测压点之间连接一个倒U 型管压差计，其中充有一定的空气，若两测压点所在截面之间的摩擦损失为260mm 水柱，求倒U 型管压差计中水柱的高度差R 为多少mm ？（原题8）题1-10图 解：以第一个测压点的管截面为上游截面1—1’， 第二个测压点的管截面为下游截面2—2’，并以管中心线为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式，即：f e H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中：01=Z ，02=Z ，0=e H ，m 260.0=f H ，m/s 3m/s 04.0142.341360057.134136002211=⨯⨯⨯=⨯⨯==d V A V u h s π m/s 75.0m/s 08.004.03222112112=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==d d u A Au u 将以上各值代入柏努利方程，可以得到：）（O mH 17.026.081.92375.02222212221-=+⨯-=+-=-f H g u u g p p ρ11．如图所示，某料液从高位槽流向反应器，已知该溶液的密度为1100 kg/m 3，粘度为1厘泊，采用φ114×4mm 的钢管，直管全长为20m ，管道上有一个全开的闸阀和两个90°的标准弯头，其流量为31.7 m 3/h ，求总的压头损失？（原题11）题1-11图解：m/s 1m/s 106.0142.34136007.31413600360022=⨯⨯⨯=⨯⨯===d V A V A V u h h s π531017.110111001106.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρdu 根据顾毓珍公式：02122.01170007543.001227.0Re 7543.001227.038.038.0=+=+=λ ()）（m 366.08.92115.09235106.02002122.0 222=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∑∑g u d le l H f ζλ12．如图，用泵将20℃的苯从地面以下的贮槽送到高位槽，流量为300l/min ，高位槽的液面比贮槽液面高10m 。
泵的吸入管为φ89×4mm 的无缝钢管，直管长度15m ，并有一个底阀，一个90o 弯头。
泵排出管为φ57×3.5mm 的无缝钢管，直管长度50m ，并有一个闸阀，一个标准阀和三个90o 弯头，两个三通。
阀门均为全开，泵的效率为75%，试计算泵的轴功率。
题1-12图补充条件：底阀为止回阀（止逆阀），其当量长度为5m 。
解：以贮槽液面为上游截面1—1’， 高位槽液面为下游截面2—2’，并以贮槽液面为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式，即：f e H gp g u z H g p g u z +++=+++ρρ2222121122根据题意：p 1=p 2=p a , u 1=u 2=0, z 1=0, z 2=10m 。
所以上式简化为：f e H z H +=2 对于管路的总阻力：（1）吸入管路：)mm (8124891=⨯-=d ，l 1=15m ，底阀的当量长度为5m ，90o 弯头的阻力系数为0.75，进口阻力系数0.5。
m/s 97.0m/s 081.0142.341601000300416022111=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==d V A V u m s π查表，20℃时，苯的密度为879kg/m3，粘度为0.737cP4311111037.910737.087997.0081.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρu d 根据顾毓珍公式：()022.01037.97543.001227.0Re 7543.001227.038.0438.011=⨯+=+=λ()）（m 321.0 8.9297.05.075.0081.0515022.0 2221111111=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∑∑g u d le l H f ζλ（2）排出管路：)mm (0525.3752=⨯-=d ，l 2=50m ，闸阀的阻力系数为0.17，标准阀的阻力系数为6.0，90o 弯头的阻力系数为0.75，三通的阻力系数为1.0，出口阻力系数1。