化工原理试题库(含答案)

试题一 一：填空题（18分）

1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=________mH20=__________Pa. 该地区的大气压为

720mmHg。 2、 常温下水的密度为1000

Kgmm3，粘度为1cp，在d内100mm的管内以3s 速度流动，其流动类

型为 ______________。

3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._

_________________.

4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________m围为_______________________ms,低压气体在管路中流动时，常用流速范

s。

6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________.

__________________.往复泵___________________.__________________.

7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。

8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内值的有效方法____________. 提高管外值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中，

由于_________________________________________，其传热效果好。 C热水C冷水4.187 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7mH20 2、Re,8.53104pa.

KjKg.K

du0.1.3.10001.1033105 湍流。

1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8ms、8-15ms。

4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁

路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。

6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。

10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。

11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。

12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。

试题二

一：填充题（20分）

1、牛顿粘性定律_____________，粘度在SI制中的单位是___________。 2、常用测定流量的流___________._____________._________________。

3、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。

4、 等边三角形的边长为a，其当量直径为____________________。

5、 流体在圆形直管内滞流流动时，其速度分布是_____________ 型曲线，其管中心的最大流速为

平均流速的___________ ，縻擦糸数与Re的关系为______________。 6、 泵是指_______________________________，按其工作原理来分可分为 __________._____________._____________.__________________。 7、 气体按压缩比来分，可分为________._______._________._________。 8、 降沉室内颗粒得以沉降的条件________________________________。 9、 过滤操作实际上是滤液通过_________和__________ 的流动过程，

过滤速率是指___________________________________________。

10、传热一般采用逆流操作，但为__________________.________________时采用并流操作。

11、用二种厚度相同的材料保温时，往往把__________ 的材料包在内 层，以达到好的保温效果。 12、蒸发是利用溶液中溶质的________，用加热的方法使部分溶剂汽化并除去 ___________溶液的浓度或析出溶质。

13、金属的导热糸数大都随其纯度的增加而_____，随其温度的升高___。

14、对流传热的热阻主要集中在______________,因_________________强化对流传热的重要途径。

15、 工程上流体流经换热器的压降通常限定在__________Kpa。

二：问答题（30分）

1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？

2、何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 3、采用多级压缩的优点有哪些？

4、列管式换热器为何要进行热补偿？

5、单层圆筒壁的内、外半径分别为r1和r2，壁表面温度分别为T和t，若t〈T，试写出圆筒任意半径r处的温度表达式？

试题二的答案

一：填充题

1、.''''dwN.s、。2、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。 3 、位置、时间、2dym3a。 5、抛物线、0.5、64Re。

时间、位置。4、3 6、为液体提供能量的输送机械，离心式、往复式、旋转式和流体作用式。

7、通风机、鼓风机、压缩机。 8、颗粒的停留时间大于沉降时间。 9、介质和滤渣层的流动，单位时间内所获到的滤液量。

10、控制温度、降低粘度、减少阻力。11、导热糸数小的。12、不挥发性、提高。 13、增加、增加。14、层流内层、减薄层流内层的厚度。15、10.13-101.3. 二：问答题

1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当Re2000，为层流，当

Re4000为湍流。

1、 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管

径、流速、粘度和密度。

2、 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。

3、 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程

0度也有区别。若两流体的温度差较大（50C以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿。

2.L..T't'2.L..T't4、 Q= tT'rrlnln2r1r1.T't'.lnrln2r1rr1

试题三

一：填充题（18分）

1、空气在标准状态下密度为1.29

Kgm080C时的密度为________ ，在0.25Mpa下（绝压）3 2、产生流体阻力的原因有_________________._______________

3、转子流量计在安装时应_________________。

4、连续性方程u1s1u2s2是__________指导出来的，它适用______流体。

5、 直管阻力的表示式为____________________，管中流出 出=__________流入管中

入=_____________。

6、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。

7、 往复式压缩机的工作循环为_______._____ ._____._______四个阶段。 8、一热流体将热量通过壁面传给冷流体的过程是______________________

9、固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走______________程。 10、一根暴露在外的热管子以__________.___________散发热量。 11、0.023.d内Re0.8.Prn式中两个准数Re=__________，Pr=__________. 若液体被冷却

时n=____________。

12、多效蒸发主要有_______._________._________三种典型流程。 二：判断题（18分）

1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等 的。（稳定流动）。 2、 转子流量计可以读出任何流体的流量。

3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在SI制中属层流范围，在cgs制中属 湍流范围。

4、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。

5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 6、沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。 7、气相与液相所组成的物糸称为气相非均相物糸。

8、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。 9、多层导热时，其推动力为各层推动力之和，阻力也为各层阻力之和。 10、流体对流传热膜糸数一般来说有相变时的要比无相变时为大。

11、多层平壁稳定导热时，如果某层壁面导热糸数小，则该层的导热热阻大，推动力小。 12、若以饱和蒸汽加热空气，传热的壁面温度一般取空气和蒸汽的平均温度。 13、所谓黑体就是人们所讲的黑颜色的物体。

14、在同一种流体中，不可能同时发生自然对流和强制对流。

15、多效蒸发可以提高蒸汽的利用率，二次蒸汽利用一次称为单效蒸发，利用二次称为双效蒸发，依次类推。 16、对流传热糸数是物质的一种物理性质。

17、黑体、镜体、和灰体都是理想化的物体，在自然界中并不存在。

18、总传热糸数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关。

0Kj T142.9C R2143Kg

试题三答案

一：填充题

1、 2.5Kgm3 。2、内縻擦力和流体的流动状态。3、保持垂直。 4、质量守恒定律、

lu212 5、.、1、0.5. 6、 气蚀现象。

d2 7、吸气、压缩、排气、膨胀四个阶段所组成。8、热流体以对流传热的方式将热量传给壁面、壁面间的热传导、冷流体以对流传热的方式获得热量 9、管程。10、自然对流、热辐射。

11、Red.u、Pr.Cp、n0.312、并流、逆流和平流。

二：判断题

6、10、17为对，其余都为错。

试题四

一：填充题（20分）

1、边界层的形成是流体具有_________结果。

2、用阻力糸数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时，按__ 管内的流速来计算动项。 3、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为_________________ 4、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的___________.

2 5、经内径为158mm的钢管输送运动粘度为90m的燃料油，若保持油品作层流流动，则最大流

s速不能超过________。

6、用离心泵在两个敞开容器间输液，若维持两容器的液面高度不变，当关小输送管道的阀门后，管道的总阻力将___________。

1、 离心泵的工作点是___________曲线与________________曲线的交点。

8、往复式压缩机的余隙糸数=___________,_______-，则容增大，生产 能力

_______________。

9、沉降操作是指在某种______中利用分散相和连续相之间的________,使之发生相对运动而实现分离的操作。沉降过程有_____和_____沉降两种方式。

10、工业上常用的过滤介质主要有________、__________、___________。 11、在过滤操作中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是_______而不是______。

12、在平壁稳定热传导过程中，通过三层厚度相同的材料，三层间的温度差变 化是依次降低，则三层材料的导热糸数的大小顺序__________________。

13、沸腾传热可分为三个区域，它们是______、_______、_______ 。应维持在__________区内操作。 14、用饱和蒸汽加热水，经过一段时间后，发现传热阻力迅速加大，这可能是由于___________________________________所引起的。

15、温度差损失包括__________________________、___________________，______________________ 二：选择题

1、层流和湍流的本质区别是（ ）

A、流速不同； B、流通截面积不同；

C、雷诺数不同； D、层流无径向流动，湍流有径向流动； 2、选择下述流体在管路中常用的流速

（1）、过热水蒸汽（ ），（2）、水及一般流体（ ）； （3）、压强较高的气体（ ），（4）、粘度较大的液体（ ）；

_ A、1-3ms，B、0.5-1ms,C、15-20ms,D、30-50ms

3、离心泵铭牌上标明的是泵在（ ）时的主要性能参数。 A、流量最大； B、压头最大； C、效率最高； D、轴功率最小； 4、下列结论正确的是（ ）。

A、 液体的粘度随温度的升高而减小； B、 气体的粘度随温度的升高而增大； C、 液体的粘度基本上不随压强变化； D、 气体的粘度随压强增大而减小。

5、离心泵吸入管路底阀的作用是（ ）。

A、阻拦液体中的固体颗粒； B、避免出现气蚀现象；

C、维持最低的允许吸上高度；D、防止启动前充入的液体从泵内漏出； 6、在一个过滤周期中，为了达到最大生产能力应（ ） A、过滤时间应大于辅助时间； B、过滤时间应小于辅助时间；

C、过滤时间应等于辅助时间； D、过滤加洗涤所需时间等于1/2周期； 7、下述说法中正确的是（ ）。

A、过滤速率与过滤面积成正比；B、过滤速率与过滤面积的平方成正比； C、过滤速率与滤布阻力成反比；D、过滤速率与操作压差的平方成正比； 8、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是（ ）。

A、颗粒的几何尺寸； B、颗粒与流体的密度； C、流体的水平流速； D、颗粒的形状； 9、旋液分离器是利用离心力分离（ ）。

A、离心机可分离液液混合物； B、离心机可分离液固混合物； C、离心机可分离气固混合物；

D、 离心机所分离的不均匀混合物中至少有一相是液相；

10、传热过程中当两侧流体的对流传热糸数都较大时，影响传热过程的将是（ ）。

A、管壁热阻； B、管内对流传热热阻； C、污垢热阻； D、管外对流传热热阻；

11、下述措施中对提高换热器壳程对流传热糸数有效的是（ ）。 A、设置折流挡板； B、增大板间距；

C、增加管程数； D、增加管内流体的流速；

12、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体；

13、采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热糸数，但同时地导致（ ）

A、管内易结垢； B、壳程流体流速过低； C、平均温差下降； D、管内流动阻力增大； 14、增大换热器传热面积的办法有（ ）。

A、选用粗管排列； B、选用翅片管； C、增加管程数； D、增加壳程数； 15、关于传热糸数K下述说法中错误的是（ ）。

A、 传热过程中总传热糸数K实际上是个平均值； B、 总传热糸数K随着所取的传热面不同而异；

C、 总传热糸数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，应从降低最大热阻着手；

试题四答案

一：填充题

1、粘性。 2、细。 3、4a。 4、剪应力。 5、1.14m。 6、不变。

3sV7、管路特性曲线、离心泵特性曲线。8、3V1V3、 小、大。 9、力场、密度、重力、

离心。

10、 织物介质、粒状介质、多孔性固体介质。

11、滤饼层、过滤介质。 12、依次增加。13、自然对流、膜状对流、核状对流、 核状对流。 14、冷凝水未排出、不凝性气体未排

15、溶液沸点升高、静压力、流体阻力所引起的温度差损失。 二：判断题

1、D． 2、D、A、C。 3、C。 4、A、B、C． 5、B。 6、D

7、B． 8、C。 9、B。

10、B． 11、A。 12、A、C、D；B、E、F。 13、C、D． 14、B。 15、C。

试题六

一：填充题（20分）

1、精馏分离的依据是________________________的差异，要使混合物中的 组分得到完全分离，必须进行 多次地______________._______________。

2、 相对挥发度的表示式=______________.对于二组分溶液的蒸馏，当=1 时，能否分离

___________。

3、q的定义式是________________________________________，饱和液体进料q=____.饱和蒸汽进料q=____.蒸汽是液体的3倍的混合进料时q=____。

4、二组分的连续精馏操作，精馏段操作线方程为y0.75x0.245，提馏段 操作线方程为

y1.25x0.02，当q=1时，则xW_____xD=______。

5、在连续精馏中，其它条件均不变时，仅加大回流，可以使塔顶产品xD_____，若此时加热蒸汽量V不变，产品量D将______。若在改变R的同

时，保持塔顶采出量不变，必需增加蒸汽用量，那么冷却水用量将________。 6、压力__________.温度__________将有利于吸收的进行。 7、完成下列方程，并指出吸收糸数的单位。

Nkci k的单位__________________.

NKGp KG 的单位_______________.

8、吸收过程中的传质速率等于分子散速率的条件是___________________

9、饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，其相对湿度______，绝对湿湿度H________,露点_________，湿球温度___________。

10、萃取操作的依据是_________________________________________.萃取操 作选择溶剂的主要原则是________________________________________._______________________________-.______________________________. 二：简答题（36分）

1、叙述恒縻尔流假设的内容？

2、板式塔塔板上造成液面落差的原因有哪些？如何防止？

3、试推导并流吸收塔的操作线方程？并在y-x的相图上表示出来？

4、叙述双膜理论的论点？ 5、画出单级萃取操作相图？ 6、叙述湿空气的性能参数？ 试题六答案： 一：填充题

1、 各组分的挥发度、部分汽化和部分冷凝。2、不能。

3、进料的液化分率、q=1、q=0、q=0.25。 4、xW0.08,xD0.98。

F1 F2

V L '''

A

B、

V''' L

5、提高、下降、增加。 6、增加、下降。 7、NAk.CiC，k的单位是m；NAKG.PP，KG的单位 mol2sm.s.atm。

8、层流或静止。 9、不变、下降、下降、下降。 10、组分在萃取剂中的溶解度的差异；对被萃取组分有较好的选择性、与稀释剂互 溶度愈小愈好、易回收便宜无毒性。 二：问答题

1、恒縻尔溢流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量 皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。

恒縻尔汽化流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的汽 体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。 2、 液流量、塔板结构和液流长度；可采取双溢流或多溢流降液

管、结构简单的筛板塔。 3、 V.Y1YL.XX1 E' YLLXX1Y1。 VV4、 相互接触的气、液两流体间存在着稳定

F E 的相界面，界面两侧各有一个很薄的有

Y1 X1 效层流膜层，吸收质是发分子扩散的方

式通过此膜层；在相界面处，气、液两

相达到相平衡；在膜层以外的中心区

域，由于流体的充分湍动，吸收质的浓

度是均匀的，即两相中心区的浓度梯度

Y X 为0，全部浓度变化集中在两个有效层流

膜层内。

6、湿空气的性质参数有：相对湿度、湿度、

焓、比容、比热、干球温度、湿球温度、露

X2 Y2 点温度、绝热饱和温度。

试题七 一：填充题（20分）

1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比， 相同要求下，所需理论塔板数将____________。

2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________

简答题5 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。

4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。

5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。

6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。，

7、实验室用水吸收空气中的C02，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时，若解吸因素mVL 增加，而气、液进料组成不变，则溶质 的回收率将

_________。

9、组分A、B的分配糸数之比值1，能否________萃取分离。

10、理论干燥过程是指____________________________________________.

11、 总压为0.1Mpa的空气温度小于100C时，空气中水蒸汽分压的最大值应为______________ 12、 单级萃取操作中，料液为F，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S点，当达到_____,溶液变为均一相。 二：问答题（30分）

1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 2、何谓塔的漏液现象？如何防止？

3、填料可分为哪几类？对填料有何要求？ 4、写出任意一种求温度的方法？

5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？

试题七的答案： 一：填充题

1、待分离的混合物为水溶液，且水是难挥发组分的情况。理论板数要多。

2、易挥发组分在气、液两相间的浓度关糸；易挥发组分在塔内的下一块塔板中上升的气相中的组成与上一块塔板上的液相组成之间的操作线关糸。

3、气相中的分压、縻尔分率、同温度下的饱和蒸汽压来表示。 1、 不同种分子之间的引力小于同种分子之间的引力所造成的。 2、 不同种分子之间的引力大于同种分子之间的引力所造成的。 3、 增大、减少、增大。 7、 液膜控制、小于、小于 8、减少。 9、能。

10、干燥过程为等焓过程。 11、该温度下水蒸汽的饱和蒸汽压。 12、接近、溶解度曲线上。 二：问答题

1、 理论板：离开这一块板上的气、液相组成满足平衡关糸的板；在绘三角形梯级时，正好使用了

一次平衡关系和一次操作线关系，与逐板法相比，正好跨过了一块板，可认为一个三角形梯级代表了一块理论板。

2、 塔板上的液体直接从塔板上漏下的现象。增加上升蒸汽量。

3、 填料主要可分为实体填料和网体填料；要求要有较大的比表面积，较高的空隙率，一定的化学

稳定性和一定的机械强度，重量轻，造价低。

4、 h0.6220p，利用露点温度查得p,即可算出湿度。 Pp5、 第一，在三角形相图上作出溶解度曲线和辅助曲线；第二，根据生产任务找出原料液组成点

F、末级萃余相组成点Rn、溶剂点S、利用杠杆规则找到E1；第三，联结FE1和RnS的延长

线交于这一操作点；第四， 作R1的延长线交于E2点，找到R2后，作R2的延长线交

于E3点；以此类推，直至最终萃余相的组成小于Rn为此。所作的联结线数目，即为所求的理

论级数。

。 

试题八

一：填充题（20分）

1、精馏塔内，气液两相的流动，液体靠_________自上而下地流动，气体靠___________自下而上地与液体成逆流流动。

2、全回流时，操作线与_________重合，操作线方程为________,理论塔板数为__________.当回流比减少到_____________________________称为最小回流比，所需的理论塔板数

_________________________.适宜的回流比应通过_________________________________确定。 3、y-x相平衡曲线上各点的温度是_______ 。

4、当增大操作压强时，精馏过程中物糸的相对挥发度__________,塔顶温度_________,塔釜温度_________。

5、精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应______,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应_________,所需塔径应________，操作费和设备费的总设资将是___________________________。

6、享利定律____________________________________________________。 其数学表达式__________._____________._______________.____________。

7、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而_______一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。

8、填料层高度的计算将要涉及_________.__________与_________这三种关系 式的应用。 9、离开干燥器的湿空气温度t2比绝热饱和温度_____.目的是___________.

10、物料中的水分与空气达到平衡时，物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽分压__________________.

11、非吸水性物料，如黄沙、瓷土等平衡水分接近于_______________. 12、萃取和精馏同样是分离____________的单元操作，但萃取操作更适用

_____________________.________________________________________________________________._____________________________。 二：判断题（30分）

1、 所谓恒縻尔流假设就是指每一块塔板上上升的蒸汽量是相等的，而下降的液体量也是相等的。 2、 精馏操作中，两操作线的位置都随进料状态的变化而变化。 3、 精馏操作的依据是物糸中组分间沸点的差异。 4、 精馏段操作线方程y0.65x0.4，绝不可能。

5、 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。 6、 精馏塔的全塔总效率不等于塔内各板的默弗里效率。

7、 在吸收计算中，用比縻尔组成来表示是为了计算上的方便。

8、 吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。 9、 一个气相传质单元高度是指这段填料层内的浓度变化与推动力相等。

10、有一二元混合物，加入一定量的萃取剂后，其1，认为能用萃取的方法来分离此二元混合物。 11、是指诸操作线的交点。

12、温球温度与绝热饱和温度与水的初温高低有关。

13、临界含水量是区分结合水分与非结合水分的分界点。

pp1.60368.6%。 02.338 14、含结合水分为主的物质，为了加快干燥时间，可采取增加空气流速的办法。 15、任何温物料只要与一定温度的空气相接触都能被干燥为绝干物料。

xF 试题八的答案

一：填充题 1、 重力、压力差。 2、 对角线、y=x、最小、两操作线的交到相平衡 线时、无限多、经济核算。 3、 不等的。 xD

4、减少、增加、增加。 5、增大、增大、增大、急速下降至一最低点后又 上升。 xW 6、 总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上

方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关

C系。，p，，

pE.xHymxYmX。

7、气膜、液膜、液膜。 8、物料衡算、传质速率、相平衡。 9、高20-50K、防止干燥产品反潮。10、相等。 11、零。 12、液体均相混合物、溶液沸点高、沸点相近、恒沸物、热敏性物料。 二：判断题

4、6、7、为对，其余都为错。 。

试题九

一：填充题（20分）

1、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线斜 率等于_______，提馏段操作线的斜率等于________ ,回流比等于____________, 馏出液等于___________,回流液量等于_____________。

2、 理想溶液的特点是同分子间作用力_____异分子间作用力，形成的混合溶液中没有

__________________.___________________。

3、 精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只减少塔釜的热负

荷，则塔顶组成______,塔底组成________

4、精馏塔的塔底温度总是_______塔顶温度，其原因________________、-________________________________________________________。

5、已测得精馏塔自塔顶下数第四和第五层塔板的两相组成为0.62、0.75、0.70、0. 82,其中x40.70，试判断：y4______、 y5______ 、x5____。

6 、塔板负荷性能图中有______线，分别是___________、____________、_________________、_____________________、_____________________。

7、在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是_____________、___________、_____________、______________。

8、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，解析法的适用条件是__________________，对数平均推动力法的适用条件是__________________，

梯级图解法的适用条件是____________, 图解积分法的适用条件是_______。

9、生产上常见的脱吸方法有___________、____________、__________。 10、萃取过程是_________________________________________________。

11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为_____________，曲线以外为_________，萃取操作只能在_______________内进行。

12、恒定干燥条件是指_______________以及_______________都不变。 二：选择题（30分）

1、精馏的操作线为直线主要是因为（ ）

A、理论板假设； B、理想物糸； C、塔顶泡点回流； D、恒縻尔流假设；

2、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA0.5时泡点为t1，与之相平衡的气相组成yA0.75时，相应的露点温度为t2 ，则（ ）。

A、 t1= t2 ； B、t1〈t2 ； C、 t1〉 t2 ； D、不能判断；

3、精馏操作中，若其它条件都不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流，则塔顶产品组成xD变化为（ ）。

A、变小； B、变大； C、不变； D、不确定； 4、二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（ ）。 A、提馏段操作线与q线； B、平衡线； C、平衡线与精馏段操作线； D、平衡线与q线；

5、某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F、D、R、xF、q及加料位置不变，则塔顶产品组成xD变化为（ ）。

A、变小； B、变大； C、不变； D、不确定； 6、不能引发降液管液泛这种不正常操作现象的原因是（ ）。 A、塔板间距过小； B、严重漏液；

C、过量雾沫夹带； D、气、液负荷过大；

7、对常压操作的低浓度吸收糸统，当糸统总压在较小范围内增时，亨利糸数E将（ ），相平衡常数将（ ），溶液解糸数H将（ ）。

A、增加； B、降低；

C、不变； D、不确定；

8、操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将（ ）；又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气 体浓度，则吸收率将（ ）。 A、增大； B、降低；

C、不变； D、不确定；

9、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相 总传质单元高度将（ ）；气相 总传质单元数将（ ）。

A、增加； B、减少；

C、不变； D、不确定；

10、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（ ）。

A、溶解度曲线上方区； B、溶解度曲线下方区； C、溶解度曲线上 ； D、纵坐标线上；

11、用纯溶剂S对A、B混合物进行单级理论萃取，当S用量增加时，保持进 料量F和组成xF不变，所获得的萃取液组成应（ ）。

A、增加； B、减少；

C、不变； D、不一定；

12、含水湿物料与一定状态下的空气（非饱和状态下的）相接触，能被除去的 水分为（ ）。

A、结合水分和非结合水分； B、平衡水分和自由水分； C、非结合水分和部分结合水分； D、部分平衡水分和自由水分； 试题九答案

一：填充题

1、 1；1；无限大；0；进料量。 2、 等于；体积效应和热效应。 3、 降低；增加。

4、 高于；塔顶轻组分的浓度高，相应的泡点低；塔底压力高于塔顶，塔底的泡点较高。 5、 y40.82；y50.75；x50.62。

6、 5条；液泛线；漏液线；夹带线；液相负荷上限线；液相负荷下限线。 7、 溶解度；选择性；挥发度；粘性。

8、 操作范围内平衡线为直线；操作范围内平衡线为直线；操作范围内平衡线弯曲程度不大；各种

情况。

9、 通入惰性气体；通入水蒸汽；降压。

10、在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程。 11、两相区；均相区；两相区。

12、温度、湿度、速度与物料接触状况。

二：选择题

1、D． 2、A。 3、A。 4、A。 5、A。 6、B。7、C；B；C。 8、A；C。 9、A；B。10、B。 11、D。 12、C。

试题十 一：简答题（50分） 1、 在精馏操作过程中为什么要有回流及再沸器？

2、 何谓干燥速率？干燥过程分为哪几个阶段？各受什么控制？ 3、什么位置为适宜的进料位置？为什么？

4、湿物料中的水分按能否用干燥操作分为？按除去的难易程度可分为？ 5、用连续精馏塔在常压下分离二元理想混合物。据图回答以下问题？

精馏段操作线方程_________________ 提馏段操作线方程________________ 进料状况为 ________,g为 _________。 进料组成为xF______,塔顶xD______, 塔釜xW__________.回流比R为_______，若塔顶产物D=30kmol，则回流量为 L= _____。全回流时R=______,Nmin=______. 最

h小回流比R________. 总理论塔板数为___________,精馏段理论塔板数为____________ 。若总板效率为ET50%，则所需实际塔板数为___________。

提馏段第二块板上的气、液相组成为________________。

图十-1

6、湿空气经预热后进干燥器，干燥过程为等焓干燥过程。其变化如图： t0H0 H1 验室 预热 t1干燥器 t2H2 A B C

在I—H图上找出A、B、C的状态点？

7、某精馏塔中，操作线方程如下：

精馏段：y0.723x0.263

提馏段：y1.25x0.0187

若原料液于泡点下进入精馏塔，试求：xF、xD、xW及R？

试题十答 案 t1 一：简答题

1、 回流是保证精馏塔正常 而稳定操作的必要条 100% 件。是补充t2 塔板上的液相组成和数量；使塔板

上的液相组成和数量保 t0 持稳定；提高塔顶产品

的浓度。再沸器主要是

提供一定的上升蒸汽

量。

2、 干燥速率是单位时间单

HH H 02位干燥面积上所汽化的

水分量。干燥分恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干燥阶段受表面汽化速率控制，降速干燥阶段受内部扩散控制。

3、 跨过两操作线交点的梯级所对应的加料位置为适宜的加料位置。此时所需的理论塔板数为最少。 4、 湿物料中的水分按能否用干燥操作来分：平衡水分和自由水分。按除去的难易程度来分：结合水分

和非结合水分。

7、y0.723x0.263，y0.125x0.0178。 R2.61；xD0.95；xW0.0748；xF0.53。

一、填空题：

1. 雷诺准数的表达式为__ Re=dｕρ/μ____。当密度ρ＝1000kg.m,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s在管中流动时,其雷诺准数等于_____10_____,其流动类型为__湍流____.

2. 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.

4. 管出口的局部阻力系数等于___1.0_____,管入口的局部阻力系数等于___0.5___.

5. 流体体积流量用＿＿ｑ＝u.A＿＿＿来计算；质量流量用＿＿ｑ＝u.A.ρ＿＿＿来计算；而流体流速用＿＿u＝ｑ/A＿＿＿来计算。

6. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿湍流＿＿，其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿Wm＝0．8Wｍａｘ＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿滞流＿，其平均速度为＿＿＿＿Wm＝0.5Wｍａｘ＿＿。

7. 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。

8. 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。

9. 牛顿粘性定律的表达式为____τ=μdu/dy ______,动力粘度 (简称为粘度)μ的SI单位为____ Pa.s或N.s.m ____。运动粘度ν的SI单位为_____ m.s _____。

10. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将_____减小_____,摩擦系数______增大______,管道总阻力损失____不变______。 11. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有____粘性_____。

12. 压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流速再增大时,液位高度____降低___,因为___阻力损失增大________。

13. 静止液体中两处压力相等的条件是___连续、同一液体、同一水平面_____。

14. 液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤___2000_____时为滞流流动,其λ=___64/Re ____;当Re≥____4000____时为湍流流动。当Re继续增大到大于某一定值时,则流体流动在完全湍流区,当ε/d为一常数时,其λ值为___常数____。

16. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位__重量________流体所具有的静压能,称为______静压头_________。

17. 当20℃的水（ρ=998.2kg.m,μ=1.005 厘泊）在内径为100mm的圆管内流动时,若流速为1.0 m.s时,其雷诺数Re为______9.93×10_________,流动型态为____湍流_______。

18. 雷诺准数的表达式为____ Re=duρ/μ________。当密度ρ=1000kg.m,粘度=1（厘泊）的水,在内径为d=15mm,以流速为0.1 m.s在管内流动时,雷诺数等于____1500______,流动类型为______层流______。

19.柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头,当流速再增大时,液位高度__降低_____,因为___阻力损失增大________,

20. 如图所示，已知,ρ水=1000kg.m,ρ空气=1.29kg.m,R=102mm ,则△P=____1___kN.m,ξ=___2___。

二、选择题：

1.一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（A ）关系 A. 体系＞大气压 B. 体系＜大气压 C. 体系＝大气压

2. 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（ B ） A. Um＝1/2Umax B. Um＝0.8Umax C. Um＝3/2Umax

3. 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( A ) A. 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

4. 转子流量计的主要特点是( C )。

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。 6. 层流与湍流的本质区别是：( D )。

A. 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。

7. 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（C）倍。 A. 2 B. 8 C. 4

8. 柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽略A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（ A ）

A. a位置 B. c位置 C. b位置

9. 用SI制基本单位表示的压强的单位应该是（C ）

A. Pa B. N.m C. kg.m.s D. mmHg 10. 表压与大气压、绝对压的正确关系是（A ）。

A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度

11. 流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（ C ）成比例,作完全湍流时,则呈（ A ）成比例。

A. 平方 B. 五次方 C. 一次方

12. 流体流动产生阻力的根本原因是,因为流体流动（C ）。

A. 遇到了障碍物； B. 与管壁产生摩擦 C. 产生了内摩擦切向力 13. 在稳定连续流动系统中,单位时间通过任一截面的（ B ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量

14.稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变、不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变

15. 转了流量计的工作原理主要是靠流体（C ）。

A. 流动的速度 B. 对转子的浮力 C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。 16. 将管路上的阀门关小时,其阻力系数（B ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变

17. 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（ A ）。 A. 1/4 B. 1/2 C. 2倍

18. 设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压、

19. 一般情况下,温度升高,液体的粘度（ B ）；气体的粘度（ A ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变

20. 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（ A ）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 三、判断题：

1. 化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（√ ） 2.用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短,都会直接影响测量的准确性。（× ）

3. 当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（ × ）

4. 当流体充满导管（圆形）作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。（× ） 5. 牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( × )

6. 孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。（× ）

7. 经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型肯定是层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。( × )

8. 表压强代表流体的真实压强。（ × ）

9. 流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。（ √ ）

10.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大（ √ ）；液体的粘度随温度的升高而减小。（ √ ）

11. 流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（ √ ）

12. 当量直径de,既可用来计算雷诺数Re（ √ ）；也可用来计算非园形管子的截面积。（ × ）

13. 流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。（ × ）

14. 原油在园形管中作湍流流动时,其它条件不变,而管长增加一倍,则阻力损失增加一倍,（ √ ） 15. 在并联的各条管路中稳定流动时,流体的能量损失皆相等。（ √ ） 16. 液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。（√ ）

17. 流体流经孔板流量计的能量损失较大（ √ ）；而流经文丘里流量计的能量损失较小（ √ ）

18. 滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（ × ）

20. 稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等（√ ）；则流经各截面处的体积流量也相等（√ ） 四、简答题：

2. 学习流体流动与输送,你认为应解决些什么问题？ ***答 学习流体流动与输送一般应解决以下问题：

(1) 合理选择流体输送管道的管径。 (2) 确定输送流体所需的能量和设备。 (3) 流体流量测量和速度、体积和质量流量、压力，以及控制。 (4) 流体流动的形态和条件，作为强化设备和操作的依据。 3. 理想流体和实际流体如何区别？

***答案 理想流体是流体没有粘性，流动时，不产生摩擦阻力，液体体不可压缩，受热不膨胀；而实际流体是具有粘性，有摩擦阻力，液体是可以压缩，受热是膨胀。

4.（8分）

Z＋p/ρｇ＝Z＋p/ρｇ （1），

ｐ＝ｐ＋ρｇh （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，它的压强亦相等； (2)说明液体内部任一点的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。

7. 何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？

***答案 层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。

湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。 以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。

8. 何谓牛顿型流体？何谓非牛顿型流体？

***答案 服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。不服从牛顿粘性定律的，称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。

11.在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表（如图所示）。问： （1）当管路上的阀门C关闭时，两个压力表的读数是否一致？为什么？（2）当管路上阀门C打开时，两个压力表的读数是否相同？为什么？（设A.B处的气体密度近似相等）

***答案 （1）阀C关闭时，流体为静止状态，

同一水平面上∴P=P。

（2）阀C打开，流体流动，有阻力，为Z=Z，d=d 且ρ=ρ 则u=u ∴P＞P

15. 在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水（μ油＞μ水）,若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大？为什么？

***答案 ∵Re油=Re水 而 u油＞u水，∴ u油＞u水

18. 如图所示，A.B.C三点在同一水平面上，d=d=d，问： （1）当阀门关闭时，A.B.C三点处的压强哪个大？哪个小？或相等？

（2）当阀门打开，高位槽液面保持不变，A.B.C三点处的压强哪个大？哪个小？或相等？

***答案***

（1）阀门关闭，水处于静止状态，P=P=P （2）阀门打开，水稳定流动，有阻力，且d=d=d∴P＞P＞P

19. 如图所示：A.B.C三点在同一水平面上，d=d，d＞d，问：（1）当闸阀关闭时，A.B.C三点处的压强那个

大？哪个小？或相等？（2）当阀门打开，高位槽水位稳定不变，A.B.C三截面处的压强、流量、流速哪个大？哪个小？或相等？

***答案 (1) p=p=p (2) ① V=V=V

②u=u u＞u u＞u

③ 流动流体有阻力，由柏努利方程知：P＞P P＞P P与P的大小由u、u和h→c之值决定

20. 什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？ ***答案 化工产品的生产过程中，具有共同物理变化，遵循

共同的物理学定律的一些物理操作过程。例如：流体流动、流体输送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。

流体的重要性质

3

1．某气柜的容积为6 000 m，若气柜内的表压力为5.5 kPa，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H2 40%、 N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大气压力为 101.3 kPa，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数ntpV101.35.51000.06000mol246245.4mol RT8.314313各组分的质量：

mH240%ntMH240%246245.42kg197kg

mN220%ntMN220%246245.428kg1378.97kg

mCO32%ntMCO32%246245.428kg2206.36kg mCO27%ntMCO27%246245.444kg758.44kg mCH41%ntMCH41%246245.416kg39.4kg

2．若将密度为830 kg/ m的油与密度为710 kg/ m的油各60 kg混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。

3

3

解： mtm1m26060kg120kg

VtV1V2m11m260603m0.157m3 28301710mmt12033kgm764.33kgm Vt0.157流体静力学

3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力

绝压=大气压-真空度= 85.310320103Pa65.3kPa （2）真空表读数

真空度=大气压-绝压=101.3310365.3103Pa36.03kPa

3

4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的孔，其中心距罐底1000 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉

63

紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×10 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×10Pa）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为

ppgh101.31039609.81(9.51.0)Pa1.813103Pa（绝压） 作用在孔盖上的总力为

π F(ppa)A＝（1.813103－101.3103）0.762N＝3.627104N

4每个螺钉所受力为

π F139.5100.0142N6.093103N

4因此

nFF13.6271046.093103N5.956（个）



习题4附图

5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U管压差计。读数分别为R1=500 mm，R2=80 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=100 mm。试求A、B两点的表压力。

习题5附图

解：（1）A点的压力

pA水gR3汞gR210009.810.1136009.810.08Pa1.165104Pa（表） （2）B点的压力

pBpA汞gR1 1.165104136009.810.5Pa7.836104Pa（表）6．如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100 h=800 mm。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量高度可以忽略不计。已知当地大气压力为101.3 kPa，试求管处流体的压力。

解：设管路中心处流体的压力为p

根据流体静力学基本方程式，pApA

力，在mm，水，其路中心

则 p+水gh+汞gRpa

习题6附图 ppa水gh汞gR101.31010009.80.8136009.80.1Pa80.132kPa3

13.3 kPa置，如本题时，气体便面下的深度

7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过（表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装附图所示。液封的作用是，当炉内压力超过规定值从液封管排出。试求此炉的安全液封管应插入槽内水h。

解：水gh13.3

习题7附图 h13.3水g13.3100010009.8m1.36m

流体流动概述

3

8. 密度为1800 kg/m的某液体经一内径为60 mm的管道输送到某处，若其平均流速为0.8 m/s，求

32

该液体的体积流量（m/h）、质量流量（kg/s）和质量通量[kg/(m·s)]。

π3.14解： VhuAud20.80.0623600m3s8.14m3h

44π3.14wsuAud20.80.0621000kgs2.26kgs

44Gu0.81000kgm2s800kgm2s

9．在实验室中，用内径为1.5 cm的玻璃管路输送20 ℃的70%醋酸。已知质量流量为10 kg/min。试分别用用SI和厘米克秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。 解：（1）用SI单位计算

查附录70%醋酸在20 ℃时，1069kgm3，2.50103Pas d1.5cm0.015m

ub1060π40.01521069ms0.882ms

duReb0.0150.88210692.51035657 故为湍流。

 （2）用物理单位计算

1069gcm3，0.025gcms d1.5cm，ub88.2cms

du Reb1.588.21.0690.0255657

10．有一装满水的储槽，直径1.2 m，高3 m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4 cm，测得水流过小孔的平均流速u0与槽内水面高度z的关系为：

u00.622zg 试求算（1）放出1 m水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m）；（2）又若槽中装满煤油，其它

33

条件不变，放出1m煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m）？

3

解：放出1m水后液面高度降至z1，则

1 z1z030.8846m2.115m

0.7851.22由质量守恒，得

w2w1dM0，w10 （无水补充）

d w2u0A00.62A02gz （A0为小孔截面积） MAZ (A为储槽截面积) 故有 0.62A02gzAdz0

d3

3

即 dz0.62A0d

2gzA上式积分得 A1212)(z0z1) A0.622g0(211212 32.115s126.4s2.1min

0.6229.810.04 11．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口

2

高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑hf=5.5u计算，其中u为水在管内的平均流速

3

（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m/h）。 解：（1）A- A'截面处水的平均流速

在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得

p12p22 gz11ub11gz2ub2hf （1） 22式中 z1=7 m，ub1～0，p1=0（表压）

2

z2=1.5 m，p2=0（表压），ub2 =5.5 u 代入式（1）得

22 9.8179.811.51ub25.5ub2222 ub3.0ms

3

（2）水的流量（以m/h计）

3.142Vsub2A3.00.01820.0040.02355m3s84.78m3h

4

习题11附图 习题12附图

12．20 ℃的水以2.5 m/s的平均流速流经φ38 mm×2.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一φ53 mm×3 mm的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各 习题14附图 插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差

（以mm计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。 解：在A、B两截面之间列机械能衡算方程

p12p22 gz11ub11gz2ub2hf 22式中 z1=z2=0，ub13.0ms

d12A10.0380.00252ub2ub1u2.5ms1.232ms b12A0.0530.00322d2 ∑hf=1.5 J/kg

22ub2ub1p1p21.23222.52 ub2hf1.5Jkg0.866Jkg 22pp2故 10.8669.81m0.0883m88.3mm

g13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液

5 3

面维持恒定，其上方压力为1.013310Pa。流体密度为800 kg/m。精馏塔进口处的塔内压力为

5

1.2110Pa，进料口高于储罐内的液面8 m，输送管道直径为φ68 mm

3

4 mm，进料量为20 m/h。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。

解：在截面A-A和截面B-B之间列柏努利方程式，得

2p1u12p2u2gZ1WegZ2hf 22p11.0133105Pa；p21.21105Pa；Z2Z18.0m；2u10；u2hf70Jkg

203600VVms1.966msAπ23.142d0.06820.0044422 Wep2p1u2u1gZ2Z1hf

2

习题13附图

1.211.01331051.9662We9.88.070Jkg800214．本题附图所示的贮槽内径D=2 m，槽底2.461.9378.470Jkg175JkgNewsWe203600800173W768.9W与内径d0为32 mm的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液面高度h1为2 m（以管子中心线为基准）。液

2

体在管内流动时的全部能量损失可按∑hf=20 u计算，式中的u为液体在管内的平均流速（m/s）。试求当槽内液面下降1 m时所需的时间。 解：由质量衡算方程，得

W1W2dM （1）

d W10，W2πd02ub （2）

4 dMπD2dh （3）

d4d将式（2），（3）代入式（1）得 πd02ubD2dh0

44d即 ub(D)2dh0 （4）

d0d在贮槽液面与管出口截面之间列机械能衡算方程

22 gz1ub1p1gz2ub2p2hf

2222uubb即 ghhf20ub220.5ub2 22或写成 h20.5ub2

9.81 ub0.692h （5）

式（4）与式（5）联立，得

0.692h(2)2dh0

0.032d即 5645dhhi.c. θ=0，h=h1=2 m；θ=θ，h=1m 积分得 564521212s4676s1.3h

动量传递现象与管内流动阻力

15．某不可压缩流体在矩形截面的管道中作一维定态层流流动。设管道宽度为b，高度2y0，且

b>>y0，流道长度为L，两端压力降为p，试根据力的衡算导出（1）剪应力τ随高度y（自中心至任意一点的距离）变化的关系式；（2）通道截面上的速度分布方程；（3）平均流速与最大流速的关系。 解：（1）由于b>>y0 ,可近似认为两板无限宽，故有

d

1p(p2yb)y （1） 2bLL （2）将牛顿黏性定律代入（1）得

 du

dy dupy

dyL上式积分得

upy2C （2）

2L边界条件为 y=0，u=0，代入式（2）中，得 C=-Cp2y0 2L因此 up(y2y02) （3）

2L（3）当y=y0，u=umax

p2故有 umaxy0

2L再将式（3）写成 uuy2 （4） 1()maxy0根据ub的定义，得

u1udA1u1(y)2dA2u

bmaxmaxAAAAy30 16．不可压缩流体在水平圆管中作一维定态轴向层流流动，试证明（1）与主体流速u相应的速度点

出现在离管壁0.293ri处，其中ri为管内半径；（2）剪应力沿径向为直线分布，且在管中心为零。 解：（1）uu1(r)22u1(r)2 （1）

maxbriri当u=ub 时，由式（1）得 (r)211

ri2解得 r0.707ri

由管壁面算起的距离为yrirri0.707ri0.293ri （2）

du由 对式（1）求导得

drdu2umax drr2r

i2umax4ubrr （3） 故 ri2ri2在管中心处，r=0，故τ=0。

17．流体在圆管内作定态湍流时的速度分布可用如下的经验式表达

uzr1 umaxR试计算管内平均流速与最大流速之比u /umax。

171解：uπR2令

R01uz2πrdr2πRR0r1umax2πrdr R171ry，则rR(1y)R1R1u2uz2πrdr2πR0πR 18．某液

10y17umax2πR2(1y)dy2umax(y17y87)dy0.817umax01体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2，问因

流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？ 解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时 pf=hf

Lub2或 hf=pf/=d2hdu f2=（2)(1)(b2)2

hf11d2ub1d2

式中 d1=2 ，ub2=（1）=4

d2ub1d2因此 hf2f1h=(2)(2)(4)2=322

11又由于 0.316 0.25Re 故

du0.25Re210.25

=（1)0.25=（1b1)=（2×)0.25=（0.5）=0.841 1Re24d2ub2hhf2f1=32×0.84=26.9

4

19．用泵将2×10kg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本

3

题附图）。反应器液面上方保持25.9×10Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为76 mm×4 mm的钢管，总长为35 m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为

3-4

1073 kg/m，黏度为6.310Pas。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm。）

，，

解：在反应器液面1-1与管路出口内侧截面2-2间列机械

，

能衡算方程，以截面1-1为基准水平面，得 习题19附图 22uu gz1b1p1Wegz2b2p2hf 22（1）

式中 z1=0，z2=17 m，ub1≈0

w2104 ub2ms1.43ms

236000.7850.06821073d43

p1=-25.9×10Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得

2 Weg(z2z1)ub2p2p1hf

21.43225.9103 =9.81×17+++

21073h=192.0+h

ff其中

d0.0681.4310735

Redub==1.656×10 30.6310 ed0.0044

根据Re与e/d值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为 闸阀（全开）： 0.43×2 m =0.86 m 标准弯头： 2.2×5 m =11 m

h=（+

fLLeub22+）

21.432故 hf=(0.03×350.8611+0.5+4)Jkg=25.74J/kg

20.068于是 We192.025.74Jkg217.7Jkg 泵的轴功率为

217.72104 Ns=Wew/=W=1.73kW

36000.7流体输送管路的计算

20．如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与 内径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。

（1）当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中

3

习题20附图 流出多少水（m）？

（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa

（表压）。（闸阀全开时Le/d≈15，摩擦系数仍可取0.025。） 解：（1）闸阀部分开启时水的流量

，，，

在贮槽水面1-1与测压点处截面2-2间列机械能衡算方程，并通过截面2-2的中心作基准水平面，得

22 gz1ub1p1gz2ub2p2hf， （a） 1－222式中 p1=0(表)

p2HggRH2OgR136009.810.410009.811.4Pa39630Pa（表）

ub2=0，z2=0

z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知 HOg(z1h)HggR （b）

2式中 h=1.5 m, R=0.6 m 将已知数据代入式（b）得

136000.61.5m6.66m z11000 hf,1-2ub2ub2L152(c)2.13ub(0.0250.5)2.13ub2

d20.122将以上各值代入式（a），即 9.81×6.66=ub+

2396302+2.13 ub 1000解得 ub3.13ms

π2dub36000.7850.123.13m3s1.43m3s 4 （2）闸阀全开时测压点处的压力

，，

在截面1-1与管路出口内侧截面3-3间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得

22 gz1ub1p1gz3ub3p3hf， （c） 1－3水的流量为 Vs36002式中 z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3

22LLuu35ebb hf,13(c)=0.025(15)0.54.81ub2 d20.122将以上数据代入式（c），即

22 9.81×6.66=ub+4.81 ub

2解得 ub3.13ms

，，

再在截面1-1与2-2间列机械能衡算方程，基平面同前，得

22uuppb1b21 gz1gz2 （d） 2hf，1－222式中 z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力）

21.53.51hf,120.0250.5Jkg26.2Jkg

0.12将以上数值代入上式，则

p3.512 9.816.66226.2

210004

解得 p2=3.30×10Pa（表压）

21．10 ℃的水以500 l/min的流量流经一长为300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：由于是直径均一的水平圆管，故机械能衡算方程简化为

 p1p2hf

上式两端同除以加速度g，得 p1p2=

gh/g=6 m（题给）

f2即

d23Vs50010 ub0.01062d2 π2πd60d244将ub代入式（a），并简化得

d52.874104 （b） λ与Re及e/d有关，采用试差法，设λ=0.021代入式（b），求出d=0.0904m。 下面验算所设的λ值是否正确：

ed0.051030.09040.000553

hf=Lub=6×9.81 J/kg =58.56 J/kg （a）

ub0.010620.09042ms1.3ms 10 ℃水物性由附录查得

3-5

ρ=1000 kg/m，μ=130.77×10Pas

Redub0.09041.310000130.771058.99104 由e/d及Re，查得λ=0.021 故 d0.0904m90.4mm

22．如本题附图所示，自水塔将水送至车间，输送管路用114mm4mm的钢管，管路总长为190 m（包括管件与阀门的当量长度，但不包括进、出口损失）。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15 m。设水温为12 ℃，试求管路的输水量

3

（m/h）。

解：在截面11和截面22之间列柏努利方程式，得

2 p1u12p2u2gZ1gZ2hf22

习题22附图

p11.0133105Pa；p21.0133105Pa； Z2Z115.0m；u10

22lleu2u2 gZ1Z2hf9.8150.52d2lle2u21.5294 du2294 （1）

1792.451.5采用试差法，假设u22.57ms

du0.1062.57999.8则Re=2.19105 5124.2310取管壁的绝对粗糙度为0.2 mm， e0.2则管壁的相对粗糙度为0.0019d106查图1-22，得 0.024代入式（1）得， u22.57ms

故假设正确，u22.57ms 管路的输水量

3.140.11420.00423600m3h81.61m3h 4 23．本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒 定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均为11 。AB管段内径为38 m、长为58 m；BC支管的内径为32 mm、长为12.5 m；BD支管的内径为26 mm、长为14 m，各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB与BC管段的摩擦系数均可取为0.03。试计算（1）当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为多少

3

（m/h）；（2）当所有阀门全开时，两支管的排水量各为多 习题23附图

3

少（m/h）？（BD支管的管壁绝对粗糙度，可取为0.15 30.001Pasmm，水的密度为1000 kg/m，黏度为。）

解：（1）当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量

，,,

在高位槽水面1-1与BC支管出口内侧截面C-C间列机械能衡算方程，并以截面C-C为基准平面得

Vu2A2.5722 gzub1p1gzubCpCh

1Cf22式中 z1=11 m，zc=0，ub1≈0，p1=pc

ubC2hf=9.81×11=107.9J/kg （a） 2 hfhf,ABhf,BC （b）

故

2ub,LLe hf,AB(c)AB

d22ub,582 (0.03 （c） 0.5)AB23.15ub,AB0.03822u2 h(0.0312.5)b,BC5.86u （d） f,BC0.0322b,BCu(dBC)2uu2(32)4u20.5u2b,ABBCb,ABBC db,AB38b,BCb,将式（e）代入式（b）得

h23.150.5u22f,ABb,BC11.58ub,BC 将式（f）、（d）代入式（b）,得

h222f11.58ub,BC5.86ub,BC17.44ub,BC ubC=ub,BC，并以∑hf值代入式（a），解得 ub,BC=2.45 m/s 故 VBC=3600×

π4×0.0322×2.45 m3/h=7.10 m3

/h （2）当所有阀门全开时，两支管的排水量根据分支管路流动规律，有

22gzCubC2pChf,BCgzDub,D2pDhf,BD 两支管出口均在同一水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可简化为 hf,BChf,BD

h(LLeu2b,f,BCdcD)BC2

(0.0312.5u220.0321)b,BC26.36ub,BC h14u2b,BD2f,BD(0.0261)2(269.20.5)ub,BD 将hf,BC、hf,BD值代入式（a）中，得

6.36u22b,BC(269.20.5)ub,BD 分支管路的主管与支管的流量关系为 VAB=VBC+VBD

d2d2d2ABub,ABBCub,BCBDub,BD 0.0382u2b,AB0.032u2b,BC0.026ub,BD

上式经整理后得

ub,AB0.708ub,BC0.469ub,BD 在截面1-1，

与C-C’

间列机械能衡算方程，并以C-C’

为基准水平面，得

u22gz1b12p1gzCub,C2pChf 上式中 z1=11 m，zC=0，ub1≈0，ub, C≈0 上式可简化为

hfhf,ABhf,BC107.9Jkg

（e）

（f） （a）

（b） （c）

（d）

2前已算出 hf,AB23.15ub,AB2 hf,BC6.36ub,BC22因此 23.15ub, AB6.36ub,BC107.9在式（b）、（c）、（d）中，ub,AB、ub,BC、ub,BD即λ均为未知数，且λ又为ub,BD的函数，可采用试差法求解。设ub,BD=1.45 m/s，则

0.261.4510000.15 Redub 37700ed0.0058

261103查摩擦系数图得λ=0.034。将λ与ub,BD代入式（b）得

2269.20.0340.51.452 6.36ub,BC解得 ub,BC1.79ms

将ub,BC、ub,BD值代入式（c），解得

ub,AB0.7081.790.4691.45ms1.95ms

将ub,AB、ub,BC值代入式（d）左侧，即 23.151.9526.361.792108.4

计算结果与式（d）右侧数值基本相符（108.4≈107.9），故ub,BD可以接受，于是两支管的排水量分别为

π0.03221.79m3h5.18m3h 4π VBC36000.02621.45m3h2.77m3h

424．在内径为300 mm的管道中，用测速管测量管内空气的流量。测量点处的温度为20 ℃，真空度

3

为500 Pa，大气压力为98.66×10Pa。测速管插入管道的中心线处。测压装置为微差压差计，指示液是

33

油和水，其密度分别为835 kg/m和998 kg/m ，测得的读数为100 mm。试求空气的质量流量（kg/h）。

解： PACgR9988359.80.1Pa159.74Pa

3-5

查附录得，20 ℃，101.3 kPa时空气的密度为1.203 kg/m，黏度为1.81×10Pas，则管中空气的密度为

98.660.51.203kgm31.166kgm3

101.32Pumax2159.741.166ms16.55ms

du0.316.551.1665 Remaxmax3.198101.8110-5查图1-28，得

u0.85 umaxu0.85umax0.8516.55ms14.07ms

VBC3600WhuA2P14.070.7850.321.166kgh11.159kgh

25．在38mm2.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4 mm，管中流动的是20 ℃的甲苯，采用角接取压法用U管压差计测量孔板两侧的压力差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得U管压差计的读数为600 mm，试计算管中甲苯的流量为多少（kg/h）？ 解：已知孔板直径do=16.4 mm，管径d1=33 mm，则

22 AoA1dod10.01640.0330.247

设Re>Reo，由教材查图1-30得Co=0.626，查附录得20 ℃甲苯的密度为866 kg/m，黏度为0.6×10Pa·s。甲苯在孔板处的流速为

3

-3

ugRA9.810.613600866oC2o0.6262866ms8.24ms

甲苯的流量为 Vs3600uoAo36008.24π40.01642kgh5427kgh 检验Re值，管内流速为

u16.42b1338.24ms2.04ms

Red0.0332.048661ub10.61039.72104Rec

原假定正确。

非牛顿型流体的流动

26．用泵将容器中的蜂蜜以6.28×10-3 m3

/s流量送槽中，管路长（包括局部阻力的当量长度）为20 m，管

0.50.l m，蜂蜜的流动特性服从幂律0.05duzdy，密度ρkg /m3

，求泵应提供的能量（J /kg）。

解：在截面11和截面22之间列柏努利方程

p221u12gZp2u2 1We2gZ2hf习题26附图p11.0133105Pa；p21.0133105Pa； Z2Z16.0m；u10；u20

26.281033.14WgZhlf9.86l22040.12eu2e2Z1d258.80.12 58.864

nn20.564K3n1un130.510.80.520.51 4ndn8640.0540.512500.10.581.53.212.50.50.812508053.23.541.39812500.3540.0045

We58.86458.8640.0045Jkg58.51Jkg

往高位径为=1250

式，得